Universitatea din Craiova FACULTATEA DE INGINERIE ELECRICA

INGINERIA APELORPROIECT

Prof.indrumator StudentiS.D.L.Dr.Ing. Petropol Gabriela Papa Adriana Cosmina

Stanciu Alexandra Sima Raluca

Tutuleasa Larisa Munteanu Daniela Trincu Augustin

CUPRINS

Capitolul I. Introducere

1.1. Tipuri de poluare1.2. Principalele materii poluante si efectele acestora1.3. Principalele surse de poluare1.4. Epurarea apelor uzate

Capitolul II

2.1. Obiectivul lucrarii2.2 Resurse informationale

2.2.1. Informatii despre zona geografica2.2.2. Calitatea apei in municipiul Craiova2.2.3. Informatii despre activitatea agentului economic

2.3. Normative privind executarea si exploatarea resurselor de apa uzata2.4. Informatii despre fluxul tehnologic

Capitolul III

3.1. Compozitia apelor uzate3.2. Alegerea schemei statiei de epurare

Capitoul IV. Calculul de dimensionare al treptei mecanice a statiei de epurare

4.1. Calculul gradului de epurare4.2. Calculul de dimensionare al deznisipatorului

Capitolul V. Concluzii

Capitolul I. Introducere

Apa înseamnă viaţă și din această cauză puritatea ei este un indicator esenţial al calităţii și existenţei ei pe acest pământ. Managementul şi protecţia mediului acvatic trebuie să constituie una din preocupările de bază ale umanităţii, fiind o condiţie esenţială a vieţii.

Apa este un factor important în echilibrele ecologice, iar poluarea acesteia este o problemă actuală cu consecinţe mai mult sau mai puţin grave asupra populaţiei. Atât definiţiile poluării, cât şi subiectele încadrate în sintagma poluarea apelor au cunoscut o dinamică remarcabilă, în special în ultimii 50-70 de ani.Referitor la evoluţia definiţiilor, se citează în continuare doar câteva dintre acestea: Adăugarea a ceva, orice, în apă – care provoacă modificarea calităţilor ei naturale astfel încât proprietarii riverani nu mai dispun de apa oferită lor de râu în condiţii naturale (după legea engleză a apelor din 1952)

Din punct de vedere ştiinţific este poate mai uşor a privi poluarea ca pe o impuritate reală introdusă în curent, decât ca actul de introducere a ei, şi a defini poluarea ca incluzând orice care cauzează sau induce condiţii criticabile într-un curs de apă oarecare, afectând nefavorabil orice utilizare posibilă a ei (Klein L, 1962)

Apa se consideră poluată când i s-au alterat compoziţia sau condiţia astfel încât devine mai puţin potrivită pentru oricare sau toate funcţiunile şi scopurile pentru care ar fi fost adecvată în starea sa naturală (W.H.O., 1972)

Orice modificare, naturală sau artificială care în mod direct sau indirect, schimbă calitatea apei şi perturbă sau distruge echilibrul ecosistemelor şi resursele naturale, prin aceea că:a) provoacă pericole pentru sănătatea publică; b) deranjează obişnuinţele, eficienţa şi bunăstarea omului şi comunităţii sale şi c) afectează utilizabilitatea ei pentru orice folosinţă benefică actuală sau de perspectivă (Whitehead, P.G., Lack, T., 1982).

Prin poluare – impurificare, murdărire – a unei ape, se înţelege degradarea calităţilor fizice, chimice sau biologice ale acesteia, produsă direct sau indirect de activităţile umane sau procesele naturale; acestea fac ca apa să devină improprie pentru folosirea normală în scopurile în care ea era posibilă înainte de intervenţia poluării (Negulescu, M., Antoniu, R., Rusu, G., Cuşa, E., 1982).

Dacă prima definiţie are mai mult o conotaţie juridică, ultimele fac precizarea că şi modificările naturale defavorabile sunt încadrate în acelaşi context cu cele provocate de om. Astfel este extins impactul de la apa în sine, la ecosistemul acvatic în ansamblul său şi se poate afirma că acoperă trei puncte de vedere diferite: al resurselor naturale, al sănătăţii omului şi al mediului inconjurator.

Efectele poluării resurselor de apă sunt complexe şi variate, în funcţie de natura şi concentraţia substanţelor impurificatoare. Rezolvarea acestor probleme ridicate de poluarea apei se realizează prin tratare, prin care se asigură condiţiile necesare pentru consum.

1.1 Tipuri de poluare

Poluarea apelor poate fi naturală şi artificială.

Poluarea naturală se datorează surselor de poluare naturală, de exemplu în urma interacţiei apei cu atmosfera, când are loc o dizolvare a gazelor existente în aceasta sau se produce la trecerea apei prin roci solubile (când apa se încarcă cu diferite săruri), ca urmare a dezvoltării excesive a vegetaţiei şi vieţuitoarelor acvatice etc.

Poluarea artificială se datorează surselor de ape uzate de orice fel, apelor meteorice, nămolurilor, reziduurilor, navigaţiei etc.

Uneori se vorbeşte despre poluare controlată (organizată) şi necontrolată (neorganizată). Poluarea controlată se referă la cea care provine din ape uzate transportate prin reţeaua de canalizare şi evacuate în anumite puncte, stabilite prin proiecte; poluarea necontrolată provine din surse de murdărie care ajung în corpul de apă receptori pe cale naturală şi de cele mai multe ori prin intermediul apelor de ploaie. În această ordine de idei trebuie menţionate deşeurile animale, produsele petroliere din zonele de extracţie a ţiţeiului, gunoaielor etc.

Poluarea normală şi accidentală reprezintă categorii de impurificare, folosite deseori pentru a defini grupuri de surse de ape uzate. Poluarea normală provine din surse de poluare cunoscute, colectate şi transportate prin reţeaua de canalizare la staţia de epurare sau direct în receptor. Poluarea accidentală rezultă, de exemplu, ca urmare a dereglării unor procese industriale când cantităţi mari (anormale) de substanţe nocive ajung în reţeaua de canalizare, defectării unor obiecte din staţia de epurare sau a unor staţii de preepurare etc.

Se mai deosebeşte poluare primară şi secundară. Depunerea substanţelor în suspensie din apele uzate, evacuate într-un corpul de apă receptor, pe patul acestuia constituie o poluare primară; poluarea secundară începe imediat ce gazele rezultate în urma

fermentării materiilor organice din substanţele în suspensii depuse, antrenează restul de suspensii şi le aduce la suprafaţa apei, de unde sunt apoi transportate în aval de curentul de apă.Substanţele poluante introduse în ape din surse naturale şi artificiale sunt numeroase, producând un impact important asupra apelor de suprafaţă şi subterane. Prejudiciile aduse mediului de substanţele poluante pot fi grupate în două mari categorii: prejudicii asupra sănătăţii publice şi prejudicii aduse unor folosinţe (industriale, piscicole, navigaţie, etc.).

1.2 Principalele materii poluante si efectele acestora

Substanţele poluante pot fi clasificate, după natura lor şi după prejudiciile aduse, în următoarele categorii: substanţele organice (de origine naturală sau artificială), reprezintă pentru apă poluantul principal. Substanţele organice de origine naturală (vegetală şi animală) consumă oxigenul din apă atât pentru dezvoltare, cât şi după moarte. Materiile organice consumă oxigenul din apă, în timpul descompunerii lor, într-o măsură mai mare sau mai mică, în funcţie de cantitatea de substanţă organică evacuată, provocând distrugerea fondului piscicol şi în general a tuturor organismelor acvatice. În acelaşi timp oxigenul mai este necesar şi proceselor aerobe de autoepurare, respectiv bacteriilor aerobe care oxidează substanţele organice şi care, în final, conduc la autoepurarea apei. Concentraţia de oxigen dizolvat normată, variază între 4 – 6 mg/dm3, în funcţie de categoria de folosinţă, coborârea sub această limită având ca efect oprirea proceselor aerobe, cu consecinţe foarte grave. Cele mai importante substanţe organice de origine naturală sunt ţiţeiul, taninul, lignina, hidraţii de carbon, biotoxinele marine ş.a. Substanţele organice – poluanţi artificiali, provin din prelucrarea diferitelor substanţe în cadrul rafinăriilor (benzină, motorină, uleiuri, solvenţi organici ş.a), industriei chimice organice şi industriei petrochimice (hidrocarburi, hidrocarburi halogenate, detergenţi ş.a.). substanţele anorganice, în suspensie sau dizolvate sunt mai frecvent întâlnite în apele uzate industriale. Dintre acestea se menţionează, în primul rând, metalele grele ( Pb, Cu , Zn , Cr clorurile, sulfaţii etc. Sărurile anorganice conduc la mărirea salinităţii apelor, iar unele dintre ele pot provoca creşterea durităţii. Clorurile în cantităţi mari fac apa improprie alimentărilor cu apă potabilă şi industrială, irigaţiilor etc . Prin bioacumulare metalele grele au efecte toxice asupra organismelor acvatice, inhibând în acelaşi timp şi procesele de autoepurare. Sărurile de azot şi fosfor produc dezvoltarea rapidă a algelor la suprafaţa apelor. Apele cu duritate mare produc depuneri pe conducte, mărindu-le rugozitatea şi

micşorându-le capacitatea de transport şi de transfer a căldurii. materialele în suspensie, organice sau anorganice, se depun pe patul emisarului formând bancuri care pot împiedica navigaţia, consumă oxigenul din apă dacă materiile sunt de origine organică, determină formarea unor gaze urât mirositoare. Substanţele în suspensie plutitoare, cum ar fi ţiţeiul, produsele petrolifere, uleiul, spuma datorată detergenţilor, produc prejudicii emisarului. Astfel, ele dau apei un gust şi miros neplăcut, împiedică absorbţia oxigenului la suprafaţa apei şi deci autoepurarea, se depun pe diferite instalaţii, colmatează filtrele, sunt toxice pentru fauna şi flora acvatică, fac inutilizabilă apa pentru alimentarea instalaţiilor de răcire, irigaţii, agrement etc. substanţele toxice, nu pot fi reţinute de instalaţiile de tratare a apelor şi o parte din ele pot ajunge în organismul uman, provocând îmbolnăviri. Aceste materii organice sau anorganice, câteodată chiar în concentraţii foarte mici, pot distruge în scurt timp flora şi fauna receptorului. substanţele radioactive, radionuclizii, radioizotopii şi izotopii radioactivi sunt unele dintre cele mai periculoase substanţe toxice. Evacuarea apelor uzate radioactive în apele de suprafaţă şi subterane prezintă pericole deosebite, datorită acţiunii radiaţiilor asupra organismelor vii. Efectele substanţelor radioactive asupra organismelor depind atât de concentraţiile radionuclizilor, cât şi de modul cum acestea acţionează, din exteriorul sau din interiorul organismului, sursele interne fiind cele mai periculoase. substanţele cu aciditate sau alcalinitate pronunţată, evacuate cu apele uzate, conduc la distrugerea florei şi faunei acvatice, la degradarea construcţiilor hidrotehnice, a vaselor şi instalaţiilor necesare navigaţiei, împiedică folosirea apei în agrement, irigaţii, alimentări cu apă etc. De exemplu, toxicitatea acidului sulfuric pentru faună depinde de valoarea pH-ului, peştii murind la un pH = 4, 5. Hidroxidul de sodiu, folosit în numeroase procese industriale, este foarte solubil în apă şi măreşte rapid pH-ul, respectiv alcalinitatea apei, producând numeroase prejudicii diferitelor folosinţe ale apelor. Astfel, apele receptorilor care conţin peste 25 mg/l NaOH, distrug fauna piscicolă. coloranţii, proveniţi îndeosebi de la fabricile de textile, hârtie, tabăcării etc, împiedică absorbţia oxigenului şi desfăşurarea normală a fenomenelor de autoepurare şi a celor de fotosinteză. energia calorică, caracteristică apelor calde de la termocentrale şi de la unele industrii, aduce numeroase prejudicii în alimentarea cu apă potabilă şi industrială şi împiedică dezvoltarea florei şi faunei acvatice. Datorită creşterii temperaturii apelor scade concentraţia de oxigen dizolvat, viaţa organismelor acvatice devenind dificilă. microorganismele de orice fel, ajunse în apa receptorilor, fie că se dezvoltă necorespunzător, fie că dereglează dezvoltarea altor microorganisme sau chiar a organismelor vii. Microorganismele provenite de la tăbăcării, abatoare, industria de

prelucrare a unor produse vegetale, sunt puternic vătămătoare, producând infectarea emisarului pe care îl fac de neutilizat.

1.3. Principalele surse de poluare

Sursele de poluare sunt în general aceleaşi pentru cele două mari categorii de receptori: apele de suprafaţă (fluvii, râuri, lacuri etc.) şi apele subterane (straturi acvifere, izvoare etc. ) .

Impurificarea apelor de suprafaţă sau subterane este favorizată de următoarele caracteristici ale apei: - starea lichidă a apei la variaţii mari de temperatură, ceea ce face ca ea să antreneze în curgerea sa diferite substanţe impurificatoare ; - apa este un mediu propice pentru realizarea a numeroase reacţii fizico-chimice (ca de exemplu dizolvarea unor substanţe naturale sau artificiale, sedimentarea suspensiilor etc.);- faptul că în natură apa se găseşte sub forme diferite (inclusiv gaze şi vapori) îi măreşte sensibil domeniul de aplicare; - apa este unul din factorii indispensabili vieţii pe pământ .

Sursele de poluare pot fi împărţite în două categorii distincte: - surse organizate, care produc murdărirea în urma evacuării unor substanţe în ape prin intermediul unor instalaţii destinate acestui scop, cum ar fi canalizări, evacuări de la industrii sau crescătorii de animale etc.;- surse neorganizate, care produc murdărirea prin pătrunderea necontrolată a unor substanţe în ape.

Clasificarea surselor de poluare: După acţiunea lor în timp: - surse de poluare permanente; - surse de poluare nepermanente; - surse de poluare accidentale. După modul de generare a poluării, sursele de poluare pot fi împărţite în: - surse de poluare naturale; - surse de poluare artificiale, datorate activităţii omului, care, la rândul lor, pot fi subdivizate în ape uzate şi depozite de deşeuri.

Referitor la apele subterane, sursele de impurificare provin din: - impurificări cu ape saline, gaze sau hidrocarburi, produse ca urmare a unor lucrări miniere sau foraje;

- impurificări produse de infiltraţiile de la suprafaţa solului a tuturor categoriilor de ape care produc în acelaşi timp şi impurificarea surselor de suprafaţă; - impurificări produse în secţiunea de captare, din cauza nerespectării zonei de protecţie sanitară sau a condiţiilor de execuţie.

Surse de poluare naturale

Sursele naturale de poluare a apelor sunt, în cea mai mare parte a lor, surse cu caracter permanent. Ele provoacă adesea modificări importante ale caracteristicilor calitative ale apelor, influenţând negativ folosirea lor. Cu toate că, în legătură cu aceste surse, termenul de poluare este oarecum impropriu, el trebuie considerat în sensul pătrunderii în apele naturale a unor cantităţi de substanţe străine, care fac apele respective improprii folosirii.

Principalele condiţii în care se produce poluarea naturală a apelor sunt: - trecerea apelor prin zone cu roci solubile (zăcăminte de sare, de sulfaţi) constituie principala cauză de pătrundere a unor săruri, în cantităţi mari, în apele de suprafaţă sau în straturile acvifere. Un caz deosebit îl reprezintă rocile radioactive, care pot duce la contaminarea unor ape de suprafaţă sau subterane; - trecerea apelor de suprafaţă prin zone cu fenomene de eroziune a solului provoacă impurificări prin particulele solide antrenate, în special dacă solurile sunt compuse din particule fine, cum sunt cele din marne şi argilă, care se menţin mult timp în suspensie; - vegetaţia acvatică, fixă sau flotantă, în special în apele cu viteză mică de scurgere şi în lacuri, conduce la fenomene de impurificare variabile în timp, în funcţie de perioadele de vegetaţie; - vegetaţia de pe maluri produce şi ea o impurificare, atât prin căderea frunzelor, cât şi prin căderea plantelor întregi. Elementele organice sunt supuse unui proces de putrezire şi descompunere, care conduce la o impurificare a apelor, în special în perioade de ape mici.

Surse de poluare artificială

Principala sursă de poluare permanentă o constituie apele uzate reintroduse în receptori după utilizarea apei în diverse domenii.

După provenienţa lor, există următoarele categorii de ape uzate:

Ape uzate orăşeneşti. Aceste ape reprezintă un amestec de ape provenite de la gospodării şi de la industriile – de obicei locale – din aglomeraţia respectivă; de aceea în aceste ape se pot găsi aproape toate tipurile de poluanţi menţionaţi anterior, producerea acestora depinzând de la caz la caz. Ape uzate industriale. Aceste ape apar ca atare numai în cazul industriilor mai importante, acestea fiind de cele mai multe ori tratate separat în staţii de epurare proprii industriei respective. Numărul de poluanţi pentru o anumită industrie este de obicei restrâns, de exemplu, apele uzate provenite din industria alimentară conţin ca poluant principal materiile organice, apele provenite de la spălătoriile de cărbuni, materiile anorganice sub formă de suspensii etc. Ape uzate de la crescătoriile de animale şi păsări. Aceste ape au în general caracteristicile apelor uzate provenite de la gospodării, poluantul principal fiind materiile organice. Ape uzate de la campinguri, locuri de agrement, terenuri de sport etc. Aceste ape au de obicei caracterul apelor uzate gospodăreşti. Ape uzate meteorice. Aceste ape înainte de a ajunge pe sol sunt curate din toate punctele de vedere; după ajungerea lor pe sol acestea antrenează atât ape uzate de diferite tipuri, cât şi deşeuri, îngrăşăminte minerale, pesticide etc., astfel încât, în momentul ajungerii in receptor pot conţine un număr mare de poluanţi. Ape uzate radioactive. Aceste ape conţin ca poluant principal substanţa sau substanţele radioactive rezultate de la prelucrarea transportul şi utilizarea acestora. Datorită măsurilor speciale de protecţie, apele uzate ca şi deşeurile radioactive sunt tratate în mod special pentru a se evita orice fel de contaminare a mediului înconjurător. Ape uzate calde. Aceste ape conţin de obicei un singur poluant, energia calorică a cărui provenienţă a fost arătată anterior. Ape uzate provenite de la navele maritime sau fluviale, conţin impurităţi deosebit de nocive cum ar fi: reziduuri lichide şi solide, pierderi de combustibil, lubrifianţi etc. Depozitele de deşeuri sau de diferite reziduuri solide, aşezate pe sol, sub cerul liber, în halde sunt amplasate şi organizate neraţional constituie o sursă importantă de impurificare a apelor.

Impurificarea poate fi produsă prin antrenarea directă a reziduurilor în apele curgătoare de către precipitaţii sau de către apele care se scurg, prin infiltraţie, în sol. Deosebit de grave pot fi cazurile de impurificare provocată de haldele de deşeuri amplasate în albiile majore ale cursurilor de apă şi antrenate de viiturile acestora. Cele mai răspândite depozite de acest fel sunt cele de gunoaie orăşeneşti şi de deşeuri solide industriale, în special cenuşa de la termocentralele care ard cărbuni, diverse zguri metalurgice, steril de la preparaţiile miniere, rumeguş şi deşeuri lemnoase de la fabricile

de cherestea etc. De asemenea, pot fi încadrate în aceeaşi categorie de surse de impurificare depozitele de nămoluri provenite de la fabricile de zahăr, de produse clorosodice sau de la alte industrii chimice, precum şi cele de la staţiile de epurare a apelor uzate.

Deşeurile de la rampele de gunoi, vidanjare, cimitire umane si animale etc. ajung în receptor în principal, antrenate de apele de ploaie. Poluanţii conţinuţi în aceste deşeuri sunt de tipuri foarte diferite. Mai pot fi amintite şi surse de poluare accidentală, dar ele sunt în marea lor majoritate legate de probleme de risc industrial. Îngrăşăminte minerale, pesticidele pentru agricultură etc. Acestea ajung în receptor prin intermediul apelor de ploaie; sunt foarte periculoase în cazul receptorilor cu debite mici. Aceste ape rezultate după folosirea apei în diverse scopuri, gospodăreşti sau industriale, se caracterizează prin aceeaşi indicatori fizico-chimici ca şi apele de suprafaţă, indicatorii specifici caracterizării apelor uzate fiind raportaţi la numărul de locuitori şi zi.

Compoziţia apelor uzate depinde de provenienţa acestora clasificându-se în ape uzate menajere şi ape uzate industriale.

Evacuarea apelor uzate industriale în reţeaua de canalizare orăşenească sau în receptori este, într-o oarecare măsură, diferită de cea a apelor uzate orăşeneşti, în principal, datorită caracteristicilor fizico-chimice şi biologice diferite.

Energia electrica reprezinta cea mai “curata” forma de energie. Din totalul de energie primara prelucrata, mai mult de 30% se transforma in energie electrica, cu tendinta ca intr-un viitor apropiat aceasta valoare sa se ridice la cca. 50%. Energia electrica e produsa de generatoare de curent electric, actionate de turbine. La randul lor, acestea sunt puse im miscare de abur, gaze, apa.

Transformarea energiei primare in energie electrica are loc in centrale electrice. In fuctie de tipul energiei primare utilizate, centralele electrice se pot clasifica astfel:a) termocentrale cu combustibili fosili (carbuni, hidrocarburi, gaze naturale) sau nucleari ( U, Th, PU);b) hidrocentrale’c) centrale neconventionale: eoliene,solare,geotermoelectrice, alte tipuri.

In termocentrale, energia chimica a comustibililor se transforma in energie termica, aceasta in energie mecanica care, la randul ei, se transforma in energie electrica.In hidrocentrale, energia potentiala a apei se transforma in energie mecanica si apoi electrica.

In centralele de tip eolian si mareometrice, lantul de transformari este identic cu cel al hidrocentralelor.

In centralele solare, energia solara se poate transforma direct in energie electrica, sau mai intai in energie termica.

Pentru o prima apreciere a eficentei acestor tipuri de centrale, se tine cont ca fiecare transformare, de la o forma la alta de energie, are un anumit randament si ca randamentul total este produsul randamentelor partiale; cu cat numarul de transformari este mai mare, cu atat randamentul total va fi mai scazut. Din acest punct de vedere, termocentralele sunt cele mai dezavantajoase, numarul de transformari fiind maxim.

In centralele termoelectrice cu combustibili fosili, transformarea energiei primare in energie termica se realizeaza in cazanul de abur, energia termica se transforma in energie mecanica in turbina, iar energia mecanica in energie electrica in generatorul electric.

Apele uzate care ar putea influenţa asupra emisarului , în cazul când acestea sunt evacuate direct sunt : apele de răciere (din sistemul deschis de răcire ) şi apele de vehiculare de la transportul zgurei şi cenuşei (în cazul în care aceste ape nu sunt recirculate) . Apele de răcire , în sistemul deschis sau închis , au în ambele cazuri cel puţin caracteristicile de calitate ale sursei din locul de prelevare .Din punct de vedere chimic , apa restituită emisarului nu pune nici un fel de probleme ; factorul care are însă o influenţă deosebită asupra emisarului este temperatura apei , influent ce apare practic numai în cazul sistemului deschis de răcire . Conform STAS 4706-66- Condiţii de calitate a apelor de suprafată – se admite o creştere maximă de 5° C fată de temperatura medie anuală , pentru ca flora şi fauna să nu sufere datorită ridicării temperaturii .

1.4. Epurarea apelor uzate

Epurarea apelor reprezinta totalitatea operatiilor efectuate pentru diminuareacontinutului de poluanti, astfel incat contentratiile ramase sa nu provoace poluarea apelor receptoare. Epurarea se realizeaza intr-o serie de utilaje, care alcatuiesc statiile de epurare. Amplasarea statiilor de epurare a apelor uzate se face in aval de interprinderea sau interprinderile poluante. Evacuarea apelor epurate inapoi in albia raului are loc in aval,sau in amonte de zona de captare a apei. In ultima situatie, interprinderea este direc interesata in efectuarea corespunzatoare a epurarii apei, deoarece urmeaza sa o utilizeze in procesul de productie.

Din statiile de epurare rezulta ape tratate sau epurate si namoluri. Namolurile se pot aplica in agricultura ca fertilizanti, dar numai dupa analiza lor, pentru a nu contine metale grele, substante toxice, germeni patogeni etc. Utilizarea lor se afce numai pe soluri adecvate, in doze adecvate si urmarind in timp factorii de mediu.

Procedeele de epurare a apelor reziduale maresc costul produsului, deci trebuie sa fie cat mai simple, itr-un numar cat mai redus de faze, cu consumuri specific reduse de energie electrica,combustibili si reactivi. Reactivii se aleg cu preturi scazute (aer,calcar etc) si se urmareste dozarea lor corecta, pentru a nu polua apa cu ei. Epurarea se realizeaza printr-o serie de procedee, de natura fizica, chimica si biologica.

Epurarea mecanica

Epurarea mecanica, sau primara, consta in separarea particolelor solide de diferite dimensiuni prin: Retinerea particolelor de peste 1mm pe gratare, sau site amplasate la partea superioara a curentului de apa; Deznisiparea in decantoare cu circulatie orizontala, sau verticala, in care scade viteza apei la 0,3-0,4 m/s si se depun particolele de 0,2-1 mm I 2-3minute; Separarea uleiurilor, produselor petroliere, grasimilor etc; Decantarea particolelor de sub 0,2 mm, in timp de 1-3 ore. Decantoarele pot fi gropi, iazuri de pamant, sau constructii din beton, zidarie, otel, mase plastice.

Epurarea chimica

Se aplica pentru poluanti dizolvati in apa, sau in suspensii foarte fine. Inainte de statia de epurare, apele acide, sau alkaline sunt neutralizate. Epurarea chimica propriu-zisa, consta intr-o serie de tratari ale apei, in functie de natura si concentratia poluantilor. Procedeele mai des utilizate sunt: oxidarea, precipitarea, coagularea, clorurarea. Oxidarea se realizeaza cu oxigenul din aer, sau cu ozon. Se aplica atat apelor acide cat si a celor bazice. Se realizeaza in cascade sau bazine specific. Precipitarea urmareste realizarea unor particole sedimentabile, folosind reactivi adecvati. Coagularea utilizeaza saruri solubile de fier si aluminiu, cenusi de termocentrala, bentonina. Se mai pot utilize si silice, polielectroliti(substante macromoleculare). In apa, materialele mentionate formeaza precipitate voluminoase, care atrag substante coloidale, ce dau tulburenta apei si se deepun impreuna, in decantorul primar. Clorurarea utilizeaza ca reactive clorul intr-un utilaj, sau mai multe utilaje, in serie.

Epurarea biologica

Epurarea biologica urmareste eliminarea poluantilor organic, biodegradabili cu ajutorul microorganismelor. Au loc pocese de fermentatie aeroba, sau anaeroba,din care se formeaza compusii aglomerati(flocoane), care se separa de apa, alaturi de saruri menerale si gaze. Epurarea biologica se poate realize pe cale naturala si artificiala. Pe cale naturala, apa epurata mecanic este colectata intrun bazin collector si utilizata la irigatii. Apa nu trebuie sa contina germeni patogeni, paraziti, sa nu aiba miros neplacut si se aplica numai culturilor de porumb si sfecla de zahar. Epurarea biologica artificial utilizeaza fie filter biologie, fie bazine cu namol active. Filter biologice (biofiltrele) sunt bazine umplute cu roci minerale, cocs, caramida sparta, material plastic. Biofiltrele au pravazut sisteme de ventilatie, pentru eliminarea gazelor. Bazinele cu namol activ utilizeaza fermentatia aeroba a substantelor organice din apa reziduala. Ca bazine de aerare sa mai folosesc: santuri in teren impermiabil, gropi, canale de beton. Aerotancurile sunt bazate cu sectiunea dreptunghiulara, sau circular, prevazut cu sistem de aerare.

Capitolul II

2.1 Obiectivul lucrarii

Lucrarea are drept scop proiectarea unei statii de epurare a apelor reziduale, rezultate in urma procesului tehnologic al unei termocentrale.

Ca studiu de caz s-a ales termocentrala CET II din municipiul Craiova.

2.2. Resurse informationale

2.2.1.Informatii despre zona geografica

Craiova reprezintă reşedinţa judeţului Dolj ai carui vecini sunt : judeţul Vâlcea şi Gorj la nord, judeţul Olt la est, judeţul Mehedinţi la vest iar la sud este delimitat de graniţa cu Bulgaria. Suprafaţa judeţului Dolj ocupă 7414 Kmp reprezentând 3,1% din suprafaţa totală a ţării. Organizarea cuprinde trei oraşe, două municipii şi treizeci şi patru de comune.

Craiova se află pe malul stâng al Jiului la ieşirea acestuia din regiunea deluroasă, mai exact la 44 2` latitudine nordică, 23 5` longitudine estică, la o altitudine cuprinsă între 75 şi 116m.

Relieful oraşului Craiova se identifică cu relieful judeţului Dolj, respectiv de câmpie. Spre partea nordică se observă o uşoară influenţă a colinelor în timp ce partea sudică tinde spre luncă. Craiova face parte din Câmpia Română mai precis din Câmpia Olteniei ce se întinde între Dunăre, Olt şi podişul Getic fiind străbătută prin mijloc de Valea Jiului.

Zona de câmpie presupune văi cu lunci mai largi, iar suprafeţele netede dintre văi sunt presărate din loc în loc cu mici adâncituri (crovuri) sau sunt acoperite cu dune de nisip.

Solul este negru şi foarte roditor numit cernoziom. Sub cernoziom se găseşte un strat de loess, constituit din pulberi foarte fine de culoare galbenă, a cărui grosime variază de la 2-3 m, spre partea nordică, până la 30-35 m spre partea sudică.

Clima este temperat continentala cu influente submediteraneene, valorile medii ale temperaturii fiind cuprinse intre 10-11,5° iar precipitatiil sunt mai scazute decât în restul teritoriului.

2.2.2. Calitatea apei in municipiul Craiova

Jiul este principalul râu al Olteniei, acumularea Işalniţa asigura alimentarea cu apă brută municipiuluICraiova şi a platformei industriale Işalniţa.

Apa potabilă pentru populaţie, agenţii economici şi instituţiile din municipiul Craiova este asigurată în exclusivitate de Compania de Apa Oltenia.

Râul Jiu (inclusiv Jiu de Vest) se prezinta de categoria I de calitate de la izvor pâna la confluenta cu Canalul Colector, pe o lungime de 261 Km, apoi este de categoria a II-a pâna la confluenta cu fluviul Dunarea, pe o lungime de 78 km.

Râul Jiu,in aval de municipiul Craiova este zona critica determinata de evacuarile de pe Platforma industriala Isalnita si municipiului Craiova.

Zonele critice, din punct de vedere al poluarii sunt: Işalniţa-Breasta o zonă critică din punct de vedere al calităţii apelor freatice (precipitaţiile cad pe suprafaţa batalului de reziduuri fosfo-amoniacale infiltrandu-se în apele freatice, antrenând mari cantităţi de amoniu, azotaţi, fosfaţi ) zona haldelor de cenuşă ale CET II Craiova, - apele freatice sunt poluate cu sulfaţi şi fier,si cu valori mari la reziduu fix şi Ph.Staţiile de epurare se află într-un grad avansat de uzură fizică şi morală, având capacitatea de epurare insuficientă, pentru debitele de apă uzată. Cele mai multe staţii de epurare nu realizează parametrii calitativi reglementaţi, deversând în cursurile de apă receptoare debite de ape insuficient epurate.

2.2.3. Informatii despre activitatea agentului economic

S.C. Complexul Energetic Craiova S.A. este o companie  de stat producătoare de energie electrica  și termica  din Romania. Compania, deținută de Ministerul Economiei , are o putere instalată de 930 MW, fiind a treia termocentrală ca mărime din zona Olteniei, după CE Turceni  - 1.980 MW și CE Rovinari - 1.320 MW. CET Craiova a livrat 4,4 TWh în anul 2008. Spre deosebire de termocentralele de la Turceni sau Rovinari, CET Craiova nu se află în apropierea unor zăcăminte de cărbune, astfel încât înregistrează cheltuieli suplimentare cu transportul cărbunelui.CE Craiova deține trei sucursale: Sucursala Electrocentrale (SE) Isalnița, SE Craiova II și Sucursala Minieră Prigoria.

CET Craiova se numără printre cei mai mari poluatori din România, ca de altfel toate termocentralele din țară. În prezent există în plan realizarea unui proiect de captare a emisiilor de  dioxid de carbon , primul de acest fel din România. Cel mai probabil, acest proiect de captare a emisiilor de dioxid de carbon va fi făcut împreună cu cea mai mare

companie energetică din Norvegia, Statkraft, și ar putea costa până la 500 milioane euro.

Participarea norvegienilor va fi de 200 milioane euro, iar România va participa cu restul de până la 400-500 milioane euro

2.3. Normative privind executarea si exploatarea resurselor de apa uzata

Legislaţia privind încărcările limită ale poluanţilor din apele reziduale, este sintetizată în două acte normative:

NTPA 001/2002 - pentru descărcări în apele de suprafaţă; NTPA 002/2002 - pentru descărcări în canalizările orăşeneşti. NTPA 011/2002 – pentru descarcari a apelor uzate in sol.

Dintre aceste trei normative, termocentrala CET II Craiova are obligatia de a respecta valorile impuse de normativul NTPA 001/2002, cu privire la descarcari in apele de suprafata.

Tabel 1. Valori maxim admisibile pentru principalii indicatori de poluare

Nr. crt.

Indicatorul de calitate U.M. NTPA001

1. Temperatura 0C 352. pH unităţi pH 6, 5-8, 53. Materii în suspensie (MS) mg/dm3 35, 0 (60, 0)4. Consum biochimic de oxigen la 5 zile

(CBO5))

mg O2/dm3 25, 0

5. Consum chimic de oxigen – metoda

cu dicromat de potasiu ( )

mg O2/dm3 125, 0

6. Azot amoniacal (NH4+) mg/dm3 2, 0(3, 0)

7. Azot total (N) mg/dm3 10, 0(15, 0)8. Sulfuri şi hidrogen sulfurat (S2-) mg/dm3 0, 59. Sulfaţi (SO4

2-) mg/dm 600, 010. Fosfor total (P) mg/dm3 1, 0(2, 0)11. Detergenţi sintetici mg/dm3 0, 512. Substanţe extractibile cu solvenţi

organicimg/dm3 20, 0

13. Produse petroliere mg/dm3 5, 0

14. Detergenţi sintetici biodegradabili mg/dm3 0, 5

Managementul riscurilor industrialFactori de risc tehnic/tehnologic si masuri de prevenire

NR.CRT

.

Factori de risc tehnic/tehnologic aferenti sistemului

Masuri de prevenire a factorilor de risc

1Fisurarea echipamentelor si conductelor urmata de scurgeri de solutii

Alegerea unor material de constructie corespunzatoare pentru echipamente si conducte pentru prevenirea fisurarii prin corodare .

2Scurgeri accidentale pe la imbinarile cu flanse

-Prevenirea traseelor de conducte cu aparatori de flanse .-Respectarea programului de intretinere a traseelor de conducte

3Scurgeri accidentale ca urmare a defectarii armaturilor

-Prevederea de armature de constructive fiabile .-Respectarea programului de intretinere a armaturilor.

4Defectiuni la pompele dozatoare

Respectarea programului de intretinere si reparatii .

5Scapari de solutii ca urmare a unor manevre incorecte

Respectarea instructiunilor de operare.

6Scurgeri necontrolate sau accidentale la vehicularea reactivilor chimici.

Supravegherea atenta a umplerii cisternelor si a vaselor de consum pentru prevenirea transferului necontrolat de reactivi chimica

7Oprirea electropompelor si a celorlalte component

Lucrari de intretinere a instalatiilor electrice .

actionate electric ca urmare a caderii tensiunii

8Scurgeri necontrolate de fluide

Lucrari de intretinere a armaturilor,tevilor,imbinarilor cu flanse .

2.4 Informatii despre fluxul tehnologic

Fluxul tehnologic reprezinta totalitatea operatiilor in ordine logica a efectuarii lor prin care materia prima este transformata in produs finit.

Descrierea si functionarea unei termocentrale

Cazanul cu abur este alimentat cu condens, apa provenita din condensarea aburului, din condensator. Pierderile din circuite se completeaza cu apa epurata din statia de epurare. Aburul de inalta presiune, produs in cazan, pune in miscare turbina, care

antreneaza generatorul de curent electric. Turbina de abur este prevazuta cu mai multe dispositive de evacuare a aburului denumite prize. In functie de necesitati si de amplasamentul centralei, in apropiere de centre urbane, de sere etc., aburul, se evacueaza la presiuni mai ridicate pentru a putea fi folosit pentru termoficare sau la presiuni scazute, cand este necesara condensarea lui in racitoare, care sunt racite printr-un sistem secundar apa-aer.

Apa utilizata pentru racire, spre a putea fi reutilizata, este racita la randul ei, in turnuri de racire construite din beton, de inaltimi mari, prin care circula aerul in sens ascendant, prin tiraj natural, iar in sens descendent apa, care astfel se raceste si apoi este recirculata.

Schema tehnologica a instalatiei de epurare a apelor uzate

Apele pluviale (uzate), ce au fost folosite ca agent termic in procesul tehnologic al termocentralei, sunt colectate de o retea de canalizare pluviala de unde sunt directionate in caminul situate in amonte de deznisipator. Din camin apele uzate trec prin curgere libera in deznisipator pentru retinerea suspensiilor. Din deznisipator apele sunt trimise prin intermediul electropompelor in floculator pentru neutralizare. Din floculator apele uzate sunt evacuate prin curgere libera in separatoarele de hidrocarburi pentru retinera uleiurilor si a produselor petroliere. Din separatoarele de hidrocarburi apele uzate sunt evacuate prin curgere libera in emisar. Pentru dozarea reactivilor de neutralizare se utilizeaza sistemul vas-pompa dozatoare.

Capitolul III

3.1. Compozitia apelor uzate

Retea canalizare pluvialaApe

pluviale

Camin Deznisipator Floculator

Separator de hidrocarburi

Emisar

Cunoaşterea procesului tehnologic industrial, în măsura în care aceasta conduce la stabilirea originii şi a caracteristicilor calitative ale apelor uzate, reprezintă una din condiţiile de bază pentru o proiectare judicioasă a staţiilor de epurare industrială şi mai târziu, a exploatării acestora.

Apa uzata care intra intr-o statie de epurare poate contine: Corpuri mari; Suspensii grosiere minerale; Grasimi emulsionate; Grasimi neemulsionate; Suspensii minerale granulate fine; Suspenii grosiere de natura organica; Suspensii fine de natura organica; Substante minerale dizolvate; Substante organice dizolvate; Microorganism; Compusi pe baza de azot; Fosfor.

Conform unei analize a apei pluviale realizata la termocentrala CET II Craiova,inainte de epurare, aceasta contine materii in suspensie (praf de carbine, cenusa), ce depasesc valorile maxime admise de normativul NTPA 001/2002.

Nr crt

Denumirea determinarilor U/M Rezultatul analizei

Valori maxim admise conform NTPA 001/2002

1 Temperatura °C 23 352 pH Unitati

pH8 6,5 - 8,5

3 Materii in suspensie (praf de carbune, cenusa)

mg/l 80 35 (60)

4 Reziuduu filtrat la 150°C mg/l 427 20005 CCOMn mgO2/l 13 406 CCOCr mgO2/l 7,9 125

7 CBO5 mg/l 18 258 Azot amoniacal (NH4) mg/l 0,35 2,09 Azotati (NO3) mg/l 2,8 25(37)10 Azotati (NO2) mg/l 0,029 1,0(2,0)11 Sulfati (SO4) mg/l 109 60012 Sulfuri si hidrogen sulfurat

(H2S)mg/l 0,022 0,5

13 Fier total ionic mg/l 0,31 5,014 Cloruri (Cl¯) mg/l 24 500,015 Calciu (Ca) mg/l 55 30016 Magneziu (Mg) mg/l 23 10017 Mangan (Mn) mg/l 0,016 118 Produse petroliere mg/l 2 5

3.2. Alegerea schemei statiei de epurare

Statiile de epurare reprezinta ansamblul de constructii si insatlatii in care apele de canalizare sau reziduale sunt supuse proceselor tehnologice de epurare, care le modifica proprietatile astfel incat sa indeplineasca conditiile prescrise de lege la varsarea in emisar.

Statiile de epurare pot fi clasificate in doua categorii: Orasenesti – care primesc si trateaza ape uzate menajere, industrial sau meteorice, de drenaj sau de suprafata,in proportii variabile, Industriale – trateaza numai ape reziduale industrial.

Schema unei statii de epurare este reprezentarea plana a succesiunii obiectelor principale din statia de epurare, cu evidentierea pozitiilor dintre ele. Schema trebuie sa puna in evidenta, atat circuitul apei,cat sic el al namolului, indicandu-se cotele acestora in punctele principale.

Alegerea schemelor de epurare se face in functie de diferiti factori, cum ar fi:- gradul de epurare necesar;- modul de tratare al namolului;- felul utilajelor care urmeaza sa fie folosite in statia de epurare;- spatial disponibil pentru constructia stat iei de epurare;- conditiile locale.

Conform buletinului de analiza a apelor reziduale din termocentrala CET II Craiova, se alege o epurare mecanica a apelor

Schema generala a epurarii mecanice este prezentata in figura de mai jos:

Deoarece materiile in suspensie,din apele reziduale ale termocentralei CET II Craiova, sunt singurele substante care depasesc valorile impuse de lege, statia de epurare a acesteia este formata din:- camin – in care sunt colectate apele reziduale;- deznisipator – cu rol in retinerea suspensiilor.

Capitolul IV. Calcul de dimensionare al treptei mecanice a statiei de epurare

Spre emisarApe

uzate

Grătar

Corpuri plutitoare

Deznisipatoare

Depuneri minerale

Grăsimi Nămol proaspăt

Decantor Sep.grăsimi

A

4.1 Calculul gradului de epurare

Gradul de epurare reprezintă procentul de reducere, ca urmare a epurării, a unei părţi din elementele poluante de natură fizică chimică şi biologică din apele uzate, astfel încât, partea rămasă în apa epurată să reprezinte valoarea limită admisibilă, conform reglementărilor în vigoare (HG 188/2002, completat cu HG 352/2005)

Gradul de epurare se calculează cu relaţia:

β = [%] (1)

in care:M – este concentratia initiala a substantei pentru care se determina gradul de epurare;m – este concentratia aceleiasi substante, dupa epurarea apelor uzate, stabilita in asa fel, incat, dupa amestecul cu apa emisarului, valoarea acesteia sa ramana sub cea limita, prevazuta de STAS 4706.

Calculul gradului de epurare se face funcţie de următorii poluanţi:- suspensiile - CBO- Oxigenul- Azotul total.

Pentru efectuarea acestui calcul se parcurg următoarele etape:- se determină diluţia;- se verifică dacă amestecul se face complet până la secvenţa de calcul;- se determină diluţia reală;- se stabileşte cantitatea maximă admisă de suspensii în funcţie de diluţia reală cu

ajutorul calculelor;- se determină gradul de epurare cu ajutorul ecuaţiei (1). Raportul de diluţie notat cu (d ) ( folosit în calculele de proiectare) este dat de

relaţia :

, unde:

Q – debitul emisarului, (m3/s), Q = 4 m3/s; q – reprezintă debitul maxim zilnic de ape uzate, (m3/s), q=0, 05 m3/s.

m3/s

Raportul de diluţie real ( pentru o secţiune intermediară de la gura de vărsare până la secţiunea de amestecare) , este exprimat prin relaţia:

,

unde: a – reprezintă coeficientul de amestecare corespunzător secţiunii considerate, a

cărui valoare poate varia între 0, 7 – 0, 8.Coeficintul de amestecare corespunzator sectiunii considerate,a, este exprimat prin

relatia:

a =

in care: L – distanta dintre sectiunea de evacuare a apelor uzate si sectiunea de calcul, L = 12km;

α – un coeficient care ia in considerare conditiile hidraulice de amestec. Se determina cu formula:

α = ξ*φ*

in care: ξ – coeficient care depinde de evacuarea apei uzate; ξ = 1 - pentru evacuari la mal.

φ – coeficient de sinuozitate a raului;

φ =

unde: l – distanta, in linie dreapta, intre punctul de evacuare al apelor uzate si sectiunea de calcul, l= 0,737 km;

φ =

- coeficient de difuzie turbulenta care se determina cu relatia:

unde: V – viteza medie, in [m/s], a cursului de apa in zona considerata, V = 0,5 m/s; H – adamcimea medie, in [m], a cursului de apa in zona considerata, H = 0,2 m;

In urma calculelor, a rezultat un coeficient:α = 1*16,28*0,21 = 3,42

Termenul α .

Coeficientul de amestecare:

a =

In urma calculelor reiese un raport de dilutie real:d’ = 0,75*80 = 60

In conformitate cu buletinul de analiza cantitatea de materii in suspensie depaseste valorile maxime admisibile, deci gradul de epurare se calculeaza, cu ajutorul ecuatiei (1) doar pentru aceste substante.

β =

4.2 Calculul de dimensionare al deznisipatorului

Deznisipatorul este o constuctie subterana din beton armat, rectangular, avand un perete despartitor in zona de admisie si evacuare a apei.

Rolul peretelui despartitor este de a retine materiile plutitoare aflate in canalizare in mod accidental. Apele uzate pluviale debuseaza in deznisipator astfel incat particulele cu diametrul mai mare de 0,2 mm decanteaza.

Nisipul (suspensiile) care decanteaza in deznisipator este evacuat cu ajutorul pompei de nisip intr-un bazin de colectare, spalare si scurgere nisip, bazin semiingropat din beton armat prevazut cu barbacane.

Pentru perioadele ploioase, cand debitul pluvial, Q, depaseste 180 mc/h, deznisipatorul este prevazut cu un preaplin racordat la colectorul de evacuare la Valea Sarpelui, printr-o conducta subterana.

Din deznisipator, apa decantata este preluata, prin intermediul elecropompelor si trimisa in floculator.

Proiectarea deznisipatorului se realizează la debitul de calcul egal cu de 2 ori debitul orar maxim.

Elemente de calcul ale deznisipatorului:

1. Suprafata sectiunii transversale – se calculeaza cu relatia:

unde: - viteza apei prin deznisipator; [mm/s] (se considera particule de

carbune cu diametrul de 0,2 mm);

2. Lungimea L a deznisipatorului – se calculeaza cu relatia:

L = * t [m]

unde: t – timpul necesar apelor reziduale pentru parcurgerea deznisipatorului; t = 40 s.

L = 0,1*40 = 4 [m]

3. Latimea b a deznisipatorului – se recomanda a fi intre 2 – 4 m.Se alege b = 4m

4. Inaltimea totala a deznisipatorului:

H = + 0,3 [m]

unde: - inaltimea de la nivelul terenului pana la radierul conductei de intrare in

deznisipator;=1m

- inaltimea sectiunii de trecere a apei prin deznisipator [m]. Se recomanda:

=1m

- inaltimra stratului de apa “neutru” in care se produce depunerea substantelor

de suspensie (m). Se recomanda:= 2m

- inaltimea spatiului de depunere:

= [m]

unde: V – volumul aferent pentru depuneri;

(m3)

unde: C – cantitatea de materii in suspensii ce sunt aduse zilnic in deznisipator (kg); C=47000 kg u – umiditatea relative a depunerilor [%] (in medie u=50%); n – numarul de zile intre 2 curatiri consecutive ale deznisipatorului; n=20 ρ – densitatea aparenta a depunerilor [kg/m3] (in medie, ρ = 1200 kg/m3)

= 16m3

= = 1m

Capitolul V. Concluzii

Apele uzate de la centralele termoelectrice de la evacuarea cenuşei , zgurei şi rezutatele analizelor de la laborator,dupa epurare, se încadrează în valorile admise pentru funcţionarea unei centrale termoelectrice.Chiar dacă unele valori depăşesc valoarea reglementată putem trage concluzia finală că apa este destul de poluată . Dar dupa cum stim apa este foarte greu de obţinut în stare pură , iar noi oamenii ne străduim să consumăm apa cât mai pură pentru sănătate .Apa , dupa aer reprezinta al doilea element fără care omul nu poate trăi . Cu toate acestea chiar dacă apa este poluată are un rol important pentru viată şi natură .