Proiectarea unei staţii de epurare a apei uzate municipale

UNIVERSITATEA TEHNICĂ ‘’GHEORGHE ASACHI’’, IAŞI

FACULTATEA DE INGINERIE CHIMICĂ ŞI PROTECŢIA MEDIULUI

SECŢIA:INGINERIA ŞI PROTECŢIA MEDIULUI ÎN INDUSTRIE

-Proiect la Tehnologii si Biotehnologii de Epurare-

Proiectarea unei staţii de

epurare a apei uzate

municipale

2012-2013

1

CUPRINS

CAP. 1 TEMA DE PROIECTARE

CAP. 2 MEMORIU TEHNIC

CAP. 3 ASPECTE PRIVIND CARACTERISTICILE APELOR UZATE MUNICIPALE3.1. Poluanţii caracteristici3.2. Condiţii de calitate pentru factorul de mediu apa. Normative3.3. Caracteristicile apelor uzate municipale

CAP. 4 TEHNOLOGIA ADOPTATĂ PENTRU EPURAREA APELOR UZATE MUNICIPALE

4.1. Variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale4.2. Factorii care influentează selecţia operaţiilor proceselor unitare4.3. Determinarea gradului de epurare necesar4.4. Calculul concentraţiilor intermediare4.5. Alegerea variantelor tehnologice optime şi descrierea detaliată a procesului

tehnologic adoptat4.6. Schema bloc a procesului de epurare mecano- chimico-biologică4.7. Materii prime, auxiliare şi utilităţi 4.8. Subproduse materiale şi energetice, deşeuri

CAP. 5 PROIECTAREA TEHNOLOGICĂ A UTILAJELOR5.1. Debite de calcul şi de verificare utilizate în staţiile de epurare municipale5.2. Dimensionare utilajelor din cadrul treptei mecanice de epurare

5.2.1. Dimensionarea gratarelor5.2.2. Dimensionarea deznisipatoarelor5.2.3. Dimensionarea bazinului de egalizare5.2.4. Dimensionarea decantoarelor primare

5.3. Dimensionarea utilajelor din cadrul treptei biologice de epurare5.3.1. Dimensionarea bazinului cu nămol activ5.3.2. Dimensionarea decantorului secundar

5.4. Tratarea nămolurilor (aspecte generale privind colectarea şi tratarea nămolurilor)5.5. Fişe tehnice ale utilajelor dimensionale

CAP. 6 CONSTRUCŢII ŞI INSTALAŢII PREVĂZUTE ÎN CADRUL STAŢIEI DE EPURARE MUNICIPALE

6.1. Contrucţii şi instalaţii legate direct de procesul tehnologic al staţiilor de epurare municipale

6.2. Construcţii şi instalaţii anexe ale staţiilor de epurare municipale

CAP. 7 PLANŞA CU SCHEMA TEHNOLOGICĂ

2

BIBLIOGRAFIECapitolul 1. Tema de proiectare

Să se elaboreze proiectul tehnologic al unei staţii de epurare ape uzate urbane. Se dau

următoarele date:

A. Debite de calcul :

Qzi, med = 0,275 m3/s ;

Qzi, max = 0,360 m3/s ;

Qorar, min = 0,240 m3/s ;

Qorar, max = 0,335 m3/s .

B. Compoziţia apelor uzate care sunt introduse în staţia de epurare:

Solide în suspensie : CiSS = 335 mg/l ;

Substanţe organice : CBO5 = 290 mg/l ;

CCOCr = 325 mg/l ;

Azot total : CiN = 12,5 mg/l ;

Temperatura apei uzate : 200 C ;

pH – ul = 7 ;

Constanta de consum a oxigenului din apele uzate: Kl = 0,1 zi-1.

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

Oxigen dizolvat : COr = 6 mg/l ( concentraţia oxigenului dizolvat din receptor ) ;

Substanţe organice : CBO5 = 20 mg/l ;

CCOCr = 50 mg/l ;

Solide în suspensie : CeSS = 50 mg/l ;

Azot total : CeN = 2,5 mg/l ;

Temperatura medie a apei este de 100C ;

Constanta de oxigenare a apei: K2 = 0,2 zi-1 .

D. Studiile hidrologice ale emisarului indică:

Viteza medie a apei : v = 1,5 m/s ;

Debitul emisarului : Qe = 5 m3/s ;

Coeficientul de sinuozitate al râului : ø = 1,2 ;

Constanta vitezei de consum a oxigenului din apele uzate : Kl r = 0,1 zi-1 .

3

E. Utilaje ce urmează a fi proiectate.

Capitolul 2. Memoriu tehnic

Epurarea apelor uzate municipale si industriale reprezinta o necesitate a societatii

contemporane in permanenta dezvoltare. Odata cu cresterea complexitatii structurii societatii,

calitatea apei furnizate, diversitatea poluantilor, procesele de gospodarire ale apei si impactul

asupra mediului inconjurator au devenit tot mai dificile ca subtilitate si complexitate.

Cresterea populatiei si industrializarea continua necesara modernizarii societatii au

condus la cresterea necesarului de apa si implicit a volumului de ape uzate deversate in rauri si

mari. Daca apele uzate ar fi acumultate fara a fi epurate, descompunerea materialului organic

continut ar conduce la producerea gazelor cu miros neplacut, iar microorganismele existente in

apele uzate ar cauza imbolnaviri grave oamenilor.

Societatea moderna dezvoltata in orasele industrializate produce un volum mare de ape

uzate ce contin o diversitate de poluanti, dintre care mai ales cei generati de industrii sunt toxici

pentru toate organismele vii si fac imposibila autoepurarea cursurilor de apa in care apele uzate

au fost deversate. (Macoveanu, s.a., 1997).

Lucrarea urmareate proiectarea unei statii de epurare a apelor uzate municipale, cat mai

eficienta din punct de vedere economic si ecologic, care asigura eliminarea unei categorii de

poluanti denumiti refractari sau prioritari, care produc efecte economice si ecologice negative si

care trec neschimbati prin treptele de epurare mecano-chimica si biologica (epurarea avansata).

In primul capitol se prezinta datele de proiectare a proiectului tehnologic al unei statii de

epurare a apei uzate municipale.

In al doilea capitol este prezentat memoriul tehnic.

In al treilea capitol, se face o introducere asupra problemelor generale legate de epurarea

apelor uzate industriale, cu referiri directe la epurarea mecanica, epurarea chimica si epurarea

biologica a apelor uzate, la clasificarea si prezentarea principalilor compusi organici

nebiodegradabili (poluanti refractari sau prioritari).

In al patrulea capitol, se prezinta principalele variante tehnologice de epurare a apelor

uzate pentru eliminarea compusilor nebiodegradabili din apele uzate, grupate dupa tipul

procesului care sta la baza metodei. Pentru fiecare din metode se prezinta informatii legate de

4

desfasurarea procesului, utilajele specifice care se folosesc, factorii si conditiile care influenteaza

efiecienta procesului, mecanismele de reactie. Se prezinta avantajele si dezavantajele aplicarii

acestor procese, mai ales prin prisma epurarii unor cantitati mari de ape uzate, avand in vedere si

aspectele economice ale fiecarui proces.

In urma analizarii avantajelor si dezavantajelor a fiecarei variante tehnologice de epurare,

din punct de vedere ecologic si economic, se va alege varianta optima si apoi se va face

descrierea detaliata a tehnologiei adoptate pentru proiectarea statiei de epurare mecano-chimico-

biologica.

In capitolul cinci, se prezinta posibilitatile de integrare a epurarii avansate in procesul

tehnologic de epurare a apelor uzate municipale, pentru a realiza gradul de epurare dorit si

dimensionarea utilajelor din cadrul statiei de epurare a apelor uzate urbane.

In capitolul sase se prezinta constructiile si instalatiile direct legate de procesul

tehnologic de epurare a apelor uzate si constructiile si instalatiile anexe statiei.

In capitolul sapte,si ultimul, este prezentata schema tehnologica a statiei de epurare a

apelor uzate urbane.

5

Capitolul 3. Aspecte privind apele uzate municipal

3.1. Poluanţi caracteristici

Protecţia mediului şi a resurselor acestuia reprezintă, pentru ţara noastră,un interes

naţional.În prezent, problemele privind protecţia şi conservarea mediului se află într-o perioadă

de tranziţie, pentru atingerea standardelor europene.

Vom urmări, în principal, modul de utilizare şi de protejare a apei, o resursă naturală epuizabilă.

Principalul utilizator, dar şi poluant, prin activităţile sale, a resurselor de apă este omul.

De-a lungul timpului omul a utilizat apa în scopuri bine definite. A folosit apa ca resursa de apă

potabilă pentru uz casnic, dar şi în industrie şi agricultură. Prin utilizarea neraţională a apei în

scopuri personale, omul reuşeşte să polueze apa, respectiv mediul natural. Acesta este motivul

principal pentru care s-a pus problema epurării apelor uzate.

Principalele categorii de poluanţi care conferă apelor ce îi conţin caracteristici de ape

uzate prin alternarea caracteristicilor fizice,chimice şi biologice sunt:

1.Reziduuri organice -provenite din apele uzate menajere, industriale (industria organică

de sinteză , fabrici de hârtie) şi complexe de creştere a animalelor. Compuşii organici instabili

aflaţi în soluţie pot fi cu uşurinţă oxidaţi prin consumarea oxigenului din apă, micşorând astfel

capacitatea de autoepurare a emisarului.

2.Nutrienţi -includ azotul, fosforul, compuşii cu azot şi fosfor, siliciul şi sulfaţii.

Principalele surse de generare le constituie apele uzate menajere şi efluenţii din industria

îngrăşămintelor chimice. Azotul şi fosforul stimulează creşterea algelor provocând fenomenul de

eutrofizare.

3.Compuşii toxici(poluanţi prioritari) -cum sunt:acizii, alcalii, uleiuri, metale grele,

cianuri, compuşi organici proveniţi din industria chimică, petrochimică sau ca urmare a folosirii

insecticidelor.

4.Suspensii inerte -sau materiale fin divizate rezultate ca urmare a proceselor de spălare

din diverse industrii ca, de exemplu, din industria minieră.Prin depunerea solidelor în suspensie

se perturbă viaţa acvatică normală în emisarul în care a fost deverstă apa uzată.

6

5.Alţi compuşi organici -cum ar fi: sărurile sau agenţii reducători ( sulfaţi sau săruri

feroase) care apar în efluenţi rezultaţi din diverse industrii.În cantităţi mici, sărurile nu au efecte

negative asupra mediului înconjurator, dar compuşii reducători, prin consumarea oxigenului

dizolvat micşorează capacitatea de autoepurare a emisarului.

6.Apa caldă -produsă de multe industrii care utilizează apa ca agent de racire.

Deversarea ca atare a apei calde în emisar perturbă desfășurarea proceselor biologice de

autoepurare.

7.Contaminarea bacteriologică - poate fi produsă de industriile alimentare, crescătoriile

de animale sau canalizarea apelor menajere ( Macoveanu si altii.,1997).

3.2. Condiţii de calitate pentru factorul de mediu – apă . Normative.

Standardele aprobate la nivel naţional sau cele armonizate cu legislaţia comunităţii

europene stau la baza caracterizării apelor uzate : STAS, SR-ISO, reflectă gradul de poluare al

apei uzate sau gradul de epurare obţinut pe fiecare treaptă de tratare sau de la efluentul general.

Normativele tehnice emise în vederea asigurării calitătii şi cerinţelor de evacuare se

regăsesc în H.G. nr. 188/2002, Hotărârea Guvernului pentru aprobarea unor norme privind

condiţiile de descărcare în mediul acvatic a apelor uzate-NTPA 001, NTPA 002 sau ordinele

MAPM (Ordinul MAPM nr.352/2005,Ordinul nr. 1097/1997 al MAPM pentru NTPA 003,NTPA

004, NTPA 005).

NTPA 001/2005 este Normativul privind condiţii de evacuare a apelor uzate în reţelele de

canalizare a localităţilor (Anexa IX).

Tabelul nr.1 :Indicatori de calitate ai apelor uzate evacuate în reţelele de canalizare a

localităţilor :

Nr.

Crt

Indicatorul de calitate U.M. Valorile limită admisibile Metoda de

analizăApe uzate

evacuate în

receptori

naturali

Ape uzate evacuate în

reţelele de canalizare

ale localităţilor

NTPA-002

7

NTPA-001

1 Temperatura ºC 35 40

2 pH Unităţi pH 6.5-8.5 6.5-8.5 SR ISO 10523-

97

3 Materii în suspensie mg/dm3 35.0 350 STAS 6953-81

4 Consum biochimic de

oxigen la 5 zile (CBO5)

mgO2/dm3 25.0 300 STAS 6560-82

SR ISO

5815/98

5 Consum chimic de oxigen

–metoda cu dicromat de

potasiu (CCOCr)

mgO2/dm3 125.0 500SR ISO

6060/96

6 Azot amoniacal (NH4)+ mg/dm3 2.0 (3.0) 30 STAS 8683-70

7 Fosfor total (P) mg/dm3 1.0 (2.0) 5.0 STAS 10064-

75

8 Cianuri totale (CN) mg/dm3 0.1 1.0 SR ISO 6703/1-

98

9 Sulfuri şi hidrogen

sulfurat (S2-)

mg/dm3 0.5 1.0 SR ISO 10530-

97

10 Sulfiţi (SO32-) mg/dm3 1.0 2 STAS 7661-89

11 Sulfaţi (SO42-) mg/dm3 600.0 600 STAS 8601-70

12 Fenoli antrenabili cu

vapori de apă (C6H5OH)

mg/dm3 0.3 30STAS 7167-92

13 Substanţe extractibile cu

solvenţi organici

mg/dm3 20.0 30SR 7587-96

8

14 Plumb (Pb2+) mg/dm3 0.2 0.5 STAS 8637-79

15 Cadmiu (Cd2+) mg/dm3 0.2 0.3 SR ISO

5961/93

16 Crom total (Cr3++Cr6+) mg/dm3 1.0 1.5 STAS 7884-91

SR ISO 9174-

98

17 Crom hexavalent (Cr6+) mg/dm3 0.1 0.2 STAS 7884-91

SR ISO 11083-

98

18 Cupru (Cu2+) mg/dm3 0.1 0.2 STAS 7795-80

19 Nichel (Ni2+) mg/dm3 0.5 1.0 STAS 7987-67

20 Zinc (Zn2) mg/dm3 0.5 1.0 STAS 8314-87

21 Mangan total (Mn) mg/dm3 1.0 2.0 SR 8662/1-96

SR ISO 6333-

96

22 Clor rezidual liber (Cl2) mg/dm3 0.2 0.5 STAS 6364-78

3. 3. Caracteristicile apelor uzate municipale

Cunoaşterea naturii apelor uzate este absolut necesară pentru proiectarea şi operarea

sistemelor de colectare şi epurare. Compoziţia apelor de suprafaţă şi a apelor uzate se determină

prin analize de laborator: gravimetrice, volumetrice sau fizico-chimice, conform standardelor în

vigoare pentru fiecare ţară. Caracteristicile fizice, chimice şi bacteriologice reflectă compoziţia şi

respectiv, gradul de poluare al apei uzate.

9

Compoziţia apelor uzate este variabilă în timp şi spaţiu. O probă de apă prelevată din

acelaşi punct, la un moment dat poate prezenta caracteristici variabile datorită multitudinii de

factori care influenţează aceste caracteristici.

O probă de apă necesită analize fizice, chimice şi bacteriologice, dupa cum sunt

clasificaţi şi factorii care influenţează calitatea apelor uzate.

A.Caracteristicile fizice ale apelor uzate municipale

1.Temperatura apelor uzate influenţează majoritatea reacţiilor fizice şi biochimice, care

au loc în procesul de epurare. Determinarea temperaturii se efectuează numai la locul de

recoltare, prin introducerea termometrului în apa de cercetat, iar citirea temperaturii se face după

10 minute de la introducerea termometrului fără al scoate din apă, în paralel determinându-se

temperatura aerului.

2.Turbiditatea apelor uzate este dată de particulele foarte fine aflate în suspensie, care nu

sedimentează în timp. Analizele de laborator se exprimă în grade de turbiditate. Un grad de

turbiditate corespunde unui mg SiO2/dm3 de apă.

3.Culoare apelor uzate menajere este gri deschis, iar culoarea gri închis indică începutul

procesului de fermentare a materiilor organice existente în aceste ape. Pentru apele uzate care

prezintă alte nuanţe de culori, rezultă că amestecul cu ape uzate industriale este dominat de cele

industriale.

4.Mirosul apelor uzate menajere proaspete este aproape imperceptibil; intrarea în

fermentaţie a materiilor organice este indicat de mirosuri de hidrogen sulfurat, de putregai sau de

alte mirosuri produse de descompunere. Apele uzate orășenești pot avea mirosuri diferite

imprimate de natura şi provenienţa apelor uzate industriale.

5.Materiile solide totale care se găsesc în apa uzată pot fi în stare de suspensie şi materii

solide dizolvate. Materiile solide în suspensie, la rândul lor, pot fi separabile prin decantare şi

materii coloidale. Prin termenul general de solide se definesc materiile care rămân ca reziduu

după evaporarea apei la 103-105°C şi au în componenţă atât materii solide nefiltrabile prin filtre

de 1,2µm (solide în suspensie) cât şi materii solide filtrabile (coloizi şi compuşi dizolvaţi).

6 . Conductivitatea aduce informaţii asupra cantităţii de săruri dizolvate.

10

B.Caracteristicile chimice ale apelor uzate municipale

Compoziţia chimică a apelor uzate menajere este foarte mult influenţată de conţinutul

de proteine, grăsimi şi hidrocarbonaţi din produsele alimentare, însă poate conţine în anumite

limite şi carbonaţi, sulfaţi, fier etc.

a)Caracteristici ale apelor uzate determinate prin analize anorganice

1.Aciditatea apelor uzate este determinată de prezenţa bioxidului de carbon liber, a

acizilor minerali şi a sărurilor acizilor tari cu baze slabe. Acest parametru este indicat a fi

determinat pentru apele uzate industriale care ajung în staţia de epurare urbană.

2.Alcalinitatea apelor uzate este dată de prezenţa bicarbonaţilor, carbonaţilor alcalini şi a

hidroxizilor. Apele uzate menajere sunt uşor alcaline.

3.pH-ul apelor uzate poate fi acid sau alcalin şi constituie o cauză perturbatoare a

proceselor biologice din cadrul unei staţii de epurare.

4.Potenţialul de oxido-reducere exprimă logaritmul cu semn schimbat al presiunii

hidrogenului gazos în echilibru cu hidrogenul molecular dizolvat în soluţie. În scara Redox,

notaţia rH dă indicaţii asupra puterii de oxidare sau reducere a apei uzate sau a depunerilor.

5.Clorurile şi sulfurile din apele uzate pot influenţa procesele biologice de epurare dacă

cantităţile lor depasesc anumite limite.

6.Metalele grele existente, în special, în apele uzate industrial sunt toxice pentru

microorganismele care participă la epurarea biologică a apelor şi la fermentarea anaeroba a

namolurilor.

7.Substanţele radioactive creează noi probleme celor ce se ocupă cu protecţia calităţii

apei. Aceste substanţe care emit radiaţii influenţează procesele de epurare şi pot fi periculoase

pentru personalul de exploatare.

8.Detergenţii din apele uzate sunt substanţe tensioactive a căror structură moleculară este

formată din doua grupări, o grupare hidrofobă şi una hidrofilă. După felul cum disociază în apă

detergenţii pot fi cationici, anionici şi detergenţi neionici. Detergenţii sintetici datorită

modifiicării tensiunii superficiale pot favoriza acţiunea nociva a unor toxice, usurând absorbţia

acestora.

9.Nitriţii şi nitraţii sunt conţinuţi în apa uzată proaspată în concentraţii mai reduse.

Concentraţii mai mari înregistrează staţiile de epurare.

11

10.Produsele petroliere, grăsimi şi uleiuri formează o peliculă plutitoare care împiedică

oxigenarea apei. Prezenţa acestor substanţe în staţia de epurare este dăunătoare deoarce pot

colmata filtrele biologice.

b)Caracteristici ale apelor uzate determinate prin analize organice

1.Oxigenul dizolvat este un indicator care arată în mod global gradul de poluare al apelor

cu substanţe organice. Cantitatea de oxigen care se poate dizolva în apa curată depinde de

temperatură, de turbulenţa la suprafaţa apei, de presiunea atmosferică, cantitatea de oxigen din

apă, mărimea suprafeţei de contact etc.

2.Consumul biochimic de oxigen (CBO5) exprimat în mg/dm3 reprezintă cantitatea de

oxigen consumat de către bacterii şi alte microorganisme pentru descompunerea biochimică,în

condiţii aerobe,a substanţelor organice biodegradabile la temperatura şi în timpul standard, de

obicei la 20°C şi 5 zile.

În apele uzate menajere, precum şi în apele uzate industriale care au o compoziţie apropiată cu

cea a apelor uzate menajere, marimea CBO5 variază în limitele de 100 – 400 mg/dm3.

3.Consumul chimic de oxigen(CCO) sau oxidabilitatea apei, care reprezintă cantitatea de

oxigen în mg/dm3, necesară pentru oxidarea tuturor substanţelor organice sau minerale oxidabile,

fără ajutorul bacteriilor. Pentru apele industriale care conţin substanţe toxice ce distrug

microorganismele din apă şi deci nu se poate determina CBO, această determinare va constitui

singurul indicator asupra prezenţei substanţelor organice.

În apele uzate industriale care conţin cantităţi importante de substanţe organice nebiodegradabile,

valoarea CCO depăşeşte pe cea a CBO20 cu peste 50%.

4.Carbon organic total(COT) constituie o metodă de determinare a nivelului de poluare

organică a apelor uzate, care spre deosebire de determinările prin CBO şi CCO rezultatele sunt

mai exacte datorită eliminării variabilelor care intervin în analizele CBO şi CCO.

5.Conţinutul total de oxigen (CTO) determinat pe principiul cromatografiei în faza gazoasă

evidenţiază toate substanţele organice şi anorganice existente în proba de ape uzate care intră în

reacţii chimice până la nivelul de oxizi slabi. În esenţă metoda constă în oxidarea materiilor

organice şi conversia lor în bioxid de carbon şi apă.

6.Azotul sub formă de amoniac liber, azotul organic, nitriţii şi nitraţii constituie azotul

total din apa uzată brută. Amoniacul liber constituie rezultatul descompunerii bacteriene a

materiilor organice. În apele uzate menajere amoniacul poate varia în limitele 15-50 mg/dm3.

12

În general, apele uzate menajere proaspete au un conţinut ridicat de azot organic şi scăzut de

amoniac liber.

7.Stabilitatea si stabilitatea relativa a apelor menajere constituie o determinare

caracteristică a acestor ape lipsite, parţial sau total de oxigen. Substanţele organice din apele

uzate cu conţinut foarte scăzut de oxigen suferă o descompunere anaeroba emanând un miros

dezagreabil; se poate spune că apa este putrescibilă. Inversul putrescibilităţii îl reprezintă

stabilitatea apelor uzate. Stabilitatea relativă este definită de raportul, în procente, dintre

cantitatea de oxigen existente în apă şi cererea de oxigen pentru a satisface faza primară de

consum a oxigenului (M. Dima, 1998).

c)Caracteristici bacteriologice şi biologice

Apele uzate în compoziţia carora se află materia organice, sunt populate şi cu specii de

organisme care valorifică resursele de hrană respective şi care, în decursul dezvoltării lor, s-au

adaptat unor condiţii unilaterale de mediu. Aceste organisme constituie indicatorul biologic ce

caracterizează pozitiv gradul de încărcare a apei cu substanţe organice sau gradul său de

saprobitate. Organismele respective sunt formate din bacterii, protozoare, alge etc.

Analizând apele uzate după toate aceste caracteristici se poate evalua gradul de toxicitate

a lor, gradul de epurare necesar şi acţiunea pe care o exercită, prin compoziţia lor, apele uzate

asupra receptorilor naturali.

Apele uzate conţin şi substanţe poluante care pot fi recuperate şi revalorificate, precum şi

substanţe care pot îngreuna sau împiedica procesul de epurare, de aceea este necesară o analiză

atentă şi precisă a caracteristicilor apelor uzate .

Analiza biologică un poate furniza valori cantitative asupra proceselor de poluare şi nici

un poate indica natura poluantului. În această situaţie, metodele de analiză fizico – chimică a

apelor uzate se completează reciproc cu metodele de analiză biologică. (Dima M.,1998)

13

Capitolul 4.Tehnologia adoptată pentru epurarea apelor uzate municipale

4.1. Variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale

Epurarea apelor uzate constituie ansamblul de operaţii şi procese unitare prin care

poluanţii prezenţi în apă sunt eliminate sau concentraţiile acestora sunt reduse astfel încât apele

epurate să poată fi deversate în receptori naturali.

În tehnologia epurării apelor uzate se utilizeaza mai multe procedee având la bază

procese fizice, chimice şi biologice, sau combinări între aceste procese pentru o eficienţă ridicată

a epurării.(Dima M.,1998).

Procesele fizice, având la bază fenomenele de separaţie lichid-solid sau lichid-substanţe

plutitoare, datorită diferenţelor de greutate, constituie unele dintre cele mai importante procese

care intervin în cadrul epurării apelor uzate.

Procesele chimice intervin în cazul dezinfectării apelor uzate în compoziţia cărora

predomină bacterii patogene sau la eliminarea substanţelor în suspensie, coloidale şi dizolvate cu

ajutorul substanţelor chimice.

Procesele biologice utilizate la stabilizarea depunerilor organice (nămoluri) rezultate din

epurarea apelor uzate, sunt procese biologice anaerobe care folosesc, în activitatea

microorganismelor anaerobe, oxigenul legat chimic de azot din nitriţii existenţi în nămoluri.

Aceste procese se realizează în bazinele de fermentare a nămolului.

În funcţie de caracteristicile apelor uzate definite de provenienţa acestor ape, la care se

adaugã condiţiile de calitate la deversare în receptori impuse de STAS 4706 – 88, procedeele de

epurare, având la bazã procésele arãtate, pot fi mecanice, mecano - chimice şi mecano –

biologice.

Epurarea apelor uzate, indiferent de procedeele folosite, cuprinde doua mari grupe de

operaţii:

Reţinerea substanţelor poluante sau a celor care pot fi valorificate ulterior, având ca efect

final, obţinerea apei epurate ce poate fi reintrodusă în circuitul natural;

Prelucrarea depunerilor (nămolurilor) rezultate din epurarea apelor uzate.

Epurarea apelor uzate se poate realiza prin metode ce se bazează prin metode fizice ,

chimice şi biologice .

14

Clasificarea metodelor de epurare :

1. După tipul procesului :

epurare mecanică

epurare chimică

epurare biologica

eourare avansată sau terţiară

2. După tipul operaţiilor şi proceselor unitare :

epurare primară

epurare secundară

epurare avansată sau terţiară

În cadrul epurării primare (mecanică) sunt folosite operaţii fizice pentru eliminarea

substanţelor poluate sedimentabile din apele uzate, folosind în acest scop, construcţii şi instalaţii

a caror alcãtuire diferã dupã mãrimea suspensiilor reţinute. Astfel pentru reţinerea corpurilor şi

suspensiilor mari se folosesc grãtare şi site; în unele situaţii de scheme de epurare, aceastã

operaţie se numeşte epurare preliminarã.

Pentru separarea, prin flotare sau gravitaţionalã, a grãsimilor si emulsiilor care plutesc în

masa apei uzate, se folosesc separatoare de grasimi, iar sedimentarea sau decantarea materiilor

solide, în suspensie separabile prin decantare, are loc în deznisipatoare, decantoare, fose septic

etc.

Operaţia de reţinere din apele uzate a compuşilor şi a impuritãţilor de dimensiuni mari, se

numeşte degrosierea apelor şi se referã la procesele fizice care au loc în grãtare, deznisipatoare şi

separatoare de grãsimi. Acest procedeu de epurare este folosit frecvent în epurarea apelor uzate

menajere, constituind o etapã intermediarã de realizare totalã a epurãrii apelor, în deosebi pentru

localitãţile în care staţia de epurare se construieşte simultan cu canalizarea localitãţii. În cazul în

când în canalizarea orãşeneascã sunt deversate mari cantitãţi de ape uzate industrial, pentru a

proteja desfaşurarea normalã a proceselor de epurare în treapta mecanicã se prevede o epurare

preeliminarã alcãtuitã din bazine de egalizare a debitelor şi de uniformizare a concentraţiilor sau

din bazine de neutralizare a apelor puternic acide sau alkaline ( Dima, 1998 )

15

Epurarea secundară foloseşte procese chimice şi biologice pentru eliminarea solidelor în

suspensie şi a compuşilor biodegradabili . Epurarea secundară include epurarea chimică şi

epurarea biologică.

Majoritatea compusilor organici sunt eliminaţi în cadrul epurării secundare , în special în

cadrul proceselor biologice .

Compusii refractari nu pot fi eliminaţi în cadrul primelor tipuri de epurare (primară si

secundară) . Aceşti compuşi chiar şi în concentraţii foarte mici au efecte negative asupra

organismelor vii şi asupra echilibrului ecologic în naurã. Dintre cei mai importanţi compuşi

refractari amintim: compuşii anorganici solubili, compusii organic solubili, solidele în suspensie

şi organismele patogene.

Epurarea mecano – chimicã se aplicã la apele uzate în compoziţia cãrora predominã

materii solide în suspensie, coloidale şi dizolvate care nu pot fi reţinute decât nu mai prin tratarea

acestor ape cu reactivi chimici de coagulare. Pentru a creşte eficienţa procesului chimic, apele,

vor fi supuse în prealabil, epurãrii mecanice, de aceea acest procedeu poartã denumirea de

epurare mecano – chimicã. La apele uzate menajere, acest procedeu se aplicã la dezinfectarea

apelor uzate, procedeul fiind aplicat frecvent în epurarea apelor uzate industrial.

În mod obişnuit epurarea mecanicã si mecanico- chimicã constituie epurarea primarã a

apelor uzate, iar construcţiile şi instalaţiile aferente alcãtuiesc treapta mecanicã a unei staţii de

epurare ( Dima, 1998 ).

Epurarea mecano- biologicã se bazeazã pe acţiunea comunã a proceselor meanice,

chimice şi bilogice si pot avea loc în condiţii natural sau în condiţii artificial prin filtrare

bilogicã, sau în bazine de aerare cu nãmol activ de mica sau de mare încãrcare, cu aerare normalã

sau prelungitã. Pentru apele uzate industriale în compoziţia cãrora lipsesc substanţele nutritive,

necesare bacteriilor aerobe, se prevãd bazine speciale pentru introducerea acestor substanţe

chimice.

Construcţiile şi instalaţiile în care se realizeazã procesele biochimice de epurare

biologicã, alcãtuiesc treapta secundarã a staţiei de epurare, având drept scop final, reţinerea

materiilor solide în soluţii şi în special a celor organice. Nãmolul produs în treapta bilogicã este

reţinut prin decantare, în decantoarele secundare, numite şi bazine clarificatoare. În aceastã

treaptã de epurare sunt necesare unele construcţii şi instalaţii de deservire ( înstalaţii pentru

16

producerea şi introducerea artificial a aerului, staţii de pompare şi conducte pentru transportul şi

distribuţia nãmolului activ etc. ).

În condiţiile funcţionãrii normale a treptei de epurare primare şi secundare, eficienţa acestora

exprimatã prin gradul de epurare realizat în ceea ce priveşte materiile organice şi a materiilor în

suspensie, se parabile prin decantare. Apele uzate oraşeneşti vor avea valori superioare apelor

uzate menajere, mãrimea lor depinzând de încãrcarea în poluanţi a apelor uzate industrial. În

acest caz, obţinerea de valori mai mici preuspune suplimentarea schemei clasice a staţiei de

epurare ( Dima, 1998 ).

Epurarea terţiarã este epurarea de finisare care se aplicã dupã cele douã trepte ale

procesului classic de epurare şi constã în totalitatea procedeelor folosite în scopul eliminãrii din

apele uzate a anumitor substanţe, numite rezistente sau refractare, care odata ajunse în receptor

afecteazã calitãţile de potabilitate ale acestora. De exemplu detergenţii care nu au putut fi reţinuţi

în epurarea clasicã, favorizeazã apariţia spumei la suprafaţa apelor receptorului, care pe lângã

aspectul inestetic, nu permite oxigenarea apei. De asemenea compuşii azotului şi ai fosforului

care în treapta primarã şi secundarã sunt reţinuţi în limitele de 40 – 50 %, odatã ajunşi în receptor

contribuie la dezvoltarea excesivã a florei acvatice cauzând procesul de eutrofizare a apelor cu

consecinţe neplãcute asupra calitãţii apelor.

Epurarea avansatã are drept scop, prin combinaţii de operaţii şi procese unitare,

îndepãrtarea compuşilor refractari şi mãrirea gradului de epurare.

Scopul epurãrii avansate este : diminuarea debitului de poluanţi deversaţi, producerea

apei de o calitate corespunzãtoare refolosirii în scopuri industrial sau potabile şi recuperarea unor

materiale preţioase ( solvenţi, metale nobile, catalizatori ). Diversele procese de epurare avansatã

pot modifica, complete sau înlocui una sau mai multe faze ale tehnologiei clasice de epurare.

Epurarea terţiarã este recomandatã ca treaptã a treia de epurare în staţiile orãşeneşti,

întrucât, odatã cu dezvoltarea şi diversificarea ramurilor industrial, a crescut şi numãrul

poluanţilor care numai parţial, pot fi eliminaţi prin procedeele clasice de epurare ( Dima, 1998 ).

17

4.2. Factori care influentează selecţia operaţiilor şi proceselor unitare

Selectia operaţiilor şi proceselor unitare în vederea alcătuirii schemelor tehnologice de

epurare a apelor uzate este cea mai importantă etapă în proiectarea unei staţii de epurare a apei

uzate . Proiectarea staţiei de epurare a apei uzate municipale reprezintă unul dintre cele mai

importante şi interesante ale ingineriei şi se bazează atât pe noţiuni teoretice în domeniile

hidrologic , geotehnic , chimic etc.

Schema tehnologică de epurare este reprzentarea grafică a combinaţiilor de operare si

procese unitare folosite pentru realizarea scopului dorit şi anume epurarea apelor uzate

municipale .

Stabilirea proceselor tehnologice de epurarea a apelor uzate municipal respectiv a

schemei tehnologice se face ca urmare a analizei procesului de epurare în ansamblul său ţinănd

cont de următoarele aspect :

1. Cerinţele consumatorilor se pot exprima sub forma unor limitări legate de costul

instalaţiei de epurare , posibilităţile de exploatare a instalaţiei şi folosirea personalului existent ,

impactul asupra mediului şi scopul în care se realizează epurarea apelor uzate (pentru deversare

în receptori naturali , recircularea sau reutilizarea apelor uzate ).

2. Experienta existentă . Informaţiile asupra performanţelor , controlul , fiabilităţi şi

adaptabilităţi la condiţii variabile se pot obţine cu ajutorul sistemelor de epurare funcţionale .

3. Standardele sau normele care reglementează valorile principalilor indicatori de calitate

4. Selecţia proceeslor este un aspect esenţial în proiectare staţiilor de epurare , evaluarea

principalelor alternative presupunând atât experienţă teoretică cât si practică .

5. compatibilitatea cu instalaţiile existente este importantă deoarece introducerea unor

operaţii sau procese implică schimbarea condiţiilor de operarea precum şi pregatirea

suplimentară personalului .

6. consideraţiile economice sunt de foarte mare imprtanţă în alcătuirea proceselor

tehnologice şi în final în proiectarea staţiei de epurare . In aprecierea schemelor de epurare se iau

în calcul costurile cu investiţia şi exploatarea precum şi cheltuielile de amortizare a investiţiei .

7. alte consideraţii importante .Posibilitatea procurării utilajelor şi a aparaturii necesate ,

posibilitatea folosirii personalului specializat , tipul sursei de energie utilizată .

18

Factorii cei mai importanţi care intervin în evaluarea şi selecţia operaţiilor şi proceselor unitare

sunt prezentate în tabelul urmator (Macoveanu M., şi alţii., 1997 ) .

Tabelul nr. 2 : Factorii ce intervin în evaluarea operaţiilor şi proceselor unitare

Nr.crt

.

Factori Observaţii

1. Debitul de ape uzate . Procesul tehnologic trebuie să corespunda

debitului estimate de ape uzate

2. Posibilitatea de aplicare a procesului de

epurare propus.

Aceste posibilităţi sunt evaluate pe baza

experienţei anterioare şi a datelor din

literature pentru instalaţiile pilot sau

instalatiilor de epurare existente.

3. Variaţia de debit si compoziţiei ale

apelor uzate .

Aceste variaţii sunt analizate în vederea

uniformizãrii.

4. Caracteristicile şi compoziţia apei uzate. Influenţeazã direct selecţia operaţiilor şi

proceselor unitare

5. Identificarea poluanţilor prioritari

( toxici ).

Este importantã identificarea acestor tipuri de

procese deoarece în funcţie de prezenţa sau

absenţa acestora în apele uzate se va propune

introducerea în schema de epurare a

operaţiilor şi proceselor de epurare avansatã

precum şi poziţia acestora în schema de

epurare.

6. Condiţiile climatic. Temperatura şi umiditatea sunt factorii care

au un rol deosebit în alegerea procesului

tehnologic.

7. Condiţii de reacţie şi/sau a tipului de

reactor.

Condiţiile de reacţie şi alegerea reactorului

sunt stabilite în funcţie de condiţiile cinetice

şi termodinamice ale procesului.

8. Performanţele realizate. De obicei se aleg acele operaţii şi procese

unitare care au eficienţe maxime .

19

9. Deşeurile rezultate în proces. Nãmolurile având diferinte concentraţii,

produşii secundari şi gazelle sunt factorii ce

conduc la alegerea variantei de epurare

optima. Pentru fiecare variantã propusã sunt

date şi modalitãţile de neutralizare a

deşeurilor.

10. Factorii de mediu. Direcţia vântului, zgomotul, distanţa faţã de

zonele rezidenţiale , caracteristicile faţã de

receptorul natural.

11. Necesarul de reactivi chimici. Trebuie evaluat pe baza procesului de epurare

chimicã sau atunci când se utilizeazã

adjuvanţi în epurarea biologicã.

12. Necesarul de utilitãţi . Pentru fiecare proces tehnologic propus se

analizeazã necesarul de utilitãţi plecând de la

un anumit debit de ape uzate sau de la un

anumit numar de locuitori echivalenţi.

13. Necesarul de personal. Se evalueazã de la început necesarul de

pregãtire al personalului.

14. Costuri de exploatare ( problem de

exploatare ).

Este important să se cunoască numărul de

oameni şi nivelul lor de calificare, precum şi

timpul în care se poate realiza calificarea lor.

15. Costuri cu investiţii. Daca au fost propuse mai mult de trei

procese, atunci trebuie calculate costurile

pentru fiecare proces în parte.

16. Complexitatea procesului. Influenţa costurilor de operare şi necesarul de

pregãtire al personalului.

17. Compatibilitatea cu instalaţiile

existente .

Noile procese propuse trebuie sã fie

compatibile cu cele existente.

18. Spaţiul necesar staţiei de epurare în

ansamblul sau.

Se preferã staţii de epurare compacte pentru

cã terenurile sunt foarte scumpe.

20

4.3. Determinarea gradului de epurare necesar

Determinarea capacităţii staţiei de epurare precum şi eficienţa sa sunt calculate funcţie de

valorile gradului de epurare necesare pentru principalii indicatori de calitate ai apelor uzate . Prin

grad de epurare se înţelege procentul de reducere ca urmare a epurării a unei părţi din compuşii

poluanţi de natură fizică , chimică şi biologică din apele uzate astfel încât procentele rămase să

satisfacă cerinţele legislative impuse apei uzate epurate având în vedere diluţia şi amestecarea

acesteia cu apa emisarului considerat .

GE = (Ci - Cf)/Ci*100 [%] (1)

Relaţia de calcul (1) în care :

Ci – reprezintă valoarea concentraţiei iniţiale a indicatorului fizic ,chimic din

apele uzate pentru care se determină gardul de epurare , (mg/l)

Cf – reprezintă valoarea concentraţiei finale a aceluiaşi indicator după epurarea

apei uzate , (mg/l)

Un parametru care intervine în calculele de proiectare a unei staţii de epurare ape uzate

urbane care deversează în emisar apă de suprafaţă este gradul sau raportul de diluţie notat cu d

şi care este dat de relaţia (2):

d = Qq

(2) în care :

Q – este debitul emisarului (m3/s)

q – debitul maxim zilnic ape uzate (m3/s)

d = Qq

= 5

0.360 = 13.88

Într-o secţiune intermediară de la gura de vărsare până la secţiunea de amestecare

completă raportul de diluţie real ca fi exprimat prin relaţia (3) si anume :

d = a*Qq

(3) în care :

a – coeficientul de amestecare corespunzător secţiunii considerate a cărei valori poate

varia intre 0.7 – 0.9 . Alegem a = 0.8 .

În cazul în care amestecarea ar fi perfecta valoarea lui va fi a =1 şi corespunde formulei

de calcul (2) .

21

În unele calcule şi studii hidraulice valoarea coeficientului de amestecare a este data de

relaţia lui I.D.Rodziler :

a =1−e−α 3√L

1+Qq∗e−α

3√ L în care :

a – coeficient de amestec ;

α – coeficient exprimat prin relaţia lui V.A.Frolov;

α = ξФ3√ Dtq

ξ – coeficient ce ţine cont de locul şi tipul evacuării apei uzate în emisar;

Se adoptă ξ = 1.5 corespunzător evacuării la talveg

Ф – coeficient de sinuozitate al receptorului ;Ф =1.2

Dt = v∗H200

m2/s în care :

v – viteza medie a receptorului ,m/s ;

H – adâncimea medie a receptorului ,H=1.8 m(se adoptă);

q – debitul maxim zilnic al apei uzate , m3/s;

L – distanţa reală după talveg de la punctul de vărsare al apei uzate până la secţiunea

examinată privind calitatea emisarului , m (în calcule secţiunea examinată se consideră situată la

1km amonte de secţiunea de folosinţă );

L = Ltemă -1km = 15 -1 = 14km =14000m

Se adoptă Ltemă = 15 km

Dt = v∗H200

= 1.5∗18

200 = 0.0135 m2/s

α = ξФ3√ Dtq

= 1.5*1.2*3√ 0.01350.360

= 0.602

a =1−e−α 3√L

1+Qq∗e−α

3√ L = 1−e−0.602∗ 3√14000

1+ 50.360

∗e−0.602∗3√14000 = 0.999

Se calculează lungimea de amestecare indicată cu ajutorul relaţiei (se calculează utilizând

ambele valori ale lui a ):

Lam = [ 2.3a

lgaQ+q

(1−a )q ]3

≤ L

22

Lam = [ 2.30.602

lg0.999∗5+0.360

(1−0.999 )∗0.360 ]3

= 4047.8 m

Lam = [ 2.30.602

lg0.8∗5+0.360

(1−0.8 )∗0.360 ]3

= 314.37 m

După determinarea gradului de diluţie real se calculează gradul de epurare necesar pentru

poluanţii importanţi consideraţi în tema de proiectare , aşa încât , după epurare şi amestecare cu

apele emisarului să se încadreze în condiţiile de calitate , categoria a doua de ape de suprafaţă .

1.Determinarea GE pentru materii în suspensii.

Se va aplica formula generală de derminare a GE perticularizată pentru materii în

suspensii:

GE = (CiSS –CfSS)/CiSS*100 [%]

CiSS – valoarea finală a concentraţiei materiei solide în suspensie , conform NTPA 001/2005

GE = (CiSS –CfSS)/CiSS*100 = (355 – 35 )/355*100 = 89.55 [%]

2. Determinarea GE pentru CCOCr

CiSS = 325

CfSS = 125

GE = (CiSS –CfSS)/CiSS*100 [%] = (325 - 125)/325*100 = 61.53 [%]

3.DeterminareaGE pentru substanţe organice (CBO5)

Acest calcul se defineşte în următoarele situaţii :

a. Când în afară de diluţii şi amestecare intervine şi procesul natural de autoepurare a

apei prin oxigenare la suprafaţă.

b. Când în ecuaţia de bilanţ calculele se bazează numai pe diluţie şi amestecare şi nu iau

în considerare procesul de autoepurare .

c. Funcţie de condiţiile impuse prin NTPA 001/2005 .

a. Se ia în considerare diluţia , amestecarea şi procesul de autoepurare prin

oxigenarea apei.

23

CBO5a.u*q*10-k1t + a* Qe*CBO5

r * 10-k1rt = (a*Qe +q)*CBO5a.m.

Unde :

CBO5a.m. – reprezintă cantitatea de CBO5 admisibilă a fi evacuate în emisar pentru amestec ,în

secţiunea de calcul (7 mg/l);

k1 = 0.1 zi-1 – coeficient de oxigenare sau constanta de consum a oxigenului în ape uzate ;

k1r = 0.1 zi-1 – constanta de consum a oxigenului din apele emisarului în amonte de gura de

vărsare;

q = debitul zilnic maxim , m3/s;

Q = debitul emisarului , m3/s;

a = 0.8

t – timpul de curgere a apei între secţiunea de evacuare şi secţiunea de calcul ;

t =L/v

t =14000

1.5∗3600∗24 = 0.108 s

CBO5r - reprezintă cantitatea de substanţă organică,exprimată prin CBO5 , al apelor emisarului

în amonte de gura de vărsare ,(2mg/l);

CBO5a.u. =

a∗Qq∗10−k 1 t (CBO5

a.m. - CBO5r * 10- k

1rt ) +

CBO5a .m

10−k 1t = 0.8∗5

0.360∗10−0.1∗0.108 *(6.4-2*10-

0.1*0.108) + 6.4

10−0.1∗0.108 = (11.390*4.449) +6.561 = 57.241 mg/l


GE =(290 – 57.241) /290 *100 = 80.26 [%]

b.Se ia în consideraţie numai amestecarea şi diluţia , ecuaţia de bilanţ fiind :

CBO5a.u. * q + a * Q* CBO5

r = (q + a*Q)* CBO5a.m.

CBO5a.u =

aQq

* (CBO5a.m. - CBO5

r) + CBO5a.m.

CBO5a.u =

0.8∗50.360

* (7-2) + 7 = 62.55 mg/l


GE = (290 – 62.55)/290*100 = 78.43 [%]

24

c.Se ia în calcul valoarea impusă de NTPA 001/2005

CBO5NTPA = 25 mg/l


GE = (290 – 25)/290*100 = 91.379[%]

Se constată că valorile gradelor de epurare în ceea ce priveşte CBO5 –ul variază

între78.43%-80.26%-91.379%, funcţie de modul de diluţie şi raportare .

3.Determinarea GE necesar după oxigenul dizolvat

În general , GE privind oxigenul dizolvat se va calcula funcţie de CBO5 la amestecare

folosind relaţia :

CBO5a.m. = F * Dmax

F – factor cu valori cuprinse între 1.5 – 2.5 , se adoptă F = 2

Dmax - deficit maxim de oxigen în aval de secţiunea de evacuare şi rezultă din

diferenţele între concentraţia oxigenului dizolvat la saturaţie (COsat20 = 9.2 mg/l) şi concentraţia

oxigenului dizolvat ce trebuie să existe în orice moment în apa receptorului (COr) .

Dmax = COsat20 - COr

Dmax = 9.2 – 6 = 3.2 mg/l

CBO5a.m. = F * Dmax = 2*3.2 = 6.4 mg/l

Concentraţia CBO5 într-o apă uzată, se determină folosind următoarea relaţie de calcul

care ia în consideraţie bilanţul în ceea ce priveşte CBO5 .

CBO5a.u =

CBO5am∗(Q+q )−Q∗CBO5 r

q mg/l

CBO5a.u =

7∗(5+0.360 )−5∗20.360

= 76.44 mg/l

Se calculează în continuare CBO20 pentru ape uzate :

CBO20au = 1.46* CBO5

a.u mg/l

CBO20au = 1.46*76.44 = 111.602 mg/l

CBO20au =

q∗CBO20au∗a∗Q∗CBO20 r

q+a∗Q mg/l

CBO20r = 1.46* CBO5r = 1.46*2 = 2.92mg/l

25

CBO20au =

(0.360∗111.602 )+(0.8∗5∗2.92)0.360+0.8∗5

= 11.8937 mg/l

Se calculează deficitul de oxigen ca fiind :

DO = COs – Cor

COs (la 10° C) = 11.35 mg O2/l

DO = COs – Cor = 11.35 – 6 = 5.35 mg O2/l

Se determină timpul critic la care se realizează deficitul maxim de oxigen ( după gura de

vărsare ) din apa râului :

tcr = lgk 2k 1 r

∗¿¿ = lg

0.20.1

∗(1−5.35∗(0.2−0.1)

11.8937∗0.1 )0.2−0.1

= 1.656 s

Calculul deficitului critic (maxim de oxigen )

Dcr = kir∗CBO20am

k 2−k 1 r *(10-k1rtcr -10-k2rtcr ) + Do*10-k2tcr mg/l

k2 – coeficient de reaerare în funcţie de caracteristicile emisarului ;

Dcr = 0.1∗11.8937

0.2−0.1 *(10-0.1*1.656-10-0.2*1.656) + 5.35*10-0.2*1.656

Dcr = 5.07 mg/l

Se compară concentraţia oxigenului necesar vieţii acvatice într-o apă de suprafaţă

(>4mg/l) cu concentraţia maxima de oxigen .

COmin = COs – Dcr mg/l

COs = 11.35 mg O2/l (la 10°C)

COmin = 11.35 – 5.07 = 6.28 mg/l

COmin > 4 mg/l şi amestecul emisarului cu apa uzată epurată îndeplineşte condiţia pentru

viaţa ecositemului .

4.Calculul GE pentru azot total

Se va aplica formula generală a GE privind Ntotal considerând valoarea maxima admisă a

concentraţiei Ntotal conform NTPA001/2005 .

GE = CiN−Cf N /NTPA

CiN *100 %

26

CNtotal (conform NTPA) = 10 mg/l

GE = 12.5−10

12.5 *100 = 20 %

Nu sunt necesare restricţii în ceea ce priveşte Ntotal .

4.4 Calculul concentraţiilor intermediare

Eficienţa diferitelor procese şi / sau operaţiilor unitare din punct de vedere al gradului de

epurare este prezentat în tabelul urmãtor:

Tabelul nr 3. Eficienţa diferitelor procese

Nr. Crt. Procese/ operaţii

unitare sau

combinaţii ale

acestora

Procese/ operaţii

unitare implicate

CBO5 CCOCr MTS Ntotal

1 Preepurarea

( epurarea

preeeliminarã)

Reţinerea pe

grãtare şi site Micã Micã Micã Micã

2 Sedimentare

primarã

Separare pe grãtare

, deznisipare,

sedimentarea

particolelor în

suspensie

30 – 40 30 – 40 50 – 65 20 – 40

3 Epurarea biologicã

cu nãmol activ

Procesele aerobe

în care

microorganismele

din apa uzatã

consumã

substanţe

organice şi o parte

din compuşii cu

azot - fosfor

80 – 85 80 – 85 80 – 90 60 – 85

27

4 Epurarea biologica

cu filtru biologic

Biooxidarea

poluantilor din

apa uzata de catre

mocroorganismele

depuse pe filtrele

biologice

60-80% 60-80% 60-85% 60-80%

5 Coagularea si

sedimentarea(dupa

preepurare)

Coagularea

pericinetica-

floculare-

separarea

flocoanelor prin

sedimentare

40-70% 40-70% 50-80% 50-90%

6 Adsorbtie pe

carbune activ

Adsorbtia

compusilor

organici pe

carbune activ

50-85% 50-85% 50-85% 30-50%

Propunem urmãtoarele variante tehnologice pentru epurarea apelor uzate municipale:

Varianta I

Varianta II

Varianta III

28

BNA

Gratar DZ DP DS

Gratare DZ CF DP DS

BNAa .e .a .u .

a .u . a .e .

Varianta IV

Varianta V

Se calculează concentraţiile intermediare pentru fiecare variantă tehnologică aleasă.

Varianta I

1. Determinarea concentraţiei finale pentru MTS

G/S ; GE = 1 %

Ci¿Ci∗(100−¿)

100⇒Ci =

335∗(100−1)100

= 331.65 mg/l

DZ; GE = 5 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

331.65∗(100−5 )100

= 315.06 mg/l

DP; GE = 50 %

29

DPGratare DZ FL

Gratar DZ FL C D BNA

Gratar DZ CF DP

DS

BNA DS Cactiv

FB Cactiv

a .u . a .e .

a .u . a .e .

a .u . a .e .

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

315.06∗(100−50)100

= 157.53mg/l

BNA + DS ; GE = 80 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

157.53∗(100−80)100

= 31.50 mg/l ⇒Cf MTS = 31.5 mg/l

2. Determinarea concentraţiei finale pentru CBO5

G/S; GE = 0 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

290∗(100−0)100

= 290 mg/l

DZ; GE = 5%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

290∗(100−5)100

= 275.5 mg/l

DP; GE = 40 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

275.5∗(100−40)100

=165.3 mg/l

BNA + DS; GE = 85 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

165.3∗(100−85)100

= 24.795mg/l ⇒C f CBO 5 =24.795 mg/l

3. Determinarea concentraţiei finale pentru CCOCr

G/S; GE = 0 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

325∗(100−0)100

= 325 mg/l

DZ; GE = 5 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci ==

325∗(100−5)100

= 308.75 mg/l

DP; GE = 35 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

308.75∗(100−35)100

= 200.68 mg/l

BNA + DS ; GE = 83 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

200.68∗(100−83)100

= 34.11 mg/l ⇒C f CCOCr = 34.11 mg/l

30

4. Determinarea concentraţiei finale pentru Ntotal

G/S; GE = 0 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

12,5∗(100−0)100

= 12,5 mg/l

DZ; GE = 3%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

12,5∗(100−3)100

= 12.125 mg/l

DP; GE = 20 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

12,125∗(100−20)100

=9.7 mg/l

BNA + DS ; GE = 61%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

9.7∗(100−61)100

= 3.78 mg/l ⇒C f N total 3.78 mg/l

Varianta II.


G/S ; GE = 1%

Ci¿Ci∗(100−¿)

100⇒Ci =

335∗(100−1)100

= 331.65 mg/l

DZ; GE = 5 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

331.65∗(100−5 )100

= 315.06 mg/l

CF; GE = 55 %;

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

315.06∗(100−55)100

= 141.77 mg/l

DP; GE = 50%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

141.77∗(100−50)100

=70.88 mg/l

BNA + DS; GE = 80 %

31

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

70.88∗(100−80)100

= 14.17 mg/l ⇒C fMTS = 14.17 mg/l


G/S; GE = 0 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

290∗(100−0)100

= 290 mg/l

DZ; GE = 5%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

290∗(100−5)100

= 275.5 mg/l

CF; GE = 50 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

275.5∗(100−50)100

= 137.75 mg/l

DP; GE = 40%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

137.75∗(100−40)100

= 82.65 mg/l

BNA + DS; GE = 85%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

82.65∗(100−85)100

= 12.39mg/l ⇒C f CBO 5 = 12.39mg/l


G/S; GE = 0 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

325∗(100−0)100

= 325mg/l

DZ; GE = 5 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

325∗(100−5)100

=308.75 mg/l

CF; GE = 50 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

308.75∗(100−50 )100

= 154.37 mg/l

DP; GE = 35 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

154.37∗(100−35)100

= 100.34mg/l

32

BNA + DS; GE = 83 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

100.34∗(100−83)100

= 17.05 mg/l ⇒C f CCOCr = 17.05 mg/l


G/S; GE = 0 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

12,5∗(100−0)100

= 12,5 mg/l

DZ; GE = 3%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

12,5∗(100−3)100

= 12.12 mg/l

CF; GE = 50%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

12,12∗(100−50)100

= 6.06 mg/l

DP; GE = 20 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

6.06∗(100−20)100

= 4.85 mg/l

BNA + DS ; GE = 61 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

4.85∗(100−61)100

= 1.89 mg/l ⇒C f N total = 1.89 mg/l

Varianta III


G/S ; GE = 1%

Ci¿Ci∗(100−¿)

100⇒Ci =

335∗(100−1)100

= 331.65 mg/l

DZ; GE = 5 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

331.65∗(100−5 )100

= 315.06 mg/l

Fl; GE = 15 %

33

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

315.06∗(100−15 )100

= 267.80 mg/l

CF; GE = 55 %;

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

267.80∗(100−55)100

= 120.51 mg/l

DP; GE = 50%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

120.51∗(100−50)100

= 60.25 mg/l

BNA+DS; GE = 80 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

60.25∗(100−80)100

= 12.11 mg/l⇒C fMTS =12.11 mg/l


G/S; GE = 0 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

290∗(100−0)100

= 290 mg/l

DZ; GE = 5%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

290∗(100−5)100

= 275.5 mg/l

Fl; GE = 10 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

275.5∗(100−10 )100

= 247.95 mg/l

CF; GE = 50 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

247.95∗(100−50)100

= 123.97 mg/l

DP; GE = 40%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

123.97∗(100−40)100

= 74.38 mg/l

BNA+DS; GE = 85 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

74.38∗(100−85)100

= 11.15 mg/l⇒C f CBO 5 = 11.15 mg/l


G/S; GE = 0 %

34

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

325∗(100−0)100

= 325 mg/l

DZ; GE = 5 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

325∗(100−5)100

= 308.75 mg/l

Fl; GE = 10 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

308.75∗(100−10 )100

= 277.87 mg/l

CF; GE = 50 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

277.87∗(100−50 )100

= 138.93 mg/l

DP; GE = 35 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

138.93∗(100−35)100

= 90.3 mg/l

BNA+DS; GE = 83 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

90.3∗(100−83)100

= 15.35 mg/l⇒C f CCOCr = 15.35 mg/l


G/S; GE = 0 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

12,5∗(100−0)100

= 12,5 mg/l

DZ; GE = 3%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

12,5∗(100−3)100

= 12.12 mg/l

FL; GE = 10%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

12,12∗(100−10)100

= 10.9 mg/l

CF; GE = 50%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

10.9∗(100−50)100

= 5.45 mg/l

DP; GE = 20 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

5.45∗(100−20)100

= 4.36 mg/l

35

BNA+DS; GE = 61 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

4.36∗(100−61)100

= 1.7 mg/l⇒C f N total = 1.7 mg/l

Varianta IV


G/S ; GE = 1%

Ci¿Ci∗(100−¿)

100⇒Ci =

335∗(100−1)100

= 331.65 mg/l

DZ; GE = 5 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

331.65∗(100−5 )100

= 315.06 mg/l

CF; GE = 55 %;

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

315.06∗(100−55)100

= 141.77 mg/l

DP; GE = 50%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

141.77∗(100−50)100

= 70.88 mg/l

BNA+DS; GE = 80%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

70.88∗(100−80 )100

= 14.17 mg/l

Cactiv; GE = 50%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

14.17∗(100−50 )100

= 7.08 mg/l ⇒C f MTS = 7.08 mg/l


G/S; GE = 0 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

290∗(100−0)100

= 290 mg/l

DZ; GE = 5%

36

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

290∗(100−5)100

= 275.5 mg/l

CF; GE = 50 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

275.5∗(100−50)100

= 137.75 mg/l

DP; GE = 40%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

137.75∗(100−40)100

= 82.65 mg/l

BNA+DS; GE = 85 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

82.65∗(100−85)100

= 12.39 mg/l

Cactiv; GE = 60 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

12.39∗(100−60)100

= 4.956 mg/l ⇒C f CBO 5 = 4.95 mg/l

3. Determinarea concentraţiei finale petru CCOCr

G/S; GE = 0 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

325∗(100−0)100

= 325 mg/l

DZ; GE = 5 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

325∗(100−5)100

= 308.75 mg/l

CF; GE = 50 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

308.75∗(100−50 )100

= 154.37 mg/l

DP; GE = 35 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

154.37∗(100−35)100

= 100.34 mg/l

BNA+DS; GE = 83 %

37

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

100.34∗(100−83)100

= 17.05 mg/l

Cactiv; GE = 60 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

17.05∗(100−60)100

= 6.82 mg/l ⇒C f CC 0Cr = 6.82 mg/l


G/S; GE = 0 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

12,5∗(100−0)100

= 12,5 mg/l

DZ; GE = 3%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

12,5∗(100−3)100

= 12,12 mg/l

CF; GE = 50%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

12,12∗(100−50)100

= 6.06 mg/l

DP; GE = 20 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

6.06∗(100−20)100

= 4.85 mg/l

BNA+DS; GE = 61 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

4.85∗(100−61)100

= 1.89 mg/l

Cactiv; GE = 25 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

1.89∗(100−25)100

= 1.41 mg/l ⇒C f N total = 1.41 mg/l

Varianta V


G/S ; GE = 1 %

Ci¿Ci∗(100−¿)

100⇒Ci =

335∗(100−1)100

= 331.65 mg/l

38

DZ; GE = 5 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

331.65∗(100−5 )100

= 315.06 mg/l

FL; GE = 15 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

315.06∗(100−15 )100

= 267.80 mg/l

DP; GE = 50 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

267.80∗(100−50)100

= 133.9 mg/l

FB; GE = 63%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

133.9∗(100−63)100

= 49.54 mg/l

Cactiv; GE = 50%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

49.54∗(100−50)100

= 24.77 mg/l ⇒C fMTS = 24.77 mg/l


G/S; GE = 0 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

290∗(100−0)100

= 290 mg/l

DZ; GE = 5%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

290∗(100−5)100

= 275.5 mg/l

FL; GE = 10 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

275.5∗(100−10)100

= 247.95 mg/l

DP; GE = 40 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

247.95∗(100−40)100

= 148.77 mg/l

FB; GE = 60%

39

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

148.77∗(100−60 )100

= 59.50 mg/l

Cactiv; GE = 60%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

59.50∗(100−60 )100

=23.80 mg/l ⇒C f CBO 5 = 23.80 mg/l


G/S; GE = 0 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

325∗(100−0)100

= 325 mg/l

DZ; GE = 5%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

325∗(100−5)100

= 308.75 mg/l

FL; GE = 10 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

308.75∗(100−10)100

= 277.87 mg/l

DP; GE = 35 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

277.87∗(100−35)100

= 180.61 mg/l

FB; GE = 60%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

180.61∗(100−60 )100

= 72.25 mg/l

Cactiv; GE = 60%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

72.25∗(100−60 )100

=28.9 mg/l ⇒C f CCOCr = 28.9 mg/l


G/S; GE = 0 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

12.5∗(100−0)100

= 12.5 mg/l

DZ; GE = 3%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

12.5∗(100−3)100

= 12.12 mg/l

FL; GE = 10 %

40

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

12.12∗(100−10)100

= 10.91 mg/l

DP; GE = 20 %

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

10.91∗(100−20)100

= 8.73 mg/l

FB; GE = 60%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

8.73∗(100−60 )100

= 3.49 mg/l

Cactiv; GE = 25%

Ci = Ci∗(100−¿ )

100⇒ Ci =

3.49∗(100−25 )100

=2.61 mg/l ⇒C f N total = 2.61 mg/l

4.5. Alegerea variantei tehnologice optime şi descrierea detaliată a

procesului tehnologic adoptat

Valori / Variante MTS CBO5 CCOCr Ntotal

Varianta I 31,50 24.79 34.11 3.78

Varianta II 14.17 12.39 17.05 1.89

Varianta III 12.11 11.15 15.35 1.70

Varianta IV 7.08 4.95 6.82 1.41

Varianta V 24.77 23.80 28.9 2.61

NTPA 001 35 25 125 10

Analizând cele cinci variante constatăm că toate variantele se încadrează din punct de

vedere ecologic, deoarece concentraţiile calculate sunt in conformitate cu Legea 188/2002,

NTPA 001/2002.

Din punct de vedere economic, alegem prima variantă, deoarece, aceasta are un cost de

întretinere mai scazut, iar procesele si utilajele nu sunt atât de pretenţioase. Neavând procese de

coagulare-floculare nu avem cheltuieli suplimentare pentru reactivii de coagulare –floculare.

41

Apa uzata brută intrata în statia de epurare, trece prin gratare si site, unde are loc retinerea

corpurilor si a suspensiilor de dimensiuni mari. Ulterior, se realizeaza separarea materiilor solide

in suspensie si a solidelor cu dimensiuni mai mari (nisip, pietris) prin sedimentare in

deznisipatoare.

În decantorul primar se realizeaza sedimentarea primara, a carui scop este reducerea

conţinutului de materii in suspensii si patial a materiei organice exprimata prin consumul chimic

de oxigen si prin consumul biochimic de oxigen. In bazinul cu nămol activ, apa uzata continand

compuşi organici biodegradabili dizolvati sau dispersii coloidale, este pusa in contact cu cultura

bacteriană mixta de microorganisme, care consuma impuritatile biodegradabile drept substrat

final, din decantorul secundar este evacuata apa epurată.

4.6 Schema bloc a procesului de epurare mecano-chimico biologic

42

4.7 Materii prime, auxiliare si utilitati

Materia prima reprezinta un ansamblu de material destinat prelucrarii, intr-o statie de epurare, in vederea obtinerii de apa epurata de caliate corespunzatoare. In cadrul statiei de epurare materia prima utilizata este apa uzata urbana. Apa, aburul, aerul comprimat, gazele inerte si energia electrica sunt uzual inglobate in denumirea de utilitati. Toate utilitătile sunt considerate ca facand parte din sfera problemelor energetice ale unei intreprinderi.

Apa. Functie de utilizarea apei se deosebesc mai multe categorii, cum ar fi: apa tehnologica, apa de racire, apa potabila, apa de incendiu, apa de incalzire.

Apa ca agent de incalzire poate fi: -apa calda cu temperatura pana la 90°C;-apa fierbinte, sub presiune pana la temperatura de 130-150°C. Apa este un agent termic cu capacitate calorica mare, usor de procurat. Pentru incalzire se prefera apa dedurizata cu scopul evitarii depunerilor de piatra.

43

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 turbinele cu contrapresiune sau din operatiile de evaporare, ca produs secundar. Este cunoscut sub denumirea de abur mort.

Aburul saturat este frecvent cunoscut 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. Aburul supraincalzit cedeaza, in prima faza, caldura sensibila de racire, pana la atingerea temperaturii de saturatie, când coeficientul individual de transfer de caldura este mic si apoi caldura latenta prin condensare. Aburul ca agent de incalzire este, in general scump.

Aerul comprimat. In industria chimica, aerul comprimat poate fi utilizat in urmatoarele scopuri:

-ca purtator de energie (pentru actionarea aparatelor de msura si de reglare, in atelierul mecanic);

-pentru amestecare pneumatica;-ca materie prima tehnologica;-ca fluid inert pentru manipulari de produse, suflari;-pentru diferite scopuri (curatirea utilajelor, uscare).

Energia electrica. Aceasta reprezinta una din formele de energie cele mai folosite datorita usurintei de transport la distante mari si la punctele de consum si randamentelor mari cu care poate fi transformata in energie mecanica, termica sau luminoasa.

Energia electrica transformata in energia mecanica este utilizata la actionarea electromotoarelor cu care sunt dotate diversele utilaje (pompe, ventilatoare, reactoare cu agitare mecanica).

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 in arc electric. Avantajul incalzirii electrice consta in reglarea usoara a temperaturii, posibilitatea

generarii incalzirii 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

44

masuri speciale de protectia muncii.(Tudose s.a, 1990)

4.8 Subproduse materiale si energetice, deseuri

Namolul activ in exces. Reprezinta cantitatea de namol activ care nu mai este necesara procesului de epurare, fiind exprimata in kg evacuate zilnic din instalatia de epurare; poate fi exprimate si in volume de namol cand se ia in considerare si umiditatea acestuia de 98,5-99,5%. Cantitatea de namol in exces depinde de mai multi factori, dintre care ponderea cea mai mare o reprezinta cantitatea de CBO5 din apa uzata la care se adauga factorul privind mentinerea concentratiei constante a namolului activ in bazinul de aerare.

Este stiut ca namolul activ de recirculare isi mareste neincetat volumul, prin proliferarea microorganismelor datorita hranei asigurata de apa uzata nou sosita in bazin. Namolul activ in exces poate fi trimis, spre tratare, in rezervoarele de fermentare metanica, dupa ce in prealabil a fost supus unui proces de reducere a umiditatii in bazine speciale numite ingrosatoare de namol. Daca schema tehnologica a statiei de epurare prezinta un amplasament corespunzator, se recomanda ca acest namol sa fie pompat intr-un camin din fata decantoarelor primare, prezentând urmatoarele avantaje:- cresterea eficientei decantoarelor primare, deoarece flocoanele de namol activ au efectul unui coagulant;- amestecul celor doua feluri de namoluri contine mai putina apa si in consecinta volume reduse de namol vor fi dirijate spre rezervoarele de fermentare, eliminand necesitatea obligatorie a ingrosatorului de namol.(Dima, 1995)

Deseuri menajere rezultate din statiile de epurare sunt ambalaje, hartie, recipientele de la reactivi etc.

Capitolul 5. Proiectarea tehnologică a utilajelor

Debitele de apă uzată

Determinarea debitelor de apă uzată reprezintă o etapă fundamental pentru proiectarea

sistemelor de canalizare şi a utilajelor din sistemul de epurare.

Cunoscând tipurile de ape uzate (menajere , industrilale) este necesar să se determine şi

să se analizeze debitele respective pentru a obţine informaţiile necesare pentru proiectare.

Conform datelor statistice aproximativ o treime din apa uzată municipal provine din

utilizările domestic (din folosinta sanitară , din spitale).

Consumul de apă şi debite de ape uzate se pot estima din evidenţele ţinute de regiile

autonome de apă. În aceste evidente sunt informatii referitoare la volumul de apă potabilă

produsă şi trimisă în sistemul de distribuire şi volumul de apă consumată.

45

Pentru a estima corect debitele de ape uzate este necesar să se determine prin contorizare

volumele reale consummate de populaţie sau industrial.

Factorii principali care influentează debitele de ape uzate sunt:

1. Factori specifici comunităţii :

Climatul , temperatura şi volumul de precipitaţii influenţează direct irigaţiile .

2. Populaţia nu influenţează valorile medii ale debitelor de apă uzată însă influenţează

valorile extreme ale debitelor (orele de vârf 9 – 22).

3. Densitatea locuinţelor şi tipul acestora afectează atât consumul interior cât şi

consumul exterior.

4. Posibilitaţile economice ale consumatorilor , prezenţa obiectivelor industriale sau

agricole.

5. Calitatea şi cantitatea sursei de alimentare . O calitatea coerspunzătoare a apei

potabile furnizate duce la un consum mare.

6. Conservarea apei pentru cazuri extreme .

7. Posibilitatea înregistrării corecte a consumului individual de apă prin contorizare ,

plăţile se vor face în funcţie de consum . În sistemele contorizate sistemele sunt de 10 – 15 % în

comparaţie şi sistemele necontorizate când pierderile sunt de 30%.

Fluctuaţii în monitorizarea apei

Cele mai mari consumuri de apă apar în liniile vară când consumul de apă creşte foarte

mult datorită irigaţiilor , iar iarna când se utilizează volume mari de apă cu scopul prevenirii

îngheţului conductelor.

Variaţiile consumului de apă în industrie sunt în general mici , iardebitele de apă uzate

sunt în general constant şi depinde de profilul de producţie, utilizarea proceselor continue si

discontinue.

5.1.Debite de calcul şi de verificare utilizate în staţiile de epurare municipal

Aceste debite de calcul şi verificate sunt specific fiecărei trepte din procesul de epurare a

apei uzate .

Valorile acestora sunt prezentate sintetic în următorul tabel :

46

Utilaj Debite de calcul (Qc) Debite de verificare (Qv)

Grătare , Site Qc = 2 * Qor.max Qv = Qor.min

Deznisipator Qc = 2 * Qor.max Qv = Qor.min

Decantor primar Qc = Qzi.max Qv =2* Qor.max

Bazin cu nămol activ Qc = Qzi.max Qv = Qor.max

Decantor secundar Qc = Qzi.max Qv = Qor.max

5.2 Dimensionare utilajelor din cadrul treptei mecanice de epurare

5.2.1. Dimensionarea grătarelor

Dimensionarea grătarelor

a)

Debite de calcul : Qc = 0.67 m3/s

Qv = 0.225m3/s

Se specifică gradul de reţinere a solidelor :GE = 5%;

Viteza apei uzate prin instspaţiile grătarului variază între 0.7 – 1 m/s.

Se aboptă : vg = 0.8 m/s.

Caracteristicile grătarelor din tehnologia de epurare :

Lăţimea barelor : s = 10 mm;

Coeficientul de formăa barelor : β = 1.83;

Distanţa dintre bare : b = 20 mm;

Unghiul de înclinare : θ = 75° .

Viteza în amonte de grătar trebuie sa varieze între 0.4 – 0.6 m/s şi în condiţii de

precipitaţii abundente poate varia între 0.4 – 0.9 m/s . Această viteză se poate calcula cu relaţia :

va = Qc

2∗Bc∗hmax= 0.67

2∗2∗0.4=0.418 m/s

unde ;

Qc = debit de calcul ;

Bc = înălţimea grătarului , Bc = 2m;

hmax = înălţimae lichidului în amonte de grătar . Aceata variază între 0.25 – 0.65 m .Vom

adopta hmax = 0.4 m .

47

b) Se calculează suma lăţimilor interspaţiilor dintre bare :

∑ b=Q c

2∗vg∗hmax

= 0.672∗0.8∗0.4

=1.046 m

c) Se calculează numărul de bare:

nb=Bc−∑ b−c

s=2−1.046−0.3

0.01=65.4

unde :

c = laţimea pieselor de prindere a barelor grătarului .Se adoptă 0.3 m.

d) Se verifică viteza apei în amonte de grătar :

va=74∗R23∗ j

12 [m /s]

va=74∗(0.285 )23∗(0.0005 )

12=0.71 [m / s]

unde:

R = raza hidraulică

R = Bc∗hmax

Bc+2∗hmax= 2∗0.4

2+2∗0.4=0.285

j = panta grătarului;

j = 0.5 mm;

e) Se calculează pierderea de sarcină pe grătar

h=B¿−( sb )

43∗va

2

2∗g∗sinθ=1.83−

( 0.010.02 )

43∗(0.71 )2

2∗9.81∗sin 75°

h=1.820

B¿ = coeficient de formă al barelor ;B¿=1.83m.

5.2.2. Dimensionarea deznisipatoarelor

Gradele de epurare pentru solide în deznisipator sunt cuprinse între 25 – 45 %.

Debite de calcul : Qc = 0.67m3/s;

Debite de verificare : Qv = 0.225 m3/s

48

Pentru dimensionarea deznisipatorului , sunt importante ariile următoare:

Aria orizontală a deznisipatorului : A0=B∗L=Qc

vs= 0.67

0.023=29.13m2

L = lungimea deznisipatorului;

B = lăţimea deznisipatorului;

vs = viteza de sedimentare.

Aria transversală a deznisipatorului : Atr=B∗H=Qc

va

H = înălţimea deznisipatorului ;

va = viteza apei în deznisipator ;

a) Se calculează volumul util al deznisipatorului:

V dez=Qc∗t dez=0.67∗50=33.5m3

t dez=¿ timpul de deznisipare care variază între 30 – 50 s. Se adoptă 50s.

b) Calculul suprafeţei orizontale:

A0=B∗L=Qc

vs∗α= 0.67

0.023∗1.5=43.695m2

α = caeficient ce ţine seama de regimul de curgere ,α=1.5 .

vs se adoptă 2.3 cm/s.

Încărcarea superficială:

vs'=

v s

α=0.023

1.5=0.015 m/s = 1.5 cm/s

c) Calculul ariei transversale :

Atr=Qc

v a

=0.670.15

=4.46m2

va= 0.05 – 0.3 m/s , funcţie de diametrul particulei de nisip. Se adoptă va= 0.15 m/s.

d) Se calculează lungimea şi lăţimea deznisipatorului :

L = α∗va∗t dez [m ]

L = 1.5*0.15*50 =11.25 m

B = A0

L[m]

49

B = 43.69511.25

=3.884 m

e) Se calculează înălţimea deznisipatorului :

H = V dez

L∗B[m ]

H = 33.5

11.25∗3.884=0.76 m

f) Se împarte deznisipatorul într-un număr de canale de deznisipare separate , iar lăţimea

unui compartiment canal b1 trebuie să fie cuprinsă între 0.6 – 2 m , iar în cazuri extreme poate fi

cuprinsa între 3 – 6 m . Se adoptă b1 = 1.4 m.

Numărul de compartimente utilizate va fi :

n = Bb1

=3.8841.4

=2.774

5.2.3. Dimensionarea decantoarelor primare

Pentru proiectarea decantoarelor sunt necesare studii privitoare la viteza de sedimentare

sau de ridicare la suprafaţă a materiilor în suspensie, exprimată global, prin încărcarea

superficială sau hidraulică . Conform STAS 4162 – 1/89, mărimea aceseti încărcări de suprafaţă ,

variază în funcţie de concentraţia iniţială a materiilor în suspensie de apa uzată şi de eficienţa

decantoarelor în ceea ce priveşte eliminarea suspensiilor.

Încărcarea superficială

(m3/m2h)

Adâncimi medii ale decantorului (m)

2 2.5 3

1 2 2.5 3

1.4 1.6 1.8 2.25

1.7 1.25 1.4 1.75

Dimensionarea tehnologică constă în stabilirea numărului şi dimensiunilor geometrice ale

50

decantoarelor în conformitate cu prevederile STAS4162/89.

a) Debit de calcul: Qc = 0.32 m3/s

Qv = 0.67 m3/s

Se adoptă un grad de epurare pentru solide în suspensie de 60% şi pentru CBO5 de 28 %.

b) Determinarea vitezei de sedimentare (vs), se face în funcţie de eficienţa sedimentării ,

care se urmăreşte şi de concentraţia iniţială a suspensiilor. În cazul acesta se adoptă vs:

vs = 1.5m/h = 0.0004166 m/s

c) Se calclulează încărcarea hidraulică :

vs'=

Qc

A0

∗α [m/s]

vs'= 0.32

768.122∗1.5=6.249∗10−4 m

s

unde α = coeficient ce ţine seama de regimul de curgere şi GE .

α = 1.5.

d) Viteza de circulaţie a apei prin decantor :

va = 10 mm/s = 0.01m/s

e) Tipmul de staţionare în decantor :

ts = 1.5 2.5 h.

Se adoptă ts = 2h = 7200s.

f) Se calculează volumul spaţiului de decantare:

Vs = Qc * ts [m3]

Vs = 0.32*7200 = 2304 m3

a) Se calculează ariile transversale şi orizontale:

Atr=Qc

v a

[m2]

Atr=0.320.01

=32m2

A0=Q c

vs

[m2]

51

A0=0.32

0.0004166=768.122[m2]

b) Se calculează lungimea decantorului :

L = va * ts [m]

L = 0.01*7200 = 72 m

c) Se calculează înălţimea totală a decantorului :

H = Hs + Hu + Hd = 0.4 + 2.999 + 0.45 = 3.879 m

Hs = înălţimea de siguranţă a decantorului primar , 0.2 0.6 m ; se adoptă Hs = 0.4m.

Hd = înălţimea depunerilor în decantorul primar , 0.2 0.6 m ; se adoptă 0.45

Hu = vs * ts [m] Hu = 0.0004166 * 7200 = 2.999 m

d) Se calculează lăţimea decantorului :

B = A0

L[m ] B =

768.12272

=10.668m

Dacă lăţimea decantorului primar este mai mare decât valorile standardizate (3 – 5) m se

recurge la compartimentarea bazinelor de sedimentare. Se adoptă lăţimea unui compartiment

b1 = 3.5 m şi se calculează :

n = Bb1

=10.6683.5

=3.048

e) Se calculează volumul total de nămol depus:

V t nămol=

¿ss

γ n

∗Qc∗C i ss∗100

100−P=

92.31150

∗0.32∗455∗100

100−95=235.99

unde :

γ n = densitatea nămolului;

γ n = 1100 1200 kg/m3;

Se adoptă γ n= 1150 kg/m3;

P = umiditatea mămolului;

P = 95 %.

52

5.3. Dimensionarea utilajelor din cadrul treptei biologice de epurare

Ipotezele considerate în proiect pentru etapa biologică sunt:

1. bazinul de nămol activ este asimilat cu un bazin cu amestecare perfectă în care se

consideră că în orice punct din bazin concentraţia substratului cât şi a nămolului activ este egală

cu cea de la ieşirea din bazin;

2. epurarea biologică se realizează în ansamblul format din nămol activ şi decantorul

secundar;

3. procesul biologic de degradare a materiei organice care are loc numai în bazinul de

nămol activ, în decantorul secundar se realizează separarea flocoanelor biologice de apa epurată

şi recircularea unei părţi a nămolului activ în bazinul de nămol activ;

4. în decantorul secundar, nămolul activ trebuie menţinut în stare proaspăta prin evacuarea

excesului şi recircularea unei părţi de nămol activ în bazinul de nămol activ în conformitate cu

raportul de recirculare;

5. pricipalele caracteristici ale nămolului activ ce sunt avute în vedere în proiect în treapta

biologică, sunt:

Indicele volumetric a nămolului IVN ;

Încărcarea organică a nămolului ION ;

Materiile totale în suspensie MTS.

5.3.1 Dimensionarea bazinului cu nămol activ

Bazin cu nămol activ

Epurarea biologică cu nămol activ a apelor uzate în bazinele de aerare constituie, în

prezent procedeul cel mai utilizat în staţiile de epurare. Avantajul acestuia este, realizarea unei

53

eficienţe de epurare mai ridicate, atât iarna cât şi vara, sunt lipsite de mirosul neplăcut şi de

prezenţa muştelor, suprafeţele specifice constituite sunt mai reduse, permite o mai uşoară

adaptare a procesului tehnologic din staţia de epurare la modificări de durată ale caracteristicilor

apelor uzate. Marele inconvenient al acestui procedeu este de ordin energetic deoarece necesită

un consum specific de energie mai ridicat, această energie fiind absorbită de utilajele care

furnizează oxigenul necesar proceselor aerobe.

Din punct de vedere constructiv, un bazin cu namol activ se prezintă sub forma unui

bazin rectangular din beton armat, unde epurarea biologică are loc în prezenţa unui amestec de

nămol activ şi apă uzată [Dima M.-1998].

Proiectarea tehnologică a unui bazin de egalizare implică calcularea volumului cumulativ

al unui bazin de egalizare; funcţie de acest volum se alege un bazin a cărui dimensiuni trebuie să

corespundă următoarelor specificaţii:

Variaţiile de debite şi de concentraţii ce apar ca urmare a procesului tehnologic provoacă

dereglări în funcţionarea staţiei de epurare, de aceea se impune un bazin de egalizare a debitelor

respective. Bazinul de egalizare a debitelor este de formă cilindrică şi se urmăreşte determinarea

diametrului şi înălţimii. Se calculează volumul bazinului de egalizare ţinând seama de:

Se calculează volumul cumulativ pentru fiecare interval orar;

Se reprezintă grafic variaţia volumului cumulativ în timp;(cronograme)

Se reprezintă curba debitului mediu;

Se calculează volumul bazinului de egalizare;

Se trasează tangenta de la punctul de maxim sau de minim a curbei debitelor realizate,

distanţa pe ordonată a acestei trepte reprezintă volumul bazinului calculat.

1. Concentraţia materiei organice exprimate în CBO5 ce intră în treapta biologică

CCBO5=165 . 3mg /l

2. Debitul de calcul al instalaţiei de epurare biologică:

Qc=Q zi . max=0 . 360m3/ s

3. Eficienţa epurării epurării biologice:

54

-global:

GEb=(CCBO5)tb−(CCBO

5)fb(CCBO5)ib

¿100

GEb=165 ,3−24 ,795165 ,3

⋅100

GEb=85 %

În general, bazinele cu nămol activ permit reducerea conţinutului de CBO 5 la valori mai

mici de 25 mg/L, conform NTPA 001/2005, asigurând un grad de epurare cuprins între 85 –

95%.

4.Încărcarea organică a bazinului cu nămol activ (IOB)

Reprezintă cantitatea de CBO5 din influent care poate fi îndepărtată într-un metru cub de

bazin de aerare. Datele din literatură oferă posibilitatea calculării IOB în trei variante:

a) Funcţie de GE, de conţinutul de materii în suspensie şi de timpul de aerare:

IOB=(CBO5)ibV

=K⋅√1−GE ,kgCBO5/m3⋅zi

IOB=5⋅√1−0 ,85

I OB =5⋅O ,38⇒ IOB=1 ,93kgCBO5 /m3⋅zi

K = coeficient de depinde de temperatură după cum urmează:

t = 10 – 20 °C → K = 5;

t = 20 – 30 °C → K = 6;

t = 30 – 40 °C → K = 7.

b) Funcţie numai de gradul de epurare:

Pentru GE = 89 % → IOB = 1,66 kg CBO5/m3∙zi

Pentru GE = 94 % → IOB = 1,24 kg CBO5/m3∙zi

c) În conformitate cu definiţia lui Imhoff:

Pentru GE = 60 – 80 % → IOB = 3,6 kg CBO5/m3∙zi

Pentru GE = 85 – 90 % → IOB = 1,8 kg CBO5/m3∙zi

5.Se calculează încărcarea organică a nămolului activ (ION)

55

a) Pentru GE = 93 % → ION = 0,22 kg CBO5/kg nămol activ∙zi

sau

b)

ION=Qc⋅(CCBO5)V⋅CN

=IOBCN

ION=1 ,932 ,57

⇒ ION=0 ,75kgCBO5 /kgNamolActiv⋅zi

CN = concentraţia nămolului activ;

CN = 2,5 – 4 kg/m3 , CN =3 kg/m3

sau

c)

ION=K⋅(1−GE )ION=5⋅(1−0 ,85 )⇒ ION=0 ,75 kg CBO5/kg nămol activ∙zi

CN=IOBION

CN=1,930,75

CN=2,57 kg/m3, se încadrează între limitele impuse.

6.Indicele volumetric al nămolului (IVN)

IVN reprezintă volumul unui gram de nămol de materie totală în suspensie după

30 minute de sedimentare.

IVN = 50 – 150 cm3/g în cazul în care nămolul activ acţionează în condiţii ce asigură o

eficienţă corespunzătoare procesului biologic de reţinere a CBO5.

IVN > 200 cm3/g în cazul în care nămolul activ se consideră că este „bolnav”

Indicele de încărcare organică:

Variază în funcţie de caracteristicile nămolului activ

Conţinutul în materii totale solide (MTS)

7.Se calculează volumul bazinului de aerare:

V=Qc ∙(CCBO 5

)ibIOB

=Q c ∙(CCBO5

)ibC N ∙ ION

⟹V=0,36 ∙165,3 ∙10−3∙24 ∙3600

2,57 ∙0,75=2667,168m3

8.Se calculează debitul de nămol activ recirculat (QR):

QR=r ∙QC⇒QR=0,36 ∙0,3458=0,12m3/s

r=CN

CR−CN

∙100⇒r= 2,5710−2,57

∙100=34,58 %

56

r = coeficient de recirculare.

CR = concentraţia nămolului activ recirculat

Se va adopta CR = 10 kg/m3

9.Timpul de aerare:

a) Când se consideră că recircularea nămolului poate fi neglijată:

ta=VQ c

→ ta=2667 ,1680 ,360⋅3600

→ ta=2 ,058h

b) Luând în considerare nămolul recirculat:

t ra=V

QC+QR

⇒ tra=2667,168

(0,360+0,12)∙3600=1,5435h

Se consideră că valoarea maximă ce poate fi recirculată este asigurată de o valoare rmax =

0,7.

Pentru această valoare se calculează:

Qr=rmax ∙QC=0,7 ∙0,36⇒Qr=0,252m3/s

t ra=V

QC+QR

⇒ tra=2667,168

(0,360+0,252)∙3600=1,2105h

10. Se calculează debitul de nămol în exces:

QN exces=1,2 ∙ ION0,23 ∙ ¿

100∙ LSB⇒QNexces=1,2 ∙0,750,23∙

0,85100

∙5147,63=49,14m3/s

( relaţia Huncker)

LSB = cantitatea de CBO5 pentru apa uzată ce urmează a fi prelucrată biologic, exprimat

în kg/zi

LSB=V ∙ IOB⇒LSB=2667,168 ∙1,93⇒LSB=5147,63kg /zi

11. Se calculează necesarul de oxigen (CO) necesar respiraţiei endogene şi în procesul de

nitrificare.

57

Co reprezintă necesarul de oxigen pentru respiraţia substratului şi a respiraţiei endogene a

microorganismelor, iar în cazul în care sunt luate în considerare procesele de nitrificare, se

adaugă şi necesarul de oxigen în nitrificare.

a. Calculul necesarului de oxigen se face pentru un proces de epurare fără nitrificare:

CO=a∙≥∙ c+b ∙CN tot=0,5 ∙0,85 ∙59,508+0,15 ∙79,344=37,19kgO2/zi

a = coeficient corespunzător utilizării substratului de către microorganisme pentru apele

uzate orăşeneşti.

a = 0,5 kg O2 / kg CBO5

c = coeficient care defineşte cantitatea totală de materie organică adusă de apa uzată

influentă.

c=Q c ∙(CCBO5)ib⇒c=0,36 ∙165,3=59,508kgCBO5

b = reprezintă oxigenul consumat de către microorganismele din nămolul activ aflate în

BNA, în timp de o zi.

b = 0,15 – 0,17 kg O2/kg CBO5∙zi. Se adoptă valoare de 0,15 kg O2/kg CBO5

CN tot = cantitatea totală de nămol activ din BNA, exprimată prin fracţiunea volatilă

CN tot=cION

=59,5080,75

=79,344kgCBO5

12.Capacitatea de oxigenare (CO). Reprezintă cantitatea de O2 ce trebuie introdusă prin diferite

sisteme de aerare.

kg/zi,

CO=Co⋅1α⋅Cos

CSA−CB

¿√K10

KT

¿760p

, kg /zi

CO=37 ,19⋅10,9

⋅11 ,357,4−1 ,75

⋅0 ,83⋅760783

⇒CO=66 ,87kg /zi

CO = necesarul de oxigen pentru consumarea materiei organice de către microorganisme;

α = raportul de eficienţă al transferului de oxigen în apa epurată a unui sistem de oxigenare;

α = 0,9;

COS = concentraţia oxigenului la saturaţie în condiţii standard funcţie de temperatură;

COS = 11,35 mg O2/l;

58

CSA = concentraţia la saturaţie a oxigenului în amestec de apă uzată şi nămol la temperatura de

lucru;

CSA = 7,4 mg O2/l;

CB = concentraţia efectivă a oxigenului în amestecul de apă uzată şi nămol activ;

CB = 1,5 – 2 mg O2/l; se adoptă valoarea 1,75 mg O2/l

K10 şi KT = coeficienţi de transfer ai oxigenului în apă pentru t = 10 °C şi respectiv t = 20 °C;

Radicalul raportului este 0,83.

p = presiunea barometrică calculată ca o medie a valorilor zilnice în oraşul în care se efectuează

epurarea apelor uzate; variază între 780 şi 785 mm Hg

p = 783 mmHg.

13.Sisteme de aerare pneumatică

Se folosesc dispozitive pneumatice de dispersie a aerului generat de compresoare sau

turbosuflante. Dispersarea se poate face cu: bule fine (d < 0,3 mm), cu bule mijlocii (d = 0,3 – 3

mm) şi cu bule mari (d > 3 mm). Se alege aerarea fină. Se utilizează sisteme de distribuţie cu

plăci poroase.

Se calculează capacitatea de oxigenare orară:

CO'=CO

δ⇒CO'=66 ,87

24⇒CO '=2,78 kgO2 /h

Se calculează debitul de aer necesar

Qaer=

CO'⋅103

COsp⋅H imersie

⇒Qaer=2 ,78⋅103

9⋅4⇒Qaer=77 ,22m3 /h

H imersie = adâncimea de imersie a sistemului de distribuţie a aerului.

H imersie = 4 m.

COsp = capacitatea specifică de oxigenare a sistemului de insuflare a aerului.

COsp = 8 – 10 g O2/m3 aer∙m. Se alege valoarea de 9 O2/m3 aer

Se calculează suprafaţa plăcilor poroase (Ap)

Poziţionarea distribuitorului de aer se realizează la înălţimea de imersie pe toată suprafaţa

bazinului de aerare.

Ap=

Qaer

iaer⇒ A p=

77 ,2260

⇒ A p=1 ,287m2

iaer = intensitatea aerării;

59

iaer = 1 m3/m2∙min = 60 m3/m2∙h.

Se calculează energia brută a sistemului de aerare:

ES = consumul specific de energie; se adoptă

ES = 5,5 W∙h/m3.

Dimensionarea bazinului cu nămol activ

Se recomandă H bazin = 3 – 5 m., H bazin=4m

Înălţimea totală a bazinului va fi:

H tot=H imersie+H s⇒H tot=4+0,7⇒ H tot=4,7m

H s = 0,5 – 0,8 m=0,7.

Lăţimea bazinului:

B=(1÷1,5 ) ∙ H tot⇒B=1,3 ∙4,7⇒B=6,11m

Lungimea bazinului:

L=(8÷18 ) ∙B⇒L=12 ∙6,11⇒L=73,32m

Determinarea numărului de compartimente necesar:

V=n⋅V 1

V 1=B ∙H tot ∙ L⇒V 1=6,11 ∙4,7 ∙73,32⇒V 1=2105,53m3

n= VV 1

⇒n=2667 ,1682105 ,53

⇒n≃2

5.3.2. Dimensionarea decantorului secundar

Decantoarele secundare sunt o parte componentă deosebit de importantă a treptei de

epurare biologică şi au scopul de a reţine nămolul, materiile solide în suspensie, separabile prin

decantare (membrana biologică sau flocoanele de nămol activ, evacuate o dată cu apa uzată din

filtrele biologice, respectiv din bazinele cu nămol activ).

Nămolul din decantoarele secundare are următoarele caracteristici:

-este puternic floculat;

-are un conţinut mare de apă;

60

-este uşor;

-intră repede în descompunere.

Dacă nămolul rămâne un timp mai îndelungat în decantoarele secundare, bulele mici de

azot care se formează prin procesul chimic de reducere, îl aduc la suprafaţă şi astfel, nu mai

poate fi evacuat.

În comparaţie cu filtrele biologice, unde evacuarea nămolului este necesar să se facă într-

un mod mai mult sau mai puţin contunuu, la bazinele cu nămol activ această operaţie trebuie să

se facă, în mod obligatoriu, continuu, pentru a asigura cantitatea şi calitatea corespunzătoare de

nămol în bazine, aspect de care depinde efiecienţa epurării.

Cele mai recomandate sunt decantoarele verticale; la staţiile mari de epurare se recurge la

decantoare radiale sau longitudionale. Din punct de vedere constructiv, decantoarele secundare

sunt asemănătoare cu cele primare.

Decantorul secundar radial

Particularitatea regimului de funcţionare a decantoarelor radiale constă în aceea că viteza

de circulaţie a apelor variază de la o valoare maximă în centrul decantorului până la o valoare

minimă în dreptul jgheabului periferic colector.

Din punct de vedere constructiv, decantoarele radiale se prezintă sub forma unor bazine

de beton armat având forma circulară în plan, în care apa uzată intră prin conducte (intrarea pe la

partea inferioară) sau prin canale (intrarea pe la partea superioară)

1. Debit de calcul şi de verificare:

Qc=Q zi ,max

Qc=0,36 m3/ s →QDSc = Qc +QR = 0,360+0,12=0,48

QDSc = 0,48·3600=1728m3/h

Qv=Q¿ , max

Qv=0,335m3 /s → QDSv = Qv +QR= = 0,335+0,12=0,455 m3/s;.

QDSv = Qv +QR= =0,455 ·3600=1638 m3/h

61

2. Stabilirea încărcării superficiale în bazinul de decantare secundar.

vsc' =

QDSc

Au

⇒ Au=17281,2

⇒ Au=1440m2

vsv' =

QDSv

Au

⇒v sv' =1638

1440=1,13m3/m2 ∙ h

Au = suprafaţa utilă a decantorului radial din care s-a scăzut suprafaţa de sub jgheabul

apei decantate.

În general, datele din literatură stabilite pentru încărcarea superficială în decantorul

secundar au o valoare mai mică sau egală cu 1,9 m3/m2∙h pentru valori ale IVN < 100 ml/g.

În general vsc' =1,2m3 /m2⋅h

3.Se calculează încărcarea superficială a decantorului secundar cu materii solide.

I SS=CN ∙(Qc+QR)

Au

⇒ I SS=2,57 ∙(0,36+0,12) ∙24 ∙3600

1440⇒ I SS=74,016kg /m2 ∙ zi

4.Se determină timpul de decantare

td = 3,5 ÷ 4 h;

td = 4 h.

5. Se calculează înălţimea utilă şi volumul decantorului

V=td ∙QDSc⇒V=4 ∙1728⇒V=6912m3

se alege conform STAS 4162/2-89, următorul decantor

D

(m

)

D1

(m)

D2

(m)

Au

(m2)

d1

(m

)

d2

(m

)

d3

(m

)

hs

(m

)

hu

(m

)

hd

(m

)

H

(m

)

b

(m

)

Vu

(m3)

da

(mm)

dc

(m

m)

dn

(mm

)

62

4040,1

4

37,

7

110

93 - - 0,4 3,5 - 3,9 1

388

2

700-

1000

500

-

700

350-

500

6.Se calculează volumul de nămol:

V u=¿DS

γ n∙CSSi ∙QDSc ∙

100100−p

⇒V u=0,801100

∙157,53∙1728 ∙100

100−0,95∙10−3 ∙24⇒V u=4,797m3/zi

GEDS= gradul de epurarea a decantorului secundar, GEDS= 80%

γn = densitatea nămolului, 1100÷ 1200 kg/ m3

p= umiditatea nămolului, p= 95%

CSSi = concentraţia la intrarea în treapta biologică a materiilor solide

7.Reţinerea solidelor în decantorul secundar

CSSi = 157,53mg/l

CSSf =31,5 mg/l

QDSc = 0,48m3/s

Reţinerea=QDSc (CSSi−CSSf )/1000=0 ,48⋅(157 ,53−31 ,5 ) /1000

Reţinerea= 6,05 ∙10−5 kg/ s

5.4 Tratarea namolurilor (aspecte generale privind colectarea si tratarea

namolurilor)

Epurarea apelor uzate, in vederea evacuarii in receptorii naturali sau recircularii lor,

conduce la retinerea si formarea unor cantitati importante de namoluri ce inglobeaza atata

materiile poluante din apele brute, cat si cele formate in procesele de epurare.

Procedeele de tratare a namolurilor sunt multiple si variate. Nu se pot stabili retete si

tehnologii si universale valabile, ci fiecare obiectiv trebuie studiat in conditiile sale specifice, pe

baza cunoasterii aprofundate,a caracteristicilor namolurilor supuse prelucrarii si performantelor

obtinute in procesele unitare.

La baza tuturor procedeelor de tratare a namolurilor stau doua procedee tehnologice si

anume stabilizarea prin fermentare(aeroba sau anaeroba) si eliminarea apei din namol

(deshidratarea). Intre aceste doua procedee de baza exista diverse combinatii de procedee a caror

63

aplicare se face diferentiat in functie de conditiile locale diferite de cantitatea si calitatea

namolurilor, de posibilitatea asigurarii terenurilor pentru amplasarea instalatiilor si a

constructiilor respective, de disponibilitatea de energie etc.

Clasificarea procedeelor de tratare a namolurilor se poate face dupa criteriul reducerii

umiditatii, diminuarii componentei organice, dupa criteriul pretului de cost etc.

Tabel.5.4 Clasificarea tratarii namolurilor dupa criteriul reducerii umiditatii

Grupa de prelucrare Procedeul de prelucrare

Conditionare 1. fermentarea aeroba sau anaeroba

2. ingrosare gravitationala sau flotare

3. elutriere

4. conditionare chimica

5. conditionare termica

Deshidratare pana la umiditate 50-80% 1. iazuri de namol

2. paturi de deshidratare

3. deshidratare mecanica-statica

4. deshidratare mecanica-dinamica

Deshidratare sub 26% umiditate 1. deshidratarea termica

2. imprastierea pe teren sau acoperirea unor

incinte

Prelucrare finala in vederea reintegrarii in

mediul natural si valorificarii

1. incinerarea

2. evacuarea in mare sau subteran

3. compostarea impreuna cu gunoaiele

4. livrarea cu agent de contionare a solului

5. halde permanente

6. acumularea pentru valorificarea ulterioara

Din acest tabel rezulta ca procedeele de prelucrare conduc la o obtinerea urmatoarelor

tipuri de namoluri :

Namol stabilizat (aerob sau anaerob)

Namol deshidratat( natural sau artificial)

64

Namol igienizat

Namol fixat

Cenusa( rezultat din incinerarea namolurilor)

De regula namolurile proaspete din statiile de epurare urbane sunt prelucrate in prealabil

prin fermentarea anaeroba, dupa care urmeaza procesele de deshidratare naturala sau artificiala si

in final valorificarea lui in agricultura ca ingrasamant organic, daca corespunde din punct de

vedere bacteorologic.

Formarea si caracteristicile namolurilor

Principalele tipuri de namoluri ce se formeaza in procesele de epurare apelor uzate sunt :

Namol primar rezultat din trapta mecanica de epurare ;

Namol secundar rezultat din treapta de epurare biologica ;

Namol amestecat rezultat din amestecul de namol primar cu namol activ in exces ;

Namol de precipitare rezultat din epurarea fizico-chimica a apei uzate prin adaos

de agenti de neutralizare, precipitare si coagulare-floculare ;

In functie de compozitia chimica, namolurile pot fi :

Namoluri cu compozitie predominanta anorganica cu continut peste 50%

substante minerale;

Namoluri cu compozitie predominant organica care contin peste 50% substanta

volatila.

Tinand seama de stadiul de prelucrare in cadrul statiei de epurare, deosebim :

Namol primar brut ;

Namol activ in exces proaspat ;

Amestec de namol proaspat ;

Namol sterilizat.

Procese si procedee de prelucrare a namolurilor

Procesele de prelucrare a namolurilor sunt multiple si variate, in functie de provenienta si

caracteristicile lor, dar si in functie de modul final de evacuare.

Clasificarea proceselor de prelucrare se poate face dupa diferite criterii, cum ar fi

reducerea umiditatii, mineralizarea componentei organice etc.

Fermentarea namolului

65

Fermentarea namolului, in vederea unei prelucrari ulterioare sau a depozitarii se poate

realiza prin procedee anaerobe sau aerobe - primele fiind cel mai des folosite. In procesul de

fermentare, materialul organic este mineralizat, iar structura coloidala a namolului se modifica.

Namolul fermentat poate fi mai usor deshidratat, cu cheltuieli mai mici decat in cazul namolului

brut.

Fermentarea anaeroba a namolului

Prin fermentare anaeroba se intelege procesul de degradare biologica a substantelor

organice din namoluri, prin activitatea unor populatii bacteriene, care in anumite conditii de

mediu (pH, temperatura, etc) descompun materiilor organice din namol prin procese de oxido –

reducere biochimica in molecule simple de CH4, CO, CO2 si H2, care formeaza asa numitul gaz

de fermentatie sau biogaz si care are o putere calorica medie de circa 5.000kcal/Nm3.

Cinetica fermentarii anaerobe se desfasoara sub influenta a doua grupe principale de

bacterii care traiesc in simbioza in acelasi mediu fizic si chimic respectiv bacterii anaerobe si

aerobe, care transforma, prin hidroliza, substantele organice complexe (hidratii de carbon,

proteine, grasimi) in substante organice mai simple (acizi organici inferiori, alcooli etc.) cu

ajutorul enzimelor extracelulare. In continuare aceste substante sunt sursa de hrana pentru

moleculele mai simple, care cu ajutorul enzimelor intracelulare sunt transformate in compusi

simpli si inofensivi mediului: metan, dioxid de carbon etc.Rezulta ca fermentarea anaeroba este

un proces complex care se desfasoara in doua faze:

faza de lichefiere;

faza de gazificare.

Fermentarea aeroba a namolului

Acest proces consta, ca si fermentarea anaeroba, dintr-un proces de degradare biochimica

compusilor organici usor degradabili. Fermentarea aeroba se realizeaza in practica prin aerarea

separata a namolului (primar,secundar sau amestec) in bazine deschise. Echipamentul de aerare

este acelasi ca si pentru bazinele de namol activ.

Fermentarea aeroba a namolului se recomanda mai ales pentru prelucrarea namolului

activ in exces, cand nu exista treapta de decantare primara, sau cand namolul primar nu se

preteaza la fermentare anaeroba.

Avantajele procedeului sunt:

- exploatare simpla;

66

- lipsa mirosurilor neplacute;

- igienizarea namolului (reducerea numarului de germeni patogeni) si reducerea cantitatii

de grasimi.

Dintre dezavantaje se semnaleaza, cele mai importante, consumul de energie pentru

utilajele de aerare proprii, comparativ cu fermentarea anaeroba care produce si gaz de

fermentare.

Un namol se considera fermentat aerob cand componenta organica s-a redus cu 20-

25%, cantitatea de grasimi a ajuns la maximum 6,5 % (fata de substanta uscata), activitatea

enzimatica este practic nula, iar testul de fermentabilitate este negativ.

Ingrosarea namolului

Aceasta metoda constituie cea mai simpla si larg raspandita metoda de concentrare a

namolului, avand drept rezultat reducerea volumului si ameliorarea rezistentei specifice la

filtrare.

Gradul de ingrosare depinde de mai multe variabile, dintre care mai importante sunt: tipul

de namol (primar, activat, fermentat etc), concentratia initiala a solidelor, temperatura, utilizarea

agentilor chimici, durata de ingrosare etc. Prin ingrosare, volumul namolului, pe seama apei

eliminate, se reduce de circa 20 ori fata de volumul initial, in schimb ingrosarea este eficienta

pana la o concentratie de solide de 8 -10%.

Ingrosarea se poate realiza prin decantoare – ingrosatoare gravitationale, flotare sau

centrifugare etc.

Ingrosarea gravitationala se realizeaza in decantoare verticale (pentru statii mici) sau

decantoare radiale. Gradul de ingrosare depinde de durata procesului si de inaltimea coloanei de

apa (adancimea bazinului) din decantor.

Ingrosarea prin flotare se aplica pentru suspensii care au tendinta de flotare si sunt

rezistente la compactare prin actiunea gravitationala. Se aplica procedeul de flotare cu aer

insuflat sub presiune, care prin destindere la presiunea apropiata de cea atmosferica, elimina bule

fine de aer care se ataseaza flocoanele.

Ingrosarea prin centrifugare se recomanda pentru namolul activat in exces, atunci cand

nu se dispune de spatiu pentru executarea de decantoare - ingrosatoare.

67

Tratarea preliminara a namolurilor

Aducerea namolurilor primare, secundar si brute sau stabilizate in categoria namolurilor

usoare filtrabile, deci cu rezistente specifice de cca. 10x1010 cm/g se realizeaza printr-o tratare

preliminara a acestor namoluri utilizand urmatoarele procedee : tratarea termica, tratarea

chimica, elutrierea etc. Tratarea preliminara a namolurilor consta deci in crearea conditiilor

favorabile necesare prelucrarii ulterioare.

Conditionarea chimica (coagularea) namolului cu reactivi chimici este o metoda de

modificare a structurii sale, cu consecinta asupra caracteristicilor de filtrare, in special in filtrele

presa sau cu vacum.

Faza solida a namolurilor este formata din particule fine distribuite si coloizi care

sedimenteaza greu. Autocoagularea namolului nu poate avea loc deoarece ionii care inconjoara

nucleul coloidal formeaza impreuna cu acesta o micela cu un strat dublu electric, avand

potentialul zeta bine determinat.

Agentii de conditionare chimica a namolului se pot grupa in trei categorii:

Mineral : sulfat de aluminiu, clorhidrat de aluminiu, clorura ferica, oxid de calciu ;

Organici : polimeri sintetici, produsi de policondensare sau polimeri naturali ;

Mixti : amestec de polimeri sintetici cu saruri minerale sau amestec de coagulanti

minerali ;

Doza optima de coagulare se defineste ca doza cea mai mica care in conditii de laborator

produce un namol cu rezistenta specifica la filtre de 10x1010 cm/g.

Eficienta procesului de tratare chimica este legata de o serie de factori tehnilogici cum ar

fi : durata si intensitatea amestecului, ordinea de introducere a agentilor chimici in cazul

conditionarii mixte.

Conditionarea termica

Are in vedere modificarea structurii namolurilor cu ajutorul temperaturii si presiunii

ridicate, astfel ca namolul poate fi deshidratat mecanic fara a apela la conditionarea

chimica.Conditionarea termica se realizeaza la temperatura de 100-200ºC, la presiunea de 1-2,5

bari si durate de incalzire pana la 60 minute, depinzand de tipul si caracteristicile namolurilor si

de procesul utilizat.

68

Conditionarea termica se recomanda a fi aplicata deoarece elimina mirosurile neplacute,

asigura sterilizarea namolului prin distrugerea bacteriilor, reduce continutul de substanta

organica, elimina necesitatea de reactivi chimici etc.

Elutrierea

Elutrierea namolurilor, impreuna cu conditionarea chimica ocupa un loc important in

cadrul tratarii preliminare a namolurilor.

Elurtierea namolurilor este un proces fizic de conditionare care asigura scaderea

rezistentei specifice la filtrare prin eliminarea din namolului fermentat sau brut mineral a

coloizilor si aparticulelor fiind dispersate. Pe de alta parte elutrierea reduce si alcalinitatea

namolului, necesara in special, cand se prevede folosirea de ractivi pentru conditionarea

namolului.

Ca agent de elutriere se utilizeaza apa de rau, de retea, din statia de epurare, iar din punct

de vedere tehnologic aceasta operatie se desfasoara in bazin deschis care functioneaza intr-o

treapta, in doua trepte sau in contra curent.

Deshidratarea namolurilor.

In mod obisnuit, namolurile trebuie transportate cu vehicule la locul de valorificare sau

de depozitare finala. Aceasta operatie nu este insa posibila deoarece namolurile fermentate

contin cantitati mari de apa (95-97% umiditate).

Aceasta situatie impune aplicarea unui proces de deshidratare chiar si in statia de epurare;

prin acesta volumul lor se reduce considerabil si devenind transportabile pe uscat.

Deshidratarea se poate realiza prin urmatoarele procedee:

Naturale de evaporare si drenare

Artificiale care pot fi mecanice si termice

In functie de gradul de reducere a umiditatii deosebim urmatoarele metode de

prelucrare a namolurilor:

Deshidratarea naturala cu reducerea de umiditate la 75-80%

Deshidratarea mecanica pana la 50-75%

69

Deshidratarea chimica(avansata) pana la 20-30%

Deshidratarea naturala

Procedeele naturale sunt cele mai raspandite in prezent, deoarece simplitatea de

constructie, utilajul redus si munca, practic necalificata necesare in exploatarea le fac accesibile

in majoritatea statiilor de epurare.

Procedeele naturale nu au nevoie de tratari preliminare, deci cantitatea namolului nu este

alterata prin folosirea unor substante chimice constituind un ingrasamant organic de buna calitate

in agricultura.

Dezavantajul deshidratarii naturale a namolurilor, este legata de necesitatea existentei

unor terenuri intinse si de dependenta accentuata de conditii atmosferice, motiv pentru care acest

procedeu devine neeconomic.

Operatia de deshidratare naturala se poate face in iazuri de namol si pe platforme de

uscare a namolurilor.

Deshidratarea mecanica

Alegera unuia din procedeele de deshidratare mecanica necesita studii prealabile de

laborator privind filtrabilitatea namolurilor si in final precizarea utilajului optim impus de

specificul namolurilor. Procedeele se bazeaza pe constatarea ca supunand namolul la diferite

actiuni mecanice de compresiune sau de depresiune este indepartata (in mare masura) apa libera

existenta intre particulele solide ; pentru a se reduce in plus apa legata coloidal si capilar trebuie

sa se actioneze asupra schimbarii, asupra structurii namolului, namolul trebuie supus unei tratari

prealabile-coagulare, elutriere etc.

Metodele frecvente aplicate la deshidratarea mecanica a namolurilor sunt :

Vacum filtre(filtrare prin suprapresiune)

Filtrele presa

Centrifugarea

Deshidratarea mecanica pe filtru presa cu banda

Deshidratarea avansata

Deshidratarea avansata a namolurilor, cu reducerea componentei organice se realizeaza

prin procedee termice de prelucrare. In acest mod, in marile statii de epurare unde volumele de

70

namol sunt importante se asigura conditii de manevrare usoara a namolurilor deshidratare,

dependent de conditiile atmosferice.

Metodele frecvent aplicate la deshidratarea avansata a namolurilor sunt :

Uscarea termica- Reducerea avansata a umiditatii namolului se poate realiza prin

evaporarea fortata a apei, pana la o umiditate de 10-15%, in instalatii speciale si cu aport de

energie exterioara. Principalele tipuri de instalatii utilizate pentru uscarea termica a namolului

sunt: uscatoare cu vetre etajate, uscatoare rotative si uscatoare prin atomizare.

Incinerarea-Pentru incinerare se recomanda reducerea prealabila a umiditatii namolului

brut si evitarea stabilizarii aerobe sau fermentarii anaerobe, care diminueaza puterea calorica a

materialului supus incinerarii. In acest scop, pentru incinerarea namolului se utilizeaza cuptoare

rotative cilindrice, cu vetre multiple sau cu pat fluidizat.

Valorificarea si evacuarea finala a namolurilor

Valorificarea namolurilor nu constituie un scop in sine in epurarea apelor uzate urbane,

ea trebuie considerata numai ca fiind un mijloc de indepartare a namolurilor din zona statiilor de

epurare, fara a avea un impact negativ asupra mediului.

Namolul din statiile de epurare urbane contin, in afara de gazele de fermentare, unele

substante care pot fi valorificate. Unele dintre acestea, cum sunt substantele hranitoare pentru sol

si plante si-au gasit o larga utilizare. In schimb, recuperarea de metale si de alte substante utile se

aplica in special, la namolurile provenite din apele uzate industriale.

Valorificarea namolurilor ca fertilizatori ai solului depinde de procesul de tratare a

acestuia. In plus, namolul furnizeaza solului substante organice si elemente chimice, cum sunt:

Fe, Mn, Zn, Cu, Mo etc. dar, in acelasi timp, el poate contine si o serie de elemente si substante

nedorite, care, depasind o anumita concentratie pot deveni daunatoare atat pentru sol si plante,

cat si pentru apele de suprafata si subterane. In aceasta categorie intra metalele grele,

microorganismele patogene si compusii organici persistenti.

Azotul total continut in namolul proaspat este de 4,5% in greutate uscata si de 1,13% in

namolul fermentat, el fiind esential pentru dezvoltarea frunzelor si tulpinelor plantelor, fosforul

sub forma de acid fosforic, actioneaza asupra cresterii radacinilor plantelor, fiind 2,25% in

namolul proaspat si de 0,75% in namolul fermentat. Potasiul sub forma de oxid de potasiu (K2O)

ajuta la formarea clorofilei, iar continutul lui in namol proaspat este de 0,5% si de 0,25% in

71

namolul fermentat, exprimate in greutate uscata fata de cea a namolului proaspat (Roediger -

1982). Substantele organice din namol participa la formarea humusului cu consecinte favorabile

privind capacitatea solului de a retine apa, de a rezista la eroziune si de a constitui un substrat

pentru bacterii.

Analizand valorile substantelor fertilizante din namolul proaspat si cel fermentat, rezulta

ca namolul fermentat contine cu 40-50% mai putine substante fertilizante decat namolul

proaspat. Folosirea namolului in agricultura se face sub forma de namol lichid proaspat, namolul

lichid stabilizat aerob, namol lichid pasteurizat, namol deshidratat, namol compostat, namol

uscat (granule sau pulbere) etc. In toate cazurile fiind obligatorie analiza compozitiei chimice a

namolului, precum si respectarea normelor si restrictiile ecologice recomandate de agentiile de

protectia mediului.

Pentru eliminarea pericolului de infectare a solului, a culturilor, apelor freatice etc, cu

germeni patogeni, oua de paraziti etc, trebuie luate o serie de masuri de diminuare a potentialului

infectios. In acest scop, specialistii considera necesara o tratare suplimentara a namolului (lichid

sau deshidratat) in vederea dezinfectiei lui recomandand pasteurizarea, iradierea, tratare cu

agenti chimici, compostarea etc.

Pasteurizarea consta in incalzirea namolului la 80-900C cateva minute, inainte sau dupa

fermentare, utilizand vapori de apa calda, arzatoare sau instalatii cu microunde. Un alt procedeu

de dezinfectie termica il reprezinta si uscarea namolului. Dezinfectia namolului se poate face

prin iradiere cu Co-60.

Compostarea constituie un procedeu de mineralizare a materiei organice continute in

namol cu ajutorul microorganismelor, realizandu-se in final un material inofensiv, cu volum si

greutate reduse, ce poate fi utilizat fara dificultati, din punct de vedere igienic, ca ingrasamant

agricol. Namolul se preteaza mult mai bine la compostare daca este amestecat cu gunoi menajer.(

Dima M./1998).

72

5.5. Fise tehnice ale utilajelor dimensionale

Fisa tehnica nr.1

Denumire utilaj: Gratar Domeniul de utilizare: Gratarele sunt folosite pentru a retine corpurile plutitoare si

suspensiile mari din apele uzate (crengi si alte bucati din material plastic, de lemn, animale moarte, legume, carpe si diferite corpuri aduse prin plutire, etc.), pentru a proteja mecanismele si utilajele din statia de epurare si pentru a reduce pericolul de colmatare ale canalelor de legatura dintre obiectele statiei de epurare

Descriere: Gratarele se confectioneaza sub forma unor panouri metalice, plane sau curbe, in interiorul careia se sudeaza bare de otel paralele prin care sunt trecute apele uzate. In functie de distanta dintre aceste bare, se deosebesc gratare rare si gratare dese.

Gratarele sunt alcatuite din bare metalice. Distanta dintre bare, gratarele pot fi:- cu deschidere mare (2,5-5 cm.);- cu deschidere mai mica (1,5-2,5 cm.).

Functionare: Gratarele au rolul de a retine corpurile de dimensiuni mari (gratarele rare) si suspensii de dimensiuni mari (gratare dese).Gratarele pot fi cu curatire manuala sau mecanica.

Dimensiuni: -Latimea barelor: s=10 mm;

- Coeficientul de forma a barelor: =1,83;- Distanta dintre bare: b=20 mm;

- Unghiul de inclinare: =750;- Numarul de bare: n= 66

73

Fisa tehnica nr.2

Denumire utilaj: Deznisipator

Domeniul de utilizare: Deznisipatorul are rolul de a elimina pietrisul si alte materii solide cu dimensiuni ≥ 0,2 mm., care au densitatea mult mai mare decat a apei sau a componentilor organici din apele uzate

Descriere: Deznisipatoarele se prezinta sub forma unor bazine din beton armat unde sunt retinute suspensiile granulare sub forma de particule discrete care sedimenteaza, independent unele de altele, cu o viteza constanta. Aceasta viteza, asa cum s-a aratat, depinde de forma, marimea si greutatea particulei. Este absolut necesara plasarea acestor bazine inaitea centrifugelor, schimbatoarelor de caldura, a pompelor de presiuni mari.

Localizarea deznisipatoarelor se face de obicei dupa gratare si site si instalatia de flotatie si inaintea decantoarelor primare. Se recomanda folosirea acestor utilaje atunci cand curba de sedimentare indica faptul ca intr-un timp scurt, aproximativ 120-180 secunde, se depun 25-30% din totalul suspensiilor continute in apa.

Functionare: Deznisipatorul are rolul de retine a suspensiilor granulare care sedimenteaza. Exploatarea si intretinerea deznisipatorului consta in curatirea bazinului si evacuarea namolului cu utilaje speciale. 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. In functie de modul de curatire a depunerilor, se deosebesc deznisipatoare cu curatire manuala, deznisipatoare cu curatire mecanica si hidraulica.

Dimensiuni: - Aria orizontala: A0=29,13m2

- Aria transversala: Atr =4,46m2;- Lungimea: L=11,25m;

74

- Latimea: B=3,8m;- Inaltimea: H=0.76m;- Numarul de compartimente: n=3.

Fisa tehnica nr.3

Denumire utilaj: Decantor primar.

Domeniul de utilizare: Sunt bazine deschise in care se separa substantele insolubile mai mici de 0,2 mm. Care se prezinta sub forma de particule floculente, precum si substante usoare care plutesc la suprafata apei.

Descriere: decantorul primar prevede patru compartimente cu dispozitive de separare, un canal de ocolire, camere de repartitie asezate in fata decantorului, dotate cu stavilare si orificii cu ajutorul carora se regleaza debitul si nivelurile de apa in fiecare compartiment. In scopul maririi eficientei de reducere a suspensiilor in decantorul primar, in afara de decantorul primar, in afara de cresterea duratei de decantare se mai folosesc urmatoarele solutii tehnologice:

- adaugarea unor substante in suspensie care sedimenteaza usor, in speta namolul activ din deantorul secundar, care indeplineste rolul de adjuvant si de biocoagulator;

- aerarea preliminara a apelor uzate care contribuie la formarea flocoanelor, separatorul de grasimi care functioneaza prin flotare contribuie la preaerarea apelor;

- pentru apele uzate industriale se recomanda tratarea preliminara cu coagulanti chimici care contribuie la cresterea dimensiunilor aglomerarilor.

Eficienta decantarii primare asupra reducerii materiilor organice exprimata in CBO5, este de 20-25%.

Functionare: Accesul si evacuarea apei se face cat mai uniform pentru o functionare cat mai buna a ascetuia. Distributia apei in decantoare trebuie realizata pe toata inaltimea utila, precum si pe toata latimea ori perimetrul distribuitorului. Dupa directia de deplasare a apei uzate in decantoare, acestea se impart in doua grupe:

- decantoare orizontale; in decantoarele orizontale apele uzate circula aproape orizontal;- decantoare verticale; in decantoarele verticale apa circula de jos in sus.

Dimensiuni: - Aria orizontala: A0=867,13m 2

- Aria transversala: Atr =36m2;- Lungimea: L=72 m;

75

- Latimea: B=12,04m;- Inaltimea: H=3,87 m;

-Numarul de compartimente: n=4

Fisa tehnica nr. 4

Denumire utilaj: Bazin cu namol activ

Domeniul de utilizare: Bazin cu namol activ are un rolul principal in eliminarea materiilor organice biodegradabile continute in apele uzate cu ajutorul organismelor ce intra in alcatuirea namolului activat.

Descriere: bazinul cu namol activ este alcatuit din 2 compartimente.Un bazin de aerare se prezinta sub forma unui bazin rectangular din beton armat, unde epurarea biologica are loc in prezenta unui amestec de namol activ si apa uzata microorganismelor ce intra in alcatuirea namolului activat avand un consum mare de energie.

Avantajele folosirii bazinului cu namol activ sunt: realizarea unei eficiente mai ridicate, atat iarna cat si vara, sunt lipsite de mirosul neplacut si de prezenta mustelor, suprafetele specifice constituente sunt mai reduse, permite o mai buna adaptare a procesului tehnologic din statia de epurare la modificari de durata ale caracteristicilor apelor uzate, etc.

Marele inconvenient al acestui proces este de ordin energetic deoarece necesita un consum specific de energie mai ridicat, aceasta energie fiind absorbita de utilajele care furnizeaza oxigenul necesar proceselor aerobe.

Functionare: Procesul epurarii biologice in bazinul de namol activ este asemanator celui care se dezvolta in locurile sau cursurile naturale cand se produce autoepurarea apei, aici aplicandu-se un complex de masuri care contribuie la intensificarea proceselor: marimea concentratiei namolului activ, aerarea artificiala a operatiei, pentru intensificarea oxigenarii acesteia, agitarea artificiala a apei in vederea dispersarii in apa uzata bruta a namolului recirculat.

Dimensiuni: - Lungimea: L=73,32 m;- Latimea: B=6,11 m;- Inaltimea: H=4,7 m;-Numarul de compartimente: n=2.

76

Fisa tehnica nr.5

Denumire utilaj: Decantor secundar.

Domeniul de utilizare: 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. Substantele retinute in decantoarele secundare poarta denumirea generica de namol biologic, iar in cazul in care decantoarele secundare sunt amplasate dupa bazinele de aerare, substantele retinute poarta denumirea de namol activat.

Descriere: Din punct de vedere constructiv, decantoarele radiale se prezinta sub forma unor bazine de beton avand forma circulara in plan, in care apa uzata intra prin conducte (intrarea pe le partea inferioara) sau prin canale (intrarea pe la partea superioara).

Functionare: Decantorul este echipat cu dispozitive adecvate pentru colectarea si evacuarea namolului in mod continuu sau cu intermitent, cu conditia ca intervalul de timp dintre doua evacuari de namol sa nu fie mai mare de 4 ore. Particularitatea regimului de functionare a decantorului consta in aceea ca viteza de circulatie a apelor variaza de la o valoare maxima in centrul decantorului pana la o valoare minima in dreptul jgheabului periferic colector. Pentru functionarea corecta a unitatilor de decantare se impune distributia egala a debitelor intre unitatile respective, lucru care se realizeaza prin prevederea in amonte de decantoarele secundare a unei camere de distributie a debitelor (denumita si distribuitor).

Dimensiuni: - Diametrul: D = 50 m;- Inaltimea: H = 3,9 m;- Suprafata utila a decantorului: Au=1440 m2;- Numarul de decantoare: n=1;

77

Capitolul 6. Constructii si instalatii prevazute in cadrul statiei de epurare

municipala

6.1 Constructii si instalatii legate direct de procesul tehnologic a statiei de epurare

municipale

Asezarea in plan, cea mai logica a constructiilor si instalatiilor din statia de epurare este

cea care urmareste procesul de tratare.

Asezarea pe vertical este dictata de conditiile de curgere hidraulica a apei in statie, care

trebuie sa se realizeze ori de cate ori este posibil prin gravitatie, de natura terenului de fundatie si

de topografia amplasamentului.

Din motive de exploatare, protectia contra racirii apelor uzate, structura etc., bazinele cu

diferite folosinte din statia de epurare, sunt astfel asezate, incat nivelul apei din ele sa corespunda

cu nivelul terenului, uneori sunt ingropate complet, iar alte ori sunt jumatate ingropate si

jumatate mai mult ridicate deasupra solului.

Alegerea intre bazinele plate si cele adanci trebuie bine analizata, deoarece in numeroase

cazuri, spre deosebire de constructia celor mai multi proiectanti, bazinele adanci pot fi mai

avantajoase. Statiile de epurare se construiesc in terasele inferioare ale raurilor, unde in orice

moment exista pericolul ridicarii nivelului apelor subterane, care atrage dupa sine marirea fortei

de sub presiune, in special la bazinele plate; de aici, necesitatea construirii de radiere cat mai

groase, care sunt de multe ori mai costisitoare.

In ceea ce priveste forma in plan a bazinelor ingropate in pamant, fara indoiala forma

circulara, in comparatie cu cea rectangulara, este cea mai avantajoasa din toate punctele de

vedere.

Materialul de constructie ale obiectelor dintr-o statie de epurare este betonul armat sub

diferite forme. Otelul este cel mai des folosit pentru partile metalice, acoperisuri, distribuitoare,

scari etc.

78

Compartimentarea constructiilor, atat pentru a evita oprirea intregii statii in caz de avarie,

cat si pentru o usoara exploatare si realizarea dezvoltarii pe etape a statiei, trebuie avuta in

vedere in permanenta in proiectare.

Conductele si canalele de legatura intre diferite constructii si instalatii din statie reprezinta

un procent important din ansamblul statiei de epurare. Conductele trebuie amplasate asfel incat

canalul de aductiune a apei in statie sa nu fie pus sub presiune.

La canale, colturile intre radieri si pereti vor fi rotunjite, pentru o mai buna antrenare a apei

si se vor evita curbele in loc, iar in plan se recomanda raze de curbura egale cu de 5 ori latimea

canalului. Conductele se executa din fonta, azbociment, otel izolat la interior si exterior, iar

canalele din beton si de cele mai multe ori din elemente din beton armat prefabricate.

Conductele de by-pass pot apare ca necesare in urmatoarele puncte: la intrarea in statie,

dupa gratare, dupa deznisipare, dupa decantoarele primare. In particular, conductele de by-pass

sunt necesare statiilor de epurare care primesc ape uzate din retele de canalizare dimensionate in

sistem unitar, insa pot fi necesare si celor care primesc ape uzate din retele in sistem divizor,

atunci cand cantitati importante de apa subterana sunt colectate in acestea.

Conducte prin care se transporta namolul, executate de obicei din fonta, trebuie sa fie

suficient de mari in diametru deoarece pierderile de sarcina sunt cu 50 – 100 % mai mari in

comparatie cu cele care transporta ape uzate. Aceste conducte trebuie sa fie prevazute cu

posibilitati de curatire din loc in loc si cu ventuze pentru evacuarea gazului.

Camerele de repartitie au ca scop sa asigure distributia automata si uniforma a unor

cantitati egale de ape uzate si namoluri la constructii sau compartimente similare.

6.2 Constructii si instalatii, anexe, statiei de epurare municipale

Grupul de exploatare cuprinde in principal camera de dispecer, laboratorul cu birourile,

sala de mese si grupul sanitar. Marimea acestuia depinde de capacitatea statiei de epurare.

Printre cladirile importante din statie si necesare in principal exploatarii trebuie mentionate

casa pompelor, camera vanelor la bazinele de fermentare a namolurilor, constructiile care

utilajele pentru filtrare sau tratarea namolurilor, camerele gratarelor etc.

79

Reteaua de alimentare cu apa in statiile de epurare trebuie sa asigure necesitatile: sanitare,

de spalare a diferitelor bazine si instalatii, de racire, de functionare a unor echipamente,

proceselor de epurare pentru stropitul zonelor verzi.

Reteaua de canalizare din incinta statiei de epurare are drept scop sa colecteze apele uzate

rezultate de la diferite folosinte si sa le evacueze in canalul de aductiune a apei uzate in statie;

apele meteorice pot fi evacuate si in amonte de treapta de epurare biologica.

Reteaua de alimentare cu energie electrica, cu gaze, cu apa calda, abur, aer comprimat etc.,

sunt folosite atat pentru necesitatile instalatiilor de epurare, cat si pentru exploatarea generala a

statiei.

Echimpamente. Cladirile statiilor de pompare, a generatoarelor de putere etc. Sunt

prevazute cu macarale fixe; pentru celelalte nevoi ale statiei, care apar mai rar in exploatare,

statia trebuie sa fie dotata cu macarale mobile, necesare, de exemplu ridicarii unor stavilare,

vane, gratare etc.

Protectia muncii si tehnica securitatii trebuie sa constituie o preocupare deosebita a

proiectantului, deoarece intr-o statie de epurare sunt multe puncte in care se pot produce

accidente. In acest sens se vor prevedea balustrade la toate bazinele, instalatii de joasa tensiune,

de ventilare, precum si toate celelalte echipamente necesare evitarii oricarui accident.

Amenajarea terenului este una din preocuparile importante ale proiectarii. Drumurile de

acces la diferite constructii si instalatii, precum si la constructiile anexa, vor fi proiectate in

functie de utilaje, materialele etc. care trebuie transportate. Amenajarea de terase generale in

statie se practica numai cand terenul permite constructia acestora. Plantatul florilor in unele

puncte este recomandat. Ingradirea statiei de epurare cu un gard din prefabricate se considera

obligatorie, atat pentru protectia ei, cat si a oamenilor si animalelor care ar patrunde in statie.

Toate constructiile si instalatiile, precum si contructiile anexa, vor fi amplasate si executate

pentru a raspunde, in afara conditiilor tehnologice de epurare, si conditiilor arhitectonice.

80

Bibliografie

Macoveanu M., Teodosiu C., Duca Gh. ,,Epurarea avansata a apelor uzate continand compusi organici nebiodegradabili”, Ed. Gh. Asachi, Iasi, 1997

Negulescu M. ,,Epurarea apelor uzate orasenesti.” Ed. Tehnica, Bucuresti, 1978 Dima M. ,,Proiectarea statiilor de epurare” Institutul politehnic Iasi, 1981 Dima M. ,,Epurarea apelor uzate” , Volumul II, Ed. Junimea, Iasi, 1998 Tudose R. Z., Stancu A., Vitan F., Horoba D., Petrescu S., Ibanescu I., Popovici L.,

Bacaoanu A., Moise A., Carstea S. ,, Fenomene de transfer si utilaje in industria chimica” , Ed. Rotaprint, Iasi, 1990

Teodosiu C. -suport curs TBE, 2012-2013 www.greenagenda.org

81

Proiectarea unei staţii de epurare a apei uzate municipale

Documents

Transcript of Proiectarea unei staţii de epurare a apei uzate municipale