Indrumator: Studente:Asist. Ing. Drd. Mustaret Corina Ionita Alina Ursache Maria-Magdalena Grupa:2408

ANUL UNIVERSITAR 2012-2013

CUPRINS

CAP. I. TEMA DE PROIECTARE

CAP. II. MEMORIU TEHNIC

CAP. III. ASPECTE PRIVIND APELE UZATE MUNICIPALE

3.1. Poluanti caracteristici3.2. Conditii de calitate pentru factorul de mediu apa. Normative3.3. Caracterizarea apelor uzate municipale

CAP. IV. TEHNOLOGIA ADOPTATA PENTRU EPURAREA APELOR UZATE MUNICIPALE

4.1. Variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale4.2. Factorii care influenteaza selectia operatiilor si proceselor unitare in alcatuirea schemei tehnologice de epurare4.3. Determinarea gradului de epurare necesar4.4. Calculul concentratiilor intermediare4.5. Alegerea variantei tehnologice optime si descrierea detaliata a procesului tehnologic adoptat4.6. Schema bloc a procesului de epurare mecanico-chimico-biologic4.7. Materii prime auxiliare si utilitati4.8. Subproduse materiale,energetice,deseuri

CAP. V. PROIECTAREA TEHNOLOGICA A UTILAJELOR

5.1. Debite de calcul si verificare utilizata in statiile uzate municipale5.2. Determinarea utilajelor din cadrul treptei mecanice de epurare5.2.1.Dimensionarea gratarelor5.2.2.Dimensionarea deznisipatoarelor5.2.3.Dimensionarea bazinului de egalizare5.2.4.Dimensionarea decantoarelor primare5.3. Dimensionarea utilajeloe din cadrul treptei biologice de epurare5.3.1.Dimensionarea bazinului cu namol activ5.3.2.Dimensionrea decantorului secundar5.4 Tratarea namolurilor (aspecte generale privind colectarea si tratarea namolurilor)5.5 Fise tehnice ale utilajelor dimensionate

CAP. VI. CONSTRUCTII SI INSTALATII PREVAZUTE IN CADRUL STATIEI DEEPURARE MUNICIPALE

6.1.Constructii si instalatii legate direct de procesul tehnologic al statiei de epurare a apelor uzate municipale6.2.Constructii si instalatii aneze ale statiei de epurare a apelor uzate municipale

CAP.VII. DESEN SCHEMA TEHNOLOGICA DE EPURARE A APELOR UZATEMUNICIPALE

CAP. VIII. BIBLIOGRAFIE

TEMA DE PROIECTARE

S se proiecteze proiectul tehnologic al unei staii de epurare a apei uzateurbane. Se dau urmtoarele date:

A. Debite de calcul

Qzi, med = 0,307 m/s;Qzi, max = 0,368 m/s;Qorar, min = 0,270 m/s;Qorar, max = 0,389 m/s.

B. Compoziia apelor uzate care sunt introduse n staia de epurare

Solide in suspensie: Ciss = 290 mg/l;Substane organice: CBO5 = 278 mg O2/l; CCOCr = 309 mg O2/l;Azot total : CiN = 12,5 mg /l;Temperatura apei uzate: 20 C;pH = 7;Constanta de consum a oxigenului din apele uzate: K1 = 0,1

C. Analize de laborator ale receptorului natural n care se deverseaz apele epurate

Oxigen dizolvat : COr = 6 mg O2/l (concentraia oxigenului dizolvat din receptor);Substane organice:CBO5 = 20 mg O2/l;CCOCr = 50 mg O2/l;Solide in suspensie: Cess = 50 mg /l ;Azot total: CeN = 2,5 mg/l;Temperatura medie a apei este de 10 C;Constanta de oxigenare a apei: K2 = 0,2

D. Studiile hidrologice ale receptorului natural indic:

Viteza medie a apei: v = 1,5 m/s;Debitul emisarului : Qe = 5 m/s;Coeficientul de sinuozitate al raului: = 1,2;Constanta vitezei de consum a oxigenului din apele uzate:K 1= 0,1

E. Utilaje ce urmeaz a fi proiectate:

CAP. III. ASPECTE PRIVIND APELE UZATE MUNICIPALE

3.1. Poluanti caracteristici

Apa reprezint unul dintre elementele eseniale suportului vieii pe Terra, existenaecosistemelor se datoreaz prezenei apei.Apele de suprafa i subterane au destinaii importante in industrie, agricultur,transport i reprezint sursa de ap potabil pentru om i vieuitoare. Dezvoltarea economiei a determinat modificri importante ale sistemelor acvatice. Apele de suprafa au suferit modificri morfologice datorit activitii umane in care au fostimplicate (cursurile raurilor au fost modificate astfel incat s permit transportul in aval,zonele invecintate raurilor cu umiditate ridicat in perioadele de inundaii sunt de cele maimulte ori supuse tehnologiilor de desecare).Multitudinea de destinaie a apei afecteaz profund calitatea ciclului natural al acesteia. In lipsa monitorizrii succesive a apei in diferite activiti nu se poate oferi complet tabloul consecinelor afectrii calitii apei, de multe ori efectele suntdezastruoase.In general apele utilizate de om, indiferent in care din scopuri, se incarc cu diferiteelemente fizice, chimice, biologice schimbandu-le compoziia, rezultand fenomenul dePOLUARE.Epurarea reprezint procesul complex de retinere si neutralizare a substanelorduntoare dizolvate, in suspensie sau coloidale prezente in apele uzate industriale saumenajere in statii epurare. Principalul scop este de a imbuntii calitatea acestor apepentru a putea fi deversate in emisar fr a prejudicia flora sau fauna. Dup ce apa esteepurat in statii de epurare ea poate fi chiar refolosit in anumite domenii sau procesetehnologice.Epurarea apelor uzate poate fi in funcie de caracteristicile apei si de cerineleevacurii in emisar mai mult sau mai putin complex astfel avand staii epurare simplemecano-biologice sau staii epurare complexe. Apele uzate cu caracter predominantanorganic vor fi tratate in staii de epurare numai prin mijloace fizico-chimice de reinere sineutralizare: sedimentare, neutralizare, precipitare, coagulare, floculare, adsorbite pecrbune activ, schimb ionic. Apele uzate cu un caracter predominant organic sunt epurateintr-o staie de epurare prin procedee mecano-chimico-biologice.Apele uzate cu cea mai mare incrctur de poluanti sunt apele uzate menajerei cele industriale. O parte din poluani le sunt comuni:Principalele tipuri de poluani care confer apelor calitatea de ape uzate datoritmodificrii caracteristicilor fizice, chimice, bacteriologice sau radioactive sunt:

Compui organici biodegradabili care provin din apele uzate menajere, industriale etc.Cele mai incrcate sunt cele din industriile alimentare, cea organic de sintez i de hartie, dincomplexe de cretere a animalelor (abatoare, zootehnie).Acestia reduc concentraia de oxigen dizolvat cu repercursiuni asupra florei, faunei avand loc procese anaerobe si existand riscul reducerii capacitii de autoepurare. Prezena acestor compui este indicat de CBO5 (indicator specific).Compui organici nebiodegradabili (refractari sau poluani prioritari) rezultai din surseprecum ape uzate din industria organic de sintez, cea a celulozei i hartiei, petrochimic imetalurgic. Sunt compui organici cu toxicitate acut sau cronic i/sau cu caracter mutagen saucancerigen.Acestia incetinesc sau stopeaz procesele de autoepurare sau epurare biologic i pot da produi secundari de dezinfecie.Compuii organici toxici sau nebiodegradabili se pot clasifica dup cum urmeaz:-compui halogenai ai hidrocarburilor saturate i nesaturai ciclici sau aciclici;-compui aromatici monociclici;-compui fenolici;-compui aromatici policiclici;-compui ai acidului ftalic de tipul esterilor i eterilor;-compui cu azot;-pesticide;-compui policlorurai ai fenilbenzenului.

Toi compuii de mai sus provin din industria organic de sintez, industria textil, industria celulozei i hartie, rafinrii de petrol, industria metalurgic, industria minier i industria lemnului.Clorurile i sulfurile din apele uzate pot influena procesele biologice de epurare daccantitile lor depasesc anumite limite. Clorurile sub form de ioni de clor din apa uzat menajerprovin in special, din urina de origine animal sau uman, ca urmare a consumului in alimentaiea clorurii de sodiu. Sulfurile din apele uzate menajere pot fi determinate i puse in eviden subform de sulfuri totale, sulfuri de carbon i hidrogen sulfurat (care ne d indicaii asupra lipseioxigenului din ap i apariia proceselor anaerobe).Metalele grele existente, in special, in apele uzate industriale sunt toxice pentrumicroorganismele care particip la epurarea biologic a apelor i la fermentarea anaerob anmolurilor. Limitele admisibile pentru Cu, Zn, Cd, Pb, Hg, Co sunt evideniate in STAS 4706 88. Determinarea lor in laborator prin analize standard necesit durate mari de timp i unechipament complex derivat din necesitatea utilizrii unei game largi de reactivi. In ultimul timpse practic metoda spectrofotometriei cu absorbie atomic al crui aparat este capabil sdetermine un numr de 27 elemente minerale, intre care i metalele grele menionate.Substane radioactive folosite din ce in ce mai mult in medicin, tehnic etc, precum ila centralele atomice creaz noi probleme celor care se ocup cu protecia calitii apelor. Acestesubstane care emit radiaii influenez procesele de epurare i pot fi periculoase pentrupersonalul de exploatare.Substanele organice din apele uzate menajere provin din dejeciile umane i animale, din resturile de alimente, legume i fructe, precum i din alte materii organice evacuate in reeaua de canalizare. Prezena substanelor organice in ap poate reduce oxigenul din ap pan la 0, iar in apa lipsit de oxigen, substanele organice se descompun prin procese anaerobe care au locconcomitent cu producerea hidrogenului sulfurat i a altor gaze ru mirositoare i toxice (indol,scatol, etc). Nutrieni includ N2, P, compui anorganici i organici cu azot i fosfor, Si i sulfai.Principalele surse de generare le constituie apele uzate menajere i efluenii din industriaingrasamintelor chimice. Azotul i fosforul stimuleaz cresterea necontrolat a algelor imicroorganismelor producand fenomenul de eutrofizare.Substane toxice (poluani prioritari) includ detergeni, cianuri, compui organiciclorurai, lignin, compui provenii din industria chimic, industria celulozei i hartiei, industriapetrochimic.Poluanii prioritari sunt compui organici sau anorganici selectai pe baza toxicitii foarte mari, a efectelor cancerigene sau mutagene. Aceti poluani sunt denumii i compui toxicirefractari i se gsesc in majoritatea cazurilor in apele uzate industriale, fiind ins depistai uneori in cantiti foarte mici in apele de alimentare datorit unor infiltraii sau datorit epurriinecorespunzatoare a apelor din amonte.Suspensii inerte, materiale coloidale sau materii fin divizate rezult ca urmare aproceselor de splare din diverse industrii. Prin depunerea solidelor in suspensie se perturb viataacvatic normal.Apa cald este produs de multe industrii, cum ar fi industria enegetic, petrochimic i de sintez organic care utilizeaz apa ca agent de rcire. Deversat ca atare in emisar, apa caldperturb desfaurarea procesului de autoepurare. Limita la noi in ar la deversare este de 300C.Contaminarea bacteriologic poate fi produs de ctre industria alimentar, crescatoriile de animale sau canalizarea apelor menajere i industriale in sistem combinat.Ali poluani sunt substanele petroliere, srurile, bazele i acizii peste concentraialimita (C.M.A.), agenii reductori (grupe de sulfii, sulfai), uleiuri care apar in efluenii generaiin diferite industrii. [Macoveanu M. i alii-1997].

3.2. Conditii de calitate pentru factorul de mediu apa. Normative

In vederea proteciei apelor ca factor natural al mediului inconjurtor,ca elementde baz pentru via i desfurarea activittilor social economice, evacuarea apeloruzate in apele de suprafa se face numai in condiiile prevzute de Legea Apelornr.8/1974.Apoi,pentru asigurarea condiiilor de calitate privind evacurile de ape epurate in mediul acvatic trebuiesc considerate HG 351/21.04.2005 respectiv programul de evacuri treptate de ape epurate in mediul acvatic i HG 352/21.04.2005 privind modificarea i completarea HG nr.188/2002 pentru aprobarea unor norme privind condiiile de descrcare in mediu acvatic a apelor epurate (NTPA 001/2005 i 002/2005).Pentru respectarea acestor condiii, sunt necasare numeroase studii i cercetri in vederea stabilirii schemei optime a statiei de epurare.Codiiile tehnice de calitate pe care trebuie s le indeplineasc apele de suprafat, dup amestecul lor cu apele uzate brute sau epuraresunt specificate de ctre Legea Apelor Romane, in grija crora se afl bazinele hidrografice.Conform domeniului de utilizare, apele de suprafa se clasific in 3 categorii decalitate notate cu I, II, III, aa cum sunt artate in tabelul 3.1, la care s-au prezentat ivalorile limit pentru diferii indicatori de calitate. Aceste valori trebuiesc realizate inseciunea de control situate la 1 km amonte de punctul sau zona de folosin pentruapele de suprafa din categoria I i a-II-a respective pentru apele din categoria a-III-a.Condiiile de calitate ale apei din categoria a-III-a corespund i cerinelor de desfurarea proceselor biologice care asigur autoepurarea.In tabelul 3.1. sunt prezentate valorile limit a principalelor substane poluante dinapa uzat, corespunztoare gradelor de diluie cu valori 1-50-100.

Tabelul 3.1. Domeniul de utilizare a apelor de suprafa i valorile limit pentru unele caracteristici de calitate a apei Categoria Domenii de utilizareCaracteristici de calitate

-alimentarea centralizat cu ap potabil; O26mg/dm

-alimentarea centralizat cu ap aunitilor de cretere a animalelor;CBO55mg/dm

I -alimentarea centralizat cu ap aintreprinderilor din industria alimentar idin alte ramuri de activitate (care necesitapa de calitatea celei potabile)CCO-Mg=10mg/dm

-reproducerea i dezvoltarea salmonidelorin amenajri piscicole;CCO-Cr=10mg/dm

-standuri organizate,piscine. Bacilli coli=105/dm

II-alimentarea cu ap a amenajrilorpiscicole cu excepia altor salmo-nicole;O25 mg/dm

-alimentarea cu ap a unor procesetehnologice industriale;CBO57 mg/dm

-scopuri urbanistice i de agrementCCO-Mn=15 mg/dm

III-alimentarea cu ap a sistemelor de irigaiiCBO512 mg/dmO24 mg/dm

-alimentarea cu ap a industriilor pentruscopuri tehnologiceCCO-Mn=25 mg/dmCCO-Cr=30 mg/dm

Se recomand ca evacuarea in emisar a apelor uzate ale cror grade de diluiesunt cuprinse intre 50-100 s se realizeze prin guri de vrsare speciale de difuzie invederea obinerii de valori limit admise [Dima M.-1981].Obiectivul acestei Directive este reducerea poluarii cu substante din Lista II intoat Uniunea Europeana i eliminarea poluarii cu cele mai periculoase substante(prevzute pe Lista I a Directivei). Directiva aceasta este asimilat acum cu DirectivaCadru privind Apa, dar majoritatea prevederilor, cu exceptia Listei I i Listei II inlocuitede Lista de substane prioritare/prioritar periculoase, rman in vigoare pan in 2013.In legislatia din Romania aferent acestei directive, respectiv HG nr. 118/2002,termenul de substane din Lista I si Lista II a fost inlocuit cu termenul substane prioritare/prioritar periculoase din Lista de substane prioritare in domeniul politiciiiapelor, prezent i in Legea Apelor nr. 310/2004 [http://www.apmdb.ro/noutati/angajamente/Calitatea%20apei/Directiva%2076_464_CEE.htm].Hotrre nr. 188/2002 din 28/02/2002-pentru aprobarea unor norme privindcondiiile de descrcare in mediul acvatic a apelor uzate. Actualizat n 2005.Normativa din 28/02/2002- privind stabilirea limitelor de incrcare cu poluani a apelor uzate industriale i oreneti la evacuarea in receptorii naturali, NTPA-001/2005.

Tabelul 3.2 Valori limit de incrcare cu poluani a apelor uzate industriale i urbaneevacuate in receptori naturali [http://www.anpcnet.ro/ro/wpcontent/uploads/manual/Legislatie/HG-188-2002.pdf].

Nr.crt. Indicatorul de calitate Valorile limit admisibile

1Temperatura (C)35,0

2pH6,5-8,5

3Materii in suspensie (mg/l)35,0

4Consum biochimic de oxigen la 5 zile (mg O2/l)25,0

5Consumul chimic de oxigen (CCO-Cr, mg O2/l)125,0

6Azotat amoniacal (mg/l)2,0

7Azotat total (mg/l)10,0

8Azotai (mg/l)25,0

9Sulfuri i hidrogen sulfurat (mg/l)0,5

10Sulfii (mg/l)1,0

11Sulfai (mg/l)600,0

12Fenoli antrenabili cu vapori de ap (mg/l)0,3

13Substane extractibile cu solveni organici (mg/l)20,0

14Produse petroliere (mg/l)5,0

15Fosfor total (mg/l)1,0

16Detergeni sintetici (mg/l)0,5

17Cianuri totale (mg/l)0,1

18Clor rezidual liber (mg/l)0,2

19Cloruri (mg/l)500,0

20Fluoruri (mg/l)5,0

21Reziduu filtrat la 105C (mg/l)2000,0

22Arsen (mg/l)0,1

23Aluminiu (mg/l)5,0

24Calciu (mg/l)300,0

25Plumb (mg/l)0,2

26Cadmiu (mg/l)0,2

27Crom total (mg/l)1,0

28Crom hexavalent (mg/l)0,1

29Fier total ionic (mg/l)5,0

30Cupru (mg/l)0,1

31Nichel (mg/l)0,5

32Zinc (mg/l)0,5

33Mercur (mg/l)0,05

34Argint (mg/l)0,1

35Molibden (mg/l)0,1

36Seleniu (mg/l)0,1

37Mangan total (mg/l)1,0

38Magneziu (mg/l)100,0

39Cobalt (mg/l)1,0

Normativa din 28/02/2002-privind condiiile de evacuare a apelor uzate in reelelede canalizare ale localitilor i direct in staiile de epurare, NTPA-002/2002 ,(HGnr.352/2005), a se vedea tabelul 3.3.

Tabelul nr. 3.3 Indicatori de calitate ai apelor uzate evacuate in reelele de canalizareale localitilor.

Nr.crt Indicatorul de calitate

U.MValorile maxime admise Metoda de analiza

1.TemperaturaC40

2.pHuniti pH6,5-8,5SR ISO 10523-97

3Materii in suspensiemg/dm350STAS 6953-81

4Consum biochimic de oxigen la 5 zile (CBO5)mgO2/dm300STAS 6560-82 SR ISO5815/98

5Consum chimic de oxigen - metoda cudicromat de potasiu [CCO(Cr)1)]mgO2/dm500SR ISO 6060/96

6Azot amoniacal (NH4+)mg/dm30STAS 8683-70

7Fosfor total (P)mg/dm5,0STAS 10064-75

8Cianuri totale (CN)mg/dm1,0SR ISO 6703/1-98

9Sulfuri i hidrogen sulfurat S2 mg/dm1,0SR ISO 10530-97

10Sulfii (SO3)mg/dm2STAS 7661-89

11Sulfai (SO4)mg/dm600STAS 8601-70

12Fenoli antrenabili cu vapori de ap (C6H5OH)mg/dm30STAS 7167-92

13Substane extractibile cu solveni organicimg/dm30SR 7587-96

14Detergeni sintetici biodegradabilimg/dm25SR ISO 7875/1,2-96

15Plumb (Pb2+)mg/dm0,5STAS 8637-79

16Cadmiu (Cd2+)mg/dm0,3SR ISO 5961/93

17Crom total (Cr3+ + Cr6+)mg/dm1,5STAS 7884-91 SR ISO9174-98

18Crom hexavalent (Cr6+)mg/dm0,2STAS 7884-91 SR ISO11083-98

19Cupru (Cu2+)mg/dm0,2STAS 7795-80

20Nichel (Ni2+)mg/dm1,0STAS 7987-67

21Zinc (Zn2+)2)mg/dm1,0STAS 8314-87

22Mangan total (Mn2+)mg/dm2,0SR 8662/1-96 SR ISO6333-96

23Clor rezidual liber (Cl2)mg/dm1,5STAS 6364-78

Valoarea concentraiei CCO(Cr) este condiionat de respectarea raportuluiCBO5/CCO mai mare sau egal cu 0,4. Pentru verificarea acestei condiii vor putea fiutilizate i rezultatele determinrii consumului chimic de oxigen, prin metoda cupermanganat de potasiu, urmrindu-se cunoaterea raportului CCO(Mn)/CCO(Cr)caracteristic apei uzate.Pentru localitile in care apa potabil din reeaua de distribuie conine zinc in concentraie mai mare de 1 mg/dm3 se va accepta aceeai valoare i la racordare,dar nu mai mare de 5 mg/l.

3.3. Caracterizarea apelor uzate municipale

Determinarea caracteristicilor apelor uzate orneti este necesar pentru proiectareastaiilor de epurare dar i pentru controlul i operarea acestora in condiii optime.Prin caracterizarea apelor uzate se inelege determinarea parametrilor calitativi (indicatoride calitate) cu referire la:-carasteristici fizice ;-caracteristici chimice;-caracteristici biologice.

Caracteristici fizice

1.Temperatura apelor uzate influeneaz majoritatea reaciilor fizice i biochimice,care au loc in procesul de epurare. Apele uzate menajere au o temperatur cu 2-3Cmai ridicat decat temperatura apelor de alimentare cu excepia cazului de deversri deape calde tehnologice sau cand in reea se infiltreaz ape subterane.Determinarea temperaturii se efectueaz numai la locul de recoltare prinintroducerea termometrului in apa de cercetat, iar citirea temperaturii se face dup 10minute de la introducerea termometrului fr a-l scoate din ap.2.Turbiditatea apelor uzate este dat de particulele foarte fine aflate in suspensie,care nu sedimenteaz in timp. Turbiditatea nu constituie determinare curent a apeloruzate, deoarece nu exist o proporionalitate direct intre turbiditate i coninutul lor insuspenii. Analizele de laborator se exprim in grade de turbiditate, 1 grad de turbiditatecorespund la 1 mg SiO2/dm3. Orientativ, apele uzate menajere prezint valori alegradului de turbiditate in limitele de 400-500 in scara silicei.3.Culoarea apelor uzate menajere proaspete este gri deschis, iar culoarea gri-inchisindic inceputul procesului de fermentare a materiilor organice existente in aceste ape.Pentru apele uzate care reprezint alte culori, rezult c amestecul acestora cu apeleuzate industriale care ptrund in reeaua de canalizare este dominat de acestea dinurm (apele verzi de la industriile de legume, ape galbene de la industriile prelucrtoarede clor, ape roii de la uzinele de metalurgie, etc).4.Mirosul apelor uzate menajere proaspete este aproape imperceptibil. Intrarea infermentaie a materiilor organice este indicat de mirosuri de hidrogen sulfurat, deputregai, sau alte mirosuri de produse de descompunere. Apele uzate oreneti potavea mirosuri diferite imprimate de natura i de proveniena apelor uzate industriale.5.Materiile solide totale (MST) care se gsesc in apa uzat pot fi in stare desuspensie (organice i minerale) i materii solide dizolvate. Materiile solide insuspensie, la randul lor,pot fi separabile prin decantare i materii coloidale. In funcie dedimensiunile diferitelor particule (gradul de dispersie) i de greutatea specific a acestorparticule, materiile solide in suspensie se pot depune sub form de sediment, pot plutila suprafaa apei sau pot pluti in masa apei (materii coloidale).Prin termenul general de solide se definesc materiile care rman ca reziduu dupevaporarea apei la 103-105C i au in componena atat materii solide nefiltrabile prinfilter de 1,2m (solide in suspensie) cat i materii solide filtrabile (coloizi i compuidizolvai).6.Conductivitatea aduce informaii asupra cantitii de sruri dizolvate.

Caracteristici chimice

Se pot grupa in trei categorii principale:

I.Organice:carbohidraii,grsimi i uleiuri, proteine, fenoli, pesticide, poluaniprioritari, ageni de suprafa, compui organici volatili. Substanele organice din apele uzate menajere provin din dejeciile umane ianimale, din resturile de alimente,legume i fructe, precum i din alte materii organiceevacuate in reeaua de canalizare. Prezena substanelor organice in ap poate reduceoxigenul din ap poate reduce oxigenul din ap pan la zero, iar in lips de oxigen,substanele organice se descompun prin procese anaerobe care au loc concomitent cuproducerea H2S i a altor gaze ru mirositoare i toxice.1 . Oxigenul dizolvat este un indicator care arat in mod global gradul de poluare alapelor cu substane organice.Cantitatea de oxigen care se poate dizolva in apa curat aa numita limitsatutaie depinde de temperatur i variaz de la 7,63 mg/dm3 la 30C la 9,17 mg/dm3la 20C i la 14,23 mg/dm3la 0C. Solubilitatea oxigenului in ap mai depinde i deturbulena la suprafaa apei de presiunea atmosferic , mrimea suprafeei de contact,cantitatea de oxigen din ap sau din atmosfer etc.Oxigenarea apei poate poate avea loc prin dizolvarea oxigenului din aer sau in anumite condiii speciale,prin degajarea oxigenului in procesul de fotosintez al vegetaiei acatice.Cantitatea de oxigen care lipsete unei ape pentru a atinge limita de saturaie se numete deficit de oxigen i indic o impurificare anterioar cu substane organice, care a condus la consumarea total sau parial a oxigenului dizolvat.Coninutul de oxigen din apa uzat indic gradul de prospeime al apei brute,precum i stadiul decsompunerii substanelor organice in instalaii biologice i in apelenaturale.Fiind un factor global care pune in eviden starea de impurificare organic aapelor uzate, se recomand ca acest indicator privind oxigenul dizolvat s fie analizat inasociaie cu consumul biochimic de oxigen, consumul chimic de oxigen i stabilitatearelativ a apelor uzate.2 . Consumul biochimic de oxigen(CBO ) exprimat in mg/dm3 reprezint cantitateade oxigen consumat de ctre bacterii i alte microorganisme pentru descompunereabiochimic,in condiii aerobe,a substanelor organice biodegradabile la temperatura iin timpul standard, de obicei la 20C i 5 zile.Detreminarea mrimii CBO5 se face in funcie de destinaia analizei probei atat pentru apele uzate ct i pentru apele epurate mecanic. Rezult c CBO5 va indica cantitatea de oxigen necesar pentru oxidarea materiilor oraganice coloidale idizolvate, precum i a celei pri de materiale organice nedizolvat, care a fost reinut in decantoare.In apele uzate menajere,precum i in apele uzate industriale care au o compoziieapropiat cu cea a apelor uzate menajere, mrimea CBO5 variaz in limitele foarte largiin funcie de proveniena lor.

Tabelul 3.4 Compoziia medie a apelor uzate menajere in g/loczi

Materii solideTotaleMineraleOrganiceCBO5

Totale25010514554

Dizolvate160808012

In suspensie90256542

Sedimentabile54156919

Nesedimentabile36102623

Mineralizarea biochimic a substanelor organice,respective consumul biochimicde oxigen, este un process complex,care in apele bogate in oxigen se produce in douafaze:a)faza primar (a carbonului), in care oxigenul se consum pentru oxidarea substanelor organice care conin carbon i producerea de bioxid de carbon care rmane in soluie sau se degaj. Aceast faz are o durat la apele uzate menajere de aproximativ 20 zile la temperature de 20C.b)faza secundar (a azotului) in care oxigenul se consum pentru oxidarea substanelor organice, care conin azot, producandu-se oxidarea pan la stratul de nitrii i apoi pan la stadiul de nitrai. Aceast faz incepe dup aproximativ 10 zile, la temperatura de 20C i se desfoar pe o perioad mai indelungat,de circa 100 de zile. Aceast faz poart denumirea de nitrificarea substanelor organice.3 . Consumul chimic de oxigen(CCO) sau oxidabilitatea apei, care reprezintcantitatea de oxigen in mg/dm3, necesar pentru oxidarea tuturor substanelor organicesau minerale oxidabile, fr ajutorul bacteriilor. Oxidabilitatea reprezint cantitatea deoxigen echivalent cu consumul de oxidat.Pentru apele uzate industriale, care conin substane toxice se distrug microorganismele din ap i deci nu se poate determina CBO, in schimb nu ofer posibilitatea de a diferenia materia organic stabil i instabil din apa uzat.Determinarea consumului chimic de oxigen dup metoda standard se efectueazprin metoda cu KMnO4, iar pentru cele intens poluate, prim metoda cu bicromat depotasiu. Prima metod evideniaz cantitatea de substane organice i anorganiceoxidabile prin oxidarea acestora cu KMnO4 in mediu acid i la cald, iar KMnO4 rmas inexces se determin cu acid oxalic. La a-II-a metod, substanele organice din apa uzatsunt oxidate cu bicromat de potasiu in mediu de acid sulfuric, la cald in prezenasulfatului de argint.4 . Carbon organic total(COT) constituie o metod de determinare a nivelului depoluare organic a apelor uzate, care spre deosebire de determinrile prin CBO iCCO rezultatele sunt mai exacte datorit eliminrii variabilelor care intervin in analizeleCBO i CCO.In esen, metoda const in oxidarea materiilor organice cu carbon i conversialor in CO2 i ap. Gazul generat se capteaz printr-o soluie caustic de concentraiestandard i cu ajutorul unui analizor de carbon se determin concentraia materiilororganice din ap.Principiul metodei const in oxidarea complet a unei probe de ap uzat, iar CO2 rezultat este injectat intr-o coloan cu un suport ce formeaz faza staionar i care seinclzete la o anumit temperatur.5 . Consumul total de oxygen(CTO) este aplicat in general pentru concentraii micide compui organici. Testul este realizat prin introducerea unei cantiti cunoscute de prob intr-un dispozitiv de oxidare chimic sau un cuptor cu temperatur inalt. Inaintea analizei se realizeaz acidifierea i aerarea probei pentru a elimina erorile datorate carbonului organic.6 . Tratabilitatea unei ape uzate reprezint capacitatea acesteia de a-si micoracomplexitatea i numrul compuilor organici, datorit aciunii microorganismelor inprocesul de epurare biologic. Pot fi considerate tratabile biologic apele uzate care latrecerea prin instalaiile de epurare biologic permit indeprtarea compuilorbiodegradabili in proporie de 80-98% i a compuilor organici totali in proporie de 60-90%.7 . Azotul sub form de ammoniac liber, azotul organic, nitriii i nitraii constituieazotul total din apa uzat brut. Amoniacul liber constituie rezultatul descompuneriibacteriene a materiilor organice. In apele uzate menajere amoniacul poate varia inlimitele 15-50 mg/dm3. Azotul organic i amoniacul liber reprezint indicatori de bazepun in eviden gradul de poluare organic azotoas ale apelor uzate. In general apeleuzate menajere au un coninut ridicat de azot organic i sczut de amoniac liber.

II. Anorganice

1 . Aciditatea apelor uzate este determinat de prezena CO2 liber, a acizilorminerali i a srurilor acizilor tari cu bazele slabe. Se exprim in ml substan alcalinnormal pentru neutralizarea unui dm3 de ap.2.Alcalinitatea apelor uzate este dat de prezena bicarbonailor i carbonailoralcalini i a hidroxizilor. Apele uzate menajere sunt uor alkaline cu ph 7,2-7,6. Sedetermin prin neutralizarea unui dm3 de ap de analizat cu o soluie de NCl 0,1 Nexprimat in ml.3.Ph-ul apelor uzate poate fi acid sau alcalin i constituie o cauz importantperturbatoare a proceselor biologice din cadrul unei staii de epurare.4.Potenialul de oxidoreducere(redox)exprim logaritmul cu semn schimbat alpresiunii hidrogenului gazos in echilibru cu oxigenul molecular din soluie (scara redoxare valori de la 0 la 42). Rh-ul dar in informaii asupra capacitii de oxidare saureducere a pei uzate. Astfel pentru rh25, caracerizeaz o prob in faza deoxidare aerob.5.Coninutul de sruri: cloruri, sulfuri, sulfai este important pentru desfurareaproceselor de epurare biologic.6.Materiale grele existente in apele uzate industriale sunt toxice pentrumicroorganismele care particip la epurarea biologic a apelor i la fermentareaanaerob a nmolurilor.7.Substane radioactive folosite din ce in ce mai mult in medicin precum i incentralele atomice creeaz probleme celor care se ocup cu protecia calitii apelor.Aceste substane influeneaz procesele de epurare.8.Detergenii din apele uzate sunt substane tensioactive a cror structurmolecular este format din dou grupri. Detergenii sintetici pot favoriza aciuneanociv a unor toxine uurand absorbia acestora.9.Nitrii i nitrai sunt prezeni in apa uzat in cantiti mai reduse. Nitriii din apauzat provin din oxidarea incomplete a amoniacului, in prezena bacteriilor nitrificatoare.Cantitile maxime de nitrii din apele uzate menajere nu depesc 0,1mg/dm3.Nitraii provin din mineralizarea substanelor organice poluante de natur proteicce conin azot. Cantitile de nitrai in apa uzat menajer variaz intre 0,1-0,4 mg/dm3.10.Produsele petroliere,grsimi,uleiuri formeaz o pelicul plutitoare,careimpiedic oxigenarea apei. In apele uzate menajere prezena acestor substane estenesemnificativ,ins prezena acestor substane in staia de epurare este duntoare,deoarece pot colmata filtrele biologice i in procesele de fermentare a nmolurilor.

III. Gazele dizolvate (oxigen,H2S,CH4)

Caracteristici bacterilogice

Au drept scop determinarea numrului,genului i condiiile de dezvoltare alebacteriilor in emisar sau in efluenii staiilor de epurare.Apele uzate conin foarte multe specii bacteriene, care s-au adaptat unor condiii specifice de poluare. Pentru determinarea gradului de impurificare a apei cu bacterii, se utilizeaz titrul coli, care pune in eviden existena bacteriilor din grupa coli-bacterii.

Caracteristici biologice

Se refer la determinarea speciilor de organisme i a densitilor, oferind informaii asupra gradului de poluare sau a capacitii de autoepurare a apelor. Astfel prezena sau absena unot tipuri de organisme poate oferi indicaii asupra desfurrii procesului de epurare biologic sau de fermentare a nmolurilor [Dima M.-1998].

Cap IV.Tehnologia adoptata pentru epurarea apelor uzate municipale.

4.1.Variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale.

Epurarea epelor uzate constituie ansamblul de operatii si procese prin care sunt eliminati poluantii continuti in apele uzate astfel incat aceste ape epurate la deversarea in receptori naturali sa nu afecteze caracteristicile calitative ale acestora.Epurarea apelor uzate se poate realiza prin metode ce se bazeaza pe procese fizice, chimice, biologice care difera in funtie de tipul poluantilor care trebuie eliminati precum si concentratia lor in apa uzata.Clasificarea metodelor de epurare a apelor uzate:1. In functie de tipul procesului care sta la baza metodei de epurare mecanica. Epurare mecanica Epurare chimica Epurare biologica Epurare avansanta sau tertiala

2. Dupa tipul operatiilor si proceselor unitare utilizare pt eliminarea poluantilor din apele uzate: Epurare primara Epurare secundara Epurare tertiara (avansata) In cadrul epurarii primare (mecanice) sunt folosite operatii fizice pentru eliminarea poluantilor prezenti in apa dupa cum urmeaza: Retinerea solidelor mari pe gratare site si cominutoare Retinerea pietrisului si a nisipului in deznisipatoare Separerea uleiurilor si a grasimilor prin flotatie in separatoare de grasimi Sedimentarea solidelor in suspensie in decantoareEfluentul rezultat in urma epurarii primare contine materii solide in suspensie , coloizi si substante organice dizolvate in concentratii mari.In cazul epurarii secundare se utilizeaza procese chimice, biologice pentru eliminarea solidelor in suspensie, a coloizilor si a substantelor organice.Epurarea chimica (precipitare chimica sau coagulare / floculare) urmata de epurarea biologica( bazine cu namol activ) realizeaza eliminarea materiilor solide in suspensie si a substantelor organice.Epurarea mecanica chimica si biologica nu realizeaza eliminarea uneia categorii de poluanti (poluanti refractari ) care si in concentratii foarte mici au efecte negative asupra organismelor vii si asupra echilibrului ecologic in natura.4.2. Factori care influeneaz selecia operaiilor i proceselor unitare din shema tehnologic de epurare.Selectia utilajelor si proceselor unitare in vederea stabilirii proceselor de epurare a apelor uzate este cea mai importanta etapa in clasificarea statiei de epurare a apelor uzate.Proiectarea statiilor de epurare a apelor uzate reprezinta unul dintre aspectele cele mai interesante ale ingineriei mediului si se bazeaza atat pe cunostinte teoretice cat si pe studii cu caracter aplicativ din domeniile : hidrologic, fizico-chimic, geotehnic.Staibilirea procesului tehnologic de epurarea apelor uzate respectiv a schemei tehnologice se face ca urmare a analizei procesului de epurare in ansamblul sau tinand cont de urmatoarele aspecte: 1. Cerintele consumatorului : aceste cerinte se pot exprima sub forma unor limitari formate de : costul instalatiei de epurare; posibilitatile de exploatare a instalatiei si de folosire a personalului existent ; impactul asupra mediului si scopul pentru care se realizeaza epurarea apelor uzate.2. Experienta existenta : este importanta in exploatarea statiilor de epurare, informatiile asupra performantelor,controlului, fiabilitatii si adaptabilitatii la conditii variabile, putandu-se obtine de la sistemele de epurare a apelor uzate care functioneaza deja. 3. Standarde sau norme care reglementeaza valorile principalilor indicatori de calitate ai apelor epurate in vederea reversarii in receptorii naturali. 4. Selectia proceselor : este un aspect esential in proiectare instalatiei de epurare, evaluarea alternativelor propuse presupunand atat experienta teoretica cat si practica.5. Compatibilitatea cu instrumente existente este deosebit de importanta in selectia proceselor deoarece introduc unele operatii sau proceselor implica schimbarea conditiilor de operare precum si pregatirea corespunzatoare a personalului.6. Consideratii economice : in aprecierea diferitelor schemelor de operare se i-au in vedere costurile cu investitie exploatarea precum si cheltuielile de amortizare a institutiei.7. Alte consideratii generale cum ar fi posibilitatea procurarii utilajelor si aparaturii necesare, folosirea personalului existent si sursa de energie utilizata.Factorii cei mai importanti care intervin in evaluarea si selectia proceselor unitare sunt prezentati in tabelul urmator:

Nr. Crt.FactorObservatii

1.Debit de ape uzateProcesul tehnologic propus trebuie sa corespunda debitul estimat de ape uzate.

2.Posibilitatea de aplicarea procesului de epurare propusAceste posibilitati sunt evaluate pe baza experimentelor anterioare a datelor din literatura obtinuta pe baza studiilor efectuate in statii de epurare existente sau statii pilot.

3.Variatia de debit si compozitie a apei uzateCele 2 tipuri de variatie sunt analizate avand ca scop uniformizarea debitelor si a concentratiilor (cu bazine de uniformizare)

4.Caracteristiteci si componentelor apelor uzateInfluenteaza in mod direct operatiile si proceselor unitare

5. Identificarea poluantilor prioritariIn funtie de prezenta / absenta acestora in apele uzate se va propune sau nu o treapta de epurare avansata (inainte sau dupa treapta de epurare biologica)

6.Conditii climaticeTemperatura si umiditatea sunt factori importanti care au rol in alegerea tipului de proces biologic

7.Performante realizateDe obicei se propun operatii si procese care au eficinte mari obtinute la eliminarea poluantilor din apele uzate

8.Deseurile rezultate din procesPentru fiecare varianta tehnologica propusa pentru epurarea apelor uzate vor fi propuse procesele de neutralizare si valorificarea deseurilor valorificate a proceselor rezultate

9.Factorii de mediuAmplasarea se propune tinandu-se cont de directia vantului, de zgomot de caracteristicile receptorului natural si de distanta dintre statia de epurare si zonele rezidentiale

10.Necesarul de substante chimiceTrebuie evaluat tinandu-se cont de procesul de epurare chimica sau de necesarul de abjuvanti utilizati in epurarea biologica

11.Necesarul de personalSe evalueaza de la inceput necesarul de pregatire a personalului

12.Necesarul de utilitatiAcesta se stabileste pentru fiecare proces tehnologic tinandu-se cont de debitul de ape uzate sau de numarul de locuitori echivalenti

13.Probleme sau costuri Se analizeaz toate costurile pentru realizarea instalaiei

14.Costuri privind investitia si amortizarea instalatiei de epurare a apelor uzateDac am propus mai mult de trei procese atunci trebuiecalculat costul pe fiecare in parte

15.Complexitatea proceselorInfluenteaza costurile de operare respectiv necesarul de pregatire a personalului

16.Compatibilitatea cu instalatiile existenteOperaiile sau procesele unitare pot fi compatibile cu instalaiileexistente, expansiunea staiei de epurare fcandu-se astfel rapid.

17.Spatiu necesar statiei de epurare in ansamblul sauSe prefera statii de epurare compacte deoarece terenurile sunt foarte scumpe

4.3 Determinarea gradului de epurare necesar

In vederea proteciei apelor ca factor natural al mediului inconjurtor, ca element de baz pentru via i desfurarea activitilor social economice, evacuarea apelor uzate in apele de suprafa, care trebuie s indeplineasc condiiile din NTPA 001(Legea 188/2002).Determinarea capacitii staiei de epurare, presupun i eficienta sa, sunt calculate funcie de valorile gradului de epurare necesare pentru principalii indicatori de calitate ai apelor uzate.Prin grad de epurare se inelege procentul de reducere, ca urmare a epurrii, a unei pri din elementele poluante de natur fizic chimice si biologic din apele uzate, astfel incat, partea rmas in apa epurat s satisfaca cerintele legislative impuse apei uzate epurate avand in vedere dilutia si amestecarea acesteia cu apa emisarului considerat.