tratare (textila)

download tratare (textila)

of 85

Transcript of tratare (textila)

  • VIII.9 EPURAREA APELOR UZATE

    PROVENITE DE LA FINISAREA MATERIALELOR TEXTILE

    VIII.9.1. Finisarea chimic textil i protecia mediului

    VIII.9.1.1. Impactul pe care finisarea chimic textil l are asupra mediului

    Protecia mediului trebuie luat cu necesitate n calcul atunci cnd se planific dezvoltarea industrial, dac se dorete prezervarea condiiilor de mediu ale planetei n forma lor actual.

    n ansamblul proceselor ce urmresc punerea de acord a tehnologiilor existente cu cerinele de protejare a mediului nconjurtor, industria textil are responsabiliti importante. Prelucrarea industrial a textilelor este un proces complex, n cadrul cruia finisarea chimic implic un consum mare de ap, i reprezint o surs important de poluare.

    Industria textil, i finisarea chimic textil n special, a resimit cu severitate rigorile noilor cerine ale pieei i legislaiei n ceea ce privete protecia mediului. Principalele probleme ce intervin sunt legate de poluarea apelor.

    Finisarea chimic textil depinde de ap ca de un mijloc indispensabil de producie. Apa servete ca mediu de transport a coloranilor, auxiliarilor i a energiei termice.

    Pe lng consumul mare de ap, un factor agravant l constituie modalitatea n care aceast ap este utilizat. Dac n industria chimic, de exemplu, doar 20 % din ap este folosit pentru prelucrare, iar restul pentru rcire, n industria textil n marea majoritate a cazurilor apa se folosete pentru prelucrare, deci gradul de impurificare este sporit (fig. VIII.9.1).

    Apele uzate rezultate n urma finisrii materialelor textile au o compoziie complex i divers, urmare a diversitii de materii prime i de procedee tehnologice utilizate. Chiar n cazul unei aceleai ntreprinderi pot aprea modificri importante n ceea ce privete compoziia apelor uzate, ca urmare a schimbrilor intervenite n structura produciei sau a

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 1993

    modificrii procesului tehnologic. Marea diversitate de poluani, precum i modificarea continu a coninutului apelor uzate, fac deosebit de dificil epurarea.

    Fig. VIII.9.1. Distribuia consumului de ap n cazul diferitelor industrii.

    Principalii parametri ce caracterizeaz apele uzate textile, precum i factorii de influen, sunt prezentai n tabelul VIII.9.1.

    Caracterizarea ctorva dintre substanele chimice i produsele utilizate n prelucrarea materialelor textile prin prisma efectului de poluare, cu ncadrarea lor n cinci categorii de periculozitate, de la 1 foarte puin duntor, la 5 extrem de periculos, este prezentat n tabelul VIII.9.2.

    Tabelul VIII.9.1

    Poluani ai apelor uzate provenite de la finisarea chimic a materialelor textile Indicator de poluare Poluani Indicator de poluare Poluani

    CBO5

    Auxiliari de vopsire Detergeni Acizi organici Colorani Ageni ncleiere

    Substane organice n suspensie

    Produse de descleiere Rini Colorani dispersie Substane fibroase

    Nutrieni Azot din colorani fosfai

    Culoare Colorani

    Valoare pH 2 9 Temperatur Variabil

  • 1994 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    Tabelul VIII.9.2

    Caracteristici de epurare i de impact asupra mediului ale ctorva produse chimice utilizate n finisarea chimic textil

    Denumire Caracteristici de epurare Categorie de poluare* Alcalii Acizi minerali Sruri naturale Ageni oxidani

    Poluani anorganici relativ inofensivi 1

    ncleieri pe baz de amidon Uleiuri vegetale, grsimi, ceruri Tenside biodegradabile Acizi organici Ageni reductori

    Uor biodegradabili. Prezint CBO5 moderat pn la ridicat 2

    Colorani i ageni de albire optic Fibre i impuriti de natur polimer

    Dificil de degradat biologic 3

    Rini polimere sintetice Siliconi Dificil de degradat biologic 3

    Compui polivinilalcoolici Uleiuri minerale Tenside rezistente la biodegradare Emolieni anionici sau neionici

    Dificil de biodegradat. Prezint CBO5 moderat 4

    Reactani formaldehidici sau N-metilolici Compui clorurai sau acceleratori Retarderi i emolieni cationici Complexani Sruri ale metalelor grele

    Nu pot fi ndeprtai prin tratament biologic convenional. CBO5 neglijabil

    5

    *1 foarte puin duntor, 2 duntor, 3 periculos, 4 foarte periculos, 5 extrem de periculos.

    VIII.9.1.2. Legislaia Romniei cu privire la deversarea apelor uzate

    n ara noastr primele msuri de ocrotire a naturii dateaz de la sfritul secolului XIX i au drept obiect protejarea unor specii de plante i animale. n anul 1930 se adopta Legea pentru protecia monumentelor naturii. Perioada de dup al doilea rzboi mondial va impune n ntreaga lume ideea de a proteja mediul nconjurtor n ansamblul su. Prima lege de protecie a mediului nconjurtor aprut n Romnia este Legea nr. 9 din 20 iunie 1973, prin care s-a creat cadrul legal i organizatoric adecvat unei bune protecii a mediului. Aceast lege cuprindea prevederi generale privind noiunile de mediu, protecie, poluare i echilibru ecologic i situeaz protecia mediului printre problemele de interes naional. n anul 1991, prin Hotrrea Guvernului nr. 264 din 12 aprilie, s-a nfiinat Ministerul Mediului autoritatea central de stat care organizeaz activitatea de protecie a mediului la scar naional. La 29 decembrie 1995 s-a adoptat o nou Lege a proteciei mediului

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 1995

    nr. 137, la baza creia, n scopul asigurrii unei dezvoltri durabile, stau urmtoarele principii i elemente strategice (stipulate n articolul 3):

    a) principiul precauiei n luarea deciziei; b) principiul prevenirii riscurilor ecologice i a producerii daunelor; c) principiul conservrii biodiversitii i a ecosistemelor; d) principiul poluatorul pltete; e) nlturarea cu prioritate a poluanilor care pericliteaz nemijlocit i grav

    sntatea oamenilor; f) crearea sistemului naional de monitorizare integrat a mediului; g) utilizarea durabil; h) meninerea, ameliorarea calitii mediului i reconstrucia zonelor deteriorate; i) crearea unui cadru de participare a organizaiilor neguvernamentale i a

    populaiei la elaborarea i aplicarea deciziilor; j) dezvoltarea colaborrii internaionale pentru asigurarea calitii mediului. n ceea ce privete principala cale de direcionare a substanelor poluante din

    industria textil poluarea apelor aceasta reprezint modificarea direct sau indirect a compoziiei sau strii apelor unei surse oarecare, ca urmare a activitii omului, n aa msur nct ele s devin mai puin adecvate tuturor sau numai unora din utilizrile pe care le pot cpta n stare natural. n ara noastr este n vigoare Legea nr. 107/1996, Legea apelor, publicat n Monitorul Oficial nr. 244, din 8 octombrie 1996, care stabilete:

    a) definirea i interdicia polurii apelor i prevederea de a se stabili prin lege concentraii admisibile a substanelor poluante;

    b) interdicia de a evacua ape uzate cu coninut de substane poluante depind pe cel stabilit fr o epurare prealabil care s conduc la ncadrarea n limite;

    c) obligativitatea de a adapta tehnologiile pentru a conduce la ape uzate n cantiti ct mai mici, ct mai puin nocive, de a recupera deeurile valorificabile i substanele utile din apele uzate;

    d) integrarea epurrii apelor n procesul de producie; e) interdicia drii n exploatare de uniti noi sau dezvoltarea celor existente fr

    darea n funciune concomitent a instalaiilor de epurare sau fr alte msuri de protecie a apelor;

    f) interdicia realizrii de lucrri noi sau dezvoltri a alimentrilor cu ap fr asigurarea concomitent a capacitii de epurare corespunztoare;

    g) oprirea funcionrii unitii sau a instalaiei care provoac poluarea apelor, ameninnd sntatea populaiei sau provocnd pagube economiei naionale, pn la nlturarea cauzelor;

    h) introducerea de penalizri n cazul unitilor care nu se ncadreaz n indicii de calitate ai apelor uzate.

    Legea definete drept infraciune evacuarea, aruncarea sau injectarea n apele de suprafa sau subterane, n apele maritime interioare sau n apele mrii teritoriale de ape uzate, deeuri, reziduuri sau produse de orice fel, care conin substane n stare solid, lichid sau gazoas, bacterii sau microbi, n cantiti sau concentraii care pot schimba caracteristicile apei, fcnd-o astfel duntoare pentru sntatea i integritatea corporal a persoanelor, pentru viaa animalelor i mediul nconjurtor, pentru producia agricol sau industrial ori pentru fondul piscicol. Pedeapsa este nchisoare de la un an la 5 ani.

    Condiiile n care se poate accepta evacuarea apelor uzate n canalizrile publice ale localitilor, astfel nct s se asigure protecia i funcionarea normal a acestora, precum i protejarea mediului de efectele descrcrilor de ape uzate, sunt stabilite de Normativul

  • 1996 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    publicat n Monitorul Oficial din 6.11.1997. Aici se precizeaz c evacuarea apelor uzate n reelele de canalizare ale localitilor este permis numai dac prin aceasta:

    i) nu se degradeaz construciile i instalaiile reelelor de canalizare i ale staiilor de epurare;

    j) nu se diminueaz capacitatea de transport a canalelor prin depuneri sau obturri; k) nu se aduc prejudicii igienei i sntii publice sau personalului de exploatare; l) nu se perturb procesele de epurare din staiile de epurare i nu se diminueaz

    capacitatea acestora; m) nu se creeaz pericol de explozie. Potrivit acestui normativ, apele uzate care se evacueaz n reelele de canalizare ale

    localitilor nu trebuie s conin n seciunea de control: 0. materii n suspensie, ale cror cantitate, mrime i natur

    constituie un factor de erodare a canalelor, provoac depuneri sau stnjenesc curgerea normal, cum sunt:

    n) materiale care la vitezele realizate n colectoarele de canalizare corespunztoare debitelor minime de calcul ale acestora pot genera depuneri n colectoare;

    o) diferite substane care se pot solidifica i pot obtura seciunea canalelor; p) corpuri/solide, plutitoare sau antrenate, care nu trec prin grtarul cu spaiu liber

    de 20 mm ntre bare, iar n cazul fibrelor sau firelor textile sau al materialelor similare, care nu trec prin sita cu latura ochiului de 2 mm;

    q) suspensii dure i abrazive, care prin antrenare pot provoca erodarea canalelor; r) pcur, uleiuri, grsimi sau alte materiale, care, prin form, cantitate sau

    aderen, pot duce la crearea de zone de acumulri sau de depuneri pe pereii canalului colector;

    s) substane care, singure sau n amestec cu alte substane coninute n apa din reelele de canalizare, coaguleaz, crend riscul depunerii lor pe pereii canalelor care duc la apariia de substane agresive noi.

    1. substane cu agresivitate chimic asupra materialelor din care sunt realizate reelele de canalizare i staiile de epurare a apelor uzate din localiti.

    2. substane de orice natur care, plutitoare sau dizolvate, n stare coloidal sau n suspensie, pot stnjeni exploatarea normal a canalelor i staiilor de epurare a apelor uzate, sau care mpreun cu aerul pot forma amestecuri explozibile.

    3. substane toxice sau nocive, care singure sau n amestec cu apa din canalizare pot pune n pericol personalul de exploatare a reelei de canalizare i a staiei de epurare.

    4. substane cu grad ridicat de periculozitate (metale grele i compui ai lor, compui organici halogenai, compui organici cu fosfor i/sau staniu, pesticide, substane chimice toxice, carcinogene, mutagene sau teratogene).

    5. substane care, singure sau n amestec cu apa din canalizare, pot degaja mirosuri care s contribuie la poluarea mediului nconjurtor.

    6. substane colorante, ale cror cantitate i natur, n condiiile dilurii realizate n reeaua de canalizare i n staia de epurare, determin modificarea culorii apei din resursele de ap n care se evacueaz apele epurate.

    7. substane inhibitoare ale procesului de epurare a apelor uzate sau de tratare a nmolului.

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 1997

    8. substane organice greu biodegradabile n cantiti ce pot influena negativ procesul de epurare biologic.

    Indicatorii de calitate ai apelor uzate evacuate n reelele de canalizare ale localitilor sunt cuprini n tabelul VIII.9.3.

    Tabelul VIII.9.3

    Nr. crt. Indicatorul de calitate U.M.

    Valorile limit admise Metoda de analiz

    1. Temperatura oC 40 2. Concentraia ionilor de hidrogen (pH) unit pH 6,58,5 STAS 8619/390 3. Materii n suspensie mg/dm3 300 STAS 695381

    4. Consum biochimic de oxigen la 5 zile (CBO5) mg/dm3 300 STAS 656082

    5. Consum chimic de oxigen metoda cu bicromat de potasiu (CCOCr)1 mg/dm3 500 SR ISO 606082

    6. Azot amoniacal (NH4+) mg/dm3 30 STAS 868370 7. Fosfor total (P) mg/dm3 5,0 STAS 1006475 8. Cianuri (CN) mg/dm3 0,5 STAS 768579 9. Sulfuri i hidrogen sulfurat (S2) mg/dm3 0,5 STAS 751066 10. Sulfii (SO32) mg/dm3 10 STAS 766189 11. Sulfai (SO42) mg/dm3 400 STAS 860170

    12. Fenoli antrenabili cu vapori de ap (C6H5OH) mg/dm3 30 STAS 716792

    13. Substane extractibile cu eter de petrol mg/dm3 20 STAS 7587 96

    14. Detergeni sintetici anion activi biodegradabili mg/dm3 30 SR ISO 7875/96

    15. Plumb (Pb2+) mg/dm3 0,5 STAS 863779 16. Cadmiu (Cd2+) mg/dm3 0,1 SR ISO 5961/93 17. Crom trivalent (Cr3+) mg/dm3 1 STAS 788491 18. Crom hexavalent (Cr6+) mg/dm3 0,1 STAS 788491 19. Cupru (Cu2+) mg/dm3 0,1 STAS 779580 20. Nichel (Ni2+) mg/dm3 1 STAS 798767 21. Zinc (Zn2+)2 mg/dm3 1 STAS 831487 22. Mangan (Mn2+) mg/dm3 1 STAS 866270 23. Clor liber (Cl2) mg/dm3 1 STAS 636478

    1 Valoarea concentraiei CCO-Cr este condiionat de respectarea raportului CBO5/CCO mai

    mare sau egal cu 0,4. Pentru verificarea acestei condiii, vor putea fi utilizate i rezultatele determinrii consumului chimic de oxigen prin metoda cu permanganat de potasiu, urmrind cunoaterea raportului CCO-Mn/CCO-Cr caracteristic apei uzate.

    2 Pentru localitile a cror ap de alimentare din reeaua de distribuie conine zinc n concetraie mai mare de 1 mg/dm3 se va accepta aceeai valoare i la evacuare.

    Atunci cnd apele uzate sunt deversate direct n cursurile de ap* valorile limit admisibile ale principalelor substane poluante sunt cuprinse n tabelul VIII.9.4.

    * Valorile limit ale principalelor substane poluante nu se refer la evacuarea apelor uzate n

    subteran, lacuri naturale sau de acumulare ori n Marea Neagr.

  • 1998 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    Tabelul VIII.9.4

    Nr. crt.

    Substana poluant sau indicatorul de ncrcare U.M.

    Valorile limit admisibile n funcie de gradul de diluie care se realizeaz

    Grad de diluie1

    1 50 100 1. Materii n suspensie mg/dm3 25 100 200 2. Consum biochimic de oxigen (CBO5) mg/dm3 15 60 100 3. Hidrogen sulfurat i sulfuri (H2S) mg/dm3 0,1 1 2 4. Cianuri (CN) mg/dm3 0,1 1 2 5. Fier total ionic mg/dm3 2 5 8 6. Mercur (Hg) mg/dm3 0,01 0,01 0,01 7. Cadmiu (Cd) mg/dm3 0,1 0,1 0,1 8. Plumb (Pb) mg/dm3 0,2 0,2 0,2 9. Zinc (Zn) mg/dm3 0,1 0,5 1 10. Detergeni anionici biodegradabili mg/dm3 0,5 15 30

    11. Fenoli antrenabili cu vapori de ap uniti pH 0,02 0,3 0,6

    12. Concentraia ionilor de hidrogen (pH) 6,58,5 6,58,5 6,58,5

    1 Gradul de diluie reprezint raportul dintre debitul menim anual, cu asigurarea de 95% al cursului de ap receptor, i debitul total de ape uzate evacuat. Debitul mediu lunar minim anual, cu asigurarea de 95% al cursului de ap receptor, se stabilete de organele de gospodrire a apei competente. Pentru unitile care descarc ape uzate prin mai multe guri de evacuare, gradul de diluie se determin corespunztor debitului total evacuat.

    VIII.9.2 Metode de epurare a apelor uzate industriale

    Procedeele de epurare a apelor uzate se pot grupa n diferite nivele, numite trepte de epurare. Reinerea poluanilor nedizolvai constituie operaia de epurare mecanic. Pentru separarea substanelor coloidale emulsionate sau pentru neutralizarea substanelor chimice nocive este necesar intervenia unui reactiv. Aceasta este operaia de epurare chimic, frecvent aplicat n cazul apelor uzate industriale. Fenomenul natural de mineralizare a substanelor organice sub aciunea microorganismelor, element determinant n procesele de autoepurare, este punctul de plecare pentru epurarea biologic. Fiecare dintre operaiile enunate acioneaz asupra unei anumite categorii de poluani. n cazul unui efluent cu compoziie complex epurarea va trebui s conjuge toate aceste metode. O astfel de insta-laie va avea deci trei trepte de epurare: o treapt mecanic, una chimic i una biologic.

    n cazul cnd reactivii sunt utilizai numai pentru ameliorarea eficienei de separare a suspensiilor fine (auxiliar al epurrii mecanice), nu se poate spune c exist o treapt de epurare chimic distinct. Epurarea va fi mecano-chimic i se va intitula epurare primar, iar treapta biologic va fi denumit epurare secundar. Exigenele actuale nu mai consider suficient n toate cazurile epurarea biologic. Efluentul epurat biologic poate fi ncrcat cu compui azotoi i fosfai ce favorizeaz eutrofizarea apelor, iar alte produse, cum ar fi detergeni, pesticide, colorani, sunt evacuate nemodificate. ntr-o astfel de situaie se impune realizarea unei faze de epurare teriar, bazat pe procedee fizico-chimice intensive, extrem de eficace, dar i costisitoare. n aceast categorie intr procedeele de adsorbie, osmoz invers, electrodializ, .a.

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 1999

    Eficiena procentual a epurrii n cazul diferitelor etape exprimat n scderea consumului biochimic de oxigen i a coninutului de suspensii este prezentat n tabelul VIII.9.5.

    Tabelul VIII.9.5

    Eficiena procentual a epurrii

    Faza de epurare Scdere procentual a:

    consumului biochimic de oxigen

    coninutului de suspensii

    Grtare 5 10 5 20 Decantare 25 40 40 70 Epurare chimic i decantare 53 85 70 90 Filtru biologic cu ncrcare mare, cu decantare preliminar i secundar 50

    95 65 90

    Filtru biologic cu ncrcare mic, cu decantare preliminar i secundar 80

    90 70 90

    Epurare biologic cu nmol activ i decantare 75

    95 85 95

    Decantare i filtrare prin nisip 80 95 75 95 Decantare i filtrare prin pmnt 90 95 85 95 Epurare biologic i filtrare prin nisip 90 98 85 95 Decantare i clorinare 40 70 40 70 Epurare biologic i clorinare 75 98 65 95

    VIII.9.2.1. Uniformizarea debitelor i concentraiei apelor uzate industriale

    n marea majoritate a situaiilor concrete din industrie apele uzate au debite ce fluctueaz n anumite limite, nregistrndu-se de asemenea importante neuniformiti n ceea ce privete concentraia poluanilor.

    Aceste neuniformiti determin serioase neajunsuri n epurarea apei uzate, deoarece perturb regimul de curgere n staiile de epurare.

    Frecvent n instalaiile de uniformizare au loc transformri ce uureaz epurarea propriu-zis, i anume reacii de neutralizare ntre agenii poluani, reacii de oxido-reducere, procese de precipitare. Exist surse de ap uzat pentru care uniformizarea debitelor i a concentraiilor poate constitui singura msur necesar pentru protecia receptorului mpotriva ocurilor de poluare, atunci cnd gradul de diluie pe termen lung este suficient de mare.

    Construcii pentru egalizarea apelor uzate. Aceste construcii constau din bazine, al cror volum se calculeaz pe baza msurtorilor de debit i concentraie, prevzute cu sisteme de amestecare i aerare pentru meninerea condiiilor aerobe i pentru a evita depunerea de sedimente.

    Amplasarea bazinelor de egalizare se realizeaz n amonte fa de staia de epurare, dup instalaiile de preepurare destinate ndeprtrii impuritilor grosiere sau grele (grtare, site, deznisipatoare). Amplasarea fa de colectorul de canalizare se poate face n serie sau n derivaie. n prima situaie, cnd ntregul debit trece prin bazin, nivelarea concentraiilor este foarte bun, dar i nevoile de pompare sunt mai mari dect n a doua situaie, cnd numai surplusul de ap uzat care depete debitul mediu este deviat prin bazinul de egalizare.

  • 2000 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    n cazul n care o singur surs este responsabil de neuniformitile de debit i concentraie, bazinul de egalizare se poate amplasa lng sursa respectiv. n acest bazin, de dimensiuni mai mici dect cel necesar pentru egalizarea efluentului general, se stocheaz apele uzate ale sursei perturbatoare, care sunt evacuate cu debit constant n efluentul general.

    VIII.9.2.2. Procedee mecanice de epurare a apelor uzate

    Sunt acele procedee n care substanele poluante nu sufer transformri de natur chimic. Prin procese fizice este posibil ndeprtarea din apele uzate a suspensiilor solide. Din aceast categorie de procese fac parte separaia gravitaional, filtrarea i transferul de faz.

    VIII.9.2.2.1. Separarea gravitaional Se disting urmtoarele tipuri de procese de separare sub aciunea forei

    gravitaionale: procese ce au loc sub aciunea gravitaiei terestre normale:

    pentru particule nedizolvate n ap cu densitatea medie mai mare dect a apei are loc procesul de sedimentare;

    pentru particule nedizolvate n ap cu densitatea medie mai mic dect a apei are loc procesul de flotaie;

    procese ce au loc sub aciunea unui cmp gravitaional mrit prin punerea n rotaie a sistemului centrifugarea.

    VIII.9.2.2.1.1. Sedimentarea

    Reprezint procesul de separare din apele uzate a particulelor solide cu densitate medie mai mare ca a apei prin depunere gravitaional. Prin sedimentare se pot ndeprta att suspensii anorganice i organice, ct i coloizi, n cazul unei prealabile tratri cu un coagulant. n funcie de condiiile de sedimentare se pot distinge patru situaii:

    sedimentarea particulelor discrete (sedimentarea de tip I), caracteristic suspensiilor diluate nefloculante;

    sedimentarea cu floculare (sedimentare de tip II), caracteristic suspensiilor diluate floculante;

    sedimentarea frnat (n mas sau n grup), care reprezint un proces de sedimentare colectiv a unei suspensii de concentraie medie lipsit de caracteristici de floculare;

    tasarea nmolului, ce intervine atunci cnd concentraia flocoanelor crete pn la un punct cnd particulele ajung n contact fizic unele cu celelalte i sunt suportate parial de straturile inferioare de particule.

    Sedimentarea particulelor discrete. Se refer la acele particule ce nu i modific forma, dimensiunile i masa i a cror deplasare nu este influenat de prezena altor particule sau a pereilor bazinului de sedimentare, deci la sedimentarea particulelor ce nu floculeaz aflate n dispersie diluat. n aceste condiii, sedimentarea poate fi considerat ca depinznd numai de proprietile lichidului i de caracteristicile particulelor. O astfel de particul, sub influena forei de gravitaie i a forei de frecare cu apa, va avea la nceput o micare descendent accelerat, pn la echilibrarea celor dou fore, cnd micarea va deveni uniform(cu condiia ca temperatura apei s nu varieze).

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 2001

    Sedimentarea particulelor ntr-un bazin ideal cu curgere continu orizontal este prezentat n fig. VIII.9.2.

    Fig. VIII.9.2. Reprezentarea schematic a decantrii particulelor individuale.

    Traiectoria particulelor discrete rezult din nsumarea vectorial a vitezei de sedimentare, vs i a vitezei de curgere a apei, vc. Particulele caracterizate de o vitez de sedimentare limit, vo, egal cu raportul dintre adncimea bazinului, ho i timpul de parcurgere a acestuia de ctre o particul de ap, to, se vor depune la extremitatea dinspre zona de evacuare a bazinului (dac s-au aflat iniial la suprafaa apei). Toate particulele caracterizate de o vitez de sedimentare superioar vitezei vo sunt reinute n interiorul bazinului de sedimentare.

    n practica proiectrii i construciei bazinelor de decantare se utilizeaz parametrul de ncrcare hidraulic de suprafa, vo, ce reprezint viteza de sedimentare a particulelor ce se depun la limit, toate particulele cu viteze de sedimentare mai mici fiind eliminate cu efluentul. Aceast vitez este egal cu raportul dintre debitul de ap uzat ce trece prin bazin Q i aria suprafeei orizontale a zonei de sedimentare A:

    [ ] m so QV A= (VIII.9.1) La ncrcri hidraulice egale, eficiena de ndeprtare a suspensiilor prin sedimentare

    variaz n funcie de concentraia i caracteristicile acestora, aa cum se poate observa din tabelul VIII.9.6.

    Tabelul VIII.9.6

    Eficiena ndeprtrii suspensiilor prin sedimentare

    Natura suspensiilor Greutate specific, kg/dm3

    Viteza de sedimentare,

    cm/s

    ncrcare hidraulic,

    m3/m2zi Timpul de

    retenie hidraulic, h

    Flocoane de hidroxizi de fier i de aluminiu 1,002 8,3102 24 72 2 8 Precipitat de carbonat de calciu 1,2 4.2102 24 115 1 4 Substane organice insolubile n ap 1,001 4.2102 23 32 1 2 Flocoane de nmol activ 1,005 2101 32 48 1 2

    Sedimentarea cu floculare. Proprietile de sedimentare a unei suspensii diluate de

    particule ce prezint capacitate de floculare difer de cele ale unei suspensii de particule nefloculante. n acest caz particulele mai grele, cu viteze de sedimentare mai mari, ajung

  • 2002 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    din urm i se unesc cu particulele mai mici, formnd flocoane cu vitez de sedimentare crescut. Deoarece posibilitatea contactului ntre particule sporete o dat cu distana parcurs, n acest caz ndeprtarea materiilor n suspensie va depinde nu numai de ncrcarea hidraulic de suprafa, ci i de adncimea bazinului.

    Fig. VIII.9.3. Reprezentarea schematic a sedimentrii n mas.

    Sedimentarea frnat (n mas). Acest tip de sedimentare corespunde suspensiilor concentrate, unde distana dintre particule este mic, acestea stnjenindu-se n micarea lor descendent, n timp ce lichidul la rndul su frneaz sedimentarea prin micarea sa ascensional printre particule (fig. VIII.9.3). Imediat dup nceperea sedimentrii se formeaz un plan de separare cu micare descendent, care separ zona limpede de zona cu suspensie. Zona cu suspensie cuprinde la rndul ei trei subzone: zona concentraiei uniforme, aflat imediat sub planul de separare, zona de tranziie i zona de tasare. Cu timpul toate zonele, cu excepia celei de lichid limpezit i a celei de nmol, dispar dac nu se introduc noi particule solide n coloan.

    Pentru a realiza sedimentarea suspensiilor viteza de deplasare a planului de separare de sus n jos trebuie s fie egal cu viteza de deplasare a apei de jos n sus printre flocoane.

    Tasarea nmolului. Tasarea nmolului constituie un proces foarte lent, n care lichidul dislocat se scurge printr-un spaiu poros redus i n continu reducere. Viteza de tasare scade n timp din cauza creterii rezistenei la scurgerea lichidului. Porozitatea sedimentului depus la partea inferioar este cea mai redus, din cauza compresiunii cauzate de particulele aflate deasupra i a duratei mari de tasare.

    Construcii i instalaii pentru sedimentare. n funcie de viteza de sedimentare a particulelor se deosebesc dou categorii de instalaii pentru sedimentare:

    deznisipatoarele, utilizate pentru eliminarea particulelor mai greu sedimentabile; decantoarele, utilizate pentru eliminarea particulelor ce sedimenteaz mai greu.

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 2003

    Deznisipatoarele sunt bazinele ce au rolul de a reine suspensiile granulare (nisipul, praful, pietrele, cenua, i alte materiale minerale grele numite cu un termen generic nisip). Prin existena acestei trepte de tratare, numit deznisipare, naintea decantrii se asigur:

    mpiedicarea aciunii abrazive asupra utilajului mecanic, n special a instalaiilor de pompare;

    reducerea pericolului de nfundare a unor instalaii din staia de epurare prin micorarea acumulrilor de materiale consistente;

    eliminarea selectiv a suspensiilor inerte, excluzndu-se suspensiile putrescibile; simplificarea evacurii i transportului nmolului primar. Principala deosebire dintre deznisipatoare i decantoare o constituie viteza de

    curgere a apei, respectiv timpul de staionare a apei n decantor. Deznisipatoarele constau din bazine nguste, prevzute uneori cu agitare (cu aer sau hidraulic) pentru a mpiedica nglobarea n sedimente a suspensiilor organice. n general bazinele sunt compartimentate, pentru a face fa variaiilor de debit. Dup direcia principal a curentului de curgere, deznisipatoarele pot fi orizontale sau verticale.

    Deznisipatoarele orizontale (fig. VIII.9.4) const din dou sau mai multe canale nguste i relativ puin adnci. La intrare se afl un grtar pentru reinerea corpurilor plutitoare. Panta rigolei este de 0, 52%. Apa circul cu o vitez medie de 0, 3 m/s, timpul de staionare fiind de 0, 51 minute.

    Fig. VIII.9.4. Deznisipator orizontal: 1 grtar; 2 camer de linitire i de distribuie a apei; 3 camer de depunere; 4 rigol.

  • 2004 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    Deznisipatoarele verticale (fig. VIII.9.5) sunt cilindrice i ocup un spaiu mai redus dect cele orizontale. Apa intr n tubul central, coboar i apoi urc prin spaiul inelar cu o vitez de 0,020,05 m/s, depunerile colectndu-se la partea inferioar, de form tronconic. Timpul de staionare a apei este de 0,51,5 min.

    Fig. VIII.9.5. Deznisipator vertical:

    1 compartimentul central de intrare; 2 conduct de evacuare nmol.

    Evacuarea reziduului colectat n deznisipatoare se poate face manual, n cazul instalaiilor de capacitate redus, sau mecanic ori hidraulic n cazul debitelor mari. Evacuarea manual se realizeaz dup scoaterea din funciune a compartimentului respectiv. De regul intervalul ntre dou curiri este de 30 de zile. Evacuarea mecanic a nmolului colectat n deznisipatoare se poate realiza folosind urmtoarele tipuri de dispozitive:

    cu raclei i nec; cu raclei, grap de nisip i pomp fix sau hidroelevator; cu pompe mobile. Decantoarele sunt instalaiile n care sedimenteaz cea mai mare parte a substanelor

    n suspensie din apele uzate (circa 7080%). Decantoarele orizontale sunt bazine de beton dreptunghiulare, cu axa principal n

    direcia de curgere a apei, a cror lungime rareori depete 30 m, pentru a preveni astfel efectele prea pronunate ale vntului, iar adncimea este de pn la 4,5 m. Fundul bazinelor are o pant uoar de circa 1%. Prin bazin apa circul cu o vitez de 520 mm/s, timpul de staionare variind ntre 0,5 i 2 ore. n fig. VIII.9.6 sunt prezentate cteva dintre cele mai ntlnite tipuri de decantoare.

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 2005

    Fig. VIII.9.6. Tipuri de decantoare orizontale.

    Fig.VIII.9.7. Decantor vertical.

  • 2006 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    Decantoarele verticale sunt bazine cu seciune circular, n care apa circul de jos n sus cu o vitez de 0,7 mm/s. Apa ptrunde n decantor printr-un tub central, prevzut la partea de jos cu un deflector pentru o repartiie ct mai uniform, i iese lateral la partea superioar printr-un deversor circular (fig. VIII.9.7). Timpul de staionare este de 1,5 ore. Decantoarele verticale, fiind mai adnci dect celelalte tipuri de decantoare, sunt dezavantajate din punct de vedere constructiv, dar au avantajul unei exploatri mai lesnicioase, fiind posibil ndeprtarea hidraulic a nmolului.

    Decantoarele radiale sunt cele mai folosite pentru instalaiile mari i se prezint sub forma unor bazine cilindrice, adnci de 3 4 m, n care apa circul radial de la centru spre periferie, avnd progresiv viteze din ce n ce mai mici, pe msur ce scad i dimensiunile particulelor ce urmeaz a se depune, fiind astfel favorizat depunerea suspensiilor fine. (fig. VIII.9.8).

    Aceste decantoare prezint urmtoarele avantaje: construcia este economicoas, datorit nlimii relativ reduse, formei circulare

    i grosimii reduse a pereilor; circulaia apei este uniform i se utilizeaz ntreaga suprafa a bazinului; este posibil montarea unui dispozitiv de colectare a spumei. Principalul inconvenient al acestui tip de decantor l constituie forma circular a

    bazinului, de diametru mare, care conduce la folosirea neeconomic a terenului n staia de epurare.

    Fig. VIII.9.8. Decantor orizontal radial.

    Decantoarele cu etaj ce cuprind i staii de fermentare sunt reprezentate de decantoarele Imhoff, care sunt instalaii combinate de decantare i fermentaie anaerob a nmolului, adecvate epurrii apelor cu ncrcare organic de natur biologic. La partea inferioar exist un spaiu de fermentare a nmolului, delimitat de un jgheab cu fant. Suspensiile alunec pe pereii jgheabului i trec n camera inferioar, unde are loc fermentarea anaerob. Spaiul nefiind nclzit, procesul de fermentare este lent i nu se menine permanent reacia alcalin. Dup fermentare, nmolul se evacueaz periodic prin sifonare.

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 2007

    Factori ce determin eficiena decantrii. Eficiena tuturor instalaiilor de decantare depinde de uniformitatea distribuiei curentului de ap n seciunea perpendicular pe direcia de curgere. n acest scop la intrarea n zona de decantare se instaleaz, n faa deschiderilor prin care este admis apa deflectoare, praguri, perei de dirijare i difuzie, prevzui cu guri sau fante. Uniformitatea trebuie asigurat i n faza de evacuare a apei. Pentru aceasta, evacuarea apei limpezite se face dup trecerea peste deversoare, aezate pe una sau pe ambele pri ale jgheaburilor de evacuare. n faa deversoarelor este prevzut un perete semiscufundat, care previne antrenarea particulelor solide plutitoare i a grsimilor. De asemenea, pentru o decantare eficient, mai sunt necesare asigurarea distribuiei egale a debitului ntre bazinele de decantare, colectarea i evacuarea continu a spumei de la suprafaa apei din decantor, colectarea i evacuarea, preferabil continu, a nmolului depus pe fundul decantorului.

    Eliminarea nmolului din decantoare. Se poate face: manual, n cazul sedimentelor neputrescibile, cnd este necesar prezena de

    uniti paralele care s poat fi introduse n circuit pe durata operaiei; mecanizat, n cazul cantitilor mari de nmol, mai ales atunci cnd acesta este

    putrescibil. Eliminarea mecanizat a nmolului se realizeaz la decantoarele orizontale, folosind

    poduri racloare cu micare de du-te vino sau racloare cu lame montate pe lanuri. Pentru decantoarele radiale se folosesc racloare cu lame fixate pe un pod raclor solidar cu un ax central de antrenare, care mping nmolul ntr-o zon central, prin care se face eliminarea din bazin. n cazul n care exist pericolul trecerii nmolului n suspensie (la nmolurile cu grad redus de ngroare), se pot folosi pentru evacuarea nmolului plnii de aspiraie.

    VIII.9.2.2.1.2. Flotaia

    Flotaia reprezint procesul de separare din ap, sub aciunea cmpului gravitaional, a particulelor cu densitate medie mai mic dect densitatea apei. Aceast metod se folosete pentru ndeprtarea solidelor n suspensie ct i pentru separarea i concentrarea nmolului. Flotaia se poate realiza n dou variante:

    natural; cu aer. Flotaia natural. Se poate utiliza n cazul materialelor mai uoare dect apa care

    tind s se ridice la suprafaa apei aflate n repaus sau n curgere linitit, fr a necesita insuflare de gaz. Acest gen de flotaia poate aprea n cazul grsimilor libere. Separatoarele de grsimi funcioneaz pe principiul micorrii vitezei de curgerea apei, ce face ca substanele cu mas specific mai mic dect cea a apei s pluteasc la suprafa, fiind preluate de un dispozitiv adecvat.

    Flotaia cu aer. Acest tip de flotaie presupune necesitatea insuflrii de aer pentru antrenarea la suprafa a particulelor de impuriti. Are loc asocierea dintre aceste particule i bulele de aer, fie ca urmare a nglobrii celor din urm de ctre particulele cu structur afnat, fie prin aderena particulelor insolubile la suprafaa bulei de aer. n acest al doilea caz un rol important l poate avea prezena de ageni tensioactivi, cu rolul de a micora tensiunea superficial a apei, asigurnd formarea unei spume suficient de stabile. Astfel de substane pot fi chiar constitueni ai apelor uzate, cum frecvent se ntmpl n industria textil. Prin flotaia cu aer este posibil ndeprtarea detergenilor n proporie de pn la 85%. Flotaia cu aer se poate realiza n dou variante:

  • 2008 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    cu aer dispersat; cu aer dizolvat. Flotaia cu aer dispersat. Aerul este introdus n ap prin difuzoare poroase sau prin

    agitare mecanic, obinndu-se bule de 12 mm, care asigur o vitez ascensional mare, existnd pericolul forfecrii suspensiilor floculate. Un separator de grsimi cu aer dispersat este prezentat n fig. VIII.9.9. Aerul comprimat este insuflat prin radierul bazinului n zona central, separat de prile laterale prin doi perei verticali, pentru a limita agitarea apei. n compartimentul lateral, unde lichidul este linitit, se produce sedimentarea particulelor uoare. Grsimile care se acumuleaz la partea superioar sunt evacuate prin rigola de grsimi ntr-un rezervor de colectare, de unde sunt evacuate pentru fermentare sau ardere. Apa uzat este evacuat printr-o conduct de mare pant i debit mic, care pleac de la partea inferioar a bazinului. Datorit vitezei mari ce se realizeaz n aceast conduct sunt antrenate i materiile solide depuse pe radierul bazinului.

    Fig. VIII.9.9. Instalaie de flotaie cu aer dispersat.

    Flotaia cu aer dizolvat. Pentru a realiza flotaia cu aer dizolvat se folosete scderea brusc a presiunii gazului aflat n echilibru cu apa (detenta), situaie n care apa devine complet saturat cu gaz. Deoarece conform legii lui Henry, la echilibru, solubilitatea unui gaz ntr-un lichid este cu att mai mare cu ct presiunea gazului aflat n contact cu lichidul este mai mare, cu ct detenta (intervalul de presiune pe care se face destinderea) va fi mai mare, cu att cantitatea de aer eliberat va fi mai mare. Bulele de aer, care iau natere n acest mod, au dimensiuni mici, sub 0,1 mm n diametru, ne mai existnd pericolul forfecrii suspensiilor. Condiia de suprasaturare a apei cu aer se poate obine:

    prin contact cu aer la presiune de pn la 3105 N/m2, urmat de destindere brusc la presiune egal cu cea atmosferic ntr-o camer de flotaie (fig. VIII.9.10);

    introducnd ap ntr-o camer nchis n care se realizeaz o depresiune de circa 0,3105 N/m2 .

    Procedeul flotaiei este de preferat decantrii pentru separarea suspensiilor, volumul de nmol rezultat n prima situaie reprezentnd circa o ptrime din volumul de nmol format prin decantare.

    Bazinele de flotaie, cunoscute i sub denumirea de separatoare de grsimi, pot fi orizontale sau verticale. i n cazul lor este necesar reducerea la minimum a turbulenei n zona de separare, motiv pentru care sunt prezente deflectoare cu rol de eliminare a bulelor

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 2009

    mari. Spuma format este colectat de o lam care o conduce spre o gur de evacuare. Materialele decantabile se depun pe fund, de unde sunt raclate i evacuate. O instalaie de flotaie cu aer dizolvat sub presiune este prezentat n fig. VIII.9.10. Ea este caracterizat de timp de staionare de 5 10 min, cantitate de aer 0,2 0,8 m3/m3 ap, iar adncimea apei este de 1,2 2,75 m.

    Fig. VIII.9.10. Schema unei instalaii de flotaie cu aer sub presiune.

    VIII.9.2.2.1.3. Centrifugarea

    Centrifugarea reprezint un proces de separare a suspensiilor din ap sub aciunea unei acceleraii superioare celei gravitaionale. Ca urmare a acceleraiei sporite se obin vi-teze de sedimentare mai mari i nmoluri mai compacte, cu coninut mai ridicat de solide.

    Decantoarele de centrifugare sunt constituite dintr-un corp cilindro-conic rotativ, n interiorul cruia se rotete cu vitez mai mic un ax melcat. Prin interiorul axului melcat se introduce apa brut. Sub aciunea forei centrifuge, substanele n suspensie sunt depuse pe peretele centrifugei, de unde sunt mpinse de corpul melcat spre zona conic a centrifugei, pe unde nmolul este evacuat. Lichidul limpezit, numit lichid centrat, este evacuat pe la captul opus al centrifugei. Se pot obine prin centrifugare concentrate de suspensii de peste 50% substan uscat.

    VIII.9.2.2.2. Filtrarea Filtrarea reprezint un proces de separare a solidelor din lichide prin trecerea

    printr-un material poros. n acest mod se pot rein att particule de diametru mare, de ordinul centimetrilor, ct i particule cu dimensiuni apropiate de cele ale atomilor. n procesul de prelucrare a apei prin filtrare se nelege procesul de trecere a apei ncrcate cu suspensii printr-un mediu poros cu o granulozitate astfel aleas nct s poat reine aceste suspensii.

    n funcie de caracteristicile mediului de filtrare se disting mai multe variante de filtrare, alegerea uneia dintre acestea fiind dependent de mrimea i concentraia particulelor solide ce trebuiesc separate prin filtrare. Variantele de filtrare cel mai frecvent ntlnite n practica epurrii apelor uzate sunt:

  • 2010 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    filtrarea prin site, utilizat pentru separarea particulelor grosiere, aflate n cantiti mari;

    filtrarea prin straturi granulare, a cror grosime este de ordinul metrilor, se utilizeaz pentru apele cu cantiti reduse de suspensii, la debite mari;

    filtrarea cu prestrat (cu turte), care se aplic n special n cazul concentraiilor mari de suspensie (a nmolurilor);

    filtrarea prin membrane, care se utilizeaz pentru obinerea unei limpezimi avansate a apei, n cazul apelor cu cantitate redus de suspensii.

    n funcionarea unui filtru se disting mai multe perioade, i anume: perioada iniial, n care sunt reinute preponderent particulele de dimensiuni mai

    mici, mediul de filtrare fiind absolut curat, i ca urmare limpiditatea apei obinute este insuficient;

    perioada de regim, cnd, ca urmare a acumulrii la suprafaa filtrului i n porii acestuia de impuriti, este posibil reinerea particulelor fine, i deci apa filtrat va avea o limpiditate avansat;

    perioada de colmatare, cnd acumularea impuritilor obtureaz practic canalele de acces ale lichidului, coloana de ap de deasupra filtrului nemaireuind s nving rezistenele create. n aceast perioad debitul de ap filtrat se reduce simitor, iar apa filtrat este ncrcat de suspensii antrenate din stratul de filtrare.

    VIII.9.2.2.2.1. Reinerea impuritilor pe grtare i site

    Aceste operaii fac parte din categoria operaiilor de ndeprtare a impuritilor grosiere din ap prin trecerea acesteia printr-un corp poros. Prezena acestor instalaii la intrarea apei brute ntr-o staie de epurare este absolut necesar, deoarece n acest mod se evit formarea de depuneri greu de evacuat i de straturi plutitoare, blocarea sistemelor de raclare, a pompelor i a vanelor, a deversoarelor i gurilor de evacuare, depunerea de sedimente pe utilajele de aerare. Totodat materialele reinute formeaz ele nsele straturi filtrante.

    Fig. VIII.9.11. Grtar fix.

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 2011

    Grtarele, ce se utilizeaz pentru reinerea impuritilor celor mai voluminoase, se pot clasifica dup mrimea interspaiilor n:

    grtare rare, cu interspaii de 40 50 mm; grtare dese, cu interspaii de 15 20 mm. Barele grtarelor pot avea diferite profile: triunghiulare, rectangulare, circulare,

    elipsoidale, i pot fi situate n planuri drepte sau curbe, cu nclinaie de 30 90o fa de orizontal. nclinarea grtarelor fa de orizontal depinde de modul n care grtarele sunt curate. Cele curate manual au o nclinaie de 3075o, iar cele curate mecanic au o nclinaie de 45 90o. Viteza de trecere a apei printre barele grtarului trebuie s fie de maximum 1 m/s, iar viteza de trecere a apei prin canalul de colectare de cel puin 0, 4 m/s, pentru ca, pe de-o parte, corpurile plutitoare s nu fie antrenate printre barele grtarului, iar pe de alt parte s se evite depunerile de material n canal. Un grtar fix este prezentat n fig. VIII.9.11.

    Sitele se utilizeaz pentru reinerea impuritilor nedizolvate de dimensiuni mai mici. Ele pot fi realizate din table metalice sau plci de mase plastice perforate, din esturi din fire de oel sau fibre sintetice, din bare cu seciune triunghiular. Sitele pot fi statice sau mobile. Un grad nalt de ndeprtare a solidelor se realizeaz utiliznd site vibratoare. O astfel de sit este antrenat n micare de rotaie, vibraiile fiind produse de o greutate excentric. n acest mod solidele sunt antrenate spre periferia sitei de unde sunt colectate.

    O variant de sit cu larg aplicabilitate n epurarea apelor uzate este cea format din bare cu seciune triunghiular, cu baza triunghiurilor n exterior, ce poart denumirea de sit cu efect Coand (fig. VIII.9.12). Distana dintre bare este de 0,33 mm, iar panoul ce cuprinde sitele se gsete nclinat cu 3060o fa de orizontal. Apa brut este distribuit uniform pe limea panoului sitei prin deversare dintr-o camer de alimentare, i trece prin fante, n timp ce impuritile alunec pe faa panoului, fiind colectate la partea inferioar.

    Fig. VIII.9.12. Sit cu efect Coand.

    VIII.9.2.2.2.2. Filtre pentru epurarea apelor uzate

    Cele mai utilizate filtre pentru epurarea apelor uzate sunt filtrele granulare i cele cu prestrat.

  • 2012 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    Filtrele granulare se mpart, n funcie de viteza de filtrare, n: filtre lente, cu vitez de filtrare de 0,1 0,6 m/h; filtre rapide, cu vitez de filtrare de 3 6 m/h. Materialul granular folosit poate fi de natur divers: nisip, antracit, granit.

    Dimensiunile granulelor difer n funcie de natura filtrului. Astfel, n cazul filtrelor lente, pe un suport de plci poroase se gsete un strat de pietri, cu dimensiunea granulelor de 7 15 mm, care are deasupra un strat de nisip, nalt de 1 1, 25 m, cu dimensiunea particulelor de 0, 5 1 mm. n cazul filtrelor rapide dimensiunile granulelor sunt mai mari, de 1 3 mm. O schem a unui filtru lent este prezentat n fig. VIII.9.13.

    5

    4

    6

    9

    811

    10

    3

    2

    1

    Fig. VIII.9.13. Schema unui filtru lent: 1 ap brut; 2 evacuare ap supernatant; 3 ap filtrat pentru ncrcare; 4 orificiu pentru

    poziie; 5 spre canalizare; 6 aerisire; 7 orificiu; 8 ap filtrat din prim filtrat; 9 ap filtrat spre rezervor; 10 nisip; 11 spre canalizare.

    Difer i modalitatea de curare a celor dou tipuri de filtre granulare. Curarea filtrelor lente se face prin nlturarea unui strat de 2 3 cm de la suprafaa filtrului, operaie ce se poate repeta de cte ori este necesar, pn la o nlime a stratului de nisip de cel puin 40 cm, cnd se completeaz stratul filtrant cu nisip curat. Curarea filtrelor rapide se face prin splare n contracurent, de jos n sus, dup o prealabil afnare a nisipului prin insuflare de aer comprimat timp de 5 10 minute. n final se face limpezirea cu ap filtrat. n cursul acestor operaii se realizeaz desprinderea i antrenarea particulelor reinute de filtru. La epurarea apelor uzate, n timpul filtrrii prin filtre granulare au loc i procese de degradare a materialelor de natur organic dizolvate n ap. Cteva tipuri de filtre rapide sunt prezentate n fig. VIII.9.14.

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 2013

    Filtrele cu prestrat sunt formate din suporturi poroase aezate ntr-o carcas pe care se depune nainte de nceperea filtrrii un strat subire de material filtrant granular cu dimensiunile granulelor de 5 10010-6 m. Pentru formarea prestratului se folosete cel mai frecvent pmnt de diatomee. Se mai pot folosi crbune activ, fibre celulozice, fibre de azbest. Regenerarea filtrului se face prin ndeprtarea turtei de prestrat colmatat cu materialul reinut.

    Fig. VIII.9.14. Filtre rapide:

    a filtru rapid cu crepine; b filtru rapid cu plci poroase; c filtru sistem A. K. H.; d crepin (detaliu);1 peretele filtrului; 2 conduct pentru ap de splare i aer; 3 crepine;

    4 golire de fund; 5 nisip; 6 ap pentru splare; 7 aer pentru splare; 8 drenaj cu plci poroase.

    VIII.9.2.2.2.3. Epurarea apelor uzate prin membrane

    Cuprinde acele procedee de epurare a apei care presupun utilizarea unei faze care constituie o barier pentru unele dintre substanele prezente n ap, permind trecerea apei purificate. Aceste procedee, ce corespund n general treptei teriare de epurare, sunt tot mai utilizate, ca urmare a posibilitilor de recuperare a apei (circa 90%), a unor produi chimici i a energiei, n condiiile unei perioade reduse de amortizare a investiiei. Dintre procesele de separare prin membrane de interes pentru epurarea apelor uzate rezultate de la finisarea

  • 2014 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    materialelor textile sunt osmoza invers, nonafiltrarea, ultrafiltrarea i microfiltrarea. Fora ce controleaz toate aceste procese este diferena de presiune aplicat. Presiunile aplicate n fiecare caz, precum i dimensiunile minime ale particulelor ce se separ sunt prezentate n tabelul VIII.9.7. Este de notat c procesele sunt continue, se preteaz la automatizare i nu au nevoie de auxiliari chimici.

    Tabelul VIII.9.7

    Denumirea operaiei

    Presiunea de lucru, N/m210-5

    Dimensiunile particulelor, m10-6 Exemple de particule reinute

    Osmoz invers 20 80 < 0,001 Ioni, sruri Nonafiltrare 10 15 < 0, 002 Tensioactivi Ultrafiltrare 0, 5 5 0, 002 0, 1 Virui, tensioactivi

    Microfiltrare 0, 1 5 0, 1 10 Coloizi, bacterii, solide n suspensie

    Osmoza invers. Fenomenul de osmoz are loc n cazul a dou soluii de concentraii diferite separate de o membran semipermeabil, care permite trecerea solventului pur, dar nu i a solutului. Se realizeaz trecerea solventului din soluia mai diluat n cea mai concentrat, pn la atingerea unui echilibru al concentraiilor, cnd se stabilete o presiune hidrostatic care se exercit asupra soluiei mai concentrate i care poart denumirea de presiune osmotic. Dac asupra soluiei mai concentrate se exercit o presiune superioar presiunii osmotice, procesul decurge n sens invers. Acest fenomen poart denumirea de osmoz invers sau suprafiltrare i poate fi utilizat pentru demineralizarea apei (fig. VIII.9.15).

    Fig. VIII.9.15. Principiul osmozei inverse:

    a osmoz normal n curs; b echilibru osmotic; c osmoz invers.

    Primele membrane folosite n acest scop erau din triacetat de celuloz. n momentul de fa aria polimerilor ce pot fi utilizai n scopul obinerii de membrane semipermeabile s-a lrgit mult, utilizndu-se poliamide, polisulfone, esteri micti acetat butirat de celuloz, acetat metacrilat de celuloz n amestec cu acid poliacrilic, amestecuri de acetat i nitrat de celuloz . a.

    Aceste membrane, cu grosime mic, de 0, 210-6 m, trebuie s reziste la presiuni ce pot atinge 100105 N/m2. n acest scop, se realizeaz instalaii care trebuie s satisfac urmtoarele condiii:

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 2015

    s asigure etaneitate ridicat, inclusiv evitarea amestecului dintre soluia concentrat i cea diluat;

    s aib o structur ct mai compact; s evite creterea excesiv a concentraiei n vecintatea suprafeei din amonte a

    membranei. Cele mai utilizate instalaii de osmoz invers sunt cele de tip tubular, n care

    membrana osmotic este fixat pe suprafaa exterioar sau interioar a unui tub perforat. Pentru funcionarea eficient a acestor instalaii o condiie esenial este ca apa de tratat s fi suferit n prealabil o operaie de ndeprtare a tuturor suspensiilor cu diametru mai mare de 25 m.

    Calitatea membranelor osmotice pentru suprafiltrare se poate aprecia pe baza urmtoarelor caracteristici:

    randamentul filtrrii, care este dat de volumul de permeat obinut pe unitatea de suprafa de lucru a membranei n timp de o or. Pentru a evidenia i influena presiunii se poate raporta suplimentar randamentul filtrrii la diferena de presiune.

    gradul de demineralizare, care este dat de relaia: 1001

    1

    2

    =

    ccA (VIII.9.2)

    unde: A este gradul de demineralizare, %; c1 concentraia iniial de sruri n ap, n echivaleni/l; c2 concentraia de sruri n apa supus osmozei inverse, n echivaleni/l; selectivitatea, care se exprim prin raportul dintre gradul de ndeprtare a unei

    anumite sri dintr-o soluie apoas i gradul de ndeprtare a clorurii de sodiu dintr-o soluie de aceeai concentraie.

    Ultrafiltrarea. Reprezint procesul de separare a substanelor dizolvate n ap cu mase moleculare cuprinse ntre 500 i 500 000, n urma reinerii mecanice a particulelor de poluant de ctre membrana ai crei pori au dimensiuni mai mici dect dimensiunile acestor particule. Polimerii utilizai pentru obinerea membranelor de ultrafiltrare sunt policar-bonai, poliolefine substituite, polielectrolii. Diferena de presiune aplicat n cazul ultra-filtrrii este mai mic dect la osmoza invers, nedepind 5105 N/m2. Prin ultrafiltrare se pot separa bacterii, virusuri, amidon, gume, proteine, colorani.

    Electrodializa. Reprezint un proces de separare prin membrane n care separarea nu se face pe baza diferenei de presiune aplicate, ci n urma aciunii curentului electric. Procesul este asemntor procesului de electroliz, cu diferena c membranele au permeabilitate selectiv. Prin electrodializ este posibil recuperarea unor substane utile din apele uzate: cromai, lignin, acizi carbonici (acetic, lactic, citric).

    Aceast metod de eliminare a srurilor din ap este puin utilizat pentru o purificare avansat a apei, deoarece consumurile energetice sunt foarte ridicate. De aceea ea se folosete n special pentru o demineralizare parial, pentru obinerea unei ape complet demineralizate folosindu-se n continuare metoda cu schimbtori de ioni.

    Membranele utilizate sunt de dou tipuri: cationactive, ce permit doar accesul cationilor, i care se afl de partea catodului

    n cazul unui dializor cu trei camere; anionactive, ce permit doar accesul anionilor. Aceste membrane selective sunt realizate din rini schimbtoare de ioni prin turnare

    n plci. Membranele cationactive sunt formate din rini ce conin grupe anionice, sulfat

  • 2016 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    cel mai frecvent, iar cele anionice din rini ce conin grupe cationice, de N cuaternar cel mai frecvent.

    O singur celul funcioneaz neeconomicos din cauza consumurilor mari de energie din compartimentul electrozilor pentru deshidratarea ionilor. Dac numrul de compartimente dintre electrozi crete, crete i raportul dintre energia consumat pentru transportul ionilor i energia consumat pentru deshidratarea acestora. n practic se folosesc baterii de 50 400 de compartimente (fig. VIII.9.16). Succesiunea membranelor n cmp electric face ca ntre membrane s se produc adevrate capcane de ioni, n care concentraia electrolitului crete mult n comparaie cu camerele alturate.

    Fig. VIII.9.16. Schema unei instalaii de electrodializ.

    Datele tehnice principale pentru un electrodializator n trei trepte sunt prezentate n tabelul VIII.9.8.

    Tabelul VIII.9.8

    Caracteristicile unui electrodializor n trei trepte Caracteristic Treapta I Treapta II Treapta III

    Numrul de pachete de membrane 2 2 1 Numrul de membrane de un fel n pachet 25 25 25 Suprafaa camerei, cm2 1750 1750 1750 Grosimea camerei ntre membrane, mm 2 2 2 Numrul de camere de concentrare 50 50 50 Capacitatea camerelor de concentrare, dm3 17,5 17,5 17,5 Numrul de camere de diluare 48 48 48 Capacitatea camerelor de diluare, dm3 16,8 16,8 16,8 Rezistena pachetelor la umplerea cu ap, 155 355 5105 Intensitate maxim de curent, la o tensiune de alimentare de 220 V, A 24 8 8

    VIII.9.2.2.3. Transferul ntre faze

    Acest grup de procese de epurare a apelor uzate cuprinde procesele de separare n care impuritile se gsesc n final ntr-o faz nemiscibil cu apa. Dintre aceste procese pot fi amintite: extracia lichid lichid, striparea, distilarea, spumarea, adsorbia, nghearea.

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 2017

    VIII.9.2.2.3.1. Epurarea prin extracie a apelor uzate

    Apa uzat este pus n contact cu un solvent nemiscibil cu apa i n care poluantul care trebuie ndeprtat este mult mai solubil dect n ap. Dup agitare, pentru realizarea unei suprafee de contact ct mai mari ntre cele dou lichide, se realizeaz separarea celor dou straturi, urmat de recuperarea solventului.

    Epurarea prin extracie este utilizat pentru recuperarea anumitor produi valoroi din apele uzate, de exemplu a anumitor metale, trecute n prealabil n compui organici solubili n solventul nemiscibil cu apa. Folosind drept solveni amine alifatice cu 56 atomi de carbon este posibil extragerea apei, mult mai solubil n solvent dect impuritile, urmat de separarea prin nclzire, deoarece solubilitatea apei n dizolvant scade odat cu creterea temperaturii.

    Solvenii utilizai pentru epurarea prin extracie a apelor uzate trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii: s posede fa de impuriti o afinitate ct mai mare, comparativ cu cea a apei, s aib o solubilitate ct mai mic n ap, s dizolve ct mai puin ap, s nu formeze emulsii cu apa, s aib o densitate ct mai diferit de a apei, s nu sufere transformri chimice n timpul utilizrii, s aib un punct de fierbere ct mai ndeprtat de cel al apei, s fie ieftini.

    Aceste caliti se regsesc la hidrocarburile alifatice, cel mai frecvent utilizate fiind hexanul, izobutilena, izobutanul, folosite pentru ndeprtarea unor poluani organici rezisteni la epurarea biologic.

    Variante de epurare prin extracie a apelor uzate

    Extracia simpl cu un singur contact. Aceast variant de epurare prin extracie a apelor uzate const n agitarea intens a apei cu solventul, dup care lichidul este lsat s decanteze, apa i extractul separndu-se n straturi diferite. Solventul din extract este recuperat prin distilare (fig. VIII.9.17, a). Dei la o agitare energic i de durat suficient eficacitatea tratamentului extraciei se apropie de cea teoretic, pentru o separare avansat a impuritilor sunt necesare rapoarte foarte mari ntre volumul de solvent i cel de ap.

    Extracia simpl cu contact multiplu. Const n repetarea de mai multe ori a operaiilor descrise la varianta de epurare cu un singur contact. Extracia este mai eficace dac se repet de mai multe ori cu cantiti mici de solvent dect aceeai extracie realizat o singur dat cu ntreaga cantitate de solvent, deoarece la fiecare adugare de solvent proaspt se stabilete un nou echilibru ntre cantitatea de substan din ap i cantitatea de substan (de poluant) ce a trecut n solvent. (fig. VIII.9.17, b).

    Extracia cu contact multiplu n contracurent. Aceast variant de epurare prin extracie are avantajul de a permite reducerea consumului de solvent. Apa uzat este introdus n prima unitate de extracie, iar solventul proaspt este introdus n ultima. Apa parial epurat i extractele pariale circul n contracurent (fig.VIII.9.17, c).

    Extracia diferenial n contracurent. Se realizeaz ntr-un sistem n care apa i solventul circul n contracurent pe baza diferenei de densitate ntr-o coloan cu icane. n coloana de extracie diferenial echilibrul fazelor nu se realizeaz n nici un punct al coloanei. Transferul impuritilor din ap n solvent se bazeaz tocmai pe lipsa de echilibru, care reprezint fora motrice ce determin difuzia impuritilor din ap n solvent (fig. VIII.9.17, d).

  • 2018 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    VIII.9.2.2.3.2. Striparea

    Striparea reprezint procesul de ndeprtare a substanelor volatile din ap prin antrenare cu gaze sau vapori de ap. La contactul apei cu gazul are loc un transfer al componentului volatil din faza lichid n faza de gaz, pn la stabilirea unui echilibru, cnd se atinge un raport stabil ntre concentraia compusului volatil n cele dou faze. Acest

    Fig. VIII.9.17. Variante de extracie.

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 2019

    raport depinde n principal de pH, temperatur i de natura compusului volatil, procesul fiind avantajat de scderea solubilitii n ap a substanei poluante, care se poate realiza prin ridicarea temperaturii i frecvent prin modificarea pH-ului. Striparea se poate realiza utiliznd aer sau vapori de ap.

    n epurarea apelor uzate striparea cu aer este utilizat n special pentru ndeprtarea compuilor organici greu biodegradabili volatili, a amoniacului i, ntr-o msur mai mic, a hidrogenului sulfurat. Apele uzate supuse striprii reclam o preepurare, ce urmrete n special ndeprtarea substanelor solide prin sedimentare sau filtrare, evitndu-se astfel nfundarea duzelor sau depunerea de sedimente pe talere.

    Cteva variante de realizare a striprii sunt prezentate n fig. VIII.9.18.

    Fig. VIII.9.18. Variante de realizare a epurrii prin stripare.

  • 2020 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    n cazul striprii cu abur este posibil ndeprtarea de compui organici volatili practic nemiscibili cu apa, cum ar fi compuii organici halogenai. Principala caracteristic pe care trebuie s aib un compus organic pentru a putea fi ndeprtat prin stripare cu abur o constituie temperatura de fierbere, care trebuie s fie mai mic de 150oC. Schema unui proces clasic de stripare cu abur este prezentat n fig. VIII.9.19.

    VIII.9.2.2.3.3. Distilarea

    Distilarea reprezint procesul de separare prin vaporizare a unui lichid, urmat de condensarea vaporilor i de recuperarea condensatului i a reziduului (dac este necesar). Prelucrarea prin distilare a apei uzate permite ndeprtarea total a materiilor n suspensie ct i a celor dizolvate, distrugerea microorganismelor, dar n condiiile unui foarte mare consum de energie. Un alt dezavantaj important al acestui procedeu l constituie cantitatea mare de ap de rcire pe care o reclam. Folosirea acestei metode este justificat doar n cazul n care devine astfel posibil concentrarea unor eflueni foarte toxici, care urmeaz a fi distrui prin incinerare, n special n condiiile n care exist surse ieftine de energie disponibile, cel mai frecvent prin recuperarea cldurii.

    VIII.9.2.2.3.4. nghearea

    nghearea reprezint un proces de epurare cu aplicabilitate limitat, fiind condiionat de existena factorilor naturali care s permit nghearea apei, deoarece crearea artificial a temperaturilor sczute presupune un consum energetic foarte ridicat. n urma trecerii apei n stare solid impuritile rmn ntr-o soluie rezidual concentrat.

    VIII.9.2.2.3.5. Adsorbia

    Adsorbia reprezint fenomenul de atragere i reinere la suprafaa unei substane solide a unei substane dizolvate sau a unui gaz. Substana la suprafaa creia se produce sorbia poart denumirea de adsorbant, iar substana care se adsoarbe se numete adsorbat.

    Fig. VIII.9.19. Schema unui proces clasic de stripare cu abur.

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 2021

    Pentru ca procesul s fie economic, viteza de adsorbie trebuie s permit atingerea condiiilor apropiate celor de echilibru n cel mult o or.

    Cel mai frecvent utilizat adsorbant este crbunele activ, obinut din materiale vegetale prin nclzire la temperaturi ridicate n spaiu nchis, cu sau fr adaos de substane anorganice (ZnCl2, MgCl2, CaCl2, H3PO4 etc.) urmat de activare prin tratare cu vapori de ap, oxizi de carbon, cu aer sau clor. Se obin astfel granule strbtute de un numr mare de canale i pori. Crbunele activ se utilizeaz fie sub form de granule (diametru 1 6 mm), fie sub form de pulbere (diametru 0,1 0,5 mm).

    Ali adsorbani folosii sunt silicagelul, care este bioxid de siliciu amorf obinut prin deshidratarea blnd a acidului silicic, cocsul, cenuile fine de la arderea combustibililor solizi, zgurile metalurgice, rumeguul, turba.

    n prelucrarea apelor uzate adsorbia se folosete n cazul n care se urmrete reinerea unor poluani prezeni n cantitate foarte mic, dar a cror toxicitate face absolut necesar ndeprtarea lor (pesticide, colorani, fenoli etc.) i este precedat de o preepurare, care const n:

    egalizarea debitelor i concentraiilor; filtrarea n vederea eliminrii solidelor n suspensie (concentraia acestora trebuie

    s fie mai mic de 50 mg/l); ajustarea pH-ului adsorbia compuilor organici n form neionizat este mai

    mare; ajustarea temperaturii temperaturile mai sczute sunt preferabile. Realizarea practic a epurrii prin adsorbie se poate face n dou variante: static, cnd adsorbantul fin divizat este agitat cu apa i dup un anumit timp este

    separat prin decantare sau filtrare i apoi trecut la regenerare; dinamic, cnd apa brut strbate n flux continuu un strat fix, mobil sau fluidizat

    de adsorbant. Aceast a doua variant este cea mai folosit. Ea utilizeaz straturi de crbune activ

    de 1 3 m, granulaia fiind de 0,5 2 mm, iar viteza de trecere a apei este de 5 30 m/h. Dup adsorbia unei mase de impuriti reprezentnd circa 5% din masa sa,

    adsorbantul este epuizat i el este fie nlocuit, n cazul adsorbanilor ieftini, fie regenerat prin tratare la 900o n atmosfer controlat de aer i vapori de ap (fig. VIII.9.20).

    Adsorbia pe crbune activ poate fi combinat cu epurarea biologic cu nmol activ, n special n cazul apelor uzate cu concentraii i compoziii variabile de compui organici refractari la epurarea biologic. Crbunele activ este n acest caz adugat direct n bazinul de aerare n doze de 20 200 mg/l, adsorbia i oxidarea biologic avnd loc simultan. Schema acestui proces este prezentat n fig. VIII.9.21.

    Condiiile de tratare care asigur obinerea de rezultate optime sunt prezentate n tabelul VIII.9.9.

    Tabelul VIII.9.9

    Parametri ce asigur efecte optime de epurare prin adsorbie

    Bazinul Doza de crbune

    activ (mg/l)

    Vrsta nmol

    activ (zile)

    Timpul de

    staionare (h)

    Debitul de

    aer (l/min)

    Tempera-

    tura (oC)

    1 70 29 8 5 20

    2 23 16 2,6 1,7 20

  • 2022 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    Fig. VIII.9.20. Schema unei instalaii de adsorbie.

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 2023

    Fig. VIII.9.21. Schema procesului combinat de epurare biologic cu nmol activ i crbune activ

    pulbere.

    Utilizarea acestui sistem combinat de epurare permite eliminarea de compui organici greu biodegradabili, cum ar fi: benzen, tetraclorur de carbon, cloroform, fenoli, pesticide, hidrocarburi organice clorurate.

    Similar cu sistemul de epurare prin adsorbie cu crbune activ este cel n care se utilizeaz drept substane adsorbante, rini sintetice. Schema unei instalaii ce utilizeaz drept adsorbant polistiren pentru ndeprtarea fenolului este prezentat n fig. VIII.9.22.

    n tabelul VIII.9.10 sunt prezentate caracteristicile proceselor de ndeprtare prin adsorbie utiliznd crbune activ i rini sintetice ale unora dintre produsele organice greu biodegradabile.

    Tabelul VIII.9.10

    Caracteristici ale proceselor de epurare prin adsorbie cu crbune activ i rini sintetice Compus organic adsorbit

    Concentraia n influent, mg/l Concentraia n efluent, mg/l

    Medie Domeniu de variaie VS1=1000 VS=2000 VS=3000 R2 CA3 R CA R CA

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tetraclorur de carbon 20450 1700150000 900 1200 490 1500 55000 560

    Hexaclor etan 104 12730 0,7 0,2 0,1 0,3 33 1,7 2-cloro-nafta-lin 18 3210

  • 2024 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    Tabelul VIII.9.10 (continuare) 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    Naftalin 529 31600

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 2025

    VIII.9.2.3. Procese chimice de epurare a apelor uzate

    Reprezint acea categorie de procese de epurare a apelor uzate n cursul crora poluanii sufer transformri chimice n scopul facilitrii separrii sau a reducerii caracterului lor nociv. n aceast categorie intr procesele de neutralizare, oxidare i reducere, coagulare i floculare, precum i cele de schimb ionic.

    VIII.9.2.3.1. Neutralizarea Neutralizarea are drept scop corectarea pH-ului apei uzate, aducndu-l la o valoare

    ct mai apropiat de zona neutr, pentru a preveni astfel distrugerea florei i faunei acvatice, ct i corodarea materialelor cu care apa uzat vine n contact.

    Pentru neutralizarea apelor uzate se poate aciona n urmtoarele modaliti: neutralizarea reciproc a apelor uzate acide i alcaline, atunci cnd ele rezult de

    la aceeai ntreprindere sau de la ntreprinderi apropiate. Presupune colectarea apelor acide i alcaline n bazine separate, din care se face amestecul n vederea neutralizrii n proporia ce depinde de concentraia fiecreia i de debitul mediu.

    folosirea pentru neutralizare a unor deeuri industriale: nmolurile de la fabricile de sod sau de la producerea acetilenei din carbid, gaze de ardere bogate n dioxid de carbon, acizi reziduali de la sulfonare etc.

    folosirea de substane cu caracter bazic, respectiv acid. Att n cazul neutralizrii apelor acide, ct i n cazul neutralizrii celor alcaline,

    caracterul variabil al concentraiei de acizi sau alcalii face absolut necesar dozarea automat a reactivilor care se adaug. O schem de principiu a unei instalaii de neutralizare este prezentat n fig. VIII.9.23.

    Fig. VIII.9.23. Instalaie de neutralizare.

    VIII.9.2.3.1.1. Neutralizarea apelor acide

    Neutralizarea apelor acide se poate realiza folosind urmtoarele substane:

    1. Piatra de var (calcarul), a crei reactivitate difer n funcie de tipul carbonatului de calciu natural, se folosete sub form de granule cu diametrul de pn la 0,5 mm, care se

  • 2026 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    adaug n apa acid n cantitate stoechiometric, asigurnd neutralizarea complet n 10 15 min. Folosirea pietrei de var se recomand pentru neutralizarea apelor a cror coninut n acizi nu depete 0,5%. Nu se poate folosi carbonat de calciu, pentru neutralizare, n urmtoarele situaii:

    la apele uzate ce conin acid sulfuric, deoarece se formeaz sulfat de calciu, greu solubil, care mpiedic contactul ulterior dintre apa acid i carbonat:

    OHCOCaSOSOHCaCO 224423 +++ la apele uzate ce conin acizi clorhidric sau azotic, n concentraie mai mare de

    1,2%, din cauza degajrii masive de CO2 care incomodeaz contactul carbonat-ap uzat; la apele ce conin ioni ai metalelor grele, deoarece se formeaz pelicule de

    hidroxizi pe suprafaa granulelor. 2. Hidroxidul de calciu poate fi utilizat n dou forme: ca var stins, deci sub form de praf, cnd manipularea, transportul i dozarea

    sunt comode, iar durata de decantare i volumul de sedimente sunt reduse; ca lapte de var, deci suspensie de hidroxid de calciu n ap, folosit n

    concentraie de 5 10%. Hidroxidul de calciu se adaug cu circa 5% mai mult dect rezult din calculul stoechiometric. Timpul de reacie este de 5 min, n cazul prezenei metalelor grele durata trebuind prelungit pn la 30 de min. O instalaie de neutralizare a apelor uzate acide cu lapte de var cuprinde: o instalaie pentru pregtirea neutralizantului (pentru stingerea varului), rezervoarele de neutralizant(de lapte de var), dispozitive de dozare, bazine de amestecare, camere de reacie i decantoare.

    3. Hidroxidul i carbonatul de sodiu prezint avantajul formrii unor sedimente mai puin voluminoase dect n cazul compuilor similari de calciu, dar au dezavantajul costului mai ridicat n comparaie cu acetia.

    VIII.9.2.3.1.2. Neutralizarea apelor alcaline

    Primele procese de neutralizare au fost realizate cu acid sulfuric sau acid clorhidric. La folosirea acidului sulfuric cheltuielile sunt mai reduse, dar exist dezavantajul ncrcrii apelor uzate cu ioni sulfat, mult peste limita de 1000 mg/l, fixat pentru a preveni corodarea utilajelor i a echipamentelor auxiliare.

    Utilizarea dioxidului de carbon pentru neutralizarea apelor uzate permite evitarea acestor riscuri, n condiiile unor cheltuieli comparabile cu cele necesare n cazul utilizrii acidului sulfuric. n urma reaciei dioxidului de carbon cu hidroxizii alcalini, pH-ul poate scdea la 8,5 sau mai mult:

    OHCONa2NaOHCO 2322 ++ Reacia teoretic indic un necesar de 1,1 kg dioxid de carbon pentru a neutraliza

    1 kg de hidroxid de sodiu, n practic folosindu-se un exces de 10 20%. Neutralizarea apelor alcaline se poate realiza cu cheltuieli reduse, folosind gazele de

    ardere provenite de la arderea petrolului, a gazelor naturale sau a combustibililor solizi. Aceste gaze, disponibile gratuit n cantitate mare, conin ntre 7 i 14% n volum dioxid de carbon i permit neutralizarea eficient a apelor uzate acide. Dei de regul calde, aceste gaze nu ridic dect n foarte mic msur temperatura apei tratate (sub 0,2oC).

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 2027

    VIII.9.2.3.2. Tratarea cu ageni oxidani sau reductori a apelor uzate

    VIII.9.2.3.2.1. Epurarea prin reacii de oxidare

    n cazul prezenei n apa uzat a unor substane organice rezistente la degradarea biologic sau a unor substane anorganice nedorite se poate realiza prin oxidarea chimic trecerea lor n produi finali de oxidare sau n specii intermediare neduntoare. Dintre substanele anorganice ce se pot ndeprta prin oxidare chimic se pot enumera manganul, fierul, sulfurile, sulfaii, cianurile, iar dintre substanele organice detergenii, coloranii, aldehidele, fenolii.

    Cele mai importante sisteme de oxidare utilizate n epurarea apelor uzate sunt: Apa oxigenat este folosit n asociaie cu un catalizator pentru accelerarea reaciei

    de descompunere, cnd se formeaz radicali OH, care reprezint factorul activ n oxidare. Drept catalizator se folosesc cel mai frecvent sruri de fier divalent (reactivul Fenton). Produii de descompunere final a sistemelor catalitice cu ap oxigenat sunt ap, oxigen i hidroxid feric, acesta din urm acionnd ca un coagulant, deci facilitnd ndeprtarea particulelor n suspensie. Aciunea radicalilor hidroxil asupra compuilor organici se manifest prin formarea intermediar de hidroperoxizi, care se scindeaz cu rezultatul formrii de radicali i accelerarea procesului de autooxidare. Pentru accelerarea reaciei de descompunere se poate utiliza i iradierea cu radiaii UV. Schema unei astfel de instalaii este prezentat n fig. VIII.9.24.

    Fig. VIII.9.24. Schema oxidrii cu ap oxigenat n prezen de catalizatori metalici: 1 vas depozitare substane cu caracter bazic; 2 vas depozitare ap oxigenat;

    3 vas depozitare ap uzat; 4 pomp centrifug; 5 reactor de oxidare. 6 pomp centrifug; 7 vas pentru ndeprtarea ionilor metalici; 8 pomp centrifug; 9 filtrare.

    Domeniul optim de pH pentru utilizarea apei oxigenate n amestec cu sruri feroase

    este 3 4, iar temperatura de 80...100oC, cnd circa 30% dintre substanele organice biorezistente sunt trecute n dioxid de carbon i ap. Pe aceast cale s-a realizat ndeprtarea tensidelor alchil-fenol-etoxilate n proporie de peste 98%.

    Ozonul este un foarte eficient oxidant al substanelor organice biorezistente din ap, avnd totodat avantajul unor costuri mai reduse dect n cazul folosirii apei oxigenate. Prin ozonizare, se realizeaz importante efecte bactericide i virucide, ca urmare a proprietilor ozonului de a distruge direct proteinele i aminoacizii.

    n practica epurrii apelor uzate, ozonul este utilizat sub form de aer mbogit cu ozon, obinut prin trecerea unui curent de aer perfect uscat (uscare realizat prin rcire sau folosind adsorbani poroi) printr-un condensator coaxial sau plan cu ajutorul curentului

  • 2028 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    electric alternativ de joas frecven i tensiune nalt (pn la 30000 de V). Aerul ozonizat este introdus n ap, cnd are loc transferul ozonului din faza gazoas n cea lichid. Se poate realiza simultan i iradierea cu radiaii UV, ca n cazul procedeului Ultrox (fig. VIII.9.25).

    Fig. VIII.9.25. Schema procedeului Ultrox: 1 pomp pentru admisia apei uzate; 2 distribuitor de lichid; 3 reactor; 4 lmpi UV;

    5 separator gaz - lichid.

    Descrcrile Corona genereaz n vapori de ap, la frecvene i tensiuni foarte mari, radicali hidroxil, care acioneaz ca i n cazul apei oxigenate asupra substanelor organice. Acest procedeu este recomandabil doar n cazul efluenilor ce necesit numai 10 20 mg/l oxigen pentru oxidare.

    Clorul i compuii cu clor au o aciune mai puin energic dect oxidanii cu oxigen activ. Transformarea substanelor organice din ap nu are loc n acest caz pn la compui simpli (dioxid de carbon i ap), frecvent rezultnd molecule organice cu gust i miros particular. Deoarece gradul de distrugere prin oxidare cu clor a substanelor organice este mai mic dect cel realizat cu compuii cu oxigen activ i pentru c produii de oxidare cu clor pot fi toxici, acest procedeu nu este recomandabil pentru ndeprtarea substanelor organice biorezistente din ap. Poate fi n schimb utilizat pentru ndeprtarea hidrogenului sulfurat, a nitriilor, amoniacului, cianurilor. Oxidarea cianurilor cu clor are loc n dou etape, la limit formndu-se clor molecular:

    ++ ClOCNOClCN +++ 4Cl2CON4OClOCN2 232

    VIII.9.2.3.2.2. Epurarea prin reacii de reducere

    Au o utilizare mai restrns dect cele de oxidare. Pot fi folosite n cazul apelor ce conin combinaii ale cromului (cromai i bicromai), pentru transformarea nitroderivailor n amine, pentru decolorarea apelor uzate, pentru insolubilizarea unor ioni metalici (cupru, argint). Cei mai folosii ageni reductori sunt srurile feroase, sulfiii, tiosulfiii,

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 2029

    hidrosulfitul de sodiu. Un caz tipic este reducerea cromului hexavalent la crom trivalent, care este n continuare precipitat sub form de hidroxid folosind sulfat feros:

    ( ) ( ) +++++ 242342342424272 SOO7HSO3FeSOCrSO7H6FeSOOCr VIII.9.2.3.3. Epurarea apelor uzate prin coagulare i floculare

    Prin tratarea chimic prin coagulare i floculare are loc o reducere important a turbiditii, precum i a culorii apei. Totodat sunt ndeprtate o parte din substanele organice i bacteriile prezente, antrenate de flocoanele care se depun. Procedeul de coagulare floculare este ntrebuinat n cazul n care este necesar un grad de epurare intermediar ntre cel realizabil prin simpla decantare i cel ce se poate obine prin epurare biologic. Prin coagulare se pot obine reduceri cu 90% ale suspensiilor din ap i cu 50% ale consumului biochimic de oxigen.

    VIII.9.2.3.3.1. Ageni de coagulare

    Pentru realizarea coagulrii, deci a destabilizrii sistemelor coloidale prin neutralizarea ncrcrii electrice din stratul de adsorbie, se utilizeaz ageni de coagulare, care sunt sruri ale acizilor tari i ale bazelor slabe (frecvent, sruri de aluminiu sau fier). Eficiena agentului de coagulare crete o dat cu valena ionului metalic. Marea majoritate a coloizilor prezeni n apele uzate au ncrcare negativ. Prezena ionilor de semn opus semnului particulei coloidale va micora valoarea potenialului electrocinetic sub valoarea critic, permind coagularea. Acest efect va fi cu att mai pronunat cu ct sarcina ionului metalic va fi mai mare. Astfel, eficiena unei sri a unui metal trivalent va fi de 500 de ori mai mare dect cea a srii unui metal monovalent.

    Dintre srurile de aluminiu, cele mai folosite drept coagulant sunt: Al2(SO4)3.18H2O, AlCl3.6H2O, alaunul de aluminiu i sodiu (potasiu), aluminatul de sodiu. Srurile de aluminiu acioneaz prin produii de hidroliz, care constituie elementul activ al coagulrii i care se formeaz n domeniul de pH 6,5 8,1.

    Solubilitatea n ap i densitatea soluiilor pentru Al2(SO4)3 sunt prezentate n tabelele VIII.9.11 i VIII.9.12.

    Tabelul VIII.9.11

    Temperatur oC

    Solubilitate g/100 g ap

    Coninut %

    Temperatur oC

    Solubilitate g/100 g ap

    Coninut %

    0 31,2 23,8 40 45,6 31,3 20 36,3 26,5 60 58,1 36,7 25 38,3 27,7

    Tabelul VIII.9.12

    Concentraie, % Densitate, kg/m3 Concentraie, % Densitate, kg/m3 1 1009 14 1152 2 1019 16 1176 3 1029 18 1201 4 1041 20 1226 5 1051 22 1252 6 1061 24 1278 8 1083 26 1306

    10 1105 28 1333 12 1129

  • 2030 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    La scderea temperaturii sub 10oC procesul de coagulare se nrutete ca urmare a scderii vitezei de hidroliz a srurilor de aluminiu, precum i a stabilitii soluiilor coloidale ale produilor de hidroliz ale srurilor de aluminiu. Pentru a evita aceste neajunsuri se recomand:

    alcalinizarea suplimentar a apei, evitndu-se formarea aluminailor; agitarea mai intens; adugarea de substane auxiliare cum ar fi: argile bentonice, acizi silicici; mrirea dozei de coagulant. Prin adaos de crbune activ n proporie de 1 3%, crete eficacitatea coagulrii prin

    creterea capacitii de adsorbie a impuritilor din ap de ctre flocoane, nregistrndu-se totodat o ameliorare a proprietilor organoleptice ale apei.

    Tabelul VIII.9.13

    Solubilitatea sulfatului feros i a clorurii ferice n funcie de temperatur

    Temperatur oC

    Sulfat feros Clorur feric Solubilitate g/100 g ap

    Coninut %

    Solubilitate g/100 g ap

    Coninut %

    0 15,65 13,5 74,5 42,7 10 20,50 17,0 20 26,58 21,0 91,9 47,9 30 33,00 24,8 101,4 58,0 40 40,30 28,8 106,6 73,8 50 48,60 32,7 60 373,0 78,9

    Tabelul VIII.9.14

    Densitatea soluiilor de sulfat feros i clorur feric Concentraie,

    % Densitate, kg/m3

    Sulfat feros Clorur feric 1 1008,5 1007 2 1018 1015 4 1037,5 1032 6 1057,5 1049 8 1078,5 1069

    10 1100 1085 12 1122 1104 14 1144,5 1123 16 1167,5 1142 18 1190,5 1162 20 1243,5 1182

    Srurile de fier cel mai frecvent utilizate drept coagulani sunt FeSO4.7H2O,

    Fe2(SO4)3.nH2O, FeCl3.nH2O. Srurile de fier divalent trec n fier trivalent, aceast oxidare putnd avea loc, n cazul apelor bogate n oxigen, pe baza oxigenului dizolvat, sau, n cazul unei insuficiente prezene a oxigenului n ap, prin adugarea unui agent de oxidare (pe baz de clor cel mai frecvent). Utilizarea srurilor de fier ca ageni de coagulare asigur unele avantaje, cum ar fi:

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 2031

    vitez de depunere mai mare a flocoanelor, deci reducerea duratei de sedimentare i a volumului bazinelor de decantare, ca urmare a greutii specifice mai mari a produilor de hidroliz ferici;

    domeniul de pH de coagulare mult mai larg al srurilor de fier(3 10) n comparaie cu cele de aluminiu;

    viteza de hidroliz a srurilor ferice mult mai puin influenat de temperatur; favorizarea de ctre hidroxidul feric a oxidrii unor substane organice (fenol, de

    exemplu), de ctre oxigenul din ap. Solubilitatea n funcie de temperatur i densitatea soluiilor pentru sulfatul feros i

    clorura feric sunt prezentate n tabelele VIII.9.13 i VIII.9.14.

    VIII.9.2.3.3.2. Ageni de floculare

    Pentru accelerarea procesului de coagulare se pot introduce n apa uzat adjuvani de coagulare, ce mai poart denumirea de floculani sau ageni de floculare. Acetia particip la accelerarea fenomenelor de transport care concur la realizarea coagulrii. Rolul adjuvanilor de coagulare se manifest n prevenirea formrii flocoanelor fine, ce sedimenteaz greu, ca urmare a existenei unei ncrcri reziduale pozitive pe suprafaa complexelor de coagulant. Cei mai utilizai adjuvani de floculare sunt:

    Argilele minerale (bentonitele) silicai de aluminiu hidratai, se folosesc de obicei ca ageni de coagulare.

    Acizii silicici constituie unii dintre cei mai utilizai adjuvani de coagulare. Prin eliminarea de ap dintre mai multe molecule de acid silicic pe seama grupelor hidroxil din interiorul lanului de siliciu i oxigen, se ajunge la o macromolecul tridimensional, numit frecvent silice activ. Silicea activ este un coloid liofil ncrcat negativ, format prin neutralizarea silicatului de sodiu cu soluii diluate de clor, acid sulfuric sau sulfat de amoniu. Iniial soluia de silicat se dilueaz la 1,5% oxid de siliciu (verificarea se face densimetric, conform datelor din tabelul VIII.9.15), dup care se adaug agentul de neutralizare. Solul format se dilueaz, mai departe pentru a permite o stabilitate mai ndelungat. Adugat imediat dup dozarea agentului de coagulare, pe micelele de acizi polisilicici se adsorb particulele produilor de hidroliz ale coagulantului, ncrcate cu particulele coloidale din ap. Se formeaz astfel flocoane grele, uor decantabile. Influena pH-ului n desfurarea acestor fenomene este redus. Principalul dezavantaj al folosirii acizilor polisilicici l constituie pericolul gelifierii. n general, acizii polisilicici dau bune rezultate la tratarea apelor cu turbiditate ridicat.

    Tabelul VIII.9.15 Densitatea soluiilor de silicat de sodiu

    Concentraie n silicat, %

    Densitate la 18oC kg/m310-3

    Concentraie n silicat, %

    Densitate la 18oC kg/m310-3

    1 1,0094 18 1,2123 2 1,0203 20 1,2385 4 1,0425 22 1,2653 6 1,0652 24 1,2926

    10 1,1220 26 1,3204 12 1,1365 30 1,3775 14 1,1613 32 1,4068 16 1,1866

  • 2032 MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST TEHNOLOGIE CHIMIC TEXTIL

    Ageni de floculare organici naturali sunt extrai din plante sau din organisme animale. Din prima categorie fac parte polizaharidele, frecvent utilizai fiind amidonul (asociat cu srurile de Al, doza optim fiind de 1 10 g/m3) i dextranul. Alginaii de sodiu se utilizeaz n special asociai cu sruri ferice, concentraia optim fiind de 0,5 2 g/m3. Bune caracteristici de adjuvant de coagulare prezint i carboximetil celuloza. Un polielectrolit natural de provenien animal este colagenul, care formeaz flocoane cu vitez mare de sedimentare.

    Ageni de floculare sintetici sunt polielectrolii obinui prin reacii de polimerizare. Cei anionici, sunt caracterizai prin existena unor grupri chimice care adsorb grupe ionizate pozitiv, ceea ce conduce la extinderea polimerului. Cei mai frecveni sunt copolimerii acrilat acrilamid, poliacrilamide, acizi polivinilsulfonici, acizi polistiren-sulfonici.

    Agenii de floculare sintetici cationici acioneaz n principal drept coagulani. Au mase moleculare mai mici, de pn la 1000000, iar gruprile cu caracter pozitiv sunt cel mai frecvent grupri de amoniu cuaternar. Sunt activi n mediu acid. Cei mai utilizai sunt polietilendiaminele i clorhidraii de polivinilamoniu.

    Floculanii sintetici neionici nu prezint grupe funcionale ionizabile. Din aceast categorie fac parte poliacrilamide cu masa molecular de pn la 15000000.

    VIII.9.2.3.3.3. Factori care influeneaz coagularea

    Doza de coagulant. Este determinant pentru eficacitatea epurrii. Pentru determinarea preliminar a dozei optime se pot folosi formulele (VIII.9.3) (VIII.9.5) sau datele cuprinse n tabelul VIII.9.16.

    Tabelul VIII.9.16

    Doza de sulfat de aluminiu n funcie de coninutul de suspensii Coninut n materii n suspensie, mg/l Al2(SO4)3, mg/l

    Sub 100 25 35 101 200 30 45 201 400 40 60 401 600 45 70 601 800 55 80

    801 1000 60 90 1001 1400 65 105 1401 1800 75 115 1801 2200 80 125 2201 2500 90 135

    TkD 1= (VIII.9.3) CkD 2= (VIII.9.4) SOkD 3= (VIII.9.5) n care: D este doza optim de coagulant, n mg/l;

    T turbiditatea apei, n grame SiO2; C culoarea apei, n grade Pt-Co;

  • Epurarea apelor uzate provenite de la finisarea materialelor textile 2033

    SO coninutul de substane organice, n mg O2/l. Valoarea constantelor poate fi: k1 = 4 12, atunci cnd factorul determinant este turbiditatea; k2 = 4, atunci cnd factorul determinant este culoarea; k3 = 8, atunci cnd factorul determinant este concentraia de substane organice.Dac

    se folosete drept coagulant clorura feric sau sulfatul feric, doza se micoreaz cu 15 20% fa de cea indicat n tabelul VIII.9.16.

    n etapa a doua, doza optim de coagulant se determin experimental n laborator, prin adugarea de cantiti cresctoare de coagulant (reprezentnd 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2 din doza preliminar) n pahare ce conin aceeai cantitate de ap, urmat de agitare rapid (160 ture/min) timp de 3 min, apoi lent (40 ture/min) timp de 5 min i 15 min de decantare. n final se determin valoarea turbiditii pentru supernatantul din fiecare pahar. Doza de coagulant pentru care reducerea turbiditii este brusc i a crei valoare nu depete 20 gr SiO2 indic doza optim.

    Valoarea pH-ului. Fiecare coagulant are un interval optim de pH pentru hidroliz. pH-ul poate influena nu numai procesul de coagulare propriu-zis, ci i caracteristicile fazei dispersate n ap, creia i poate modifica gradul de dispersie (de exemplu acizii humici, c