Ministerul Educatiei, Cercetarii si TineretuluiGrup Scolar Industrial “Lazăr Edeleanu” Năvodari

PROIECTTEMA LUCRĂRII:

EPURAREA MECANICĂ A APEI

Profesor coordonator:Vandra Daniela Elev :Jilavu Cristina

2009-2010

CUPRINS

MEMORIU JUSTIFICATIV

EPURAREA MECANICĂ

Separarea gravitaţională

Reţinerea pe grătare şi site

Desnisipatoare

Decantoare

Filtre

Schema de epurare mecanică

CONCLUZII

Lucrare de laborator: Determinarea reziduului fix

Lucrare de laborator: Determinarea suspensiilor din apă

BIBLIOGRAFIE

ANEXE

2

Memoriu justificativ

Lucrarea “Epurarea mecanică a apei” îşi propune să trateze o operaţie importantă a procesului de epurare.În prezent, epurarea mecanică constituie baza majorităţii proceselor de epurare a apelor

uzate.

In prima parte a lucrării s-a precizat notiunea de epurare a apei reziduuale şi urmărindu-se

într-o clasificare cele 4 etape: - epurarea mecanică, epurarea fizico-chimică, epurarea

biologică si epurarea avansată.

Am descris instalaţiile importante şi anume: desnisipatoarele orizontale şi verticale,

decantorul orizontal-longitudinal şi separatorul de grasimi.

Lucrarea prezintă şi operaţiile de flotaţie, coagulare, filtrare insistându-se asupra filtrului

lent, rapid şi Immedium.

În cadrul probei practice am efectuat determinarea reziduului fix si determinarea

suspensiilor din apa.

3

Capitolul II: Epurarea mecanica a apei

Inca din cele mai vechi timpuri apa, una dintre resursele fundamentale ale planetei, s-a dovedit indispensabila vietii si activitatii omului atat pentru satisfacerea cerintelor biologice cat si ca material ajutator al indeletnicirilor sale.Epurarea – consta in indepartarea impuritatilor dintr-un amestec, dintr-o solutie.Termenul este folosit in general pentru: 1. epurarea apelor: - eliminarea din apele naturale sau uzate a unor substante organice sau anorganice, dizolvate sau in suspensie - reducerea duritatii apelor industriale 2. epurarea gazelor - eliminarea particulelor solide aflate in suspensie intr-un gaz - eliminarea substantelor toxice din gaze

In mod obisnuit, prin termenul de epurare a apelor se intelege purificarea apelor uzate care se mai denumesc si ape reziduuale. Uneori, impropriu, tratamentele la care sunt supuse apele pentru a deveni potabile sau industriale, se denumesc generic epurare dat fiind faptul ca componentele care se indeparteaza prin aceste operatii sunt in concentratii foarte mici.Clasificarea metodelor de epurare a apei

Cea mai folosita clasificare a metodelor de epurare cuprinde: 1. epurarea mecanica – consta de obicei in: - eliminarea corpurilor plutitoare (gratare, site) - sedimentarea suspensiilor (decantoare, desnisipatoare) - flotarea (separatoare de grasimi) 2. epurarea chimica sau fizico-chimica – care cuprinde: - coagularea - precipitarea - oxidarea - sorbtia 3. epurarea biologica – care cuprinde: - iazuri biologice - campuri de aspersie si infiltrare - filtre biologice - bazine de aerare cu namol activ 4. epurarea finala sau avansataEpurarea finala sau avansata, aparuta mai recent, realizeaza indepartarea impurificatorilor care trec neschimbati in celelalte trepte de epurare, ca de exemplu toxici sau rezistenti la actiunea microorganismelor, combinatii care stimuleaza dezvoltarea excesiva a algelor in rauri si lacuri.

4

Procedee de epurare a apelor uzateApele industriale uzate, in functie de gradul lor de impurificare si tratamentul aplicat in unitatile industriale respective, fie ca se amesteca cu apele reziduuale de canal si se trateaza impreuna in statii de epurare, dupa care sunt deversate in bazinul natural, fie ca se trateaza separate in intreprinderea respective. Indiferent de modul de clasificare, metodele de epurare se bazeaza pe aplicarea unor procese unitare fizice, fizico-chimice sau biologice, dintre care unele se folosesc si in tratarea apei in scop potabil sau industrial iar altele sunt specifice proceselor de epurare a apelor reziduuale. Procedee fizice, fizico-chimice si chimiceSuspensiile prezente in apa pot fi clasificate in: - suspensii gravitationale - suspensii fine neincarcate electric - suspensii coloidalePrin simpla stationare a apei se pot separa numai suspensiile gravitationale. Suspensiile fine si coloidale pot fi separate numai dupa o prealabila tratare cu agenti de coagulare.Eliminarea suspensiilor din apa se poate realiza cu urmatoarele utilaje principale: 1. gratare si site 2. desnisipatoare 3. decantoare 4. filtre

Problema apei este de o importanta covarsitoare nu numai pentru dezvoltarea industriei, ci insasi pentru dezvoltarea omenirii si civilizatiei.Este cunoscut faptul ca in lipsa apei, viata vegetala si animala devine imposibila. Din cele mai vechi timpuri asezarile omenesti se aflau langa o sursa de apa (aceasta servind omului, in primul rand, pentru satisfacerea nevoilor fiziologice si ca sursa pentru hrana). Dezvoltarea civilizatiei noastre, a dus la cresterea importantei apei. Daca la inceputurile istoriei omenirii, rolul apei era limitat doar la nevoile primare ale organismului, ca mediu de preocupare a hranei si la asigurarea cailor de circulatie de apa, in prezent apa capata o utilizare multilaterala.

Separarea gravitaţională

Procesul are la bază principiul mişcării într-un fluid aflat în câmp gravitaţional.

Asupra particulelor relativ grosiere se exercită un ansamblu de forţe concurente format

din: forţa gravitaţională, forţa arhimedică şi forţa de frecare cu fluidul (Stokes).

Rezultanta forţelor şi inerţia particulelor conduc la separarea acestora de masa fluidului

fie prin sedimentare, cazul particulelor cu densitate mai mare decât a fluidului, fie prin

flotaţie, cazul particulelor cu densitate mai mică decât cea a fluidului.

Viteza de sedimentare a unei particule discrete care se deplasează printr-o masă de

apă liniştită este dată de relaţia lui Stoekes:

5

în care: – viteza de sedimentare; – densitatea particulei;

– diametrul particulei; – densitatea fluidului (apei);

– acceleraţia gravitaţională; – vâscozitatea dinamică a fluidului.

Particulele a căror densitate este aproximativ egală cu cea a fluidului rămân în

suspensie, separare lor făcându-se într-un timp mai lung sau prin centrifugare.

Viteza de sedimentare a unei particule discrete prin centrifugare este dată de o

relaţie identică cu cea gravitaţională obţinută prin înlocuirea acceleraţiei gravitaţionale cu

acceleraţia centrifugă:

în care: – raza corpului centrifugei;

– turaţia centrifugei.

Relaţiile sunt valabile în condiţii ideale când forma particulelor este sferică,

mişcarea lor nu este influenţată de turbulenţă, de pereţii recipientului sau de vecinătatea

altor particule.

a. Sedimentarea

Sedimentarea particulelor în câmp gravitaţional este un proces de separare prin

depunere a particulelor cu densitate medie mai mare decât a apei.

Numărul mare de particule în mişcare stânjeneşte sedimentarea prin curenţii

induşi de fiecare particulă în mişcare, influenţând mişcarea particulelor vecine

(sedimentare stânjenită).

Tendinţa de floculare a particulelor prin aglomerare sub acţiunea forţelor de

atracţie dintre ele, prin ciocnire,

favorizează procesul de sedimentare

prin dimensiuni şi mase mai mari decât

a componentelor iniţiale. Fenomenul

apare în cazul materiilor organice

insolubile, a precipitatelor rezultate ca

urmare a adausului de coagulanţi

6Reprezentarea procesului de sedimentare gravitationala

chimici sau a microorganismelor individuale sau parţial aglomerate, şi este dezavantajat

de

fragilitatea flocoanelor care, la depăşirea unui grad de turbulenţă, dezagregă.

Descrierea procesului de sedimentare poate fi realizată considerând un bazin

ideal, de formă rectangulară (Fig. 1).

Funcţional se disting patru zone:

- o zonă de admisie, în care amestecul de apă este distribuit pe secţiunea transversală

a bazinului;

- o zonă de sedimentare, în care particulele cad prin masa de apă aflată în curgere

orizontală cu viteză constantă (vd). Linia dreaptă reprezintă traiectoria particulelor

discrete, rezultată prin sumarea vectorială a vitezei de sedimentare (vs) cu cea de

deplasare (vd), în timp ce liniile curbe descriu traiectoriile particulelor întâlnite în

practică;

- o zonă de nămol, în care se adună particulele depuse;

- o zonă de evacuare a apei decantate.

Condiţia pentru ca o particulă să fie reţinută în bazin impune ca viteza de

sedimentare să fie mai mare sau egală viteza de cădere în bazin (v0), dată prin relaţia:

în care:

şi

Dată fiind complexitatea

fenomenelor care concură în procesul de

sedimentare face ca estimarea prin calcul a

comportamentului particulelor să fie

imprecisă. Informaţii pertinente privind

cinetica decantării se obţin experimental,

la scară reală.

7

Sedimentarea zonala

Efectul de sedimentare zonală datorat ciocnirii cu pereţii bazinului poate fi redus

sau chiar Fig. 2: Sedimentarea zonală

eliminat prin agitarea lentă a masei de fluid. Agitarea favorizează flocularea accelerând

astfel decantarea şi se evită sedimentarea zonală.

Sedimentarea zonală se caracterizează prin separarea flocoanelor după greutate

diferenţiindu-se pe zone de concentraţii diferite. În cazul unei sedimentări naturale se

disting următoarele zone, enumerare începută de la bază spre suprafaţa liberă a fluidului:

zona de compresie, zona de tranziţie, zona de sedimentare stânjenită şi zona de

sedimentare a particulelor discrete.

Construcţiile utilizate pentru sedimentare sunt clasificate în funcţie de viteza de

sedimentare a particulelor. Astfel se disting instalaţii pentru separarea particulelor uşor

sedimentabile, numite deznisipatoare, şi instalaţii pentru separarea particulelor greu

sedimenta-bile, numite decantoare.

Deznisipatoarele (Anexa 3, foto 1, 2) au rolul de a reţine particulele minerale

grele (pietriş, nisip de dimensiuni mai mari de 0,1 mm), în scopul de a evita uzura

utilajelor, a acumălării lor în construcţiile destinate epurării (bazine de neutralizare, de

aerare, de fermentare etc.) şi pe traseul dintre acestea (tubulatură, sifoane etc.).

Se prezintă ca bazine compartimentate, relativ înguste, prevăzute adeseori cu

agitare, cu aer sau hidraulică, pentru a evita înglobarea în sediment a suspensiilor

organice.

Secţiunea transversală este parabolică pentru a asigura în spaţiul de decantare o

viteză de deplasare (cca. 0,3 m/s) şi o încărcare hidrulică constantă, iar capătul din aval

este prevăzut cu deversor proporţional (dispozitiv care asigură creşterea proporţională a

înălţimii apei din bazin cu cea a debitului). Eliminarea sedimentului se face în urma

colectării prin raclarea fundului într-un colector aflat la capătul opus deversorului de unde

este preluat de un transportor cu melc care îl deplasează într-un siloz.

Decantoarele au rolul de a reţine particule relativ uşoare care au tendinţa de a

flocula spontan sau sub acţiunea unui agent de floculare.

Se disting mai multe tipuri de decantoare, clasificate după direcţia de curgere şi

forma secţiunii:

8

- decantoare cu curgere verticală, cu secţiune conică (piramidală), sunt utilizate

pentru suspensii rezultate în urma tratării chimice şi care floculează. Evacuarea

nămolului se face astfel încât interfaţa nămol-apă limpezită să se afle la o adâncime

suficient de mare sub deversorul de evacuare pentru a nu se antrena nămolul;

- decantoare cu curgere orizontală, cu secţiune:

- rectangulară (pătrată, cu latura de 20 m sau dreptunghiulară, cu lăţimea de cca.

20 m şi lungimea de 30 ÷ 100 m, putând fi compartimentate longitudinal)

- circulară, numite şi decantoare radiale după modul radial de cugere a apei

(Anexa 3, foto 3). Alimentarea cu apă se face central şi se deplasează spre

periferie în direcţie radială. Au un diametru de 30 ÷ 60 m, diametrele mari

nefiind preferate datorită efectelor de antrenare create de vânt.

Adâncimea decantoarelor variază de la 2 m până la 4,5 m, valoarea optimă

situându-se undeva în jurul valorii de 3 m.

Baza decantorului este uşor înclinată, panta de fund fiind de 1% pentru

decantoarele dreptunghiulare şi 8% pentru ce le pătrate şi cele circulare. Panta de fund

este mărită în zona başelor de nămol pentru a uşura alunecarea acestuia.

Eliminarea nămolului se face:

- intermitent, manual după golirea apei şi numai în cazul sedimentelor acumulate în

cantitate mică şi neputrescibile, sau

- continuu, mecanizat, cu ajutorul racloa-relor. Raclarea bazinelor rectangulare

se face cu podul raclor, prin miscări înainte şi înapoi, sau cu lame montate pe

lanţuri. Raclarea decantoarelor circulare se face cu lame fixate pe un pod radial

solidar cu un ax central de antrenare.

Lamele sunt aşezate astfel încât să împingă nămolul spre o başă centrală prin care

se face evacuarea din decantor. Mişcarea lamelor este lentă (sub 5 mm/s) pentru a nu

antrena nămolul în suspensie. În cazul nămolurilor uşor antrenabile (neîngroşat) lamele

racloare sunt înlocuite cu sisteme de pâlnii cu aspiraţie care evacuează nămolul din

decantor.

Evacuarea apei limpezite se face peste deversoare aşezate pe una sau pe ambele

părti ale jgheaburilor de evacuare. Pentru a se evita descărcarea neuniformă datorată

9

vântului, acumulărilor de materiale solide sau denivelărilor deversorului acesta este

prevăzut cu crestături triunghiulare.

În faţa deversoarelosr se instalează ecrane parţial imersate pentru reţinerea

plutitorilor.

Eficienţa decantoarelor depinde de uniformitatea distribuţiei apei în secţiunea

perpendiculară pe direcţia de curgere a apei.

Acolo unde se utilizează unităţi de decantare paralele de aceeaşi capacitate trebuie

asigurată aceeaşi distribuţie. Uniformitatea distribuţiei se asigură prin instalarea de

deflectoare în zona de admisie a apei, pereţi de dirijare prevăzuţi cu găuri sau fante.

Îmbunătăţirea separării prin decantare se poate realiza prin: coagulare şi floculare,

utilizarea decantoarelor cu strat suspensional (filtrare prin strat de nămol), expunere la

câmp magnetic în cazul suspensiilor feromagnetice.

b. Flotaţia

Flotaţia este procesul de separare din apă a particulelor cu densitate medie mai

mică decât a apei (materiale omogene sau asocieri de materiale cu densităţi variabile,

solide, lichide sau gazoase).

Stratul de material flotat acumulat la suprafaţă este îndepărtat cu ajutorul unui

raclor care îl împinge într-un jgheab colector.

După modul de realizare, se face distincţie între flotaţia naturală şi flotaţia cu aer.

Flotaţia naturală se realizează pe baza gradientului de densitate dintre particulele

de material flotat (uleiuri, unsori, grăsimi eventual asociate cu bule de gaze rezultate din

procese microbiologice (fermentaţie, denitrificare etc.) şi apa aflată în stare de repaus sau

în curgere laminară, lentă.

Flotaţia cu aer se practică pentru particule mai grele decât apa prin antrenare spre

suprafaţă după asocierea lor cu bule de aer. Antrenarea prin asociere cu bule de aer este

aplicabilă şi în cazul particulelor mai uşoare decât apa, flotabile natural, caz în care se

obţine o creştere a vitezei ascensionale şi deci o scădere a timpului de desfăşurare a

procesului.

Generarea bulelor de aer se realizează:

- prin barbotare prin difuzoare poroase, caz în care dimensiunea bulelor este

dependentă de mărimea porilor materialului difuzor,

10

- prin agitare mecanică (flotare cu aer dispersat), conduce la bule de dimensiuni de

1 ÷ 2 mm utilizabile la flotarea minereurilor şi a materiilor grase din apele uzate

menajere. Dimensiunea relativ mare a bulelor obţinute în acest fel determină o

viteză ascensională mare care cauzează forfecarea suspensiilor floculate;

- cu aerul dizolvat din apă, prin procedeul sub vid sau prin destindere (detentă).

Flotaţia cu aer dizolvat permite obţinerea unor bule de aer foarte fine, uşor

încorporabile în interiorul particulelor floculate.

Degajarea aerului dizolvat în apă se realizează conform legii lui Henry: la

echilibru, solubilitatea unui gaz într-un lichid este proporţională cu presiunea gazului

aflat în contact cu lichidul, şi cu principiul lui Le Chatelier: sistemul evoluează în sensul

diminuării constrângerii aplicate acestuia.

Astfel, la flotaţia în vid, depresiunea aplicată sistemului determină deplasarea

echilibrului de dizolvare în sensul degajării gazului dizolvat până la restabilirea

echilibrului. La flotaţia sub presiune, acelaşi proces se desfăşoară odată în sensul

dizolvării unei cantităţi de aer sub acţiunea presiunii care, apoi, se desoarbe prin revenire

bruscă (detentă) la presiunea atmosferică.

Flotaţia particulelor de materii în suspensie insolubile în apă de către bulele de aer

se realizează prin asocierea lor reciprocă. Asocierea se realizează prin:

- încorporarea bulelor de aer în interiorul particulelor floculate cu structură afânată,

sau

- prin aderenţa particulelor insolubile la suprafaţa bulei de gaz.

Acumularea particulelor pe suprafaţa bulelor de gaz (interfaţa apă – aer) depinde de

natura suprafeţei particulei şi de tensiunea superficială a apei. Întrucât tensiunea

superficială a apei poate fi modificată prin adaus de substanţe tensioactive, adausul

acestora ar putea favoriza asocierea (agenţi de colectare) sau pot să o defavorizeze (agenţi

depresori). Acţiunea agenţilor colectori poate fi intensificată de alte substante numite

activatori.

Deoarece asociere particulelor cu bulele de aer este stabilă doar în masa de lichid,

în practică se caută stabilizarea materialului flotat prin spumare. Agentul de spumare este

tot o substanţă tensioactivă menită să micşoreze tensiunea superficială a apei (agent de

spumare). În unele cazuri se întâlnesc ape uzate a căror impurificatori au capacităţi

11

spumante (apele rezultate de la fabricarea celulozei, prelucrarea proteinelor, industria

fermentativă, textilă etc.).

Construcţiile destinate flotaţiei sunt asemănătoare decantoarelor (cu excepţia

flotaţiei în vid) şi se clasifică în acelaşi mod după forma secţiunii, în rectangulare şi

circulare.

Din punct de vedere a rentabilităţii, flotaţia este preferată decantării datorită

volumului mic de nămol rezultat (1/4 – 1/3 din cel al decantării).

Reţinerea pe grătare şi site

Filtrarea ca proces reprezintă trecerea apei printr-un mediu poros în care are loc

reţinerea predominant fizică a constituenţilor insolubili cu dimensiuni cel mult egale cu

cea a porilor.

În general, apa uzată antrenează şi/sau poartă în suspensie particule de dimensiuni

variabile, de la corpuri grosiere cu dimensiuni de ordinul centimetrilor, până la particule

de dimensiuni ionice sau moleculare.

Operaţiile destinate epurării prin reţinerea impurităţilor sunt împărţite în funcţie de

dimensiunile particulelor capabile să le reţină.

Grătarele sunt dispozitive menite să reţină impurităţile grosiere din apa supusă

epurării (bucăţi de hârtie, folii de material plastic, deşeuri din ţesături, fire, crengi, aşchii

şi alte fragmente de lemn, fragmente de produse animale şi/sau vegetale etc.).

Reţinerea impurităţilor grosiere este necesară în vederea evitării deteriorării

celorlalte instalaţii de epurare şi se efectuează înaintea oricărui alt proces de epurare.

Constructiv grătarele se compun dintr-un cadru metalic de formă dreptunghiulară

împărţit longitudinal cu bare de diferite profiluri (în secţiune triunghiulară, rectangulară,

circulară, elipsoidală etc.), cu grosimi de la 0,8 până la 1,2 cm, dispuse echidistant la 12 ÷

60 mm pentru cele rare şi 15 ÷ 25 mm pentru cele dese. Suprafaţa lor poate fi plană sau

curbă, cu înclinaţii de 30 ÷ 90º faţă de orizontală şi este expusă transversal pe direcţia de

curgere a apei uzate (Anexa 3, foto 4).

Procesul de reţinere este amplificat de materialele de dimensiuni mai mari decât

interstiţiile grătarului care sunt reţinute pe acesta şi care devin la rândul lor straturi

filtrante, dar reduc viteza de trecere prin grătar motiv pentru care trebuie îndepărtate

12

periodic. Îndepărtarea se face manual sau mecanizat cu ajutorul unor greble care

degajează dintre bare materialele reţinute.

Sitele sunt destinate reţinerii impurităţilor nedizolvate de dimensiuni mai mici

decât în cazul grătarelor.

Sunt realizate din plăci metalice sau de plastic perforate, sau din ţesături de fire de

oţel sau fibre sintetice (microsite).

Pot fi statice sau mobile (discuri / tamburi în mişcare de rotaţie, ciururi cu mişcare

de vibraţie sau giratorie) (Anexa 3, foto 5).

Îndepărtarea materialului acumulat se realizează mecanizat cu ajutorul unei perii

sau prin simpla alunecare a materialului sub acţiunea propriei grautăţi. Unele variante

constructive dispun de dispozitive de spălare cu jet de apă.

Un caz aparte de site îl reprezintă sitele statice cu bare triunghiulare realizate

asemenea unui grătar cu bare în secţiune triunghiulară dispuse foarte aproape una de alta

(0,3 ÷ 3 mm), cu baza pe faţa din amonte a panoului de sitare. Panoul este plan sau

încurbat, aşezat la o înclinaţie de 30 ÷ 60º faţă de verticală. Apa brută este distribuită

uniform pe lăţimea părţii superioare a panoului. Impurităţile cu dimensiuni mari rămân pe

suprafaţă panoului şi alunecă în jos. Pe durata alunecării acesta se deshidratează prin

scurgerea gravitaţională a excesului de apă şi prin prelingere pe partea interioară a

deschiderii grilajului realizată prin sucţiunea produsă prin capilaritate (efect Coandă).

Micrositele realizate din ţesături de fibre metalice sau de materiale sintetice au

ochiurile reţelei echivalente cu dimensiuni ale porilor de 15 ÷ 60 µm şi realizează uneori

o îndepărtare mai avansată a materiilor în suspensie decât decantoarele.

Desnisipatoare

Desnisipatoarele sunt bazine mari, prin care trece apa bruta (captata din rau) pentru a

depune nisipul purtat in suspensie.

Dupa directia de curgere a apei, desnisipatoarele pot fi orizontale sau verticale, iar dupa

modul de indepartare a depunerilor pot fi continue sau discontinue, mecanice sau

normale.

Desnisipatoarele verticale, ocupa un spatiu mai redus decat desnisipatoarele orizontale.

In figura 2 este redata schema desnisipatorului vertical.

13

Apa intra in tubul central si coboara, apoi urca prin spatiul inelar si este colectata la

partea superioara de un jgheab de colectare. Nisipul se depune la partea tronconica

inferioara de unde este evacuat prin manevrarea unei vane speciale.

Fig.2. Desnisipator vertical

1. compartimentul central de intrare a apei

2. conducta de evacuare a nisipului

Decantoare

Decantoarele realizeaza sedimentarea particulelor mai mici de 0,2 mm sub forma de

namoluri.

Namolul poate proveni din decantoare primare de la tratamentul primar cu sau fara

coagulare sau decantoare secundare de la tratamentul biologic.

Decantorul orizontal longitudinal este reprezentat schematic in figura 3.

Acesta este un bazin din beton dreptunghiular, cu fundul inclinat, apa trecand prin acest

decantor cu viteza mica, intr-o directie apropiata de cea orizontala. Namolul depus pe

fundul decantorului este condus spre o palnie de colectare de unde este eliminate prin

cadere libera, prin pompare sau sub presiunea hidrostatica a apei de deasupra lui.

Curatarea sau colectarea namolului se poate face manual sau mecanic. Evacuarea

manuala se practica acolo unde rezulta in general namol putin si care este stabil si la

14

teperaturi mai ridicate. Evacuarea mecanica se realizeaza cu racloare, care sunt

demontate pe instalatii (poduri mobile), care se rotesc la cele radiale sau efectueaza o

miscare de du-te-vino la cele longitudinale.

Viteza de inaintare a aparatelor de raclare nu depaseste ½ din viteza curentului de apa.

3. Fig. 3 Decantor orizontal longitudinal

Filtrarea

Indepartarea celor mai fine suspensii din apa se realizeaza prin operatia de filtrare.

De regula filtrarea urmeaza dupa coagulare si decantare si constituie ultima treapta de

tratare a apei in vederea unei limpeziri complete.

Filtrarea se realizeaza in filtre clasificate dupa viteza medie de circulatie a apei, in filtre

lente si filtre rapide. Ca materiale filtrante se utilizeaza nisip cuartos, marmura, dolomita,

antracit, carbune activ. Cele mai bune rezultate se obtin cu nisipul cuartos, in afara

cazurilor speciale cand se recomanda alte materiale in functie de natura apei.

Filtrele lente

Sunt niste bazine de mare capacitate umplute cu straturi de pietris si nisip prin care apa se

filtreaza cu viteza redusa.

Apa intra in filtru cu viteza redusa si se aduna deasupra stratului filtrant. Se lasa de obicei

ca grosimea stratului de apa sa atinga 50-100 cm pentru a exercita o presiune hidrostatica

convenabila.

15

Viteza de curgere prin filtru lent este de 0,1-0,3 m/h. Aceasta inseamna, ca se realizeaza

un timp lung de stationare a apei in filtru, ceea ce are ca urmare o expunere indelungata a

apei, actiunii aerului si luminii, realizandu-se astfel un efect de dezinfectare apreciabil.

In timpul operatiei de filtrare la suprafata stratului de nisip se aseaza un strat superficial

de microorganisme formand o membrana gelatinoasa, numita membrana biologica.

Aceasta are un rol hotarator in eficacitatea filtrarii, avand capacitatea de a retine

suspensiile cele mai fine si microorganismele. Daca aceasta membrana se rupe, filtrul nu

mai functioneaza normal si eficacitatea lui scade.

Dupa o anumita perioada de intrebuintare spalarea filtrului se face prin trecerea unui

curent de apa curata in sens invers filtrarii sau prin inlocuirea unei parti din stratul de

nisip filtrant, pe o adancime de 10-30 cm.

Pentru a nu se produce intreruperi din cauza spalarii, se construiesc de obicei filtre duble,

dintre care unul este in functiune, iar celalalt in spalare sau curatire. In acest fel se

realizeaza continuitatea procesului de filtrare. Aceste filtre desi realizeaza o limpezire

inaintata, prezinta si unele dezavantaje ca: - productivitate scazuta, ocupa suprafete mari,

iarna prezinta pericolul de a ingheta. Aceste dezavantaje determina inlocuirea aproape

completa a lor cu filtrele rapide.

Filtrul lent este reprezentat schematic in figura 5.

1- bazin de beton

2- conducte perforate

3- strat de pietris 10-25 mm

4- strat de pietris 6-10 mm

16

5- strat de nisip 0,5-5 mm

6- membrana biologica

7- apa

Fig.5. Filtru lent

Schema de epurare mecanică

Epurarea apelor uzate este o modalitate eficientă de combatere a poluării şi

presupune pe de o parte reţinerea particulelor grosiere şi a celor în suspensie şi coloidale,

transformarea poluanţilor solubilizaţi în compuşi cu nocivitate scăzută asupra mediului,

iar pe de altă parte îndepărtarea produşilor rezultaţi în urma epurării şi valorificarea

componenţilor valoroşi, respectiv dezinfecţia apelor înainte de evacuare în receptor.

În consecintă, stabilirea procedeelor de epurare ale unei staţii de epurare depinde

de natura poluanţilor care se regăsesc în apa uzată supusă epurării şi de modul în care

aceştia pot fi transformaţi în produşi cu nocivitate redusă asupra mediului înconjurător.

Sub acest aspect se concretizează trei direcţii de abordare a proceselor de epurare,

cunoscute sub denumirea generică de scheme de epurare, şi care, structurate în funcţie de

necesităţi, pot contribui la o bună epurare a apelor uzate: schema epurării mecanice,

schema epurării mecano-chimice şi schema epurării mecano-biologice.

Schema de epurare mecanică este concepută în scopul reţinerii corpurilor şi

suspensiilor mari, separării grăsimilor şi uleiurilor, sedimentării şi decantării materiilor

solide în suspensie separabile şi prelucrarea nămolurilor rezultate (Fig. 2).

Reţinerea corpurilor şi suspensiilor mari se realizează prin intercalarea pe linia

apei a unor grătare, site, dezintegratoare etc

17

Separarea grăsimilor şi uleiurilor se realizează în instalaţii specifice de tipul

separatoarelor de grăsimi şi în decantoare prevăzute cu dispozitive de reţinere a

grăsimilor şi uleiurilor.

Sedimentarea şi decantarea materiilor solide aflate în suspensie se realizează în

construcţii speciale ca: deznisipatoare, decantoare, fose septivce etc.

Prelucrarea nămolului se realizează în scopul fermentării acestuia, condiţionării lui

(deshidratare pe platforme de uscare a nămolului, filtre presă, filtre vacuum etc.) şi sau

valorificării unor componeţi valoroşi (de exemplu metale grele).

18

Fig. 2. Schema epurării mecanice

CONCLUZII

Deoarece majoritatea metodelor mecanice s-au dezvoltat pornind de la primele

observaţii efectuate de om asupra naturii, au fost primele utilizate pentru tratarea apelor

uzate. În această categorie sunt încadrate filtrarea, sedimentarea, flocularea, flotaţia,

omogenizarea, trecerea prin grătare şi transferul de gaze. În prezent, epurarea mecanică

constituie baza majorităţii proceselor de epurare a apelor uzate.

Importanţa epurării mecanice reiese din următoarele aspecte, discutate pe larg în

această lucrare:

În treapta de epurare mecanică se reţin suspensiile grosiere şi cele

fine;

Importanţa grătarelor în îndepărtarea corpurile mari, plutitoare, este

resimţită de întregul process de epurare;

Îndepărtarea grăsimilor este foarte importantă în cazul epurării

mecanice a apelor industriale şi, mai ales, în cazul epurării mecano-

biologice sau mecano-chimice pentru prevenirea dezechilibrelor

generate de conţinutul crescut de grăsimi;

Epurarea mecanică este o modalitate eficientă de combatere a

poluării prin reţinerea particulelor grosiere şi aflate în suspensie din

apa uzată.

19

Lucrare de laborator

Determinarea reziduului fix

Reziduul fix – reprezinta totalitatea substantelor organice dizolvate in apa si care nu se

volatilizeaza la temperaturi sub 105 C

1. Scopul lucrarii

- determinarea reziduului fix

2. Principiul metodei

- separarea substantelor organice si anorganice dizolvate in apa prin

evaporarea acesteia urmata de cantarire

3. Materiale necesare

- capsule de portelan

- hartie de filtru cu porozitate mica (banda albastra)

- palnie

- stativ

- inel

- baie de apa

- etuva

- balanta analitica

- exicator

4. Mod de lucru

- se ia o proba de apa de volum V 50 ml apa de analizat

- se filtreaza proba de apa de doua ori prin hartie de filtru cu pori mici pentru retinerea

suspensiilor

- proba de apa filtrata se introduce intr-o capsula de portelan (in fractiuni mici, pe rand) si

se evapora la secunde pe baie de apa

- se usuca in etuva la 105 C, timp de 2 ore

- capsula de portelan este in prealabil cantarita si adusa la masa constanta (m1)

- se raceste in exicator timp de 30 minute

20

- capsula racita se cantareste la balanta analitica (m2)

5. Calculul

v = 50 ml apa

1. m1 = 68,1537 mg

m2 = 68,1904 mg

2. m1 = 70,3210 mg

m2 = 70,4256 mg

3. m1 = 70,2013 mg

m2 = 70,3112 mg

21

Lucrare de laborator

Determinarea suspensiilor din apa

Suspensiile totale – reprezinta totalitatea substantelor insolubile din apa care pot

persista mai mult sau mai putin timp in suspensie, in functie de greutatea partiala.

1. Scopul lucrarii

- determinarea suspensiilor din apa

2. Principiul metodei

- separarea suspensiilor, substantelor organice si anorganice dizolvate in apa prin

evaporarea acesteia urmata de cantarire

- determinarea suspensiilor prin calcul

3. Materiale necesare

- capsule de portelan

- hartie de filtru cu porozitate mica (banda albastra)

- palnie

- stativ

- inel

- baie de apa

- etuva

- balanta analitica

- exicator

4. Mod de lucru

- se lucreaza doua probe de apa de acelasi volum V 50 ml ca si cea de la determinarea

reziduului

- o proba de apa se prelucreaza absolut identic ca si pentru determinarea reziduului fix

- pentru a doua proba de apa se ia acelasi volum de apa, care nu se mai filtreaza si cu care

se procedeaza astfel:

proba de apa nefiltrata se introduce intr-o capsula de portelan si se evapora la secunde pe

baie de apa

se usuca in etuva la 105 C, timp de 2 ore

capsula de portelan este in prealabil cantarita si adusa la masa constanta (m1)

22

se raceste in exicator timp de 30 minute, capsula racita se cantareste la balanta analitica

(m3)

5. Calculul

c = b-a mg/l suspensii

1. m1 = 76,7432 mg

m3 = 76,7800 mg

c = 0,736 - 0,734 = 0,002 mg/l

2. m1 = 77,0023 mg

m3 = 77,1085 mg

c = 2,124 - 2,092 = 0,032 mg/l

3. m1 = 77,2033 mg

m3 = 77,3145 mg

23

c = 2,224 - 2,198 = 0,026 mg/l

Determinarea reziduului fix Determinarea reziduului fix

si a suspensiilor

Suspensii

Nr.

prob

ei

v,

ml

m1,

mg

m2,

mgmg/l reziduu fix

m1,

mg

m3,

mgmg/l reziduu fix

si suspensii

c=b-

a

1 50 68,1

537

68,1

904

0,734 76,7

432

76,7

800

0,736 0,00

2

2 50 70,3210

70,4256

2,092 77,0023

77,1025

2,124 0,032

3 50 70,2013

70,3112

2,198 77,2033

77,3145

2,224 0,026

24

BIBLIOGRAFIE

Gavrilă, L., Simion, A., Tratarea şi epurarea apei de uz menajer, Curs litografiat.

Negulescu, M., 1982, Protecţia calitaţii apelor, Ed.Tehnică, Bucureşti.

Rojanski, V., Ognean, T., Cartea operatorului din staţii de tratare şi epurare, Ed.

Tehnică, Bucureşti.

http://www.hydrop.pub.ro – NISTREANU, V.,   Procese unitare pentru tratarea apelor

http://www.hydrop.pub.ro – NISTREANU, V.,   Procese unitare pentru tratarea apelor

Tremillon , B Les separation par les resines echangeuses d ' ions , Gauthier - Villars , Paris , 1965 Negulescu , L, Fodor , C , Tratarea apei si regimul chimic in centralele electrice , I.P.B . , 1980 ;

Pislarasu , I . , Rotaru , N. , Teodorescu , M. , Alimentari cu apa , Ed. Tehnica , Bucuresti , 1981 Popa , i. , Iordache , N. , Negulescu , L. , Exploatarea cazanelor din centralele termice industriale , Ed. Tehnica , Bucuresti , 1984 ;

Degremon , Tehniceskie zapiski po probleam vodi , Strizdat , Moskova , 1983; Strathmamm , H. , Chemical , H. Chem. , Ind. Techn. , 56 , 214 (1984) ;Aimar , P. , Demineralisation des eaux saumatres par electrodialyse , Int. Chem . Eng. , 25 , 2 , 266 ( 1985 );

Stoianovici , S., Robescu , D. , Procedee si echipamente mecanice pentru tratarea si epurarea apei;

Belokonova , A. F. , Vodonohimiceskie rejimi teplovit electrostanatii , Energoaromizdat , Moskova , 1985 ;

Combinatul chimic Victoria , Schimbatori de ioni , 1985 ;

Carabogdan , I. Gh. , Manualul inginerului termotehnician , Ed. Tehnica , Bucuresti , 1986.

25

AnexeAnexa 1.SCHEMA UTILIZĂRII APEI

R

P Re

F

N

S E

C1 C2 C3

S – sursa de apă (râu, lac natural sau de acumulare, sursă subterană);

P – debitul de apă prelevat din sursă, care reprezintă cerinţa de apă pentru o

anumită folosinţă sau un grup de folosinţe. ;

F – folosinţa de apă (unitate sau platformă industrială, gospodărirea locală a unei

localităţi, complex zootehnic, sistem de irigaţii etc.);

N – necesarul de apă al folosinţei;

R – recirculările de apă la folosinţe care reduc cantităţile de apă prelevate pentru

asigurarea necesarului de apă al folosinţei;

Re – debitul de apă restituit în emisar;

E – emisarul. Poate fi acelaşi curs de apă sau altul decât cel din care s-a făcut

prelevarea în scopul alimentării cu apă;

C1 – pierderile de apă în reţeaua de alimentare (conducte sau canale);

C2 – consumul propriuzis al folosinţei;

C3 – pierderile de apă din reţeaua de evacuare (canalizări, staţii de epurare,

conducte, canale).

26

Anexa 2.

Elemente şi standarde de calitate chimice şi fizico-chimice pentru stabilirea stării ecologice a apelor de suprafaţă(extras din Ordinul 161 / 2006, tabel 6)

Nr. Indicatorul de calitate UMClasa de calitate

I II III IV VC.1. Regim termic şi acidifiere

1 Temperatura ºC Nu se normează2 pH 6,5 – 8,5

C.2. Regimul oxigenului1 Oxigen dizolvat mgO2/l 9 7 5 4 < 42 Saturaţia oxigenului dizolvat %

-Epilimnion (ape stratificate)90 – 110

70 – 90 50 – 70 30 – 50 < 30

-Hipolimnion (ape stratificate) 90 – 70 70 – 50 50 – 30 30 – 10 < 10-Ape nestratificate 90 – 70 70 – 50 50 – 30 30 – 10 <10

3 CBO5 mgO2/l 3 5 7 20 > 204 CCO-Mn mgO2/l 5 10 20 50 > 505 CCO-Cr mgO2/l 10 25 50 125 > 125

C.3. Nutrienţi1 Amoniu (N-NH4) mgN/l 0,4 0,8 1,2 3,2 > 3,22 Azotiţi (N-NO2) mgN/l 0,01 0,03 0,06 0,3 > 0,33 Azotaţi (N-NO3) mgN/l 1 3 5,6 11,2 > 11,24 Azot total (N) mgN/l 1,5 7 12 16 > 165 Ortofosfaţi solubili (P-PO4) mgP/l 0,1 0,2 0,4 0,9 > 0,96 Fosfor total (P) mgP/l 0,15 0,4 0,75 1,2 > 1,27 Clorofilă “a” µg/l 25 50 100 250 > 250

C.4. Salinitate1 Conductivitate µS/cm

2 Reziduu filtrabil uscat la 105ºC mg/l 500 750 1000 1300>

13003 Cloruri (Cl-) mg/l 25 50 250 300 > 3004 Sulfaţi (SO4

2–) mg/l 60 120 250 300 > 3005 Calciu (Ca2+) mg/l 50 100 200 300 > 3006 Magneziu (Mg2+) mg/l 12 50 100 200 > 2007 Sodiu (Na+) mg/l 25 50 100 200 > 200

C.5. Poluanţi toxici de origine naturală1 Crom total (Cr3+ + Cr6+) µg/l 25 50 100 250 > 2502 Cupru (Cu2+) µg/l 20 30 50 100 > 100

3 Zinc (Zn2+) µg/l 100 200 500 1000>

10004 Arsen (As3+) µg/l 10 20 50 100 > 1005 Bariu (Ba2+) mg/l 0,05 0,1 0,5 1 > 16 Seleniu (Se4+) µg/l 1 2 5 10 > 107 Cobalt (Co3+) µg/l 10 20 50 100 > 1008 Plumb (Pb) µg/l 5 10 25 50 > 509 Cadmiu (Cd) µg/l 0,5 1 2 5 > 5

27

10 Fier total (Fe2+ + Fe3+) mg/l 0,3 0,5 1,0 2 > 211 Mercur (Hg) µg/l 0,1 0,3 0,5 1 > 112 Mangan total (Mn2+ + Mn7+) mg/l 0,05 0,1 0,3 1 > 113 Nichel (Ni) µg/l 10 25 50 100 > 100

Standarde de calitate fizico-chimică pentru stabilirea condiţiilor de evacuare a apelor uzate în staţia de epurare şi a apelor epurate în apele de suprafaţă

INDICATORIDE CALITATE

U.M. NTPA 001/2002(iesire staţie)

NTPA 002/2002(intrare staţie)

Temperatura ºC 35 40

pH 6.5-8.5 6,5-8,5

Materii in suspensii mg/l 35 350

CBO 5 mg O2/l 25.0 300

CCO – Cr mg O2/l 125 500

CCO – Mn mg O2/l 25

Azot total mg 10 -

Azot amoniacal mg/l 2 30

Azotati mg/l 25 -

Azotiti mg/l 1 -

Sulfuri si hidrogen sulfurat mg/l 0,5 1

Sulfiti mg/l 1,0 2

Sulfati mg/l 600 600

Fenoli mg/l 0,3 30

Substante extractibile mg/l 20 30

Produse petroliere mg/l 5 -

Fosfor total mg/l 1 5

Detergenti sintetici mg/l 0,5 25

Cianuri totale mg/l 0,1 1

Clor rezidual liber mg/l 0,2 0.5

Cloruri mg/l 500 -

Floruri mg/l 5,0 -

Reziduu filtrat la 105 mg/l 2000 -

Arsen mg/l 0,1 -

Aluminiu mg/l 5 -

Calciu mg/l 300 -

Plumb mg/l 0,2 0,5Cadmiu mg/l 0,2 0,3Crom total mg/l 1,0 1,5Crom hexavalent mg/l 0,1 0,2Fier total ionic mg/l 5 -Cupru mg/l 0.1 0,2Nichel mg/l 0.5 1,0Zinc mg/l 0.5 1,0Mercur mg/l 0.05 -Argint mg/l 0.1 -Molibden mg/l 0.1 -

28

Seleniu mg/l 0.1 -Mangan total mg/l 1 2Magneziu mg/l 100 -Cobalt mg/l 1 -

Anexa 3.

Foto 1.: Deznisipator cu elevator cu melc

29

Foto 2: Deznisipator cu raclete pe lanţuri

30

Foto 3: Decantor radial (circular)

31

Foto 4: Grătar rectangular cu bare

32

Foto 5: Sită mobilă cu perforaţii

33