UNIVERSITATEA PETROL ȘI GAZE- DIN PLOIEŞTIFACULTATEA: TEHNOLOGIA PETROLULUI ŞI PETROCHIMIESPECIALIZAREA: INGINERIA PROTECŢIEI MEDIULUI ÎN INDUSTRIE

PROIECT DE SEMESTRUTratarea şi epurarea apelor reziduale

CONDUCĂTOR PROIECT: STUDENT:

Şef lucrări dr. ing. Caşen Panaitescu

PLOIEȘTI

2013

1

UNIVERSITATEA PETROL ȘI GAZE- DIN PLOIEŞTIFACULTATEA: TEHNOLOGIA PETROLULUI ŞI PETROCHIMIESPECIALIZAREA: INGINERIA PROTECŢIEI MEDIULUI ÎN INDUSTRIE

TEMA DE PROIECTARE:

PROIECT TEHNOLOGIC AL UNEI INSTALAȚII DE EPURARE A APELOR UZATE MUNICIPALE

CONDUCĂTOR PROIECT: STUDENT:

Şef lucrări dr. ing. Caşen Panaitescu VLĂDUȚĂ GEORGIANA

PLOIEȘTI

2013

2

CUPRINS

1. TEMA DE PROIECTARE......................................................................................................4

2. INTRODUCERE..................................................................................................................6

3. TEHNOLOGIA ADOPTATĂ PENTRU EPURAREA APELOR UZATE..........................................8

3.1 Determinarea gradului de epurare necesar.................................................................................8

3.2 Alegerea variantei tehnologice.................................................................................................17

3.3 Calculul concentrațiilor intermediare, realizate pentru etapele de epurare mecanică, biologică și verificarea realizării gradului de epurare necesar...........................................................................18

4. ELABORAREA SCHEMEI BLOC TEHNOLOGICE..................................................................26

5. PROIECTAREA TEHNOLOGICA A UTILAJELOR...................................................................29

5.1 Calculul utilajelor din cadrul treptei mecanice de epurare ( gratare, deznisipator, bazin de egalizare, separator de grasimi, decantor primar)..........................................................................29

5.1.1 Dimensionarea gratarelor........................................................................................................................305.1.2 Dimensionarea deznisipatorului..............................................................................................................335.1.3 Dimensionarea decantorului...................................................................................................................37

5.2 Determinarea utilajelor în cadrul treptei biologice( decantorul secundar, filtre biologice).........385.2.1 Dimensionarea decantorul secundar.......................................................................................................395.2.2 Dimensioanarea filtrelor biologice.........................................................................................................40

6. ANALIZA ECONOMICĂ....................................................................................................45

6.1 Optimizarea energetică a staţiilor de epurare a apelor uzate....................................................456.1.1 Bilanţ energetic.......................................................................................................................................456.1.2 Determinarea costului apei epurate........................................................................................................46

7. CONCLUZII......................................................................................................................48

8. BIBLIOGRAFIE.................................................................................................................49

1. TEMA DE PROIECTARE

3

A. Să se elaboreze proiectul tehnologic al unei instalații de epurare a apelor uzate municipale

Se dau următoarele date: Qzi,max =590 m3/h= 0,163 m3/s

B. Compoziția apelor uzate care sunt introduse în stația de epurare

Solide în suspensie - Ciss = 590 mg/l Compuși organici - CBO5 = 370 mg/l CCO-Cr = 640 mg/l Azot total – CiN = 19 mg/l Temperatura apei uzate: 20°C pH = 7.8

C. Analize de laborator ale emisarului în care se deversează apele epurate:

Concentrația de oxigen dizolvat din receptor = 6 mg/l

CCCO-Cr = 20 mg/l Solide în suspensie: (CSS)r = 50 mg/l Azot total CNr = 2.5 mg/l Temperatura medie a apei = 10°C

D. Studiile hidrologice ale emisarului indică:

Viteza medie a apei – v = 1,5m/s Debitul emisarului - Qe = 5 m3/s Coeficientul de sinuozitate al râului = 1,2 Constanta de oxigenare a apei din emisar - K2 = 0,17 zi-1

E. Utilaje ce urmează a fi proiectate:

Treapta mecanică:

Grătar

Deznisipator

Separator grăsimi

Bazin de egalizare

Decantor primar

Treapta mecano-biologică:

Decantor secundar

Filtre bilogice

O cantitate importantă de deșeuri provin de la treapta mecanică de epurare și sunt constituite din corpuri plutitoare de dimensiuni mari care sunt reținute de grătare și site și din depuneri minerale de la deznisipatoare. Aceste deșeuri sunt colectate în containere unde se usucă și apoi sunt deversate la groapa de gunoi a localității.

4

Epurarea apelor uzate,în vederea evacuării în receptorii naturali sau recirculării lor,conduce la reținerea și formarea unor cantități importante de namoluri ce inglobeaza atât materiile poluante din apele brute,cât și cele formate în procesul de epurare. O stație de epurare poate fi considerată eficientă nu numai dacă efluentul se încadrează în limitele impuse de calitatea receptorului, ci și dacă nămolurile rezultate au fost tratate suficient de bine în vederea valorificării lor finale, fărp a afecta calitatea factorilor de mediu din zona respectivă. La baza tuturor procedeelor de tratare a nămolurilor stau 2 procese tehnologice și anume stabilizarea prin fermentare(anaerobă sau aerobă) și eliminarea apei din namol(deshidratarea). Între aceste 2 procedee de bază există diverse combinații de procedee a căror aplicare se face diferențiat în funcție de condițiile locale definite de cantitatea și calitatea nămolurilor,de posibilitatea asigurării terenurilor pentru amplasarea instalațiilor de energie. Procedeele de prelucrare conduc la obținerea următoarelor tipuri de nămoluri: -nămol stabilizat(aerob sau anaerob); -nămol deshidratat(natural sau artificial); -nămol igienizat(prin pasteurizare,tratare chimică sau compostare); -nămol fixat rezultat prin solidificare în scopul imobilizării compușilor toxici; -cenușa rezultată din incinerarea nămolurilor.

2. INTRODUCERE

5

        Epurarea – reprezintă procesul complex de reținere și neutralizare a substanțelor dăunatoare dizolvate, în suspensie sau coloidale prezente în apele uzate industriale sau menajere în stații epurare. Principalul scop este de a îmbunătății calitatea acestor ape pentru a putea fi deversate în emisar fara a prejudicia flora sau fauna. Dupa ce apa este epurată în stații de epurare ea poate fi chiar refolosită în anumite domenii sau procese tehnologice.

        Epurarea apelor uzate poate fi în funcție de caracteristicile apei și de cerințele evacuării în emisar mai mult sau mai puțin complexă, astfel având stații de epurare simple mecano-biologice sau stații de epurare complexe. Apele uzate cu caracter predominant anorganic vor fi tratate în stații de epurare numai prin mijloace fizico-chimice de reținere și neutralizare: sedimentare, neutralizare, precipitare, coagulare, floculare, adsorbtie pe carbune activ, schimb ionic. Apele uzate cu un caracter predominant organic sunt epurate intr-o stație de epurare prin procedee fizico-chimico-biologice.

        Epurarea apelor uzate în stații de epurare se împarte în :

• Reținerea sau neutralizarea substanțelor nocive;

• prelucrarea substanțelor rezultate din prima operațiune denumite nămoluri.

Progresele realizate în ultimile decenii în domeniul epurării apelor uzate au dus nemijlocit la construcția unor stații de epurare mai judicios concepute și în special mai economice.

   Epurarea apelor în stații de epurare se urmărește prin determinari înainte și după intrarea în stație:

•  reacția pH;

•  suspensii solide fixe și volatile;

•  CBO 5 – consumul biochimic de oxigen la cinci zile, în mg/l, necesar pentru oxidarea biochimică a materiilor organice la o temperatură de 20˚C și în condiții de întuneric;

•  CCO – consum chimic de oxigen, în mg/l, pentru oxidarea sărurilor minerale oxidabile și a substanțelor organice, bazat pe bicromat sau permanganat de potasiu; între cei doi indicatori există următoarele corelații CCO=CBO 21, CCO=1,46 CBO 5, iar pentru prezența în apă a substanțelor organice nebiodegradabile CCO > CBO21;

•  prezența azotului întâlnit sub forma de amoniac liber, azot organic, azotați și azotiți;

•  prezența microorganismelor, care sunt de diverse tipuri, unele contribuind procesul de epurare, iar altele ce produc boli și infecții la oameni și animale; prezența acestora conduce la necesitatea dezinfectării apei la ieșirea din stația de epurare.

        Epurarea apei în stații de epurare se realizează în mai multe trepte și anume: treapta primară, treapta secundară și treapta terțiară. Ca produși finali ai procesului de epurare dintr-o stație de epurare rezulăa: apa purificată în diferite grade, funcție de proces și de starea ei inițială, precum și nămoluri.        Schema de epurare se alege pe baza unor calcule tehnico-economice comparative între mai multe variante facute prin considerarea mai multor factori ca: existenta de terenuri disponibile pentru stații de epurare sau economic inapte pentru alte folosințe, posibilitatea asigurării zonei de

6

protecție sanitară în jurul stației de epurare, obligativitatea asigurării gradului de epurare necesar, distanța față de emisarul în care se deversează apele purificate, cantitățile de nămoluri rezultate în fiecare proces de epurare și posibilitățile de depozitare sau de distrugere a lor, posibilitatea asigurării stației de epurare cu personal calificat.        În funcție de volumul de apă epurata zilnic și de natura apelor se poate opta din punct de vedere economic și constructiv pentru rezervoare din diferite materiale sau bazine din beton.

Tipuri de instalatii de epurare:

a.separatoare de grăsimi - reducerea grasimilor - sunt utilizate în general de restaurante, fast food-uri, cantine, carmangerii înainte de deversarea în canalizare sau în stație de epurare;

b. separatoare de hidrocarburi; - reducerea uleiurilor și hidrocarburilor - sunt utilizate în service auto și în parcări;

c.stație epurare ape menajere individuale;

d. stație epurare ape menajere pentru comunități; - stații de epurare convenționale sau SBR;

e.stații epurare ape industriale; - stații de epurare conventionale sau SBR;

f. sisteme recirculare apă spălatorii auto.

       Unele din procesele care au loc într-o asemenea instalație pot fi accelerate prin dozarea controlată de spori bacterieni, nutrienți, neutralizanți etc.

7

3. TEHNOLOGIA ADOPTATĂ PENTRU EPURAREA APELOR UZATE

3.1 Determinarea gradului de epurare necesar

Gradul de epurare (GE) este definit ca procentul de reducere, ca urmare a epurării, a unei parţii din elemente poluante de natură fizică, chimică şi biologică din apele uzate astfel încât concentraţia ramasă în apa epurată să reprezinte sau să se încadreze în valoarea limită admisibilă stabilită prin NTPA 001/2005. Dupa tipul apei de suprafaţă, deosebim trei categorii de ape de suprafaţă care pot fi supuse procesului de epurare, şi anume: ape potabile, ape de agrement şi ape industriale. Formula generală pentru calculul gradului de epurare (GE) este:

GE=

c i−c f

c i

∗100 , % (1.1)

unde: ci – concentraţia initială a poluanţilor din apele uzate pentru care se determina gradul de epurare (mg/l); cf – concentraţia finală a poluanţilor din apele uzate dupa procesul de epurare (mg/l).

Se defineşte gradul de dilutie, notat cu d, care se determină cu relaţia:

d=

Qe

q, (1.2)

unde: Qe – debit de emisar (m3/s); q – debit de ape uzate considerat a fi debitul maxim zilnic (m3/s). Înlocuind cu valorile cunoscute din tema de proiectare, avem: Qe = 5 m3/s; q = 590 m3/h = 0.163 m3/s.

d= 50 .163

=30 .674

Având în vedere faptul că diluţia nu se realizează în bune condiţii în punctul de deversare a apei uzate în emisari decât dupa o anumită lungime a cursului de apă ( L amestec ), se va calcula un coeficient de diluţie real d’ cu relaţia:

d '=

a∗Qe

q, (1.3)

unde: a – coeficient de diluţie corespunzător secţiunii considerate. Se calculează în două moduri:a = 0.7 – 0.9 ( cu precizarea ca numai în secţiunea de amestec complet, secţiune ideala, teoretică, poate avea o valoare egală cu unitatea ). Se adoptă a = 0.8.

8

d'

=0.8∗50 .163

=24 . 539

Acest coeficient de diluţie poate fi determinat şi cu ajutorul unei formule stabilită de I.B. Rozdiler:

a=1−e−a

3√L

1+Qe

qe−a

3√L

'

(1.4)

unde: α - coefficient ce caracterizeaza elementele hidraulice ale emisarului asupra desfasurarii procesului de autoepurare, respective asupra amestecarii si dilutiei si se calculeaza cu relatia lui Frolov:

α=ξ∗φ∗

3√ DT

q' (1.5)

unde: - coeficient care arată modul de evacuare al apei epurate în emisar. Poate lua urmatoarele valori:

ξ = 1 – evacuarea se face la mal;

ξ = 1.5 – evacuarea se face în talveg ( în mijlocul curgerii );

ξ = 3 - evacuarea se face într-o instalaţie de dispersare în emisar.

Se adoptă ξ = 1.5 ( viteza maximă de curgere );

φ - coeficient de sinuozitate al râului. Se calculează prin raportul între distanţa reală după talveg (L) şi distanţa în linie dreaptă (L’) între secţiunea de evacuarea a apelor şi secţiunea examinată.

Din tema de proiectare φ = 1.2; DT – coeficient de difuzie turbulentă, care se calculează cu relaţia:

DT= v∗H

200; [m2/s] (1.6)

v – viteza medie de curgere a emisarului (m/s); v = 1.5 m/s (din tema de proiectare); H – adâncimea medie a emisarului (m). Se adoptă H = 1.8 m;

DT=1 .5∗1 .8200

=0 .0135 ;

α=1 .5∗1 .2∗3√ 0 . 01350 . 163

=0 . 783

L – distanţa reală după talveg de la punctul de varsare al apelor uzate, în secţiunea transversală examinată (m). În calcul se consideră situate la 1 km amonte de secţiunea de folosinţă, care se consideră a fi de 15 km. L = 15 – 1 = 14 Km = 14000 m;

9

q – debit de ape uzate (m3/s); q = 0.219 m3/s;

Se determina coeficientul de diluţie:

a=1−e−0 .783

3√14000

1+5

0 . 163∗e−0 .783

3√14000=0 .99

Calculam d’ prin doua variante:

Pentru a = 0.8

d '=0 . 8∗50. 163

=24 . 539

Pentru a = 0.99

d '=0 . 99∗50 .183

=30 .337

Se calculează lungimea de amestec ( Lamestec), lungimea dupa care se consideră ca s-a realizat amestecul complet între apa uzată epurată şi apa emisarului.

Se calculează Lamestec cu relaţia:

Lam=[ 2. 3

a∗lg

a∗Qe+q

(1−a)∗q ]3

(m); (1.7)

Se compară valorile lui Lam cu L; Lam ¿ L.Se folosesc ambele valori ale lui a.

Pentru a = 0.8

Lam=[ 2. 3

0. 8∗lg

0 .8∗5+0 .163(1−0 . 8)∗0 .163 ]

3

=223 . 33 m

L = 14000 m; Lam < L;Pentru a = 0.99

Lam=[ 2. 30. 99

∗lg0 .99∗5+0 . 163

(1−0 . 99)∗0 .163 ]3

=430 .68 m

Lam < L.

După determinarea lui a, se calculează gradele de epurare necesare pentru poluanţii majori sau cantitatea de O2 dizolvat, astfel încat după epurare, şi amestecare cu apele emisarului, acesta din urmă să se încadreze în Normativul 1146/2002. Conform acestui normativ:

CBO5 = 5 mg/l;

10

CCO – Cr = 10 mg/l; Ntotal = 4 mg/l; O2diz = 6 mg/l.

A. Calculul gradului de epurare necesar dupa materii în suspensie

Se calculează gradul de epurare cu ajutorul relaţiei:

GE=

ciss−css

f

cssi

∗100 (%) (1.8)

unde: ciss – cantitatea de materii în suspensii din apa uzată intră în staţia de epurare; din tema

de proiectare ciss = 590 mg/l;

cfss – cantitatea de materii în suspensie din apa uzată care poate fi evacuată în emisar

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

GE=590−35590

∗100=94 %

B. Calculul gradului de epurare după materia organică exprimat prin CBO5

Se calculează prin trei metode: Se ţine seama pe langă diluţie şi ametecare şi de capacitatea de autoepurare a

apei, ca urmare a oxigenării/reoxigenării la suprafaţă; Se ţine cont numai de diluţie şi amestecare; Se ţine cont de prevederile NTPA 001/2005.

a) Se ia în considerare diluţia, amestecarea şi capacitatea de autoepurare a apei. La baza calculării gradului de epurare, în ceea ce priveşte CBO5 stă ecuaţia de bilanţ:

q∗CCBO5

a .u . ¿10−K1∗t

+a∗Qe ¿CCBO5

r ¿10−K2∗t

=(q∗a∗Qe )∗CCBO5

am

(1.9)

CCBO5

a .u .

- concentraţia de substanţe organice exprimate prin CBO5 la gura de vărsare în emisar ( mg O/l);q – debit masic zilnic de apă uzată;10-K1t – termen ce ţine cont de procesul de autoepurare a apei unde K1 – constanta de consum a O2 a carei valoare este impusă prin tema de proiectare in zile-1; K1 = 0.1zi-1;t = timpul între secţiunea de evacuare si cea de calcul (zile); se determină cu relaţia:

t= L

v zile; (1.10)

11

L – lungimea de la talveg la punctul de calcul (m); L = 14000m;v – viteza de curgere a apei (m/s); v = 1.5 m/s;a – coeficient de diluţie;Qe – debit de emisar (m3/s); Qe = 5 m3/s;CCBO5

r

- concentraţia de substanţe organice exprimate prin CBO5 a apei în amonte de gura

de vărsare (mg/l); CCBO5

r

= 2 mg/l;K2 – constanta de oxigenare a apei emisarului;

Emisar cu viteza – foarte mică; mică; mare; foarte mare, în funcţie de temperatură.

La 10˚C se consideră emisar cu viteză mica de curgere cu valoarea coeficientului de deversare K2 = 0.17 zile-1;

CCBO5

am

- concentraţia de substanţe organice exprimate sub forma de CBO5 dupa

secţiuea de amesctec (mg/l). În general se impune CCBO5

am

= 7mg/l.

t=14000

1 .5=9333 .333 s=9333 .333

86400=0 .108 zile ;

CCBO5

a .u . =(a∗Qe+q )∗CCBO

5

am −a∗Qe ¿CCBO5

r ¿10−K 2 t

q∗10−K 1 t (mg / l );

(1.11) Pentru a = 0.8

CCBO5

a .u . =(0 .8∗5+0 . 163)∗7−0 .8∗5∗2∗10−0 .17∗0 .108

0 .163∗10−0 . 1∗0 .108 =135 . 03 mg/l

Pentru a = 0.99

CCBO5

a .u . =(0 .99∗5+0 . 163 )∗7−0 .99∗5∗2∗10−0 .17∗0 .108

0 .163∗10−0 . 1∗0 .108 =163 . 83 mg/l

Gradul de epurare se calculează cu relaţia:

GE=CCBO5

i −CCBO5

a .u .

CCBO5

i ¿100

(%) (1.12)

CCBO5

i

= 370 mg/l;Pentru a=0.8

GE=370−135 .03370

∗100=63 .5 %

Pentru a=0.99

12

GE=370−163 .83370

∗100=55 .72

b) Se ţine cont de diluţie şi amestecare

La baza calcului gradului de epurare in ceea ce priveste material organica exprimata prin CBO stă ecuaţia de bilanţ este:

q∗CCBO5

a .u . +a∗Qe¿CCBO5

r =(q+a∗Q e )∗CCBO5

am ;

(1.14)

CCBO5

a .u . =(a∗Qe+q )∗CCBO

5

am −a∗Qe¿CCBO5

r

q⇒CCBO5

a .u . =a∗Qe

q (CCBO5

am −CCBO5

r )+CCBO5

am

Pentru a = 0.8

CCBO5

a .u . =0 . 8∗50 .163

(7−2 )+7 = 129.65 mg/l;

Pentru a = 0.99

CCBO5

a .u . =0 . 99∗50 .163

(7−2 )+7=157 .3 mg/l;

GE=370−129 .65

370∗100=64 . 95

%;

GE=370−157 .3

370∗100=57 . 48

%.

c) Se ţine cont de valoarea impusă pentru CBO5 prin NTPA 001/2005

Gradul de epurare se calculează cu ajutorul relaţiei:

GE=CCBO5

i −CCBO5

NTPA .

CCBO5

i ¿100

(%) (1.15)

CCBO5

NTPA .

= 25 mg/l (NTPA 001/2005)

GE=370−25370

∗100=93. 24 %.

C. Calculul gradului de epurare dupa O2 dizolvat

a) Se calculeaza CamCBO5 al celor doua tipuri de ape (uzate si emisar) imediat după gura de

vărsare.

13

CCBO5

am =F∗Dmax (mg/l); (1.16)

unde: F – factor maxim de diluţie care ia valori între 1.5 – 2.5. Se adoptă F = 2; Dmax – deficit maxim de oxigen în aval de secţiunea de evacuare şi care rezultă din diferenţa dintre oxigenul la saturaţie şi oxigenul care trebuie să existe în orice moment în apă.

Dmax = OS – OR (1.17 )

OR – concentraţia oxigenului în apa receptoare, concentraîie ce ar trebui să existe permanent în apa; OR = 6 mg/l;OS – concentraţia oxigenului dizolvat la saturaţie pentru temperatura de 20˚C; OS = 9.2 mg/l;

Dmax = 9.2 – 6 = 3.2 mg/l;

CCBO5

am =2∗3 . 2=6 . 4 mg/l.

Se aplică ecuaţia de bilanţ, care permite calcularea concentraţiei de materiei organica in ceea ce priveste CBO5 pentru apa epurata deversata in apa receptoare:

q∗CCBO5

a .u . +a∗Qe¿CCBO5

r =(q+a∗Qe )∗CCBO5

am ⇒

⇒CCBO5

a .u . =(q+a∗Qe )∗CCBO5

am −a∗Qe¿CCBO5

r

q (1.18)

Pentru a = 0.8

CCBO5

a .u . =(0 .163+0. 8∗5)∗6 . 4−0 . 8∗5∗2

0 .163=114 .35

mg/l;

Pentru a = 0.99

CCBO5

a .u . =(0 .163+0.99∗5 )∗6 .4−0 .99∗5∗2

0.163=138 . 65

mg/l

b) Se calculeaza valoarea concentratiei de materie organica exprimata prin CBO dupa 20 zile:

CCBO20

a .u . =1 .46∗CCBO5

a .u .

(mg/l)CCBO

20

a .u . =1. 46∗114 .35=166 . 95 mg/l;

CCBO5

a .u . =1. 46∗138 .65=202 .42 mg/l;

CCBO20

r =1 .46∗CCBO5

r

(mg/l)CCBO20

r =1 .46∗2=2 .92 mg/l.

14

c) Se calculeaza deficitul de oxigen din apa de suprafata in amonte de gura de varsare, dupa

ce in prealabil s-a calculat CCBO20

am

.

CCBO20

am =q∗CCBO

20

a. u .. +a∗Qe ¿CCBO20

r

q+a∗Qe (mg/l)

(1.19)Pentru a=0.8

CCBO20

am =0. 163∗166 . 95+0 .8∗5∗2 .920 .163+0. 8∗5

=9. 34 mg/l

Pentru a=0.99

CCBO20

am =0. 163∗202. 43+0 .99∗5∗2 .920 .163+0. 99∗5

=9.34 mg/l

Se calculeaza deficitul de oxigen ca fiind diferenta dintre concentratia oxigenului dizolvat la saturatie si concentratia de oigen dizolvata, care ar trebui sa existe in apa de suprafata:

DO = OS – Or (mg/l) (1.20)

unde: OS – oxigen la saturatie in functie de tipul emisarului (la temperature de 10˚C); OS = 11.3 mg/l;

Or – cantitatea minima de oxigen din apa emisarului ( Ordin 1146/2002); Or = 6 mg/l.

DO = 11.3 – 6 = 5.3 mg/l.

d) Se calculeaza timpul critic la care se realizeaza deficitul maxim de oxigen (dupa gura de varsare din apa emisarului).

t cr={lg K2

K1 [1−Do (K 2−K1 )CCBO20

am ¿ K1 ]}K2−K1 (zile) (1.21)

t cr={lg 0 .17

0 .1 [1−5 .3 (0 . 17−0.1 )9 .34∗0.1 ]}

0 .17−0 .1=0. 154

zile

e) Se calculeaza deficitul critic (Dcr) de oxigen cu relatia:

Dcr=K1∗CCBO5

am

K2−K1

(10−K 1 tcr−10

−K 2t cr)+DO ¿10−K 2 t cr

, (1.22)

15

Dcr=0 . 1∗9 . 340 .17−0 .1

(10−0. 1∗0 . 154−10−0. 17∗0 .154 )+5 .3∗10−0 . 17∗0. 154=5 .306

f) Se compara valoarea deficitului critic prin determinarea concentratiei minime de oxigen in apa emisarului

COmin = OS – Dcr, (1.23)

OS = 11.3 mg/l (la 10˚C); COmin = 11.3 – 5.306 = 5.994 mg/l > 4 mg/l; COmin = 11.3 – 5.306 = 5.994 mg/l > 4 mg/l.

D. Determinarea gradului de epurare in ceea ce priveste consumul chimic de oxigen

Calculul consumului chimic de oxigen se face cu ajutorul relatiei:

GE=CCBOCr

i −CCBOCra.u .

CCBOCri

∗100 (%) (1.24)

unde: CCBOCri

- concentratia initiala a materiei organice la intrarea in statia de epurare, exprimata prin CCO-Cr;

CCBOCra. u .

- concentratia de materie organica exprimata prin CCO-CR in apa epurata deversata in emisar, ce corespunde valorii din NTPA 001/2005;

CCBOCra. u .

= 125 mg/l

GE=640−125640

∗100=80. 46 %

E. Determinarea gradului de epurare in ceea ce privete azotul total

Se calculeaza gradul de epurare (GE) cu formula:

GE=

CNi −CN

f

CNi

∗100 (%) (1.25)

unde: CNi

- cantitatea de N2 total la intrarea in statia de epurare;

CNi

= 19 mg/l;

CN

f - cantitatea de N2 total la iesirea din statia de epurare conform NTPA 001/2005;

CNf

= 10 mg/l.

GE=19−10

1∗100=47 .36

(%)

16

3.2 Alegerea variantei tehnologice

Pentru epurarea apelor uzate s-a ales o schemă tehnologică alcătuită din două trepte de epurare: una mecanică și cea de-a doua treaptă biologică. Procedeele de epurare mecano – biologică se bazeaza pe acțiunea comuna a proceselor mecanice, chimice și biologice și pot avea loc în condiții naturale (câmpuri de irigare și de filtrare, iazuri biologice etc.) sau în condiții artificiale prin fitrare biologică ( filtre biologice de mică sau mare încărcare, filter biologice scufundate, filter turn, aerofiltre) sau în bazine de aerare cu nămol activ de mică sau de mare încarcare, cu aerare normală sau prelungită. Construcțiile și instalațiile în care se realizează procesele biochimice de epurare biologică alcătuiesc treapta secundară a stației de epurare, având drept scop final reținerea materiilor solide în soluții și în special a celor organice. Nămolul produs în treapta biologică este reținut prin decantare, în decantoare secundare, numite și bazine clarificatoare. În această etapă de epurare sunt necesare, dat fiind complexitatea proceselor, unele construcții și instalații de deservire ( pentru producerea și introducerea artificială a aerului, stații de pompare și conducte pentru transportul și distribuția namolului activ etc.). În condițiile funcționării normale a treptei de epurare primare și secundare, eficiența acestora exprimată prin gradul de epurare realizat în ceea ce privește materiile organice și a materiilor în suspensie, separabile prin decantare, poate fi apreciat la 75 – 92%. Epurarea mecano – biologică naturală constituie o soluție obișnuită pentru numeroase stații de mică capacitate, deoarece în acest scop se poate folosi emisar terenul din apropiere sau depresiunea de teren fără apă, în loc să se construiasca un canal lung până la receptor. În acest scop, se aplicp tehnica de infiltrare subterană ( puțuri absorbante sau câmpuri de filtrare) și de irigare subterană. Puțurile absorbante ( utilizate tot mai rar) constituie o soluție admisibilă numai când terenul este permeabil și nu afectează calitatea apei freatice care se gasește la mare adâncime. De obicei aceste epurări necesită pompări; stația de pompare se montează înainte sau după fosa septică. Epurarea mecano – biologică artificială se realizează în filtre biologice și bazine de aerare cu nămol activ. Filtrele biologice sunt preferate bazinelor de aerare deoarece sunt mai simplu de realizat și rezistă la șocuri hidraulice. Se folosesc filtre obișnuite de mică încărcare, filtre biologice cu discuri, filtre biologice scufundate, tranșee filtrante etc. în ceea ce privește bazinele de aerare cu namol activ, utilizarea lor comporta deci gratare, decantoare, bazine de aerare, decantoare secundare, spații pentru fermentare și platforme de uscare a nămolurilor. În general, se preferă bazinele pentru oxidarea totala, bazinele combinate, șanțurile de oxidare etc.

17

Pentru alegerea variantei optime, se consideră urmatoarele variante pentru care vom calcula concentrațiile intermediare pentru solidele în suspensie, CBO5, CCO-Cr pe fiecare treapta. Se vor compara cu valorile din NTPA 001/2002 pentru verificarea gradului de epurarea necesar. Avem următoarele caracteristici inițiale ale influentului ( apa uzată municipală): -CSS

i=590 mg/l; - CBO5 = 370 mg/l; - CCO-Cr = 640 mg/l;

- N2i =19 mg/l.

Pentru fiecare utilaj avem eficiența construcțiilor de epurare, exprimată in %. Cu ajutorul acestor grade de epurare standard, calculăm concentrația la ieșire care reprezintă și intrarea în următoarea treaptă. Folosim urmatoarea relație:

c f =c i∗100−GE∗c i

100 (mg/l) (2.1)

3.3 Calculul concentrațiilor intermediare, realizate pentru etapele de epurare mecanică, biologică și verificarea realizării gradului de epurare necesar

Schema 3.1 . Epurarea mecanica

Apa uzata Apa epurata

G/S – gratare/siteDz – deznisipatorD.P. – decantor primar

a) Pentru solidele în suspensie:

Grătare/site: GE=5% ; cssi =¿ 590 mg/l

c f =

590(100−5 )100

=560 . 5 mg/l ;

Deznisipator: GE=50% ; cssi =¿560.5 mg/l

c f =

560.5(100−50)100

=280 .25 mg/l ;

Decantor primar: GE=50% ; cssi =¿280.25 mg/l

c f =

280. 25(100−50)100

=140 .12 mg/l ;

Camparând cu valoarea din NTPA 001/2005 , conform căreia css=35mg /l , se constată că valoarea obținuta prin calcul este mai mare decat valoarea din NTPA 001/2005.

b) Pentru CBO5:

Grătare / site : GE=0% ; cCBO5i =¿ 370 mg/l

G/S Dz D.P.

18

cC BO 5f =370⋅100

100=370

mg/lDeznisipator : GE=30% ; css

i =¿370 mg/l

c f =370(100−30 )100

=259 mg/l

Decantor primar : GE=35% ; cCBO5i =¿259 mg/l

cC BO 5

f =259(100−35)100

=168. 35 mg/l

Camparând cu valoarea din NTPA 001/2005 , conform căreia c CBO5 =125 mg / l , se constată că valoarea obținută prin calcul este mai mare decât valoarea din NTPA 001/2005.

c) Pentru CCO-Cr :

Grătare/site : GE =0% ; cCCO−Cri =640 mg/l

cCCO−Crf =

640(100−0 )100

=640 mg/l

Deznisipator : GE=30% ; ; cssi =¿ 640 mg/l

c f =

640(100−30 )100

=448 mg/l

Decantor primar : GE=35% ; cCCO−Cri = 448 mg/l

cCCO−Cr

f =448(100−35)100

=291. 2 mg/l

Camparând cu valoarea din NTPA 001/2005 , conform căreia cCCO−Cr=125 mg /l , se constată că valoarea obținuta prin calcul este mai mare decât valoarea din NTPA 001/2005.

d) Pentru N2 :

Grătare /site : GE =0% ; c N 2i =¿19 mg/l

c N 2f =

19(100−0 )100

=19 mg/l

Deznisipator : GE= 35% ; c N 2i = 19 mg/l

c N 2f =

19(100−35 )100

=12 . 35 mg/l

Decantor primar : GE= 35% ; c N 2i = 12.35 mg/l

c N 2f =

12. 35(100−35)100

=8 .02mg/l

Camparând cu valoarea din NTPA 001/2005 , conform căreia c N 2=10mg /l , se constată că

valoarea obținută prin calcul este mai mic decât valoarea din NTPA 001/2005.

19

Schema 3.2 Epurarea mecano-chimica

c N 2f =

❑= mg

G/S – grătare/siteDz- deznisipatorD.P.-decantor primarC-F- coagulare-floculare

a) Pentru solide în suspensie

Grătare/site : GE=5% ; cssi = 590 mg/l

cssf =

590 (100−5 )100 = 560.5 mg/l

Deznisipator : GE= 50% ; cssi =560.5 mg/l

cssf =

560 .5(100−50 )100

=280.25 mg/l

Coagulare /floculare : GE=50% ; cssi =280.25 mg/l

cssf =

280 .25(100−50)100 = 140.125 mg/l

Decantor primar : GE=50% ; cssi =140.125 mg/l

css

f =140 .125(100−50 )100 = 70.06 mg/l

Camparând cu valoarea din NTPA 001/2005 , conform căreia css=35 mg /l , se constată că valoarea obținuta prin calcul este mai mare decât valoarea din NTPA 001/2005.

b) Pentru CBO5:

Grătare/site : GE=0% ; cCBO 5i

=370 mg/l

cCBO 5f =

370(100−0)100

=370 mg/l

Deznisipator : GE=30% ; cCBO 5i

=370 mg/l

cCBO 5f =

370(100−30 )100

=259 mg/l

Coagulare-floculare : GE= 50% ; cCBO 5i

= 259 mg/l

cCBO 5f =

259(100−50 )100

=129 .5 mg/l

Decantorul primar : GE=35% ; cCBO 5i

= 129.5 mg/l

cCBO 5f =

129. 5(100−35)100

=64 . 65 mg/l

Apa uzata

G/S Dz C-F D.P.

Apa epurata

20

Camparând cu valoarea din NTPA 001/2005 , conform căreia cCBO 5=25 mg / l , se constată că valoarea obținută prin calcul este mai mare decât valoarea din NTPA 001/2005.

c) Pentru CCO-Cr :

Grătare/site : GE=0% ; cCCO−Cri = 640 mg/l

cCCO−Crf =

640(100−0 )100

=640 mg/l

Deznisipator : GE=30% ; cCCO−Cri = 640 mg/l

cCCO−Crf =

640(100−30 )100

=448 mg/l

Coagulare-floculare : GE=50% ; cCCO−Cri = 448 mg/l

cCCO−Crf =

448(100−50)100

=224 mg/l

Decantor primar : GE=35% ; cCCO−Cri = 224 mg/l

cCCO−Crf =

224(100−35)100

=145 .6 mg/l

Camparând cu valoarea din NTPA 001/2005 , conform căreia cCCO−Cr=125mg /l , se constată că valoarea obținută prin calcul este mai mare decât valoarea din NTPA 001/2005.

d) Pentru N2

Grătare-site : GE=0% ; c N 2i = 19 mg/l

c N 2f =

19(100−0 )100

=19 mg/l

Deznisipator : GE=35% ; c N 2i =19 mg/l

c N 2f =

19(100−35 )100

=12 . 35 mg/l

Coagulare-floculare : GE=70% ; c N 2i = 12.35 mg/l

c N 2f =

12. 35(100−70)100

=3. 7 mg/l

Decantor primar : GE=35% ; c N 2i = 3.7 mg/l

c N 2f =

3 . 7(100−35)100

=2 . 4 mg/l

Camparând cu valoarea din NTPA 001/2005 , conform căreia c N 2=10 mg /l , se constată că

valoarea obținută prin calcul este mai mică decât valoarea din NTPA 001/2005.

Schema 3.3. Epurarea mecano-biologică I

21

G/S –grătare/siteDz – deznisipatorD.P.- decantor primarB.N.A.- bazin cu nămol activD.S.- decantor secundar

a) Pentru solide în suspensie

Grătare/site : GE=5% ; cssi = 590 mg/l

c f =590(100−5 )100

=560 . 5 mg/l

Deznisipator : GE= 50% ; cssi =560.5 mg/l

c f =560. 5(100−50)100

=280 .25 mg/l

Decantor primar : GE=50% ; cssi = 280.25 mg/l

c f =

280. 25(100−50)100

=140 .12 mg/l

Bazin cu nămol activ : GE=80% ; cssi = 140.12 mg/l

c f =

140. 12(100−80)100

=28 .02 mg/l

Camparând cu valoarea din NTPA 001/2005 , conform căreia css=35 mg /l , se constată că valoarea obținută prin calcul este mai mica decât valoarea din NTPA 001/2005.

b) Pentru CBO5:

Grătare/site : GE=0% ; cCBO 5i

= 370 mg/l

cCBO 5f =

370(100−0)100

=370 mg/l

Deznisipator : GE=30% ; cCBO 5i

= 370 mg/l

cCBO 5f =

370(100−30 )100

=259 mg/l

Decantorul primar : GE=35% ; cCBO 5i

= 259 mg/l

cCBO 5f =

259(100−35 )100

=168 . 35 mg/l

Apa uzata

G/S Dz D.P. B.N.A.

D.S. Apa epurata

22

Bazin cu nămol activ : GE=80% ; cCBO 5i

= 168.35 mg/l

cCBO 5f =

168. 35(100−80 )100

=33 .67 mg/l

Camparând cu valoarea din NTPA 001/2005 , conform căreia cCBO 5=25 mg / l , se constată că valoarea obținută prin calcul este mai mare decât valoarea din NTPA 001/2005.

c) Pentru CCO-Cr :

Gratare/site : GE=0% ; cCCO−Cri = 640 mg/l

cCCO−Crf =

640(100−0 )100

=640 mg/l

Deznisipator : GE=30% ; cCCO−Cri = 640 mg/l

cCCO−Crf =

640(100−30 )100

=448 mg/l

Decantor primar : GE=35% ; cCCO−Cri = 448 mg/l

cCCO−Crf =

448(100−35)100

=291. 2 mg/l

Bazin cu namol activ : GE=80% ; cCBO 5i

= 291.2 mg/l

cCCO−Cr

f =291. 2(100−80 )100

=58. 24 mg/l

Camparând cu valoarea din NTPA 001/2005 , conform căreia cCCO−Cr=125mg /l , se constată că valoarea obținută prin calcul este mai mică decât valoarea din NTPA 001/2005.

d) Pentru N2

Grătare-site : GE=0% ; c N 2i =19 mg/l

c N 2f =

19(100−0 )100

=19 mg/l

Deznisipator : GE=35% ; c N 2i =19 mg/l

c N 2f =

19(100−35 )100

=12 . 35 mg/l

Decantor primar : GE=35% ; c N 2i = 12.35mg/l

c N 2f =

12.35(100−35)100

=8 .02 mg/l

Bazin cu namol activ : GE=80% ; c N 2i = 8.02 mg/l

c N 2

f =8 . 02(100−80)100

=2 .4 mg/l

Camparând cu valoarea din NTPA 001/2005 , conform căreia c N 2=10mg /l , se constată că

valoarea obținută prin calcul este mai mică decât valoarea din NTPA 001/2005.

23

Schema 3.4. Epurarea mecano-biologică II

a) Pentru solide în suspensie

Grătare/site : GE=5% ; cssi = 590 mg/l

c f =590(100−5 )100

=560 , 5 mg/l

Deznisipator : GE= 50% ; cssi =560.5 mg/l

c f =

560. 5(100−50)100

=280 .4 mg/l

Decantor primar : GE=50% ; cssi = 280.4 mg/l

c f =

280. 4(100−50)100

=140 .2 mg/l

Filtru biologic : GE=80% ; cssi = 140.2 mg/l

c f =

140.2(100−80)100

=28 . 04 mg/l

Adsorbție pe cărbune activ : GE=75% ; cssi = 28.04 mg/l

c f =

28. 04 (100−75 )100

=7 . 01 mg/l

Camparând cu valoarea din NTPA 001/2005 , conform căreia css=35 mg /l , se constată că valoarea obținută prin calcul este mai mică decât valoarea din NTPA 001/2005.

b) Pentru CBO5:

Grătare/site : GE=0% ; cCBO 5i

= 370 mg/l

cCBO 5f =

370(100−0)100

=370 mg/l

Deznisipator : GE=30% ; cCBO 5i

= 370 mg/l

cCBO 5f =

370(100−30 )100

=259 mg/l

Decantorul primar : GE=35% ; cCBO 5i

= 259 mg/l

cCBO 5f =

259(100−35 )100

=168 . 35 mg/l

Filtru biologic : GE=75% ; cCBO 5i

= 168.35 mg/l

cCBO 5f =

168.35(100−75)100

=42 .08 mg/l

Adsorbție pe cărbune activ : GE=75% ; cCBO 5i

= 42.08 mg/l

24

cCBO 5f =

42 .08 (100−75 )100

=10 . 52 mg/l

Camparând cu valoarea din NTPA 001/2005 , conform căreia cC BO 5=25 mg / l , se constată că valoarea obținută prin calcul este mai mică decât valoarea din NTPA 001/2005.

c) Pentru CCO-Cr :

Grătare/site : GE=0% ; cCCO−Cri = 640 mg/l

cCCO−Crf =

640(100−0 )100

=640 mg/l

Deznisipator : GE=30% ; cCCO−Cri = 640 mg/l

cCCO−Crf =

640(100−30 )100

=448 mg/l

Decantor primar : GE=35% ; cCCO−Cri = 448 mg/l

cCCO−Crf =

448(100−35)100

=291. 2 mg/l

Filtru biologic : GE=70% ; cCCO−Cri = 291.2 mg/l

cCCO−Cr

f =291. 2(100−70 )100

=87 .36 mg/l

Adsorbție pe cărbune activ : GE=75% ; cCCO−Cri = 87.36 mg/l

cCCO−Cr

f =87 .36 (100−75 )100

=21 . 84 mg/l

Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005 , conform căreia cC CO−Cr=125 mg / l , se constată că valoarea obținută prin calcul este mai mică decât valoarea din NTPA 001/2005.d) Pentru N2

Grătare-site : GE=0% ; c N 2i =19 mg/l

c N 2f =

19(100−0 )100

=19 mg/l

Deznisipator : GE=35% ; c N 2i =19 mg/l

c N 2f =

19(100−35 )100

=12 . 35 mg/l

Decantor primar : GE=35% ; c N 2i =12.35 mg/l

c N 2f =

12. 35(100−35)100

=8 .02 mg/l

Filtru biologic : GE=70% ; c N 2i = 8.02 mg/l

c N 2f =

8 . 02(100−70 )100

=2 .4 mg/l

25

Adsorbtie pe carbune activ : GE=45% ; c N 2i =2.4 mg/l

c N 2f =

2 . 4 (100−45)100

=1 .32 mg/l

Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005 , conform căreia c N 2=10 mg /l , se constată că

valoarea obținută prin calcul este mai mică decât valoarea din NTPA 001/2005.

Conform calculelor efectuate , cea mai buna tratare a apelor uzate municipale se va realiza cu treapta de epurare mecano – biologică II ,deoarece concentrațiile rămase în apa epurată se încadreaza în valorile limită admisibile stabilite prin NTPA 001/2005.

4. ELABORAREA SCHEMEI BLOC TEHNOLOGICE

S-a constatat că varianta tehnologică optimă este stația de epurare mecano – biologic II.

26

Schema bloc este prezentată mai jos:

Schema 4.1 Epurarea mecano – biologică II

Gratarele si sitele , conform STAS 12431/86, se prevad la toate statiile de epurare, indiferent de sistemul de canalizare adoptat si indiferent de procedeul de intrare a apei in statia de epurare. Scopul gratarelor este de a retine corpurile plutitoare si suspensiile mari din apele uzate pentru a proteja mecanismele si utilajele din statia de epurare si pentru a reduce pericolul de colmatare a canalelor de legatura dintre obiectele statiei de epurare. Deznisipatoarele se prezinta sub forma unor bazine speciale din beton armat unde sunt retinute suspensiile granulare sub forma de particule discrete care sedimenteaza, independent unele de altele, cu o viteza constanta. In compozitia acestor depuneri predomina particulele de origine minerala, in special nisipuri antrenate de apele de canalizare de pe suprafata centrelor poluante. Necesitatea tehnologica a deznisipatoarelor in cadrul unei statii de epurare este justificata de protectia instalatiilor mecanice in miscare impotriva actiunii abrazive a nisipului, de reducerea volumelor utile ale rezervoarelor de fermentare a namolului organic ocupate cu acest material inert, precum si pentru a evita formarea de depuneri pe conductele sau pe canalele de legatura care pot modifica regimul hidraulic al influentului. Decantoarele primare sunt bazine deschise in care se separa substantele insolubile mai mici de 0.2 mm care in majoritatea lor, se prezinta sub forma de particule floculente, precum si substantele usoare care plutescla suprafata apei. In functie de gradul necesar de epurare a apelor uzate, procesul de decantare este folosit, fie in scopul prelucrarii preliminare a acestora inaintea epurarii lor in treapta biologica, fie ca procedeu de epurare finala daca in conformitate cu conditiile sanitare locale se impune numai separarea suspensiilor din apele uzate.

Filtrele biologice (biofiltrele) sunt obiecte tehnologice ale staţiilor de epurare în care impurităţile organice din apele uzate sunt eliminate de către o cultură de microorganisme aerobe care se găseşte sub formă de peliculă biologică fixată pe suprafaţa unui material granular de umplutură inert din punct de vedere biologic. Pe scurt, procesul de epurare biologică într-un biofiltru are loc astfel: apa uzată cu conţinut de impurităţi organice este introdusă pe la partea superioară a biofiltrului, străbate materialul granular la suprafaţa căruia se dezvoltă pelicula biologică şi părăseşte instalaţia pe la partea inferioară. Ca urmare a activităţii microorganismelor, pelicula biologică se îngroaşă şi la anumite intervalde timp se desprinde de pe umplutură şi este antrenată de către efluent. Bucăţile desprinse de peliculă biologică se îndepărtează din efluent în cadrul unui decantor secundar cu care filtrul biologic lucreză în agregat.

De menţionat că rolul principal în procesul de epurare îl au bacteriile aerobe, dar pe mai lângă acestea, în filtrele biologice mai trăiesc şi număr mare de alte microorganisme şi organisme cum a r fi: protozoare, viermi, crustacee, larve de insecte, etc. În general o singură parcurgere a materialului de umplutură nu este suficientă pentru obţinerea unei eficienţe corespunzătoare de epurare a efluentului şi din această cauză în cele mai multe cazuri efluentul se recirculă după decantare. Decantoarele secundare constituie o parte componenta importanta a treptei de epurare biologica ; ele au drept scop sa retina namolul, materiile solide in suspensie separabileprin decantare. Namolul din decantoarele secundare are un continut mare de apa, este puternic

27

floculant, este usor si intra repede in descompunere ; daca ramane un timp mai indelungat in decantoarele secundare, bulele mici de azot, care se formeaza prin procesul chimic de reductie, in aduc la suprafata si astfel nu mai poate fi evaluat. Adsorbtie pe cărbune activ

Printre metodele de epurare a apelor reziduale şi de potabilizare a apelor de suprafaţă un loc aparte revine tehnologiilor bazate pe procesele de adsorbţie, în special când e vorba de substanţele organice nocive bionedegradabile sau cu o biodegradabilitate redusă.

Pentru epurarea apelor uzate se folosesc drept adsorbanţi: cărbunele activ, cocsul, cenuşile fine de la generatoarele de gaz, cenuşile de la termocentrale, zgurile metalurgice, cărbunii fosili, talaş şi rumeguş de lemn etc.

Adsorbţia este operaţia de separare a unui component sau a unui flux de componenţi dintr-un amestec gazos sau dintr-o soluţie prin reţinerea acestora pe suprafaţa unui solid (numit adsorbant).

Fenomenul adsorbţiei are la bază proprietatea unor substanţe solide de a fixa şi concentra pe suprafaţa lor, atunci când vin în contact cu un lichid sau cu un gaz moleculele din componentele acestora.

Materii prime si auxiliare Materia prima reprezinta un ansamblu de material destinat prelucrarii, intr-o instalatie industriala, in vederea obtinerii unui produs. Intr-un proces de epurare a apelor uzate se utilizeaza materii prime de diferite proveniente, acestea putand fi :

- materii prime naturale ;- materii prime fabricate industrial ;- produse secundare ale industriei chimice sau a altor ramuri industriale.

Materiile prime pot fi :- amestecuri omogene de doua lichide organice ce urmeaza a fi separate prin rectificare ;- solutiile diluate ale unor saruri supuse concentrarii prin operatia de evaporare ;- amestecuri gazoase ce urmeaza a fi separate prin absorbtie ;- diverse materiale sub forma granulara supuse uscarii.

Utilitati si energie Functie de utilizarea care se da apei se deosebesc mai multe categorii  : apa tehnologica, apa de racire, apa potabila, apa de incendiu, apa de incalzire.

Apa Apa ca agent de incalzire poate fi :

- apa calda la temperatura pana la 90˚C ;- apa fierbinte, sub presiune, pana la 130 - 150˚C.

Apa este un agent termic cu capacitate calorica mare, usor de procurat. Pentru incalzire, se prefera apa dedurizata in scopul evitarii depuneriolor de piatra. Aburul Aburul este cel mai utilizat agent de incalzire si poate fi : abur umed, abur saturat, abur supraincalzit. Aburul umed contine picaturi de apa si rezulta de la turbioanele cu contra presiune sau din operatiile de evaporare, ca produs secundar. Este cunoscut sub denumirea de abur mort. Aburul saturat este frecvent folosit ca agent de incalzire, avand caldura latenta de condensare mare si coeficienti individuali de transfer de caldura mari. Temperatura aburului saturat poate fi reglata usor prin modificarea presiunii. Incalzirea cu abur se poate realiza direct, prin barbotare, sau indirect, prin intermediul unei suprafete ce separa cele doua fluide.

28

Aburul supraincalzit cedeaza, in prima faza, caldura sensibila de racire, pana la atingerea temperaturii de saturatie, cand coeficientul individual de transfer de caldura este mai mic si apoi caldura latenta prin condensare.

Energia electrica Aceasta reprezinta una din formele cele mai folosite datorita usurintei de transport la distante mari si la punctele de consum si randamentelormari cu care poate fi transformata in energie mecanica, termica sau luminoasa. Energia electrica este folosita si la incalzire, prin transformare in caldura, folosind mai multe tehnici :

- trecerea curentului prin rezistente electrice ;- transformarea energiei electrice in radiatii infrarosii ;- folosirea curentilor de inalta frecventa, medie si mica ;- folosirea pierderilor dielectrice ;- incalzirea prin arc electric.

Avantajul incalzirii electrice consta in reglarea usoara a aparaturii, posibilitatea generarii caldurii intr-un punct, introducerea unei cantitati mari de caldura intr-un volum mic, realizarea unei incalziri directe, fara impurificarea mediului si la orice presiune. Dezavantajul utilizarii energiei electrice il constituie costul ridicat si impunerea unor masuri speciale de protectia muncii.

Aerul comprimat Aerul comprimat poate fi folosit in urmatoarele scopuri :

- ca purtator de energie;- pentru amestecare pneumatica;- pentru diferite scopuri (curatirea utilajelor, uscare,

5. PROIECTAREA TEHNOLOGICA A UTILAJELOR

5.1 Calculul utilajelor din cadrul treptei mecanice de epurare ( gratare, deznisipator, bazin de egalizare, separator de grasimi, decantor primar)

29

A. Gratare Toate statiile de epurare, indiferent de sistemul de canalizare adoptat si independent de procesul de intrare a apei in statia de epurare (curgere gravitationala sau compacta) au montate la intrare gratare ( fie ca sunt doua gratare, unul cu bare mai rare, iar altul cu bare mai dense, fie ca sunt 2 sisteme in serie e gratare etc.) In acest caz gratarele se prevad inaintea statiei de pompare. Scopul gratarelor este de a retine corpurile plutitoare si suspensiile mari din apele uzate pentru a proteja mecanismele si utilajele din statia de epurare si a reduce pericolul de colmatare a canalelor de legatura dintre obiectivele statiei de epurare. In general, se construiesc sub forma unor panouri metalice plane sau curbe in interiorul carora se sudeaza bare de otel paralele prin care sunt trecute apele uzate. In cazul unor debite mari de ape uzate, gratarele se considera ca sunt prevazute cu sisteme de curgere mecanica cu o inclinare de 45 - 95˚C. Aceste gratare sunt amplasate in camere speciale care prezinta o supralargire a canalului din amonte sub un unghi de raportare de 90˚ pentru a se evita formarea de curenti turbionari. Pentru evitarea colmatarii este prevazut un canal de ocolire (by – pass) care asigura evacuarea apelor uzate fara a inunda camera gratarelor si zonelor din vecinatatea lor. Barele cele mai frecvent folosite sunt cele de sectiune dretptunghiulara ( 10x40mm sau 8x60mm ), dimensiunea fiind asezata normal pe directia de parcurgere a apei. Pentru a reduce marimea pierderilor hidraulice la trecerea apei prin gratare se recomanda rotunjirea muchiilor barelor. In unele situatii se poate accepta situatia cu bare cu sectiune rotunda care, sub aspect hidraulic, prezinta rezistente minime, in schimb sunt dificile de curatat in timpul exploatarii. Gratarele rae indeplinesc, de obicei, rolul de protectie a gratarelor dese impotriva corpurilor mari plutitoare. Distanta intre barele acestui gratar variaza in limitele 50 – 100 mm. Gratarele dese prezinta deschiderile dintre bare de 16 – 20 mm, cand curatirea lor este manuala si de 25 – 60 mm, cand curatirea lor este mecanica. Cele din fata statiilor de pompare a apelor uzate brute au interspatiile de 50 – 150 mm. Gratarele cu curatire manuala se utilizeaza numai la statiile de epurare mici cu debite pana la 0.1 m3/s, care deservesc maximum 15 000 locuitori. Curatirea se face cu greble, cangi, lopeti, etc., iar pentru usurarea exploatarii se vor minima a acestora fiind de 0.8 m. Avand in vederea variatiile mari de debite ce se inregistreaza in perioadele ploioase sau uscate de-a lungul unui an, exploatarea va fi mult usurata daca se prevad 2 panouri de gratare aferente debitelor respective. Gratarul cu curatire mecanica constituie solutia aplicata la statiile de epurare ce deservesc peste 15 000 locuitori, deoarece, in afara de faptul ca elimina necesitatea unui personal de deservire continua, asigura conditii bune de curgere a apei prin interspatiile gratarului fara a exista riscul aparitiei mirosurilor neplacute in zona. Spre deosebire de gratarele cu curatire manuala unde nu se prevad panouri gratare de rezerva, la cele cu curatire mecanica este necesar sa se prevada minimum un gratar de rezerva. Curatirea gratarului este realizata de cele mai multe ori cu grable mecanice care se deplaseaza prin deschizaturile barelor gratarului prin intermediul unor lanturi sau cabluri. Latimea gratarelor este limitata, ceea ce presupune adoptarea de mai multe compartimente in camera gratarelor. Fiecare compartiment va fi prevazut cu stavile de inchidere pentru a permite repararea gratarelor si a mecanismelor de curatire. In cazul cand depunerile retinute pe gratare depasesc cantitatea de 0.1 m3/zi, iar procedeul de curatire este mecaniza, se vor prevedea obligatoriu utilaje pentru tocarea ( faramitarea) acestor depuneri. In afara de gratarele plane, se pot folosi si gratare curbe cu curatire mecanica, care se compun dintr-un schelet metalic incastrat in beton, prevazut cu doua grable care curata, prin intermitenta gratarul. Distanta dintre barele panoului se considera de 16 mm, iar viteza apei printre bare variaza intre 0.8 si 1.1 m/s. Dimensionarea gratarului se face in functie de debitul apei uzate, de marimea interspatiilor adoptate intre barele gratarului si de latimea barelor metalice din care se executa panouri –

30

gratar. Se va avea in vedere ca viteza apei prin gratar, din conditia de a nu se antrena depunerilor prin interspatiile gratarului, sa nu depaseasca 0.7 m/s la debitul zilnic mediu si de maximum 1.2 m/s pentru debitul orar maxim. In amonte de gratar, limita maxima a vitezei este 0.4 m/s la debitul minim al apelor uzate, iar limita maxima este de 0.9 m/s corespunzatoare debitelor maxime si a celor pe timp de ploaie ( aceste limite de viteze nu vor permite depunerea materiilor in suspensie pe radierul camerei gratarului.

5.1.1 Dimensionarea gratarelor

Gratarele retin aproximativ 3 – 5% din materialele solide transportate de apele uzate. Din varianta tehnologica aleasa s-a propus un grad de epurare in ceea ce privesc materiile solide de 5 %.

a) Debite de calcul si de verificare ale gratarelor

Qc = 0.163 m3/sQV = 0.163 m2/s

Se considera ca gratarele retin 3 – 5% din materialele solide transportate de apele uzate. Prin varianta tehnologica aleasa s-a propus un GE =

b) Viteza apei uzate prin interspatiile gratarelor, vg

Ea trebuie sa fie cuprinsa intre 0.7 – 1.1 m/s. Se adopta vg = 0.8 m/s.

c) Caracteristicile celor doua gratare- latimea gratarelor (s); s = 10 mm = 0.01 m;

- coeficientul de forma al barelor (β ); β = 1.83;- distanta dintre (bi); bi = 20 mm = 0.02 m;

- unghiul de inclinare (θ ); θ = 75˚.

d) Viteza apei in amonte de gratar, va

Va = 0.4 – 0.75 m/s. In perioadele cu ape abundente va = 0.4 – 0.9 m/s.Se calculeaza cu relatia:

va=

Qc

2Bc hmax

(m /s ) (5.1)

unde: Qc – debit de calcul (m3/s); Qc = 0.163 m3/s; Bc – inaltimea gratarelor (m); se adopta Bc = 2 m; hmax – inaltimea apei in amonte de gratar (m); hmax = 0.25 – 0.6 m; se adopta hmax = 0.4 m.

va=0 . 163

2∗2∗0 . 4=0 .102

m/s.

e) Se calculeaza suma inaltimilor interspatiilor dintre bare, ∑ b

∑ b=

Qc

2∗vg∗hmax

(m) (5.2)

vg = 0.8 m/s; hmax = 0.4 m;

31

∑ b= 0 .163

2∗0. 8∗0 .4=0. 255 m .

f) Se calculeaza numarul de bare, nb

nb=Bc−∑ b−c

s (5.3) unde: c – latimea de prindere a barelor; c = 0.3; s – latimea barelor, s = 10 mm = 0.01 m;

nb=

2−0. 255−0 .30. 01

=144 .5

g) Se verifica viteza apei in amonte de gratare, va

va=74∗R2/3∗ j1/2 (m /s ) (5.4)

R – raza hidraulica: R=

Bc∗hmax

Bc+2∗hmax

; (5.5)

R= 2∗0 . 4

2+2∗0 . 4=0. 286 ;

j – panta gratarului; j = 0.5 mm = 0.0005 m;

va=74∗0 .2862/3∗0 .00051/2=0 .72m /s .

h) Se calculeaza pierderile de sarcina pe gratar, h

h=β−( s

b )4 /3

∗va

2

2 g∗sin θ ;

(5.6)

unde: β - coeficient de forma a barelor; β = 1.83; s – latimea barelor; s = 0.01 m; b – interspatiu dintre bare; b = 0.02 m; va – viteza apei in amonte; va = 0.5 m/s; g – acceleratia gravitationala; g = 9.81;

θ - unghiul de inclinare; θ = 75˚;

h=1. 83−( 0 .01

0 .02 )4 /3

∗ 0 .1022

2∗9 .81∗sin75 °=1 . 83 m .

B. Deznisipatoare

32

Se prezinta sub forma unor bazine speciale din beton unde sunt retinute suspensiile granulare sub forma de particule discrete care sedimenteaza independent unele de altele cu o viteza constanta. Aceasta viteza depinde de forma, marimea si greutatea particulei. In compozitia acestor depuneri predomina particulele de origine minerala, in special nisipurie antrenate de apele de canalizare de pe suprafata centrelor populate, motiv pentru care se numesc deznisipatoare. Necesitatea tehnologica este justificata de protectia instalatiilor mecanice in miscare impotriva actiunii abrazive a nisipului, de reducerea volumelor utile ale rezervoarelor de fermentare a namolului organic ocupate cu acest material inert, percum a evita si formarea de depuneri pe conductele sau canalele de legatura care pot modifica regimul hidraulic al influentului. Amplasamentul deznisipatoarelr se va prevedea de la inceputul lineie tehnologice de epurare mecanica a apelor uzate, imediat dupa gratare, poate sa fie precedata si de statia de pompare, cu conditia ca aceasta sa fie echipata cu pompe elicoidale de tip melc. In functie de modul de curatire a depunerilor, se deosebesc deznisipatoare cu curatire manuala si deznisipatoare cu curatire mecanica si curatire hidraulica. In deznisipatoare sunt retinute si cantitati mici de materii organice antrenate pe particule minerale sau depuse impreuna cu acestea, mai ales la viteze mici. Sunt retinute particulele de nisip, cu diametrul mai mare de 0.2 – 0.3 mm pana la maxim 1 mm. Eficienta deznisipatoarelor scade in cazul in care particulele prezinta dimensiuni mai mici de 0.2 mm (50% din cantitatea totala).

Se va dimensiona un deznisipator orizontal tip canal, latimea acstuia este putin mai mare ca cea a canalelor apei uzate in statie.

Au forma in plan dreptunghiular, cu raportul L/l = 10 – 15, fiind prevazut cu doua sau mai multe compartimente. La proiectarea deznisipatoarelor orizontale trebuie sa se stabileasca dimensiunile corespunzatoare realizarii unei eficiente cat mai mari in sedimentarea suspensiilor granulare. O influenta hotaratoare a eficientei in deznisipator o are suprafata bazinului de sedimentare a deznisipatorului si nu adancimea lui. Dupa directia de miscare a apei, in aceste bazine se deosebesc deznisipatoare orizontale cu miscarea apei in lungul bazinului si deznisipatoare verticale unde miscarea apei se face pe verticala. Se mai numesc si deznisipatoare tip canal deoarece latimea lor putin mai mare fata de cea a canalului de intrare a apelor uzate brute in statie. Pentru debite mici se preconizeaza bazine alcatuite din 2 compartimente separate prin stavilare care permit functionarea lor prin intermitenta. In acest mod se asigura conditii pentru curatire manuala a fiecarui compartiment, avand in vedere faptul ca nisipul este retinut la suprafata unui material drenant sub care se prevede un dren comandat de o vana. Apa rezultata de la golirea compartimentului ce urmeaza a fi curatat este dirijata inapoi in statie. In sectiunea transversala, fiecare canal are forma dreptunghiulara, iar radierul are o panta de 0.02 – 0.05 in sens invers directiei de miscare a apei. Evacuarea manuala a nisipurilor este admisa numai pentru cantitati de pana la 0.5 m3/s. In acest scop se curata nisipul de pe radier cu unelte terasiere, iar indepartarea lui se face prin relee de lopatare sau benzi transportatoare. La proiectarea deznisipatoarelor orizontale se recomanda a avea proiecte tip elaborate de PROED Bucuresti. Un astfel de bazin, cu doua compartimente are latimea de 1.50 m iar adancumea totala variaza intre 1.50 si 3.0 m ihn functie de marimea debitului. Proiectarea deznisipatoarelor orizontale consta in stabilirea formei si dimensiunilor interioare ale bazinului, in dimensionarea instalatiilor de evacuare a epunerilor si in dimensionarea dispozitivelor pentru mentinerea unei viteze constante a apei in deznisipator.

33

Viteza orizontala a apei in bazin este in stransa dependenta de viteza critica la care este antrenat materialul depus pe radierul deznisipatorului. Prin cercetari experimentale indelungate s-a ajuns la concluzia ca viteza orizontala a apei trebuie sa fie mai mica sau egala cu viteza critica la carea apa uzata antreneaza suspensiile depuse pe fundul bazinului. Valoarea maxima a acestei viteze orizontale este de 0.3 m/s corespunzatoare debitului orar maxim, iar valoarea minima este de 0.05 m/s pentru debitul orar minim.

5.1.2 Dimensionarea deznisipatorului

Am ales GE = 50% pentru materii solide, GE = 30%, pentru CBO5 si GE = 35% pentru CCOCr.

a) Debite de calcul si verificare

Qc = 0.163 m3/s; Qv = 0.163 m3/s.

b) Volumul util al deznisipatorului, Vdez

Vdez = Qc*td (m3) (5.7)unde: Qc – debit de calcul, m3/s; Qc = 0.163 m3/s; td – timp de deznisipare, s; td = 30 – 60 s, se adopta td = 50 s;

Vdez = 0.163*50 = 8.15 m3

c) Calculul suprafetei orizontale, A0

A0=B∗L=Qc

v s

∗α (m2 )

(5.8)unde: α - coeficient ce tine cont de regimul de curgere si gradul de epurare pentru materiile solide. Se adopta, pentru GE = 30%, α = 1.5;

vs – viteza de sedimentare in deznisipator; se adopta vs = 2.3 cm/s = 0.023 m/s; B – latimea deznisipatorului; L – lungimea deznisipatorului.

A0=

0 .1630 .023

∗1. 5=10.63 m2

d) Se calculeaza incarcarea superficiala, vsi

vsi=

v s

α(m / s )

vsi=

0 .0231. 5

=0 . 015 m /s (5.9)

e) Se calculeaza aria tranzversala, At

34

At=B∗H=

Qc

va

(m2 ) (5.10)

unde: Qc – debit de calcul, m3/s; Qc = 0.163 m3/s; va – viteza de trecere a apei prin deznisipator; va = 0.05 – 0.3 m/s. In functie de diametrul particulelor retinute (nisip) se adopta va = 0.15 m/s.

At=

0 . 1630 .15

=1.087 m2

f) Se calculeaza lungimea si latimea deznisipatorului

L=α∗va∗td (m) (5.11)

L=1 .5∗0 .15∗¿ ¿50=11.25 m;

B=

A0

L(m )

(5.12)

B=10 . 63

11. 25=0. 94 m .

g) Se calculeaza inaltimea deznisipatorului

H=

V dez

L∗B(m)

(5.13)

H= 8 . 15

11. 25∗0 . 94=0 .77 m .

C. Bazinul de egalizare

Variatiile de debit si de concentratie ce apar ca urmare a proceselor tehnologice industriale si activitatii umane sau gospodaresti, provoaca dereglari in functionarea statiei de epurare, de aceea se impune a proiecta un bazin de egalizare si uniformizare a debitelor respective. Operatia de uniformizare si egalizare a debitelor si concentratiilor apelor uzate prezinta urmatoarele avantaje: evitarea problemelor de operare si instabilitatea regimului hidraulic, evitarea instabilitatii parametrilor de operare si scaderii gradului de epurare a diferitelor trepte de epurare, pentru epurarea fizico – chimica si biologica concentratiile uniforme reprezinta un avantaj atat prin prisma consumului de reactivi, cat si a problemelor de mentinere constanta a eficientei procesului de epurare si in special pentru evitarea „incarcarilor soc”, prin utilizarea unor debite si concentratii uniformizate se evita cheltuieli suplimentare datorita supradimensionarii utilajelor. Bazinul de egalizare a debitelor este de forma cilindrica si pentru proiectarea sa se urmareste determinarea diametrului si inaltimii. Schema de principiu a unui bazin de egalizare si uniformaizare a debitelor este prezentata mai jos:

35

Figura 5.1 Sectiunea transversala prin bazinul de egalizare

h – inaltimea utila, m; hu = 1.8 – 2 m; se adopta hu = 2 m;hs – inaltimea de siguranta, m; hs = 0.2 – 0.4 m; se adopta hs = 0.4 m;hd – inaltimea zonei de depunere, m; hd = 0.2 – 0.4 m; se adopta hd = 0.4 m;D – diametrul bazinului, m; D = 12 – 20 m;

H = hs + hu + hd = 0.4 + 0.4 + 2 = 2.8 m.

Se adopta H = 2 m.

Av=VH

=871 .22

=435 . 6 m2

Av=π∗D2

4⇒D=23 .55 m2

(5.14)

D. Decantorul primar

Decantorul este un bazin deschis in care se separa substantele insolubile mai mici de 0.20 mm, care in majoritatea lor, se prezinta sub forma de particule floculente, precum si substante usoare care plutesc la suprafata apei. In functie de gradul necesar de epurare a apelor uzate, procesul de decantare este folosit, fie in scopul prelucrarii preliminare a acestora inaintea epurarii lor in treapta biologica, fie ca procedeu de epurare finala, daca in conformitate cu conditiile sanitare locale se impune numai separarea suspensiilor din apele uzate. Dupa directia de miscare a apei uzate in decantoare, acestea se impart in doua grupe: decantoare orizontale si decantoare verticale; o varianta a decantoarelor orizontale sunt decantoarele radiale. In decantoarele orizontale apele uzate circula aproape orizontal; in cele verticale apa ciircula de jos in sus, iar in cele radiale apa se deplaseaza de la centru spre periferie, cu aproximativ aceeasi inclinare fata de orizontala ca si decantoarele orizontale. Dupa amplasarea lor in statia de epurare, se deosebesc: decantoare primare, amplasate inainte de instalatiile de epurare biologica si care au drept scop sa retina materiile in suspensie din apele brute; decantoare secundare, amplasate dupa instalatiile de epurare biologica si care au drept scop sa retina asa – numitele namoluri biologice, rezultate in urma epurarii in instalatii biologice.

36

Randamentul sedimentarii particulelor floculente depinde de numerosi factori, cum ar fi: timpul de decantare, incarcarea superficiala sau viteza de sidimentare si accesul sau evacuarea cat mai uniforma a apei din decantor. Pentru proiectarea decantoarelor sunt necesare studii privitoare la viteza de sedimentare sau de ridicare la suprafata a materiilor in suspensie, exprimata global prin incarcarea superficiala sau hidraulica, in m3/m2h. Conform STAS 4162/1 – 89, marimea acestei incarcari de suprafata variaza in functie de concentratia initiala a materiilor in suspensie din apa uzata si de eficienta decantoarelor. In scopul maririi eficientei de reducere a suspensiilor in decantorul primar se folosesc urmatoarele solutii tehnologice:

o cresterea duratei de decantare;o adaugarea unor substante in suspensie care sedimenteaza usor;o aerarea preliminara a apelor uzate care contribuie la formarea flocoanelor prin intensificarea numarului de contacteale ale particulelor floculente.

Ansamblul bazinelor de decantare trebuie sa prevada cel putin doua compartimente in functiune cu dispozitive de separare; un canal de ocolire va asigura scoaterea in functiune a fiecarei unitati de decantare. La alegerea dimensiunilor decantorului s-a avut in vedere ca la suprafata apei la bazinele largi se pot forma valuri datorita vantului, vor influenta eficienta procesului de decantare.

Decantorul primar orizontal longitudinal Este un bazin din beton armat cu forma in plan dreptunghiulara, avand lungimi cuprinse intre 30 – 100 m si adancimi medii de 3 m. Acest bazin se construieste separat sau in grupuri, in scopul obtinerii unor reduceri ale suprafetelor de teren si economisirea volumelor de beton in pereti, precum si pentru utilizarea in comun ale instalatiilor de curatire. Radierul bazinului se executa cu o panta medie de 0.01 m, inversa sensului de curgere al apei, pentru o mai usoara alunecare a namolului spre palnia de colectare situata la capatul amonte al decantorului. Colectarea namoluli spre palnia de namol se poate face mecanic prin mecanisme razuitoare montate pe un carucior sau pe un lant fara sfarsit, precum si manual cu ajutorul hidromonitoarelor. Cand se foloseste razuitorul mobil montat pe carucior, in fata caruciorului se prevede o lama pentru colectarea spumei si a substantelor grase care plutesc la suprafata apei, acestea fiind impinse spre un jghiab pentru evacuarea materiilor plutitoare, fiind asezat la partea amonte a decantorului. Indepartarea namolului din palnie se face prin gravitatie (daca conditiile locale permit) folosind o conducta cu diametrul minim de 200 mm sau prin pompare folosind o conducta de refulare cu un diametru mai mare de 150 mm precum si prin presiunea hidrostatica (cazul cel mai raspandit) diametrul minim al conductei fiind de 200 mm. O deosebita importanta in ceea ce priveste asigurarea unei eficiebte maxime a decantoarelor orizontale, o reprezinta accesul uniform al apei in decantor. In acest scop se poate aplica solutia cu orificii prevazute cu deflectoare sau solutia numai prin pereti gauriti, orificiile fiind indreptate catre radier pentru ca prin schmbarea ulterioara a directiei de curgere a apei, sa se asigure uniformizarea curentului pe toata inaltimea apei in bazin. Forma si dimensiunile uzuale ale decantoarelor orizontale longitudinale sunt prezentate in STAS 4162/1-89.

37

5.1.3 Dimensionarea decantorului

In conformitate cu STAS 4162/1-89, in decantorul primar se pot obtine orientativ urmatoarele eficiente:

o 40 – 60% in reducerea concentratiei suspensiilor solide;o 20 – 25% in reducerea concentratiei CBO5.

In cazul decantorului primar s-au propus urmatoarele grade de epurare: GEss = 50%, GECBO5 = 35%, GECCOCr = 35%, GENt = 35%.

a) Debite de calcul si de verificareQc = Qmax, zi (m3/s);Qc = 0.163 m3/s;Qv = 0.163 m3/s.

b) Determinarea vitezei de sedimentare, vs

Viteza de sedimentare se determina in doua moduri:o cu ajutorul testelor de sedimentare;o se adopta din STAS 4126 – 1/1989 in functie de gradul de epurare stabilit pentru

solidele in suspensie si in functie de concentratia initiala a materiilor in suspensie din tema de proiectare:

Viteza de sedimentare se propune a avea valori de vs = 1.5 m/h = 0.00041 m/s pentru incarcari initiale cu materii in suspensie mai mic de 200 mg/l.

c) Calculul vitezei de circulatie a apei prin decantor, va

Va = 10 mm/s = 10*10-3 m/sd) Timpul de stationare in decantor, ts

Variaza intre 1.5 – 2.5 h, dar conform STAS 4162 – 1/89, se recomanda a fi de maxim 1.5 h.Ts = 1.5 h = 5400 s.

e) Calculul volumului spatiului de decantare, VVs = Qc*ts (m3) (5.15)Vs = 0.163*5400 = 880.2m3.

f) Se calculeaza aria orizontala si aria transversala

A0=Qc

v s

(m2 ) (5.16)

A0=

0 .1630 . 00041

=397 .56m2 ;

Atr=

Qc

va

(m2 ) (4.17)

Atr=

0 .1630 . 01

=16 .3m2 .

g) Se calculeaza lungimea decantorului, LL = va * ts (m) (5.18)L = 0.01 * 5400 = 54 m.

38

h) Se calculeaza inaltimea totala a decantorului, HH = Hs + Hu + Hd (m) (5.19)Hs – inaltimea de siguranta; Hs = 0.2 – 0.6 m; se adopta Hs = 0.5 m;Hu – inaltimea efectiva a zonei de sedimentare, m;Hu = vs * ts = 0.00041 * 5400 = 2.25 m;Hd – inaltimea zonei de depuneri; Hd = 0.2 – 0.6 m; se adopta Hd = 0.4 m;H = 0.4 + 2.25 + 0.5 =3.15 m.

i) Se calculeaza latimea decantorului, B

B=A0

L(m )

B=397 . 5654

=7 .36 m (5.20)

Deoarece B depaseste valoarea standardizata de 4 – 5 m, se recurge la decompartimentarea decantorului si la calcularea numarului (n) de compartimente functie de latimea adoptata pentru un compartiment si notata cu B1. Se adopta B1 = 5m.

n= BB1

=7 . 365

=1 . 47 ; adoptam n = 2 compartimente

j) Calculam volumul total de namol depus in decantor, Vt,namol

V t , namol=

GEss

γ n

∗Qc∗cssi ∗100

100−p(m3 /zi )

(5.21)unde GE = 50% = 0.5;

γ n - densitatea namolului rezultat in bazinul de decantare primar;

γ n = 1100 – 1200 Kg/m3; adoptam γ n = 1150 Kg/m3;

cssi

- concentratia initiala de solide in suspensie la intrarea in decantor;

cssi

= 280.4 mg/l = 280.4 * 10-3 Kg/m3; p – umiditatea namolului; alegem p = 95%; Qc = 0.163 m3/s = 14083,2 m3/zi

V t , namol=0 . 5

1150∗14083. 2∗280 . 4∗10

−3

∗100100−95

=34 . 34m3/ zi

5.2 Determinarea utilajelor în cadrul treptei biologice( decantorul secundar, filtre biologice)

Epurarea biologica constituie un proces prin care se elimina prin fenomene biochimice continutul de substante organice dizolvate si uneori a unor suspensii coloidale de natura organica.In cadrul procesului ce are loc in epurarea biologica sunt folosite microorganisme care participa la procese ce pot fi grupate in aerobe si anaerobe. Microorganismele aerobe sunt folosite in mod curent la epurarea majoritatii apelor uzate cu caracte preponderent organic si in ultima vreme si la fermentarea aeroba a namolului. Desi procedeele aerobe de epurare biologica in biofiltre,in bazine cu namol activ,pe campuri de irigatii si in iazuri difera intre ele cu privire la timpul de utilizare a namolului biologic,fenomenele biochimice esentiale sunt identice. Procesele de epurare biologica nu pot avea loc dectat in cazul in care apele uzate sunt supuse epurarii au valoare bilogica, respectiv continut,pe de o parte suficiente substante nutritive,iar pe

39

de alta parte, dispun de substantele necesare sintezei organice. Apele uzate menajere,prin natura lor,avand un continut complex de substante organice biodegradabile,intrunesc conditiile unei epurari biologice. Componenta organica a apelor uzate indutrial variaza in functie de specificul industriei si a materiilor prime prelucrate. Unele substante organice existente in apele uzate industriale sunt degradate cu usurinta de catre microorganisme,alte substante solicita,pentru indepartarea lor, o flora selectionata adecvat,iar unele substante sunt rezistente la atacul microorganismelor sau sunt degradate indelungat.

5.2.1 Dimensionarea decantorul secundar

In decantoarele secundare se retine membrana biologica sau flocoanele de namol activ evacuate odata cu efluentul din filtrele biologice,respectiv din bazinele de aerare. Rezulta ca decantorul secundar constituie o parte componenta de baza a treptei de epurare biologica. Decantoarele secundare frecvent folosite sunt de tip longitudinal si radial, echipate cu dispozitive adevate pentru colectarea si evacuarea namolului in mod continuu sau cu intermitenta, ntrevalul de timp dintre 2 evacuari de namol sa nu fie mai mare de 4 ore. Avand in vedere ca acest namol prezinta un continut mare de apa, evacuarea lui se face prin sifonare sau prin pompare, podul raclor este echipat cu conducte de suctiune care dirijeaza spre o rigola pentru evacuarea lui in exterior. Se va proiecta un decantor secundar radial in conformitate cu urmatoarele date:

a) Debitul de calcul si debitul de verificare

Qc = Qzi,max (m3/s) Qc = 0,163 m3/sb) Se stabileste incarcarile superficiale ale DS cu materii solide:

Iss =

CN⋅(Qc+QR )

Au kg/h·m2 (5.22) Unde: CN - concentratia namolului activ (CN = 2.236 kg/m3), QR - debitul de recirculare, m3/h Au - suprafata utila a decantorului radial.

Se determina v SD

'

- incarcarea hidraulica a decantorului, se determina pe baza experientelor

in conformitate cu v SD

'

<1,9m3/m2h.

v SD

'

=Qc

Au

⇒ Au=Q c

v SD

' =0 ,1631,2

⋅3600=489m2

r= 2.236

10-2 .23·100=28 .80

,% r-raport de recirculare

QR=28. 80100 ·0 .163=0 . 0469 m3/s (5.23)

I SS=2 ,236 ·(0,163+0,0469)·3600489 ·24=82 , 93 kg/m2·zi

c) Se determina timpul de decantare

In conformitate cu STAS 4162/2-89 valoare lui tdc = 3,5 – 4 h.Se adopta tdc = 4 h.d) Se calculeaza inaltimea utila a decantorului si respectiv a volumului decantorului secundar

hu = tdc·v SD

'

= 4·1,2 = 4,8m

40

V = Qc·tdc = 0.163·4·3600 =2347.2 m3

Se impune un numar minim de 2 decantoare radiale cu A0 = 1190 m2 => D = 40 m, H = 3.9 m, Vutil = 6048 m3.

e) Se calculeaza volumul de namol rezultat din decantorul secundar

V n=

GE

γ n

·C SS

i

·Qc ·100100-p

(5.24)Unde : GE - eficienta separarii namolului activ in DS=85% γn - greutatea specifica a namolului care pentru o umiditate a namolului de 95% este intre 1100-1200 kg/m3. Css

i - concentratia initiala a materiei solide intrate in decantorul secundar, Css

i = 140.2 mg/l P = umiditatea namolului decantat; p = 95%

V n=

0,81150 ·140.2⋅10

-3

·0,163·100100-95

⋅3600=1 . 145 m3/h

5.2.2 Dimensioanarea filtrelor biologice

Filtrarea este procedeul de trecere a apelor printr-un mediu poros, pe care are loc reţinerea prin fenomene predominant fizice a unora din constituenţii apelor.

În funcţie de spaţiile libere ale mediului poros, în instalaţiile de filtrare se pot reţine din apă impurităţi de dimensiuni variabile, de la dimensiuni foarte mari cum ar fi poluanţii grosieri, până la poluanţi foarte fini. La mediile poroase cu pori mari, mecanismele de reţinere pe filtre este simplu, fiind oprite toate particulele cu dimensiuni mai mari decât porii filtrelor. Se vorbeşte astfel de un fenomen de sitare. Pe măsură ce dimensiunile porilor se micşorează, mai intervin şi alte fenomene.

Mecanismele care contribuie la reţinerea din apă a particulelor de impurităţi pe un filtru sunt foarte complexe. Reţinerea pe suprafaţa filtrantă depinde de caracteristicile fizico-chimice ale particulelor, de caracteristicile mediului filtrant, de viteza de filtrare şi de caracteristicile fizice ale apei.

Filtrele biologice constau din bazine prevăzute la fund cu un radier drenant, care sunt umplute cu material filtrant cu suprafaţă specifică (aria suprafeţei exterioare raportată la unitatea de volum) cât mai mare.

Ca material filtrant (suport pentru peliculă) se folosesc, de exemplu, bucăţi de rocă (granit, tufuri vulcanice etc.) concasată sau de ceramică la dimensiuni între 50 şi 80 mm, sau materiale filtrante din alte materiale (mai ales din mase plastice cu care se pot atinge suprafeţe specific în jur de 100 m2/m3). Construcţia este astfel realizată încât aerul să aibă acces în materialul filtrant prin tiraj natural sau forţat. Pe faţa superioară a materialului filtrant este distribuită apa uzată (eliberată în prealabil de suspensii) care se prelinge pe suprafaţa granulelor materialului filtrant, fiind colectată apoi sub radierul drenant. Încărcările hidraulice aplicate sunt

de 1-5 m3/m2 zi la biofiltrele de mică încărcare şi de circa 10 ori mai ridicate la cele de mare încărcare. După un anumit timp de la începerea alimentării cu apă uzată, pe suprafaţa materialului filtrant se formează o peliculă gelatinoasă de microorganisme care elimină poluanţii organici din apă utilizând pentru respiraţie oxigenul din aer. Încărcările cu poluanţi organici

(CBO5) aplicate sunt cuprinse între 0,1 şi 0,4 kg/zi la 1 m3 material filtrant ajungând până la circa 5 kg/m3 zi la filtrele biologice de mare încărcare.

Filtre biologice percolatoare (cu picurare) de înălţime redusă

41

Sunt construcţii în care apa uzată decantată primar este distribuită intermitent pe suprafaţa filtrului şi străbate în sens descendent un strat de material filtrant în care are loc epurarea biologică a apelor uzate.

Parametrii de proiectare ai filtrelor biologice percolatoare

1) Debite de dimensionare şi verificare

- dimensionare: Qc = Quz, max,zi ; Qc = 0,163 m3/s

- verificare: Qv = Quz, max, orar + QAR, max;unde: Quz, max,zi – debitul apelor uzate maxim zilnic, (m3/s); Quz, max, orar – debitul apelor uzate maxim orar, (m3/s); QAR, max – debitul de recirculare a apei epurate, (m3/s);

2) Debitul apei epurate de recirculare se calculează cu relaţia:

QAR=R⋅Q c( m3/ s) ;

(5.26) unde: R – coeficient de recirculare :

R=

QAR

Qc

;

(5.27)Coeficientul de recirculare se determină dintr-o ecuaţie de bilanţ de substanţe scrisă la

intrarea în filtrul biologic:

x5 ,uzdp ⋅Q c+x5, uz

adm⋅QAR=x5 ,uzb ⋅(Qc+QAR ) ;

(5.28)

unde: xdp5,uz - concentraţia în CBO5 a apelor decantate primar, (mg/l);

Qc – debit de calcul, (m3/s);

QAR – debit de recirculare, (m3/s);

xadm5,uz – concentraţia în CBO5 a efluentului, impusă de NTPA 001/2005, (mg/l);

xb5,uz - concentraţia în CBO5 a influentului în treapta biologică de epurare, (mg/l); se

limtează la 150 mg/l pentru filtre de mică încărcare şi la 300 mg/l pentru celelalte tipuri de filtre;

Din relațiile (5.27) și (5.28) rezultă:

42

R=x5 ,uz

dp −x5 , uzb

x5 ,uzb −x5 , uz

adm;

(5.29)

Concentraţia în CBO5 a apelor decantate primar xdp5,uz se determină cu relaţia:

x5 ,uzdp = (1−e xd )⋅(1−ex )⋅x5, uz , ( mg /l ) ;

(5.30) unde:

xdp5,uz - concentraţia în CBO5 a apelor decantate primar, (mg/l);exd – eficienţa treptei de degrosiere privind reţinerea materiei organice biodegradabile (%);

x5,uz – concentraţia în CBO5 a apelor uzate influente în staţia de epurare, (mg/l); ex – eficienţa decantorului primar privind reţinerea CBO5, (%).Cu valorile de mai sus, se determină coeficientul de recirculare R aplicând relaţia (8.20).

xdp5,uz = 168,35 mg/l;

xb5,uz = 42.08 mg/l;

xadm5,uz = 25 mg/l.

R=x5 ,uz

dp −x5 , uzb

x5 ,uzb −x5 , uz

adm=168 ,35−42. 08

42 . 08−25=7 . 4 ;

QAR=R⋅Q c=7 . 4⋅0 , 163=1 .205 m3 / zi; Factroul hidraulic al recirculării reprezintă raportul dintre debitul de apă uzată introdus în

filtru pe timpul recirculării şi debitul de calcul:

Fh=Qc+QAR

Qc

=1+R ;

(5.31)

Fh=0 , 163+1 .205

0 ,163=8 . 4=1+R=1+7 .4 ;

Fb=Fh

[1+(1−f )⋅R ]2;

(5.32)

Fb=8 . 4

[1+(1−0,9 )⋅7 . 4 ]2=2 .77 ;

unde: Fb – factorul biologic al recirculării;

f – proporţia de materie organică (exprimată în CBO5) îndepărtată la fiecare

trecere a apei prin filtru; se consideră de obicei f = 0.90.

43

Tabelul 5.1. Valori ale Fh şi Fb în funcţie de R (f=0.9)

Nr. Crt. Valori ale factorilor de recirculare

1. R 0.5 1 2 3 4 5 8 15

2. Fh = 1+R 1.5 2 3 4 5 6 9 16

3. Fb= Fh/(1+0.1R)2 1.36 1.65 2.08 2.36 2.55 2.67 2.78 2.56

3) Încărcarea organică a filtrului biologic reprezintă raportul dintre cantitatea de substanţă organică (exprimată în CBO5); Se determină cu relaţia:

I 0=Cb

V mf

; (gCBO5 /m3⋅s );

(5.33)

unde: Cb - cantitatea de substanţă organică exprimată în CBO5 influentă în treapta

biologice, (kg CBO5/zi);

Vmf – volumul de material filtrant, (m3):

V mf =Cb

I o

; (m3);

(5.34)4) Încărcarea hidraulică a filtrului biologic se determină ca raport al debitului apelor

uzate admis în filtru şi suprafaţa oriziontală a filtrului:

I h=

Qc+QAR

Ao

( m3/m2 , s ) ;

(5.35)

unde: A0 – aria orizontală a filtrului, (m2);

A0=Qc+QAR

I h

( m2 );

(5.36)

Valorile I0 şi Ih se adoptă conform tabelului

Tabelul 5.2. Parametrii de proiectare ai filtrelor biologice

Nr. Crt. Parametrii U.M.Tipul filtrului biologic

Încărcare mică

Încărcare medie

Încărcare normală

Încărcare mare

1 I0 g CBO5/m3,s<=200

200-450 450-750 750-1100

2 Ih m3/m2, s <0.2 0.4-0.8 0.6-1.2 0.7-1.5

44

3 dxb % >85% >80% >75% >70%4 xadm

5,uz Mg/l <=20 <=25 <=30 <=45

Avem încărcare medie: I h=

0. 8−0 . 4450−200

⋅(259−200 )+0 . 4

Ih=0.494 I0 = 259 unde: I0 – încărcare organică a filtrului, (g CBO5/m3,s); Ih - încărcare hidraulică a filtrului, (m3/m2, s); dxb – gradul de epurare necesar pentru CBO5, din treapta de epurare biologică, (%); xadm

5,uz – concentraţia în CBO5 a efluentului, impusă de NTPA 001/2005, (mg/l);5) Înălţimea totală a stratului de material filtrant H, va avea valori cuprinse între 2,0 şi

4,0 m:

h=V mf

Ao

=x5 ,uzb ⋅

I h

I 0

; (m);

(5.37)

A0=Qc+QAR

I h

=0 ,163+1 .2050.494

=2 .77 m2

h=x5, uzb ⋅

Ih

I0

=42 .08⋅0 ,494259

=0 , 0803 m

Soluţia optimă privind eficienţa de epurare, gradul de recirculare, încărcarea hidraulică şi înălţimea stratului de material filtrant, se alege în urma unor calcule tehnico-economice comparative.

Forma constructivă în plan a filtrului biologic depinde de sistemul de distribuţie a apei pe filtru; se adoptă circulară pentru distribuitoarele rotative si dreptunghiulară pentru distribuţia cu sprinklere, conducte si jgeaburi perforate sau distribuitoare cu deplasare longitudinală (tip „du-te vino”). Numărul minim al cuvelor de filtrare este n = 2; dacă se adoptă o singură cuvă, atunci se va prevedea posibilitatea de ocolire (by-pass) a cuvei.

Filtre biologice ( percolatoare ) turn

Sunt instalaţii de epurare biologică care se desfăsoară pe înălţime, având formă circulară în plan si raportul dintre înălţime si diametru (H/D) = (6 / 1) ÷ (8 / 1). Filtrele biologice turn sunt utilizate pentru ape uzate puternic încărcate cu substanțe organice (fabrici de conserve, sanatorii, clinici veterinare) și pentru epurarea biologică a apelor uzate provenite de la localități cu până la 10.000 locuitori echivalenți.

Filtrul este alcătuit din mai multe straturi filtrante de 2,0 ... 4,50 m înălţime dispuse pe verticală si separate între ele prin spaţii de 0,40 ... 0,50 m înălţime, care servesc pentru realizarea unui tiraj corespunzător unei intense aerări a materialului filtrant.

Se recomandă să se adopte înălţimi de turn de până la 10 m pentru epurarea apelor uzate cu o concentraţie în CBO5 la intrarea în filtru xb

5,uz = 200 mg/dm3 şi de până la 15 m pentru ape uzate cu xb

5,uz = 300 mg/dm3 .

45

Admisia apei în filtru se face prin pompare la partea superioară a acestuia, iar distribuţia apei pe suprafaţa de filtrare se face continuu, de obicei cu sprinklere.

Încărcarea organică a materialului filtrant I0= 500 ... 1800 g CBO5/m3 material filtrant.Încărcarea hidraulică Ih poate fi considerată până la 120 m3 apă uzată/ m2,zi (5m3 apă

uzată/m2,h).La acest tip de filtre, recircularea apei epurate este rar utilizată. La partea inferioară a

fiecărei treptede filtrare se vor prevedea ferestre pentru asigurarea ventilării si tirajului. De asemenea, se vor prevedea, pentru fiecare treaptă, deschideri care să permită încărcarea, respectiv evacuarea materialului filtrant.

Contactorii biologice rotativi (cunoscuţi sub denumirea Rotating Biological Contactors – RBC) sunt instalaţii de epurare alcătuite din discuri din material plastic scufundate 35-40% din diametru în apa uzată decantată primar , care se rotesc lent (1-3 rot/min.) Sunt cunoscute si sub denumirea de Filtre Biologice cu Discuri (FBD), iar discurile constituente se mai numesc biodiscuri.

Filtrele biologice cu discuri au rolul de a asigura mineralizarea si eliminarea substanţelor organice biodegradabile aflate în stare coloidală sau dizolvată din apele uzate decantate primar. Pot fi utilizate și în scheme de epurare prin care se urmărește nitrificarea, denitrificarea și reținerea fosforului din apele uzate.

Filtrele biologice cu discuri se amplasează în fluxul tehnologic după decantoarele primare si în amontele decantoarelor secundare. Decantorul primar si decantorul secundar nu pot lipsi din schema de epurare care conţine filtre biologice cu discuri.

În schemele de epurare cu filtre biologice cu discuri nu se recirculă, nici apa epurată, nici nămolul biologic.

Instalaţia de biodiscuri necesită un consum redus de energie, zgomotul în timpul funcţionării este neglijabil si procesul de epurare poate fi complet automatizat funcţie de cantitatea si calitatea apei tratate. Discurile au diametrul cuprins între 0,60 si 3,0 m si sunt realizate din materiale usoare de tip lupolen sau styropor (materiale asemănătoare polistirenului expandat) dar mult mai dense (compacte) si cu muchiile rezistente si stabile. Ele au grosimea d = 10 ... 15 mm si se asamblează pe un ax, în pachete, distanţa optimă dintre discuri considerându-se, w = 20 mm. Distanța dintre biodiscuri și radierul bazinului este importantă.

Utilizarea filtrelor biologice cu discuri este avantajoasă în cazul unor debite reduse de ape uzate provenite de la mici colectivităţi (5 – 500 locuitori), unităţi militare, campinguri, mici unităţi din industria alimentară. Ele pot fi realizate sub forma unor instalaţii monobloc modulate pentru anumite valori ale debitului de ape uzate.

6. ANALIZA ECONOMICĂ

Staţiile de epurare funcţionează pe baza unor procese mecanice , chimice , şi biologice. Buna desfăşurare a acestor procese trebuie asigurată printr-o exploatare şi o întreţinere conştiincioasă. Conducerea operaţiilor de exploatare trebuie încredinţată unui personal bine pregătit profesional , care să cunoască instalaţiile pe care le mânuieşte. Organizarea activităţii unei staţii de epurare trebuie să fie îndreptată spre obţinerea unui randament maxim posibil al epurării , respectiv, realizarea gradului de epurere impus la toţi indicatorii în condiţiile desfăşurării unui proces tehnologic normal. O staţie de epurare , chiar dacă este proiectată şi executată fără nici o greşeală , nu poate avea o eficienţă corespunzătoare fără a fi exloatată şi întreţinută corect. Pentru asigurarea exploatării şi întreţinerii corecte este necesară aplicarea unui complex de măsuri prin care se

46

poate defini organizarea exploatării. Principalele aspecte ale asigurării producţiei într-o staţie de epurare a apelor uzate se poate clasifica în felul următor:

organizarea locurilor de muncă; organizarea personalului; dotarea tehnico materială; dotarea cu materiale, documentare ; măsurători şi analize ; evidenţă şi exploatare; măsuri de tehnică a securităţii muncii; organizarea lucrărilor de întreţinere şi reparaţii; evidenţe tehnico-economice.

6.1 Optimizarea energetică a staţiilor de epurare a apelor uzate

6.1.1 Bilanţ energetic

Echipamentele cu care este prevăzută staţia de epurare a apelor uzate au următoarele consumuri energetice:

-Grătar (Tip GPM 1250); Putere P = 1,5 kW-Deznisipator N2A-1.6 ; P = 0.63 kW;-Decantorul primar cu raclorul de tip DLP 8 ; P = 0,5 kW;-Pompă de tulbureală tip PT100 n = 1500rot/min ; P=5.5 kW-Suflante tip SRD 20 n = 1000 rot/min ; P= 13 kW-Decantorul secundar cu raclorul DRSH 30 ; P = 1,5 kW;-Consumul energetic zilnic (toate echipamentele funcţionează 24 h/zi) este 22.63kW.Ţinând cont că preţul pentru energie este 1kWh = 0.48 RON, atunci:-costul zilnic al energiei electrice: 0.48*22.63*24 = 260.7 RON-costul lunar al energiei electrice este de: 260.7 *30 = 7820.9 RON-costul anual al energiei electrice este de: 7820.9 *12 = 93851.14 RON

6.1.2 Determinarea costului apei epurate

Aprecierea eficienţei unei staţii de tratare a apei trebuie făcută şi din punct de vedere al aspectelor economice. Pentru aceasta este necesar a stabili costul apei.

Exploatarea staţiilor de epurare se reflectă în costul epurării apei (RON/m3 apă epurată), în condiţiile în care se realizează integral indicii stabiliţi, conform normelor în vigoare pentru primirea apelor epurate în receptor.

Cheltuielile anuale de exploatare se calculează cu relaţia:A = a + b + c + d + e + f + g + h -V == 790 250 916 RON

47

unde: A – totalul cheltuielilor care se fac în timp de 1 an pentru exploatarea tehnică a staţiei de epurare; a – cotele de amortisment ale staţiei de epurare; b – costul energiei electrice necesare pentru: pompare, mişcarea mecanismelor, iluminat, semnalizări, încălzit tehnologic etc.; c – costul combustibililor şi energiei calorice consumate la fermentare, deshidratare, dezgheţare şi încălzit; d – costul reactivilor folosiţi pentru epurare, dezinfecţie şi deshidratare; e – costul apei potabile şi de incendiu sau alte folosinţe; f – cheltuieli de transporturi tehnologice; g – retribuţii şi alte drepturi băneşti ale personalului; h – cheltuieli generale de exploatare; Costul energiei electrice se stabileşte pentru fiecare obiect luând consumul pe durata de funcţionare respectivă; calculul se face pentru un consum anual în vigoare la data proiectului sau a exploatării. Costul energiei calorice se stabileşte pentru fiecare obiect, în funcţie de sursele de energie folosite. Costul reactivilor se stabileşte pentru fiecare material, pe obiect, se aplică preţurile de la magazia staţiei de epurare. Costul apei potabile şi pentru combaterea incendiilor sau alte folosinţe se apreciază pe baza altor staţii de epurare similare. Cheltuielile de transport privesc evacuarea gazelor, nămolului şi depunerilor la locul de depozitare şi consum. Retribuţiile şi alte drepturi băneşti ale personalului se stabilesc conform indicaţiilor oficiale şi experienţei pentru staţii similare. Veniturile pot rezulta din vânzarea gazelor produse prin fermentare a nămolului deshidratat, a nisipului de la deznisipatoare şi a grăsimilor reţinute în separatoarele de grăsimi.

Costul apei epurate se stabileşte cu relaţia:

C = A/Qm anual

unde:A – cheltuielile anuale de exploatare;

Q - cantitatea de apă epurată într-un an.

În continuare este prezentat un calcul aproximativ pentru o staţie de epurare în ipoteza în care în staţie avem un număr de 15 persoane cu următoarele salarii:

-Inginer-şef de staţie: 4 500 RON; -Inginer adjunct de sef de staţie : 3 000 RON; -Inginer responsabil cu exploatarea : 2 500 RON; -Chimist (2):2 000 RON; -Laborant(2) : 1 500 RON; -Contabil: 1 600 RON; -Secretară: 1 200 RON; -Electrician : 1 400 RON; -Mecanic (2) : 1 250 RON;

48

-Sudor (2):1 000 RON -Femeie de serviciu: 750 RON

La nivelul staţiei se mai fac următoarele cheltuieli:

-Ore suplimentare: 3 500 RON/lună ⇒ 42 000 RON/an -Sporuri: 4 500 RON/lună ⇒ 54 000 RON/an -Iluminat: 700 RON/lună ⇒ 8 400 RON/an; -Motorina: 5 000 RON/lună ⇒ 60 000 RON/an; -Gaz: 2 000 RON/lună ⇒ 24 000 RON/an; -Apa potabilă şi menajeră: 600 RON/lună ⇒ 7 200 RON/an; -Reactivi: 2 500 RON/lună⇒ 30 000 RON/an; -Echipamente de protecţie: 200 RON/lună ⇒ 2 400 lei/an; -Scule şi aparate: 400 RON/lună⇒ 4 800 RON/an; -Consumabile: 600 RON/lună ⇒ 7 200 RON/an;

În total cheltuielile cu activitatea pe staţie calculate lunar sunt: 46 450 RON.

Cheltuielile anuale ajung la suma de: 557 400 RON/an. Pentru a calcula costul apei epurate se ţine seama de bilanţul energetic pe staţie.

Debitul mediu anual de apă epurată este:Qm anual=Qzi med * 365*24*3600 =0,163*365*24*3600= 5140368 m3/an

În consecinţă se poate determina preţul apei epurate raportând volumul cheltuielilor anuale la debitul mediu anual de apă epurată:

C = A/Qm anual =153.73 RONm3/an

7. CONCLUZII

Apa uzată introdusă în stația de epurare, a fost supusa unei epurări mecano – biologice după calcularea gradelor de epurare pentru anumiți indicatori de calitate.

După aflarea metodei de epurare am dimensionat fiecare componentă a stației de epurare,iar în final valorile indicatorilor de calitate au ajuns în limitele admisibile date de NTPA 001/2005.

Instalaţia de epurare studiată va face faţă cu succes reglementărilor impuse de normele în vigoare, în condiţiile datelor de dimensionare considerate, gradele de epurare vor fi atinse.

49

Calitatea apei potabile, apele uzate şi sistemele de epurare constituie mari probleme pe care România le are de rezolvat în drumul spre Uniunea Europeană.

8. BIBLIOGRAFIE

C.Teodosiu „Tehnologii și Biotehnologii de Epurare a apelor uzate”, Iași, 2010-2011;

C.Zaharia „Epurarea chimică a apelor uzate”, Iași, 2006.

Macoveanu M, Teodosiu C., Duca Gh. “Epurarea avansată a apelor uzate conţinând

compuşi organici nebiodegradabili”, Ed. Gh. Asachi, Iaşi, 1997;

M. Dima „Epurarea apelor uzate urbane”, Editura Junimea, Iaşi, 1998;

50

Note de curs, Tratarea şi epurarea apelor reziduale, Caşen Panaitescu 2010 – 2011

Note de laborator, Tratarea şi epurarea apelor reziduale, Caşen Panaitescu 2010 - 2011

Tudose R. Z., Stancu A., Vitan F., Horoba D., Petrescu S., Ibănescu I., Popovici L.

Băcăoanu A., Moise A., Cârstea S.“Fenomene de transfer şi utilaje în industria chimică”,

Ed. Rotaprint, Iaşi, 1990;

51