Instalații Și Echipamente Pentru Epurarea Apelor Uzate Din Industria Alimentară

44
Instalații și echipamente pentru epurarea apelor uzate din industria alimentară Procesul de poluare a apelor are o influenţă nefavorabilă asupra tuturor folosinţelor acestora. Dacă până la un anumit nivel, receptorii au o capacitate naturală de autoepurare, în prezent, intensitatea proceselor de poluare a depăşit cu mult acest prag, fiind necesară intervenţia omului pentru prevenirea şi combaterea acestor procese. Prevenirea se face mai ales prin măsuri de supraveghere şi control, iar combaterea poluării se realizează prin construcţii, instalaţii, şi echipamente adecvate, prin aşa-numitele staţii de epurare a apelor. SEDIMENTAREA Sedimentarea este operaţia de separare a sistemelor eterogene fluide în fazele componente, sub acţiunea diferenţiată a unei forţe externe (forţa gravitaţiei, forţa centrifugă) asupra fazelor de densităţi diferite. După scopul operaţiei, în sistemele eterogene lichide se folosesc termenii de: - îngroşare - pentru concentrarea prin sedimentare a fazei solide; - clarificare sau limpezire - pentru separarea înaintată a fazei lichide dintr-o suspensie, eliminându-se practic faza solida (curăţire); - sedimentare - când ambele faze ale suspensiei sunt valoroase. În operare se numeşte: - influent sau alimentare - suspensia iniţială; -sediment (precipitat, nămol)-faza solidă dispersă îmbibată cu lichid, depusă prin sedimentare; - decantat - lichidul mai mult sau mai puţin limpede rezultat în urma sedimentării. Utilajele in care se realizează operaţia de sedimentare se numesc, în funcţie de scopul operaţiei: decantoare sau limpezitoare (clarificatoare)

description

referat uaia

Transcript of Instalații Și Echipamente Pentru Epurarea Apelor Uzate Din Industria Alimentară

Instalaii i echipamente pentru epurarea apelor uzate din industria alimentar

Procesul de poluare a apelor are o influen nefavorabil asupra tuturor folosinelor acestora.Dac pn la un anumit nivel, receptorii au o capacitate natural de autoepurare, n prezent, intensitatea proceselor de poluare a depit cu mult acest prag, fiind necesar intervenia omului pentru prevenirea i combaterea acestor procese. Prevenirea se face mai ales prin msuri de supraveghere i control, iar combaterea polurii se realizeaz prin construcii, instalaii, i echipamente adecvate, prin aa-numitele staii de epurare a apelor.

SEDIMENTAREA Sedimentarea este operaia de separare a sistemelor eterogene fluide n fazele componente, sub aciunea difereniat a unei fore externe (fora gravitaiei, fora centrifug) asupra fazelor de densiti diferite.Dup scopul operaiei, n sistemele eterogene lichide se folosesc termenii de:- ngroare - pentru concentrarea prin sedimentare a fazei solide;- clarificare sau limpezire - pentru separarea naintat a fazei lichide dintr-o suspensie, eliminndu-se practic faza solida (curire);- sedimentare - cnd ambele faze ale suspensiei sunt valoroase. n operare se numete:- influent sau alimentare - suspensia iniial;-sediment (precipitat, nmol)-faza solid dispers mbibat cu lichid, depus prin sedimentare;- decantat - lichidul mai mult sau mai puin limpede rezultat n urma sedimentrii.Utilajele in care se realizeaz operaia de sedimentare se numesc, n funcie de scopul operaiei: decantoare sau limpezitoare (clarificatoare) pentru sedimentarea n cmp gravitaional i centrifuge decantoare, pentru sedimentarea n cmp de fore centrifuge.SEDIMENTAREA N CMP DE FORE GRAVITAIONAL Factorii care influeneaz sedimentarea Tipul de suspensie. Structura grunoas, negrunoas (flocoane mbibate cu lichid) sau uscat i concentraia fazei solide determin, n principal, diferite moduri de sedimentare.ntr-o suspensie diluat de particule graunoase, acestea sedimenteaz individual, cu viteze de sedimentare diferite (dup mrimea particulelor).ntr-o suspensie concentrat negrunoas cu flocoane mbibate cu lichid, sedimentarea particulelor nu se mai face independent, particulele se asociaz i se influenteaz reciproc.Adaosurile pentru coagulare i floculareFactorlii care influeneaz sedimentarea n sisteme eterogene lichide

Factorlii care influeneaz sedimentarea n sisteme eterogene lichideViteza de sedimentare. Micarea unei particule solide sferice ntr-un fluid dispersant staionar este determinat de forele care acioneaz: greutatea aparent a particutei i fora de frecare. Din momentul n care forele se echilibreaz, viteza particulei devine constant i se numete viteza de sedimentare (viteza critic) w0. ntr-un mediu fluid dispersant n micare cu viteza Wo, care menine particula n stare stationar, w0 se numete vitez de plutire.Aparate pentru sedimentare n cmp gravitaional Decantorul discontinuu este un aparat format dintr-un recipient paralelipipedic sau cilindric, n care suspensia rmne pn cnd se realizeaz sedimentarea. Faza lichid este decantat prin diferite dispozitive: tip sifon basculant, dispozitive cu cot mobil. Decantarea disccontinu se realizeaz n toate rezervoarele de clarificare din industria vinului (decantoarele discontinue sunt i vase de depozitare n industria alimentar).Deznisipatoarele sunt instalaii destinate reinerii i eliminrii impuritilor de natura nisipurilor (particule cu diametrul mai mare de 0,2 mm) [18]. ndeprtarea acestor suspensii minerale aduse mai ales de apele de ploaie, de apele uzate colectate, naintea instalaiilor de pompare i a celor de epurare propriu-zise are ca scop evitarea uzurii utilajelor respective, precum i a acumulrilor de materiale consistente n bazinele de decantare, de aerare, de fermentare etc.Dup direcia principal a curentului de curgere, deznisipatoarele pot fi: orizontale (n cele mai dese cazuri), sau verticale.Deznisipatoarele orizontale sunt constituite din dou sau mai multe canale nguste i relativ puin adnci (v. fig. 3.2), n care apa circul cu o vitez de cca. 0,2...0.4 m/s, avnd timpul de staionare de 0,5...1 min [18; 8].

Fig. 3.2.Schema unui deznisipator orizontal: 1 - grtar, 2 pasarel;3 bare de linitire; 4 - stvilar de intrare; 5 - van de golire;6 stvilar de ieire; 7 galerie de golire.

Cantitile de nisip reinute de deznisipatoare sunt foarte variabile, n funcie de tipul canalizrii, gradul de acoperire al suprafeelor, gradul de urbanizare etc. Literatura indic cifre cuprinse ntre 0,0037...0.0075 m3 nisip/1000 m3 ap pentru canalizarea n sistem unitar i ntre 0,0036...0,0057 m3 nisip/1000 m3 ap pentru canalizarea n sistem divizor. Curirea de nisip a deznisipatoarelor se realizeaz manual (la instalaiile mici, dup scoaterea din funciune a compartimentului respectiv), fie hidraulic sau mecanic (n cazul n care debitul este mare, cantitile de nisip sunt mari, iar instalaia este construit adnc sub teren, nlturarea manual fiind dificil).La dimensionarea deznisipatorului cu curire manual trebuie asigurat spaiul pentru reinerea nisipului depus ntre dou evacuri, intervalul ntre dou curiri succesive fiind n general de cca. 30 zile. Evacuarea automat a nisipului reinut se poate realiza prin: dispozitive cu raclei i nec; dispozitive cu raclei, grap de nisip i pomp fix sau hidroelevator pentru evcuarea nisipului; dispozitiv cu pompe mobile.Deznisipatoarele verticale unt utilizate de regul cnd spaiul de amplasare este redus. n acestea, curentul de ap strbate bazinul de sedimentare de jos n sus, iar apa deznisipat este evacuat printr-o rigol periferic (v. fig. 3.3).Viteza ascensional a apei n acest tip de deznisipatoare este de cca. 0,03 m/s.

Fig. 3.3. Schema unui deznisipator vertical: a cu compartiment de intrare lateral; b cu compartiment de intrare central: 1 conduct alimentare ap brut; 2 conduct evacuare ap deznisipat;3 conduct golire.

Decantoarele sunt instalaii n care se sedimenteaz cea mai mare parte a substanelor n suspensie din apele uzate [21].Decantoarele pot fi clasificate astfel [11, 18]: dup direcia de curgere a apei: decantoare orizontale i verticale; dup forma n plan: dreptunghiulare (mai rar ptrate) i circulare; din punct de vedere al prelucrrii nmolului reinut: decantoare fr spaiu de fermentare (fermentarea se face n construcii separate) i decantoare care cuprind i spaiile de fermentare, numite i decantoare cu etaj (Imhoff sau Emscher); dup locul pe care l ocup n schema de epurare: decantoare primare (naintea treptei biologice) i decantoare secundare (dup treapta biologic). Decantoarele orizontale se realizeaz n plan cu seciune dreptunghiular sau circular (situaie cnd sunt cunoscute i sub denumirea de decantoare radiale ntruct apa alimentat central curge spre periferie n direcie radial). Lungimea decantoarelor rectangulare este cuprins ntre 30...100 m (de regul nu se depesc 30 m), iar limea acestora se adopt n funcie de dimensiunea utilajelor de colectare a nmolului. Bazinele circulare ajung la diametre de pn la 60 m, ns n general nu se depete valoarea de 30 m, pentru a se evita efectele pronunate ale vntului [11]. Adncimea bazinelor de decantare variaz de la 2...4,5 m. Viteza medie orizontal de circulaie a apei este de 5...20 mm/s, timpul de staionare variind ntre 1,5...2 h. n majoritatea cazurilor, pentru bazinele de decantare se adopt o pant de fund de cca. 1%, pentru cele rectangulare i de cca. 8%, pentru cele ptrate sau circulare.Panta fundului este mrit n zona baelor de nmol pn la 30%, pentru a favoriza alunecarea acestuia. n figura 3.4 sunt reprezentate cteva tipuri semnificative de decantoare orizontale.

Fig. 3.4. Scheme de decantoare orizontale: Hs nlimea de siguran; H nlimea util; Hd nlimea depunerilor.

n cazul acumulrii unor cantiti mici de nmol, eliminarea acestui produs se poate realiza manual (dup golirea apei) pentru sedimentele neputrescible, sau mecanizat, cu ajutorul racloarelor, pentru cantiti mai mari de nmol. La decantoarele rectangulare se pot utiliza n acest scop poduri racloare cu micare de du-te-vino, sau racloare cu lame montate pe lanuri.O situaie aparte privind evacuarea sedimentelor apare la decantoarele cu etaj de tipul Imhoff, la care decantarea are loc la partea superioar; la partea inferioar sunt acumulate suspensiile pe durat mai mare, n vederea fermentrii anaerobe. n cazul acumulrii unor cantiti mici de nmol, eliminarea acestui produs se poate realiza manual (dup golirea apei) pentru sedimentele neputrescible, sau mecanizat, cu ajutorul racloarelor, pentru cantiti mai mari de nmol. La decantoarele rectangulare se pot utiliza n acest scop poduri racloare cu micare de du-te-vino, sau racloare cu lame montate pe lanuri. O situaie aparte privind evacuarea sedimentelor apare la decantoarele cu etaj de tipul Imhoff, la care decantarea are loc la partea superioar; la partea inferioar sunt acumulate suspensiile pe durat mai mare, n vederea fermentrii anaerobe. Eficiena instalaiilor de decantare este influenat n special de uniformitatea distribuiei curentului de ap n seciunea perpendicular pe direcia de curgere. Aceast condiie este determinat n mare msur de eficiena sistemelor de introducere a apei n spaiile de sedimentare i de cele de evacuare a acesteia. Astfel, la intrare distribuia trebuie s fie egal ntre unitile paralele de aceeai capacitate i s fie uniform pe seciune n fiecare unitate. Uniformitatea este asigurat de existena unor rezistene hidraulice egale pe elementele situate n zone diferite ale seciunii. n acest scop, pentru evitarea vitezelor locale excesive, la intrarea n zona de decantare se instaleaz (n faa deschiderilor prin care este admis apa) deflectoare, precum i perei de dirijare i difuzie prevzui cu guri sau fante. La nivelul orificiilor i conductelor de distribuie, viteza apei trebuie s fie relativ mare pentru evitarea depunerii suspensiilor, dar suficient de mic pentru a nu determina mrunirea flocoanelor. Evacuarea apei limpezite se face peste deversoare aezate pe una sau ambele pri ale jgheaburilor de evacuare. Seciunea jgheaburilor, conductelor sau rigolelor de evacuare trebuie astfel dimensionat nct s se evite necarea deversorului, chiar i la debite mari [11]. n faa deversoarelor de ap limpezit se instaleaz ecrane parial imersate, destinate reinerii impuritilor plutitoareDecantor dreptunghiular cu ndeprtarea mecanic a nmolului. Se utilizeaz pentru decantarea apei de transport i de splare n industria zahrului i pentru decantarea apelor potabile. n industria zaharului, pentru transportul sfeclei de zahr din silozuri n fabric i splarea sfeclei, este nevoie de cantiti mari de ap (600 - 1000% fa de debitul de sfecl prelucrat zilnic). Prin decantarea i recircularea acestor ape se realizeaz economii pentru consumul de ap i se evit impurificarea rurilor. Apa murdar conine 20 - 50 mg suspensie la litru, din care pot sedimenta 80 - 90%. n operaia de sedimentare se pierde 20% din debitul de ap procesat (fig. 1).

Fig.1. Decantor dreptunghiular: a - principiul de funcfionare: 1 - camer de distribuie; 2 - bazin de sedimentare; 3-curtor mecanic; 4-raclete; 5-instalaie de clorinare; AT-ap de transport i de splare; A - apa decantat; N- nmol; LV- lapte de var; b - schem de calcul. Decantor etajat tip Dorr-Oliver ATV. Aparatul se utilizeaz n industria zahrului pentru concentrarea nmolului din zeama carbonatat. Numrul de camere etajate depinde de debitul de zeam i nmol de separat. n fiecare camer sunt brae de amestecare, fixate pe un ax vertical comun.

Fig. 3. Decantor Dorr - Oliver ATV: 1 brae cu raclete; 2 - funduri intermediare; 3 - alimentare suspensie; 4 - evacuare decantat; 5 - evacuate nmol; 6 - sistem de antrenare. Decantoarele verticale sunt bazine cu seciune circular (mai rar ptrat), n care apa circul de jos n sus cu o vitez ascensional de cca. 0,7 mm/s (v. fig. 3.5). Apa ptrunde n decantor printr-un tub central, prevzut la partea inferioar cu un deflector (pentru o repartiie ct mai uniform) i iese lateral, la partea superioar peste un deversor circular. Timpul obinuit de staionare este de cca. 1,5 h. Evacuarea nmolului se face astfel nct interfaa ap limpezit-nmol s se afle la o adncime suficient de mare sub deversorul de evacuare, pentru a evita antrenarea nmolului.

Fig. 3.5. Schema unui decantor conic cu curgere vertical: 1 tub central; 2 deversor circular; I zon de evacuare; II zon de floculare; III zon de intrare; IV zon de nmol. Decantoare radiale. n general se folosesc decantoare radiale la care raportul diametru/adncime (D/H) este mai mare ca 6, iar curentul de ap este radial, de la cilindrul central spre periferie. Apa este colectat ntr-un jgheab aezat pe conturul decantorului. Pentru decantoarele radiale se folosesc racloare cu lame fixate solidar cu un ax central de antrenare. Dispunerea lamelor se face astfel nct colectarea nmolului s se fac spre o bae central, prin intermediul creia se face evacuarea din bazin (v. fig.3.6). Viteza de deplasare a lamelelor nu trebuie s depeasc 5 mm/s, pentru a se evita resuspendarea nmolului. n cazul nmolurilor uoare, cu grad sczut de ngroare (care se mprtie uor n stratul de ap limpezit), lamelele racloare se nlocuiesc cu plnii de aspiraie, racordate la conducte de aspiraie, legate la un compartiment cu nivel reglabil, situat sub acela al apei din bazin din care nmolul este evacuat din sistem [8].

Fig. 3.6. Schema unui decantor radial: 1 - admisia apei brute;2 deflector de distribuie a apei; 3 evacuare ap decantat; 4 rigol pentru colectarea corpurilor plutitoare; 5 raclor cu lame; 6 evacuarea nmolului.Decantorul radial tip Dorr Este utilizat pentru tratarea debitelor mari de ap rezidual (12,5 m3/h). Constructiv este format dintr-un bazin cilindric de nlime mic, cu fund conic prevzut cu un curitor de nmol cu palete racloare. Circulaia suspensiei este aproximativ radial, de la centru spre periferie, viteza de deplasare micorndu-se proporional cu drumul parcurs.

Fig. 2. Decanter radial tip Dorr: 1-bazin cilindric; 2-coloana pentru distribuia apei; 3-rigol; 4-grind; 5-palete racloare; 6 - rigola pentru decantat; Am - apa murdar; W - nmol; A - apa decantatDecantoarele suspensionale reprezint tipul de instalaii n care depunerile sunt meninute n stare de suspensie, formnd un strat filtrant prin care trece apa brut (v. fig. 3.7). Apa traversnd stratul de suspensie se limpezete, suspensiile rmnnd s mbogeasc stratul filtrant [21].

Fig. 3.7. Schema unui decantor suspensional: 1 conduct admisie ap brut; 2 conducte cu orificii; 3 strat de suspensie; 4 camere de separare suspensional, 5 ap tratat spre filtre; 6 bazin de acumulare a nmolului; 7 evacuare nmol. Decantarea apei prin utilizarea de coagulant se realizeaz n bazine cunoscute sub denumirea de bazine de reacie, n care se formeaz flocoane (fulgi) care au n general dimensiuni de 0,50,6 mm. Pentru a avea loc reacia ntre soluia de coagulant i apa brut trebuie ca timpul de trecere al acesteia prin bazinul de reacie s fie de cca. 530 min [8]. Viteza de circulaie a apei n bazinul de reacie trebuie s fie suficient pentru a menine n suspensie fulgii formai fr ns a-i sfrma. Timpul de formare a fulgilor poate fi redus dac apa este supus unei uoare agitri. Cele mai importante tipuri de bazine de reacie care se ntlnesc sunt: cu compartimente (n cazul instalaiilor mici); cu palete antrenate n micare de rotaie; turbionare. n figurile 3.8 i 3.9 sunt prezentate scheme de bazine de reacie cu compartimente, respectiv a unui bazin de tip turbionar.

Fig. 3.8. Scheme de bazine de reacie cu compartimente: a) cu circulaie orizontal (plan); b) cu circulaie vertical: 1 conduct admisie ap brut cu soluie coagulant (de la bazinul de amestec); 2 conduct evacuare ap coagulat spre decantor; 3 conduct golire. n acest tip de bazine viteza de circulaie a apei este de 0,20,4 m/s iar timpul de trecere de cca. 1530 min.Flotaia Flotaia este procesul unitar de separare din ap, sub aciunea cmpului gravitaional terestru, a particulelor cu densitate medie mai mic dect a apei. Aceste particule pot fi constituite din materiale omogene sau din asocieri de materiale cu diferite densiti (solide, lichide sau gazoase). Astfel de particule pot fi constituite din materiale omogene, sau din asocieri de materiale cu densiti variabile (solide, lichide sau gazoase). Flotaia este folosit drept treapt suplimentar de epurare naintea epurrii biologice, fiind utilizat n numeroase cazuri, de exemplu, pentru apele provenite din industria petrolier, minier, textil, alimentar (abatoare, ecarisaje, fabrici de uleiuri, grsimi, conserve), n special cnd apele uzate industriale trebuie s fie tratate biologic [18]. Flotaia poate fi natural sau artificial, realizat prin introducerea aerului n masa de ap. n primul caz, particulele de materiale mai uoare dect apa (uleiuri, unsori, grsimi etc.), eventual asociate cu bule de gaz rezultate din procese microbiologice (fermentaii, procese de denitrificare etc.), tind s se ridice la suprafaa lichidului stagnant sau aflat n curgere linitit. Se formeaz astfel un strat de material plutitor, acumulat la suprafa, care este ndeprtat de ctre un raclor i colectat prin intermediul unui jgheab ntr-o cutie de colectare evacuare. n cel de-al doilea caz, aerul poate fi introdus n ap fie sub form de bule fine prin difuzoare poroase sau prin agitare mecanic (flotaie cu aer dispersat), fie prin degajarea aerului dizolvat n ap ca urmare a scderii brute a presiunii gazului (detentei) aflat n echilibru cu apa, situaie n care apa devine suprasaturat n gaz (flotaie cu aer dizolvat). Ridicarea particulelor insolubile din ap de ctre bulele de aer este rezultatul asocierilor reciproce. Aceast asociere are loc fie prin aderena particulelor insolubile la suprafaa bulei de gaz, fie prin ncorporarea de bule de aer n interiorul particulelor floculate (v. fig. 3.10).

Fig.3.10. Flotaia suspensiilor cu bule fine de aer. Flotaia cu aer dizolvat este utilizat n scopul ndeprtrii materiilor grase din apele uzate menajere. Flotaia cu aer dispersat prezint dezavantajul obinerii unor bule de aer de diametru mare (1...2 mm) a cror vitez ascensional este mare i datorit creia se poate provoca forfecarea suspensiilor floculate. Flotaia cu aer dizolvat se realizeaz prin saturarea apei cu aer prin contact de scurt durat (de la cteva secunde la cteva minute) la presiuni cuprinse ntre 0,3...3 bari, dup care este destins brusc la presiunea atmosferic intr-o camer de flotaie cu curgere linitit (v. fig. 3.11).

Fig. 3.11. Schema unei instalaii de flotaie cu aer dizolvat: 1 pomp; 2 recipient de saturare cu aer, 3 supap pentru aer n exces; 4 ventil de reducere a presiunii, 5 camer de flotaie; 6 deflector pentru eliminarea bulelor mari; 7 raclor de spum; 8 jgheab de colectare spum; 9 deversor. Condiia de suprasaturare se poate obine i introducnd apa care a stat n echilibru cu atmosfera ntr-o incint nchis (camer de flotaie), n care se realizeaz o depresiune de cca 0,3 bari. Cantitatea de aer eliberat sub form de bule fine este cu att mai mare cu ct intervalul de presiune pe care se face destinderea este mai mare. Avantajul flotaiei cu aer dizolvat const n obinerea unor bule de mare finee, cu diametre sub 0,1 mm, care nu produc forfecarea suspensiilor floculate [2,11]. n practic, pentru separarea prin flotaie cu aer nu este suficient doar ridicarea particulelor de impuriti la suprafaa apei, ci i formarea unei spume suficient de stabile, capabile s ncorporeze particulele respective. Formarea spumei este asigurat de prezena substanelor care reduc tensiunea superficial a apei (substane spumante). Astfel de substane pot fi chiar unii constitueni ai apelor uzate (de exemplu apele uzate provenite din industria celulozei textil etc.), dar uneori este necesar adugarea deliberat de substane spumante. Ca i bazinele de decantare i cele de flotaie pot fi cu seciune orizontal rectangular sau circular. i n cazul flotaiei se adopt msuri pentru reducerea la minimum a turbulenei n zona de separare; n acest sens trebuie mpiedicat degajarea de bule mari de gaz n zona respectiv. Datorit vitezelor de urcare relativ mari ale particulelor flotate (diferene mari de densitate n raport cu apa), timpii de retenie hidraulic n instalaiile de flotaie sunt mai mici dect n decantoare, fiind de ordinul de mrime ai celor de la deznisipatoare. Doza de aer necesar pentru instalaiile de flotaie depinde de concentraia suspensiilor i este cuprins ntre 0,03...0,1 kg/kg (aer/supensie uscat), ceea ce corespunde la cca. 20...60 l aer la 1 kg suspensie. O categorie important de instalaii al cror principiu de funcionare se bazeaz pe separarea prin flotaie este reprezentat de separatoarele de grsimi sau bazinele de flotare. Separatoarele de grsimi pot utiliza pentru ndeprtarea impuritilor fie flotaia natural, fie flotaia cu aer. Flotaia natural se realizeaz n bazine obinuite, n care, din cauza vitezelor mici cu care se deplaseaz apa, particulele uoare se ridic la suprafa. Flotaia cu aer poate fi de joas presiune sau sub presiune; n ultimul caz, bulele de aer introduse n ap ader la materialul n suspensie i ajut la deplasarea la suprafaa lichidului a particulelor solide sau coloidale aflate n masa acestuia.Procedeele de reinere sunt n funcie de natura grsimilor, respectiv: grsimi libere, care au tendina de a se ridica la suprafaa apei; grsimi sau spunuri, aflate n dispersie coloidal sau sub form de emulsii, care n mod normal nu au tendina de a se ridica la suprafa; gudroane, care au tendina de a se depune. Pentru grsimile din prima grup, procedeul se bazeaz pe micorarea vitezei de curgere a apei, grsimile separndu-se la suprafa, ntr-un bazin amenajat n acest scop. Bazinele sunt n general de form dreptunghiular. Evacuarea grsimilor se realizeaz manual, iar apa iese prin sifonare [18]. Pentru grsimile din a doua grup, bazinele sunt formate din trei compartimente. n bazinul central se face insuflarea cu aer i separarea grsimilor, care sunt dirijate ntr-un jgheab colector (v. fig. 3.12). Evacuarea apei se realizeaz n compartimentele laterale.Fig. 3.12. Schema unui separator de grsimi: 1 conduct de alimentare; 2 conduct de evacuare; 3 conduct pentru insuflarea aerului; 4 perete ican; Principalele caracteristici pentru separatoarele de grsimi sunt: timpul de staionare, 5...10 min.; cantitatea de aer: 0,2 ...0,8 m3 aer/m3 ap; adncimea apei: 1,20...2,75 m. Un dispozitiv interesant pentru separarea grsimilor este acela care combin insuflarea cu aer cu vacuumul ntreinut la suprafaa apei printr-o pomp de vacuum, scop n care se folosete un bazin acoperit etan. Apa brut se preaereaz i se introduce la seminlimea bazinului. Bulele de aer care se formeaz se ridic la suprafa, antrennd materiile flotante i cele uor decantabile. Stratul de spum care se formeaz este colectat de o lam care l conduce spre gura de evacuare. Materiile decantabile se depun pe fundul bazinului, de unde sunt raclate i evacuate. Centrifugarea Centrifugarea este un proces de separare gravitaional a suspensiilor din ap, n care datorit imprimrii unor acceleraii superioare (fa de cea corespunztoare cmpului gravitaional terestru) se obin viteze de sedimentare ridicate, materializate prin productiviti ridicate ale instalaiilor respective precum i prin obinerea unor concentrate mai compacte, cu un coninut ridicat de solide [2]. Cel mai frecvent utilizat tip de astfel de instalaii sunt centrifugele decantoare cu ax orizontal, cu funcionare continu. Acestea sunt constituite dintr-un corp cilindro-conic rotativ, n care se rotete la rndul su (cu o vitez ceva mai mic) un ax melcat. Apa brut este introdus prin axul corpului melcat i proiectat spre faa interioar a corpului centrifugei. Datorit forelor centrifuge, solidele sunt depuse pe acest perete interior i ulterior raclate i mpinse de corpul melcat spre zona conic a corpului centrifugei Evacuarea lichidului limpezit (numit i centrat) se realizeaz pe la captul opus al centrifugei. Adncimea stratului de lichid de deasupra peretelui centrifugei este stabilit cu ajutorul unor deversoare circulare reglabile, peste care se evacueaz lichidul limpezit. Pentru determinarea vitezei de separare (v) a particulei n cazul separrii prin centrifugare sunt valabile aceleai relaii ca i pentru sedimentare sau flotaie, cu precizarea c n locul acceleraiei gravitaionale terestre se utilizeaz acceleraia centrifugei, calculat cu relaiile: v = 2rn/60 [m/s] a = v2/r [m/s2] n care: r este raza corpului centrifugei, n m, iar n turaia centrifugei, n rot/min. Datorit costului relativ mare al instalaiilor de centrifugare, procesul se aplic, de preferin, apelor uzate cu un coninut ridicat de suspensii i ndeosebi pentru concentrarea nmolurilor. Astfel se pot obine prin centrifugare concentrate de suspensii de peste 50% substan uscat. n cazul nmolurilor active i al suspensiilor derivate din hidroxizi metalici (de aluminiu, fier etc.) coninutul de substan uscat are o concentraie mai mic (4...10%).Particularitile sedimentrii n cmp de fore centrifugal Caracteristicile sedimentrii ntr-un cmp de fore centrifuge comparativ cu cele ale sedimentrii n cmp gravitaional sunt determinate de vitezele mari de sedimentare realizate, care permit s se separe eflcient: - sisteme eterogene (suspensii coloidale, emulsii) care n cmp gravitaional sunt imposibil de separat, deoarece forele dispersive datorate micrii browniene sunt mult mai mari ca fora gravitational (forele centrifuge anuleaz efectul forelor dispersive); - sisteme eterogene disperse cu diferen mic ntre densitile celor dou faze; - suspensii, se obine un sediment foarte uscat, prin aciunea forelor centrifuge de anulare a efectului forelor de tensiune superficial care determin reinerea lichidului n porii fini ai particulelor de sediment.Separarea prin centrifugare a sistemelor eterogene lichid-lichid se face pe baza diferenei dintre densitile fazelor. Pentru diferene de densitate de peste 3%, separarea se realizeaz n condiii bune. Cnd diferena scade sub 1% , curenii de lichid formai perturb operaia. Se practic pentru remedieri urmtoarele soluii: - introducerea suprafeelor de stabilizare pentru atenuarea curenilor de lichid formati (vrtejuri); - aducerea lichidului de separare chiar n zona de separare (ntre cele dou faze separate); - divizarea lamelar a lichidului n centrifug (prin talere).Centrifuge decantoare Centrifugele decantoare se construiesc ntr-o mare varietate de tipuri (de la aparatele simple utilizate n laboratoare pn la utilajele complexe automatizate, echipate cu dispozitive pentru evacuarea continu a fazelor separate).Clasificarea centrifugelor decantoare se face astfel: - dup factorul de separare( z=2R/g): centrifuge normale z < 3000; supercentrifuge z > 3000; - dup poziia axei: orizontale, verticale, nclinate.Centrifuge decantoare cu transportor elicoidal Centrifugele decantoare cu transportor elicoidal se caracterizeaz prin funcionare continu, sedimentul fiind ndeprtat de pe suprafaa de decantare i evacuat cu ajutorul unui transportor format dintr-o suprafa elicoidal montat pe un tambur interior, datorit diferenei ntre turaia mai mare a tamburului decantor i turaia mai mic (15- 100 rot/min) a transportorului (fig 2). Se construiesc n trei variante: cu tambur decantor conic, cilindric i cilindro-conic Suspensia este adus n mijlocul tamburului interior, se separ n cmp de fore centrifuge, iar fazele separate se deplaseaz continuu cu viteze diferite i se acumuleaz la extremitile tamburului de unde se evacueaz. Sedimentul n drumul su spre evacuare este spalat (la unele variante constructive) (centrifuga tip NOGS-325) de lichidul de splare care se amestec i se evacueaz mpreun cu decantatul. Cmpul centrifugal la aceste centrifuge este mai puin intens ca n centrifugele cu tatere sau tubulare; turaia maxim a tamburului decantor are valori de 1600-8500 rot/min. Centrifugele cu tambur cilindric asigur cea mai bun separare a fazelor, nsa sedimentul se evacueaz cu un coninut mare de umiditate; n centrifugele cu tambur conic se obtjne un sediment mai uscat, dar un decantat mai puin limpede. Centrifugele cu tambur cilindro-conic sunt cele mai rspindite, deoarece prezint avantajele celor dou tipuri constructive.

Tamburul si surubul se rotesc independent unul fata de celalalt pana la 3.600 rpm, in functie de tipul dispozitivului si tipul namolului. Metodele de deshidratare utilizate sunt "echicurent" sau "contracurent". Metoda echicurent permite o viteza diferentiala extrem de mica. Viteza diferentiala reprezinta diferenta dintre viteza tamburului si cea a surubului. Viteza diferentiala redusa inseamna timp mai mare de retentie in centrifuga, care permite obtinerea unui namol mai deshidratat iar uzura este considerabil mai mica. Metoda echicurent este pretabila pentru namoluri usor de deshidratat si in situatiile in care sunt solicitate capacitati ridicate.Fig. 4.Centrifuge orizontale cu transportor elicoidal: a, b, d- tamburi cilindrico-conici;1 - alimentare; 2- faza limpezit; 3-faza solid. Centrifuge cu talere n centrifuga cu talere, pentru a se micora durata de sedimeritare, spaiul din interiorul tamburului este mprit n lamele subiri. n centrifugele verticale elementul de separare este talerul. Se mai numesc separatoare centrifugale.Centrifuga cu tob cilindric i talere conice fr orificii. Funcioneaz ca separator clarificator pentru sisteme eterogene lichide cu coninut redus de substan solid (de exemplu particule solide din vin, bere, lapte). ntre partea cilindric a carcasei si talerele curente apare un spaiu destinat sedimentarii particulelor solide, din amestecul de separat. n mod normal, n proiectare se consider acest spaiu de 40 - 90 cm3 pentru fiecare 100 l/h lichid de clarificat, spaiu care s asigure funcionarea n condiii normale far oprire 2-3 ore. Pentru a se evacua faza limpezit sub presiune, se monteaz discul de presiune 4 (fig 10.14, b). Centrifuga poate funciona i cu alimentare inferioar sub presiune (fig 10.14, c). n acest caz axul 4 are seciunea inelar.

Fig. 10.14. Centrifuge vertlcale decantoare cu tob cilindric i talere. Schema de principiu tob: a-tob cu talere conice fr orificii; b- tob cu talere conice fr orificii cu disc de presiune; c-tob cu alimentare inferioar; d, e-tobe cu talere cu orificii; f-tob cu talere cillnddce; 1-taler inferior, 2-talere curente; 3-ax; 4-disc de presiuneCentrifuga cu tob cilindric cu talere conice cu orificii (fig 10.14, d,e). Functioneaz ca separator de faze si realizeaz separarea amestecului eterogen lichid-lichid n faze cu densiti apropiate,. ntr-o tob din acest tip de separator se gsesc trei tipuri de talere: un taler central - talerul de alimentare (1), talere curente (2) i talerul superior (5) cu rolul de a mpiedica amestecarea fazelor separate. Talerul central i talerele curente au un numar de orificii (3-6), n funcie de mrimea talerului; poziia acestora se alege astfel ca faza care se cere mai purificat s parcurg un drum mai mare printre talere. Faza lichid cu densitate mai mic este dirijat spre talerul central, se ridic pe lng acesta si se evacueaz prin discul de presiune 4. Faza lichid cu densitate mai mare sub influena forei centrifuge este dirijat spre carcas, are o miscare ascendent pe generatoarea talerului superior 5 i este evacuat. Daca n amestecul eterogen au fost i particule solide, acestea se vor depune pe peretele tobei. Centrifuga cu talere cilindrice concentrice (ftg 10.14, f). Este ntrebuinat numai pentru operatii de clarificare (must de bere, suc de fructe, vin), cu condiia ca faza solid sa fie n proporie redus (sub 5% volum). Talerele sunt cilindri concentrici, avnd la una din pri o arcuire spre interiorul tobei. Arcuirea la montare este alternant. Datorit faptului c lichidul circul printre talere cu vitez din ce n ce mai mic, se asigur depunerea pe pereii talerelor a celor mai fine particuie solide, astfel ca lichidul evacuat este limpezit. Hidrocicloane Hidrociclonul realizeaz separarea centrifug n sisteme solid - lichid. Fora centrifug apare datorit vitezei curentului de lichid care este forat s se deplaseze pe o traiectorie circular sau n spiral (fig. 10.26).FILTRAREA Filtrarea este operaia de separare a sistemelor eterogene fluid-solid n fazele componente cu ajutorul unui strat filtrant cu structur poroas, prin care poate trace numai faza fluid. Fora motrice a operaiei este diferena de presiune (p = p1-p2) dintre cele doua pari ale stratului filtrant, care se creeaz folosind presiunea hidrostatic a coloanei de suspensie, sau cu ajutorul pompelor (centrifuge, cu piston sau pompe de vid). Separarea fazei solide pe stratul filtrant este rezuttatul operaiilor de sedimentare-cernere-adsorbie. Filtrarea unei suspensii are patru etape: reinerea particulelor solide de ctre stratul filtrant; reinerea particulelor solide de catre stratul de sediment depus; splarea sedimentului, ndepartarea sedimentului depus pe filtru; regenerarea stratului filtrant.FACTORII CARE INFLUENEAZA FILTRAREA Operaia de filtrare este influenat de un numr mare de factori (tabelul 1). Factorii pot avea valori constante sau variabile n timpul filtrarii, n funcie de procedeul de filtrare si de conditiile de realizare a operatiei.Specificatie Factorii

Fluid Natura, vascozitatea, densitatea, proprietati corosive

Solid Natura, forma i dimensiunile particulelor, granutometrie

Suspensie Modul de obinere, concentratia, varsta suspensiei, cantitatea sau debitul. temperatura

Sediment Omogenitatea, umiditatea final, compresibilitatea, rezistena hidraulic

Strat filtrant Natura, aria, grosimea, dimensiunea porilor. Rezistena hidrodinamica, rezistenfa chimic, rezistena mecanic, capacitatea de regenerare

Operatia de filtrare Funcionarea continu sau discontinu, presiunea i temperatura de filtrare, viteza de filtrare, durata de filtrare

Faza de splare Natura lichidului de spalare, debitul, concentratia, durata

Temperature de filtrare. Cresterea temperaturii de filtrare influeneaza favorabil filtrarea, fie prin micsorarea vascozitii, fie prin modificarea granulometriei (inducerea unei coagulri). Efectul favorabil al creterii temperaturii poate fi micorat i chiar anulat dac temperatura determina umflarea stratului filtrant. Presiunea de filtrare. Influena presiunii utilizate n operatia de filtrare depinde de comportarea stratului de sediment ca strat filtrant. In cazul sedimentului necompresibil, marimea diferenei de presiune, p, ntre feele stratului filtrant are o influen favorabil asupra vitezei de filtrare. Materialul filtrant. Materialul folosit ca strat filtrant trebuie: s rein cat mai complet faza solida a suspensiei i eventualele impuriti (provenite din surse ca: material filtrant, coroziune, reacii chimice etc.); s aib rezistenta hidraulica redusa, rezisten mecanica i chimic corespunztoare; s se regenereze uor; s fie ieftin i uor de procurat.Materialul filtrant poate determina:- o filtrare superficial caracterizata prin reinere pe suprafaa stratului filtrant;- o filtrare n adancime, caracterizata prin reinerea fazei disperse n toata adancimea sa (exemplu: filtrarea apei prin filtrele cu nisip).n funcie de natura lor, materialele se utilizeaz sub forma de table, site, esturi si mpletituri, placi poroase, straturi fibroase i pulverulente, straturi granulare, membrane. Tablele perforate -sunt gratare cu ochiuri dreptunghiulare (latimea minima 1,5mm) sau circulare (diametrul minim 3mm). Se utilizeaza n special ca suport pentru panze sau alte materiale filtrante (celuloza, azbest, kieselgur). Prezinta dezavantajul unei suprafete libere mici.. Impletiturile metalice au aceleasi aplicaii ca si sitele. Ca suport pentru materialele poroase ele au o rezistent mecanica mai mica decat tablele perforate, dar au avantajul unei suprafee libere mari. Se fac mpletituri metalice cu ochiuri pna la 50 m. Panzele filtrante se caracterizeaz prin elasticitate, suplee si porozitate fin. Particulele suspensiei sunt reinute prin efectul de cernere i adsorbie. Prezinta o rezistena mecanic redus i se colmateaz usor. Sunt folosite ca suprafee filtrante dispuse pe rame verticale, pe suport orizontal, sau sub forma de saci. Panzele filtrante prezint o mare adaptabilitate la condiiile de filtrare. Materialele filtrante textile sunt: fibre vegetale (bumbac, iuta), fibre animale (lana, par de camila, matase naturala), fibre sintetice (matase artificial), fibre minerale (azbest, sticla). Membranele de provenienta animal, vegetala sau sintetic (gelatin, esteri de celuloza depuse pe esaturi sau pe hartie) se utilizeaza ca suprafee filtrante pentru filtrri fine. Sunt reinute: substante coloidale, bacterii, virusuri. Straturile fibroase - din fibre de celuloza, azbest, lana, in - sunt obtinute prin presare (carton, fetru, pasla), sau prin sedimentarea fibrelor pe o suprafa-suport; se utilizeaz la filtrarea suspensiilor care colmateaz uor stratul filtrant (sirop de zahar, gelatin, ulei vegetal, vinuri). Placi poroase filtrante- din granule reunite prin presare cu sau fr liani - pot fi din azbest, kieselgur, argil, porelan, cuar, sticla, grafit, carborund, materiale plastice. Se caracterizeaz prin porozitate uniform, rezistent mecanic i chimica. PIcile filtrante se ntrebuineaz pentru filtrrile cele mai fine. Pentru industria berii se utilizeaz in mod curent patru tipuri de pIci filtrante: placi sterilizante Ex, placi pentru filtrare avansat U800, plci pentru filtrare fina U1000, placi de mare productivitate U1600 sau U2000.Filtre cu functionare la presiune hidrostatica La aceste filtre curgerea are loc sub influenza coloanei de lichid care se afl deasupra stratului filtrant. Sunt dispozitive simple, cu funcionare discontinu. Construcia se complic doar atunci cand apare si operaia de spalare a sedimentului, cu colectarea si valorificarea apelor de splare. Cazanul de filtrare din Industria berii este cel mai reprezentativ filtru ce funcfioneaz la presiune hidrostatic. El este construit n mai multe variante. Cazanul clasic de filtrare (fig. 2.) este un vas cilindric cu fund plat, prevazut cu un al doilea fund interior perforat la o distan de 30 - 40 mm, pe care se dispun substane insolubile, sub form de borhot. Fundul perforat este format din segmente cu suprafaa de 0,7 -1,25 m2 din plci de bronz fosforos, cupru sau oel, sprijinite pe suporturi i prevazute cu perforaii alungite sau circulare, care se largesc pe grosimea tablei, pentru a preveni obturarea lor. Suprafaa liber a sitei este de 6-10%, dar se poate ajunge si pan la 30%, n functie de materialul utilizat. Fig. 11.2. Cazan de filtrare a mustului de bere: 1-cazan; 2- sita filtrant 3- ax; 4-dispozitiv de amestecare; 5 - sistem de antrenare; 6- alimentare cu must; 7- evacuarea mustului; 8-alimentare cu ap de spalare; 9- canal colector. Fiecare segment este prevazut cu un orificiu pentru scurgerea mustului, legat la cte o eav terminat cu robinet, ce asigur colectarea individuaia a mustului filtrat de fiecare sector separat. Filtratul ajunge ntr-un jgheab colector confecionat din cupru. Cazanul de filtrare este prevazut cu un dispozitiv de afanare cu cuite verticale cu poziie reglabil, n vederea splrii uniforme i afnrii.Epurarea n filtre biologice Epurarea biologic aerob n sisteme cu biomasa fixat sub form de pelicul pe un suport solid (inert din punct de vedere biologic) se realizeaz cel mai uzual prin intermediul filtrelor biologice (biofiltrelor). Schematic, epurarea apelor uzate n filtre biologice este reprezentat n figura 3.19. Apa cu coninut de impuriti este introdus pe la partea superioar a filtrului biologic i strbate materialul granular de umplutur (pe care crete i se dezvolt pelicula biologic), fiind evacuat pe la partea inferioar (Antoniu R, 1987; Glodeanu M, 2003) Deoarece o singur parcurgere a materialului de umplutur nu este ntotdeauna suficient pentru asigurarea eficienei de epurare dorite, efluentul se recircul.

Fig. 3.19. Schema epurrii apelor uzate printr-un filtru biologic: 1 biofiltru, 2 decantor; 3 pomp de recirculare. Ca material filtrant (suport pentru pelicul) se folosesc, de exemplu, buci de roc (granit, tufuri vulcanice etc.) concasat sau de ceramic la dimensiuni ntre 5080 mm, sau materiale filtrante din alte materiale (mai ales din mase plastice cu care se pot atinge suprafee specifice n jur de 100 m2/m3) (Glodeanu M, 2003; Jumanca V, 1996). n cazul materialelor filtrante grele, nlimea acestora este ntre 12 m; n cazul celor mai uoare (mase plastice) se realizeaz nlimi mai mari (5 m sau mai mult). Construcia este astfel realizat nct aerul s aib acces n materialul filtrant prin tiraj natural sau forat. Pe faa superioar a materialului filtrant este distribuit apa uzat (eliberat n prealabil de suspensii) care se prelinge pe suprafaa granulelor materialului filtrant, fiind colectat apoi sub radierul drenant (Antoniu R, 1987; Glodeanu M, 2003; Jumanca V, 1996).

Fig. 3.20. Schema unui filtru biologic: 1 conduct admisie ap brut; 2 distribuitor rotativ; 3 material filtrant; 4 strat suport; 5 radier drenant; 6 grinzi de susinere a radierului drenant; 7 rigol periferic; 8 preaplin; 9 orificiu pentru ventilaie. Radierul de susinere este executat din prefabricate respectiv, plci de beton cu fante aezate pe grinzi de susinere care la rndul lor stau pe radierul compact al filtrului biologic (care o pant de 15 % pentru a favoriza scurgerea apei i a peliculei de nmol) (Jumanca V, 1996; Negulescu M, 1989). Distribuia apei uzate la suprafaa filtrului se poate face n mod continuu sau intermitent. Distribuitoarele pot fi fixe sau mobile. Cele mobile sunt rotative sau au o micare de dute vino. Distribuitoarele fixe pot consta din straturi de repartiie, jgheaburi sau conducte gurite, instalaii cu duze (sprinklere) (Antoniu R, 1987; Glodeanu M, 2003; Jumanca V, 1996; Negulescu M, 1989). Distribuitorul rotativ cons dintr-o parte fix i una mobil pe care sunt montate conductele de distribuie (2..3 buc.) care sunt prevzute cu orificii n care sunt montate uneori duze. Apa uzat intr n conductele de distribuie i prin intermediul orificiilor sau duzelor se rspndete pe suprafaa filtrului biologic. Rotirea distribuitorului se face prin autopropulsare sau cu ajutorul unui motor electric. Similar epurrii biologice cu nmol activ i n cazul filtrului biologic rolul esenial n epurare este deinut de bacterii. Pe lng acestea filtrele biologice adpostesc un numr mare de microorganisme i organisme, protozoare, viermi, crustacee, larve de insecte etc. Domeniu de utilizare: epurarea apelor uzate din industria alimentar. Avantaje: Este un proces complet natural: substanele chimice de sintez nu sunt utilizate (procesul nu este selectiv); prin procesele biologice i non-chimice ale acestuia, biofiltrul poate reduce diferite tipuri de compui mirositori; este uor de instalat i nu necesit nici o utilitate special sau lucrri civice; ntreinere redus: sunt necesare numai teste periodice pentru verificarea temperaturii i umiditii mediilor biofiltrului; Durat lung de funcionare: materialul de filtrare trebuie nlocuit la fiecare 4-5 ani; la sfritul ciclului de funcionare, aruncarea acestuia nu prezint consecine asupra mediului nconjurtor; Fiabilitate ridicat. Reinerea pe grtare Grtarele sunt utilizate pentru ndeprtarea din apele uzate a impuritilor grosiere (buci de hrtie, folii din material plastic, esturi, crengue, achii, fragmente de produse vegetale i animale etc). ndeprtarea corpurilor grosiere din apele uzate trebuie s constituie primul proces aplicat ntr-o staie de epurare, pentru evitarea inconvenientelor pe care astfel de impuriti le pot provoca (depuneri greu de evacuat, formarea de straturi plutitoare, blocarea sistemelor de raclare, blocarea pompelor i vanelor, depunerea pe utilajele de aerare, blocarea deversoarelor i a gurilor de evacuare etc.). Materialele reinute pe grtare sunt evacuate ca atare, n vederea depozitrii n gropi sau incinerrii. Barele grtarelor folosite n practic pot avea diferite profile i grosimi: seciune triunghiular, rectangular, circular, elipsoidal etc, cu grosimi cuprinse ntre 0,8...1,2 cm. Barele grtarelor sunt situate n planuri drepte sau curbe, cu nclinaii de 300900 fa de orizontal i sunt intercalate n calea curentului de ap uzat brut. Materialele reinute, cu dimensiuni mai mari dect interstiiile dintre bare formeaz ele nsele straturi filtrante care mresc treptat pierderea de sarcin a apei n grtar i de aceea trebuie ndeprtate periodic. Viteza apei la intrarea n grtare trebuie s fie de cca. 0,3 m/s pentru evitarea depunerilor n camera grtarului, dar s nu depeasc cca. 1 m/s n vederea evitrii nepenirii corpurilor grosiere ntre bare [2; 18]. Dup mrimea interspaiilor, grtarele pot fi clasificate astfel: grtare rare, cu interspaii de 40...50 mm (uneori chiar 100 mm); grtare dese (obinuite), cu interspaii de 20 mm sau chiar mai mici, utilizate n cazul n care staiile de epurare posed instalaii mai sensibile, care pot fi dereglate sau nfundate de corpurile plutitoare. n funcie de cantitatea de materii reinute, curirea grtarelor se poate realiza manual sau mecanic. Curirea manual se folosete n cazul instalaiilor mici, n care cantitatea de materii reinute este mic i se efectueaz cu grebla de mn (de pe o platform situat deasupra nivelului maxim al apei). Dup mrimea grtarelor i gradul de mecanizare adoptat pentru staia de epurare, reinerile de pe grtare pot fi transportate mecanic, hidraulic sau manual, n vederea sortrii (pentru recuperarea materialelor feroase), compostrii, incinerrii sau ngroprii. Tierea i frmiarea materialelor reinute pe grtare se poate efectua cu instalaii aezate n curentul apei (care prezint avantaje de ordin igienico-sanitar) sau n afara sa. Fig. 3.13. Schema unui grtar automat drept: 1 grebl de curire; 2 cabluri; 3 motor; 4 cup; 5 vagonet. Reinerea pe site Sitele sunt utilizate pentru reinerea impuritilor nedizolvate de dimensiuni mici. Acestea pot fi confecionate din table metalice, plci de mase plastice perforate sau esturi din fire sintetice sau oel. Sitele pot fi statice sau mobile (discuri cu tambururi n micare de rotaie, ciururi cu micare de vibraie sau giratorie). n cazul sitelor cu tambur alimentarea cu ap brut se poate realiza din exterior sau din interior, ndeprtarea materialului executndu-se fie mecanizat, cu ajutorul unor perii, fie prin simpla alunecare a materialului sub aciunea propriei greuti. n unele cazuri, pentru curirea suprafeei active, sitele sunt prevzute cu dispozitive de splare prin stropire cu jet de ap [2]. Un tip de sit static des utilizat pentru epurarea unei varieti mari de ape uzate este aceea format din bare cu seciune triunghiular (cu baza triunghiurilor situat pe faa amonte a panoului de sitare), care are aspectul unei suprafee netede cu fante relativ nguste (cu deschideri ntre 0,3...3 mm) (v. fig. 3.14). Fig.3.14. Schema unei site statice pentru ndeprtarea suspensiilor grosiere: 1 camer de distribuie; 2 deversor; 3 sit Panourile de sitare pot fi drepte sau curbate i dispuse sub un unghi de 30...600 fa de vertical. Alimentarea cu ap brut se realizeaz pe la partea superioar, prin deversare dintr-o camer de alimentare. Prin distribuia uniform a apei pe limea panoului, suspensiile cu dimensiuni mai mari dect deschiderea fantelor alunec n jos pe suprafaa panoului iar apa preepurat trece prin fante sub panou, de unde este colectat i evacuat. Materialul solid reinut la suprafa se deshidrateaz n cursul alunecrii i se colecteaz sub extremitatea inferioar a panoului. Dezavantajul acestor site const n faptul c necesit o nlime de pompare puin mai mare dect al altor tipuri de site, ns prezint avantajul absenei prilor mobile, curirii uoare i cel al susceptibilitii reduse la colmatare. Reinerea prin microsite Filtrarea prin pnze i microsite (microfiltrarea) reprezint un procedeu simplu de reinere a particulelor prezente n ap n suspensie, n special a celor solide microscopice constituite din diverse forme de fitoplancton, zooplancton sau pseudoplancton. Procedeul utilizeaz ca material filtrant site foarte fine din fire de oel inoxidabil sau nylon i const n formarea pe suprafaa lor a unui strat foarte subire de particule reinute [20]. Micrositele se caracterizeaz prin natura i grosimea firelor pnzei, precum i prin modul de esere, care realizeaz dimensiuni ale ochiurilor variabile (v. fig. 3.15, 3.16). Principalele dimensiuni utilizate sunt: microsite cu ochiul nr. 0, cu 22200 deschideri/cm2, dimensiunea deschiderii fiind de cca. 23 m; se utilizeaz n cazuri speciale la tratarea apelor, acolo unde microfiltrarea este singurul procedeu folosit; microsite cu ochiul nr. 1, cu 12400 deschideri/cm2, dimensiunea deschiderii fiind de 35 m; este folosit pentru filtrarea primar a apelor captate sau pentru limpezirea final a efluenilor provenii de la epurarea apelor uzate; microsite cu ochiul nr. 2, care are cca. 9000 deschideri/cm2 , fiecare msurnd 65 m; este folosit la instalaiile de microfiltrare, cnd dimensiunile particulelor solide care trebuie eliminate sunt de acest ordin de mrime. Microfiltrarea are urmtoarele domenii de aplicabilitate: procedeu de reinere primar (naintea filtrrrii lente sau rapide) n cazul apelor provenite din lacuri cu un coninut ridicat de plancton, pentru a prentmpina colmatarea rapid a filtrelor; procedeu de reinere a suspensiilor foarte fine care pot traversa filtrele cu nisip; procedeu de reinere (dup filtrare) a diferitelor organisme care se pot dezvolta chiar n filtre sau rezervoare.

ig.3.15. Microsit: a fotografie; b vedere n plan; c seciune.

Fig. 3.16. Diverse moduri de esere a firelor micrositelorUtilizarea microfiltrrii n cazul unor ape cu un coninut ridicat de materii argiloase n suspensie este contraindicat, acestea adernd puternic de structura sitei, astfel nct splarea devine ineficace. Alegerea corespunztoare a micrositei constituie o problem major care trebuie raportat la capacitatea instalaiei de a putea trata un anumit debit, n funcie de rapiditatea de obstruare maxim a ochiurilor sitei cu particule solide aflate n suspensie n ap. Filtrarea prin membrane O membran poate fi definit ca o faz ce acioneaz ca o barier pentru speciile moleculare sau ionice prezente ntr-un curent de ap care o strbate [2; 8; 10]. Membranele pot fi constituite din materiale solide, geluri mbibate cu solvent sau lichide imobilizate ntr-o structur poroas, rigid. Pentru a putea fi util ca dispozitiv de separare, o membran trebuie s aib permeabilitatea mai mare pentru anumite specii dect pentru altele, adic s aib o permeabilitate selectiv. Filtrarea prin membrane joac un rol tot mai important n tratarea apelor de alimentare, dar i n epurarea apelor uzate. Variantele care au cptat o utilizare frecvent sunt: osmoza invers, ultrafiltrarea i electrodializa. Osmoza invers Osmoza (n cazul soluiilor apoase) are loc atunci cnd dou soluii de concentraii diferite sunt separate printr-o membran semipermeabil (permeabil numai la ap, impermeabil la sruri). ntr-un astfel de sistem (v. fig.3.17), apa trece prin membran dinspre soluia mai diluat spre soluia mai concentrat. Acest proces de osmoz normal nceteaz cnd presiunea hidrostatic care se exercit asupra soluiei mai concentrate atinge o valoare de echilibru denumit presiune osmotic. Valoarea acestei presiuni depinde n mod proporional de concentraia substanei dizolvate i de temperatur. Procesul normal de osmoz poate fi inversat exercitnd asupra soluiei concentrate o presiune mai mare dect presiunea osmotic, ceea ce determin o circulaie a apei n sens invers. Acest fenomen este denumit osmoz invers sau negativ i poate fi utilizat la obinerea de ap curat dintr-una bogat n sruri sau n alte substane dizolvate. Presiunea osmotic () este o proprietate a soluiei (cu condiia ca membrana s fie ntr-adevr semipermeabil) i poate fi calculat cu ecuaia lui Vant/ Hoff: [at] n care: este coeficientul presiunii osmotice; n numrul de moli ai substanei dizovate; v volumul molar al apei; n/v concentraia substanelor solide dizolvate, n [mol/kgap]; R constanta universal a gazelor; T temperatura, n [K0].Fig. 3.17.Osmoza direct i osmoza invers: 1 soluie diluat; 2 soluie concentrat; 3 membran. Principalele materiale folosite pentru realizarea membranelor pentru osmoz invers sunt reprezentate de acetatul de celuloz i de materiale polimerice stabile n timp (poliamide, polisulfone, esteri micti de acetat-butirat de celuloz, amestecuri de acetat i nitrat de celuloz etc). Pn n prezent au fost realizate membrane care asigur fluxuri de 7002200 l/m2zi, permind o eliminare (rejecie) a substanelor dizolvate (specii ionice) n proporie de 9599%.La proiectarea sistemelor de osmoz invers trebuie inut cont de anumii factori ce intervin pe parcursul procesului respectiv i anume: membranele utilizate pentru separare avnd grosimi foarte mici (cca. 0,2 m), deci o fragilitate foarte ridicat, trebuie dispuse pe suporturi poroase cu rezisten mecanic mai mare (cu grosimi de cca. 100 m), pentru a rezista unor presiuni difereniale de 20...100 bar; aceste suporturi se mbib cu ap n proporie de 75 %; membranele trebuie s asigure o bun etaneitate (inclusiv evitarea amestecului dintre soluiile concentrate i cele diluate); asigurarea unei structuri compacte, deci a unui raport mare ntre suprafaa de filtrare i volumul instalaiei; evitarea colmatrii i a creterii excesive a concentraiei n vecintatea suprafeei amonte a membranei;asigurarea unei durabiliti mari. n cazul membranelor de acetat de celuloz au fost elaborate urmtoarele tipuri de module (v. fig. 3.18): module n form de plci sau rame, module n form tubular, module nfurate n spiral, module cu fire n tuburi.Fig. 3.18.Tipuri de module utilizate n osmoza inversUltrafiltrarea Ultrafiltrarea, ca i osmoza invers, este un proces de separare prin membrane tot sub influena unei diferene de presiune. n acest caz, membranele utilizate sunt caracterizate printr-o permeabilitate selectiv pentru anumii componeni ai unei soluii lichide. Ultrafiltrarea nu este ns condiionat de presiunea osmotic i poate fi realizat la diferene de presiune mai mici, de 0,3...7 bar. Ultrafiltrarea se aplic, mai ales, pentru a separa substanele dizolvate (solvai) cu greuti moleculare peste 500, care la concentraiile mici ntlnite n practic au presiuni osmotice foarte sczute. Prin ultrafiltrare pot fi ndeprtate din ap bacterii, virusuri, amidon, gume, proteine, argile, i pigmeni din vopsele; limita superioar a greutii moleculare a substanelor care pot fi reinute prin ultrafiltrare este de circa 500 000. Peste aceast limit separarea are loc prin filtrare obinuit (microfiltrare) [2]. La ultrafiltrarea prin membrane, mecanismul principal este sitarea (cernerea) selectiv in funcie de raportul dintre diametrul particulei de poluant i diametrul porilor. Rejecia unei membrane pentru o substan dat depinde de dimensiunea, forma i flexibilitatea moleculei sale, precum i de condiiile de exploatare. Electrodializa Electrodializa constituie un proces de separare prin membrane cu permeabilitate selectiv la anioni, respectiv la cationi, deplasarea acestora realizndu-se sub aciunea unui cmp electric ca n procesul de electroliz. Utilizarea unei instalaii de electrodializ cu o singur celul este neeconomic, din cauza consumurilor mari de energie n compartimentele electrozilor (pentru deshidratarea ionilor) [2; 11]. Dac numrul de compartimente dintre electrozi este mrit, proporia de energie consumat pentru transportul ionilor crete n raport cu aceea pentru deshidratarea acelor ioni care ajung n compartimentele electrozilor. n practic se folosesc baterii de electrodializ cu 40...500 compartimente. Modul de funcionare al unei instalaii de epurare prin electrodializ reiese din figura 3.19. n practic, prin electrodializ se obine o ap demineralizat numai parial. Electrodializa poate fi utilizat pentru ndeprtarea srurilor din apele uzate (de exemplu a nitrailor din apele evacuate de pe terenuri agricole), cu condiia ca substanele organice, eventual prezente n acestea, s fi fost ndeprtate n prealabil. Membranele pentru electrodializ se realizeaz prin turnare de plci dintr-un amestec de rini schimbtoare de ioni, sub form de granule, liani ineri i solveni. Ele pot fi obinute i din filme de polimeri poroase, n care se introduc, prin reacie chimic, grupe funcionale schimbtoare de ioni [20]. Prin electrodializ de pot recupera din apele uzate o varietate de substane utile: acizi carboxilici (acetic, citric, lactic), lignine, cromai etc.