C a p i t o l u l 3

CONDIŢII DE CALITATE PENTRU EVACUAREA APELOR UZATE INDUSTRIALE

Apele uzate industriale pot fi evacuate fie în reţeaua de canalizare fie în receptori,

bineînţeles atunci când este cazul, după o prealabilă preepurare sau epurare.

3.1. Evacuarea apelor uzate industriale în reţeaua de canalizare orăşenească

Debitele mici de ape uzate industriale sunt evacuate, de cele mai multe ori, în reţeaua de canalizare orăşenească, epurarea lor făcându-se în comun cu apele uzate orăşeneşti. Această soluţie, recomandată de întreaga literatură de specialitate, poate fi aplicată numai când apele uzate industriale nu degradează sau împiedică buna funcţionare a reţelei de canalizare şi a staţiei de epurare.

Uneori, staţia de epurare orăşenească se proiectează, chiar de la început mai larg, cu scopul de a putea primi şi ape uzate industriale.

Evacuarea apelor uzate industriale în reţeaua de canalizare orăşenească prezintă numeroase avantaje, dintre care se menţionează următoarele:

- un singur responsabil cu epurarea apelor uzate din oraş poate conduce şi răspunde mai eficient de epurarea tuturor apelor uzate;

- deoarece, de cele mai multe ori construcţiile necesare pentru epurarea celor două feluri de ape uzate sunt similare, costul investiţiei unei singure staţii de epurare este mult mai redus, în aceeaşi măsură şi costul exploatării este mult mai redus;

- economie de teren pentru construcţia staţiei de epurare; - cooperarea între industrie şi oraş este mai eficace, ambele urmărind reducerea costului apei

uzate epurate; - apele uzate menajere conţin substanţe nutritive necesare epurării unor ape uzate industriale,

care în cazul epurării separate ar trebui adăugate artificial. Hotărârea privind primirea apelor uzate industriale în reţeaua de canalizare orăşenească

trebuie fundamentată, ea putând uneori conduce la unele dezavantaje, ca de exemplu: - greutăţi în extinderea staţiei de epurare orăşenească, în momentul dezvoltării industriei; - necesitatea folosirii pentru apele uzate industriale a unor procese sau materiale specifice

care nu ar fi fost necesare epurării apelor uzate orăşeneşti; - efluentul staţiei de epurare comune, rareori poate fi reutilizat în procesul tehnologic

industrial; - schimbări sezoniere ale procesului tehnologic industrial care pot conduce la dereglarea

procesului de epurare etc. În sensul celor de mai sus, trebuie arătat că tratarea în comun a celor două feluri de ape se

dovedeşte uneori chiar de la început incompatibilă, în primul rând, deoarece industria evacuează o serie de substanţe care inhibă procesele de epurare. Cercetările preliminare la proiectarea unei staţii de epurare comună au drept scop principal să stabilească aceste substanţe, să facă recomandări în privinţa separării lor înainte de a ajunge la colectorul comun şi asupra posibilităţilor de epurare separată a apelor de transport ale acestora, ajungându-se astfel, câteodată, la necesitatea construirii de staţii de preepurare.

Îndepărtarea sau reducerea substanţelor nocive prezente în procesul tehnologic industrial, care pot inhiba procesele de epurare sau degrada reţeaua de canalizare se poate face prin o bună şi atentă întreţinere a instalaţiilor industriale paralel cu valorificarea unor substanţe nocive; înlocuirea proceselor şi echipamentelor vechi cu unele noi şi mai eficiente; recircularea unor substanţe nocive care iau parte la procesul tehnologic industrial; îmbunătăţirea şi buna gospodărire a procesului tehnologic etc.

Condiţiile evacuării apelor uzate industriale în reţeaua de canalizare orăşenească sunt, în general, în toate ţările asemănătoare, la noi în ţară, acestea fiind reglementate prin "Normativul privind condiţiile de descărcare a apelor uzate în reţelele de canalizare a centrelor populate" . În sensul normativului menţionat, apele uzate, ce se descarcă în reţelele de canalizare a centrelor populate nu trebuie să conţină în secţiunea de control următoarele substanţe:

- substanţe în suspensie a căror cantitate, mărime şi natură constituie un factor activ de erodare a canalelor, provoacă depuneri sau stânjenesc curgerea hidraulică normală şi anume: suspensii grele sau alte materiale care se pot depune; corpuri solide, plutitoare sau antrenate, care nu trec prin grătarul cu spaţiu liber de 20 mm între bare; suspensii dure, care pot genera zone de erodare a colectoarelor; păcură, uleiuri, grăsimi sau alte materiale, într-o formă şi cantitate care pot genera aderenţe de natură să provoace zone de acumulări a unor depuneri pe pereţii colectorului; substanţe care în apa reţelelor de canalizare provoacă fenomene de coagulare, care duc la formare unor depuneri în colectoare;

- substanţe cu agresivitate chimică asupra materialelor folosite în mod obişnuit în construcţia reţelelor de canalizare şi staţiilor de epurare a apelor uzate din centrele populate;

- substanţe de orice natură în stare de suspensie, coloidale sau dizolvate care, în această stare sau prin evaporare, stânjenesc exploatarea normală a canalelor şi staţiilor de epurare sau provoacă împreună cu aerul amestecuri detonante;

- substanţe nocive care pot pune în pericol personalul de exploatare a canalizării; - substanţe inhibatoare ale procesului de epurare în cantităţi care, în condiţiile diluării

realizate în reţeaua de canalizare, ar putea prejudicia funcţionarea treptei de epurare biologică sau a celei de fermentaţie a nămolului;

- deşeuri radioactive; - substanţe care singure sau în amestec cu apa de canalizare pot degaja miros neplăcut; - substanţe colorante; - substanţe organice greu biodegradabile. Se recomandă ca staţiile de epurare în comun să fie prevăzute cu bazine de egalizare a

debitelor şi concentraţiilor, amplasate la intrarea în staţia de epurare, necesare prevenirii eventualelor şocuri ce-ar putea aduce prejudicii, îndeosebi epurării biologice. De asemenea, prevederea unei staţii de clorare după epurarea biologică este indicată de cele mai multe ori, în scopul distrugerii bacteriilor, uneori în cantităţi mari, aduse de apele uzate industriale.

Încărcarea organică, exprimată prin CBO5, se modifică sensibil o dată cu introducerea apelor uzate industriale în reţeaua orăşenească. Se ştie că CBO5 al unor ape uzate industriale poate fi chiar de sute de ori mai mare ca cel al apelor uzate menajere, o cantitate mică de apă uzată industrială putând, deci, să mărească mult încărcarea organică a staţiei de epurare şi, deci, să provoace deranjamente în exploatarea ei. Se impune, în consecinţă, verificarea instalaţiilor de epurare biologică din acest punct de vedere. Cercetările trebuie să stabilească dinamica degradării substanţei organice din apa uzată industrială şi din cea a amestecului de apă uzată orăşenească şi industrială, necesară verificării capacităţii şi eficienţei instalaţiilor existente puse să lucreze în condiţii noi.

În ceea ce priveşte condiţiile de calitate care trebuie îndeplinite de apele uzate în secţiunea de control, normativul C 90-83 stabileşte valorile prevăzute în tabelul 3.1.

Tabelul 3.1 Condiţiile de calitate care trebuie îndeplinite de apele

uzate în secţiunea de control Indicatorul normat Limita admisă

Temperatura, 0C, max. 40

PH 6,5 - 9,0 Cianuri (CN-),mg/l, max 1,0 Clor liber (cl) mg/l, max 1,0

Hidrogen sulfurat şi sulfuri,mg/l, max 1,0

Substanţe extractibile cu eter de petrol, mg/l 30 Indicatori pentru protecţia betoanelor împotriva agresivităţii apei

STAS 3349 - 79

Toate condiţiile de descărcare a apelor uzate în reţeaua de canalizare orăşenească au în

vedere, în general, interacţiunea unor substanţe, în special cele aduse de apele uzate industriale, care ar putea duce la formarea de gaze periculoase, compuşi corosivi, coagulanţi care ar avea ca rezultat depunerea substanţelor în suspensie în reţeaua de canalizare etc.

Dacă industria este amplasată imediat în vecinătatea staţiei de epurare, construcţia unui canal separat pentru industrie până la staţia de epurare comună (orăşenească) poate conduce uneori la avantaje, astfel:

- dacă apele uzate industriale conţin cantităţi mici de substanţe în suspensie, apele pot fi îndreptate direct spre epurarea biologică, fără a mai încărca hidraulic epurarea mecanică;

- se poate prevedea o preepurare separată pentru apele uzate industriale, chiar în staţia de epurare orăşenească;

- există posibilitatea economisirii unor cheltuieli de investiţie, prin construirea canalului separat menţionat mai sus.

Concentraţiile maxime admise în secţiunea de control pentru substanţele care intervin în procesele de epurare biologică sau de fermentare a nămolului, conform normativului C 90 - 83, sunt date în tabelul 3.2

Tabelul 3.2 Condiţii de calitate a apei uzate pentru asigurarea funcţionării normale

a proceselor de epurare Substanţa normată Concentraţia max.

admisă mg/l Materii în suspensie 300 Consum biochimic de oxigen la 5 zile (CBO5) 300 Consum chimic de oxigen (CCO-Cr) 300 Substanţe fenolice (ca fenol) 30 Detergenţi sintetici anionactivi biodegradabili (substanţă activă) 30 Crom (Cr) total 1 Cupru (Cu) 1 Cadmiu (Cd) 1 Nichel (Ni) 1 Zinc2 (Zn) 1 Plumb (Pb) 1

3.2 Evacuarea apelor uzate industriale în receptori

Evacuarea directă a apelor uzate industriale în receptori, după epurarea necesară, este

condiţionată de o serie de factori, dintre care se menţionează: aşezarea industriei faţă de oraş, raportul dintre debitele orăşeneşti şi industriale, costul instalaţiilor de preepurare şi al racordului de canalizare, natura apelor uzate industriale etc. La noi în ţară, aproape toate marile combinate industriale aşezate în apropierea oraşelor îşi evacuează apele uzate în receptorul învecinat.

3.2.1. Influenţa apelor uzate asupra receptorului O dată cu apele uzate industriale sunt evacuate în receptori numeroase substanţe nocive, cu

caracteristici foarte variate, care pot conduce la murdărirea receptorului, făcându-l totodată inapt altor folosinţe. Efectele nocive ale categoriilor mai importante de substanţe evacuate cu apele uzate industriale sunt arătate în cele ce urmează.

Substanţele organice consumă oxigenul din apă într-o măsură mai mare sau mai mică, în raport cu cantitatea evacuată, provocând distrugerea fondului piscicol şi, în general, a tuturor organismelor acvatice. Cantitatea de oxigen, reprezentând una dintre condiţiile principale ale vieţii acvatice, este normată de STAS 4706-74 şi variază între 4 - 6 mg/l în funcţie de categoria emisarului (tabelul 3.3). Pe de altă parte, trebuie avut în vedere că oxigenul este necesar proceselor aerobe, care, în final, conduc la autoepurarea emisarului. Lipsa oxigenului, ca urmare a consumului de către substanţele organice duce, deci, la oprirea oxidării acestora, de aici decurgând toate consecinţele produse de prezenţa substanţelor organice în apă.

Substanţele în suspensie care se depun formează acumulări (bancuri) pe fundul receptorului, împiedică navigaţia, îngreunează tratarea apei, generează consumul de oxigen din apă, când sunt de natură organică etc. cantitatea de substanţe în suspensie ce pot fi evacuate în receptor este stabilă (tabelul 3.3).

Substanţele în suspensie plutitoare, ca de exemplu: ţiţeiul, produsele petroliere, uleiurile etc., care formează uneori o peliculă compactă la suprafaţa apei, produc numeroase prejudicii. Astfel, ele dau apei gust şi miros neplăcut, împiedică absorbţia de oxigen de la suprafaţa apei şi, deci, autoepurarea, se depun pe diferite instalaţii (murdărindu-le şi, cu timpul, obturându-le), colmatează filtrele pentru tratarea apei, sunt toxice uneori pentru fauna şi flora acvatică, distrugând-o, fac inutilizabilă apa pentru alimentarea instalaţiilor de răcire, împiedică folosirea ei pentru irigaţii, agrement etc.

Acizii sau alcaliile conduc la distrugerea faunei şi florei acvatice, la degradarea construcţiilor hidrotehnice de pe receptor, a vaselor şi a instalaţiilor necesare navigaţiei, stânjenesc folosirea apei

pentru agrement, pentru alimentarea cu apă (acizii sau alcalii împiedică formarea flocoanelor în instalaţiile de tratare a apei cu coagulant), alimentarea cazanelor etc.

Toxicitatea acidului sulfuric pentru faună depinde de valoarea pH-ului (de exemplu peştii mor la un pH< 4,5). De asemenea, hidroxidul de sodiu, folosit în numeroase procese tehnologice (în tăbăcării, fabrici de textile de cauciuc etc), este foarte solubil în apă, măreşte pH-ul şi alcalinitatea apei, producând numeroase prejudicii folosinţelor. Apele de râu care conţin peste 25 mg/l hidroxid de sodiu distrug fauna piscicolă.

Sărurile anorganice prezente în multe ape industriale conduc la mărirea salinităţii apei emisarului, iar în unele dintre ele pot provoca creşterea durităţii. Astfel, apele cu duritate mare produc depuneri pe conducte, mărindu-le rugozitatea şi micşorându-le capacitatea de transport; în aceeaşi ordine de idei, depunerile din tuburile boilerelor micşorează capacitatea de transfer a căldurii. Apele dure interferează cu vopselele în industria textilă, înrăutăţesc calitatea produselor în fabricile de bere, zahăr etc. Sulfatul de magneziu, factor principal al creşterii durităţii apelor, are efecte nedorite asupra populaţiei, iar bicarbonaţii şi carbonaţii solubili produc inconveniente în procesul de producţie din fabricile de zahăr.Pe de altă parte, absenţa durităţii nu este de dorit, deoarece apa are gust neplăcut, coroziunea poate acţiona mai puternic în conducte etc.

Clorurile, peste anumite limite, fac apa improprie pentru alimentări cu apă potabilă şi industrială, pentru irigaţii etc. Compuşii fierului produc neplăceri în secţiile de albire din fabricile de hârtie şi textile, in timp ce metalele grele (Pb, Cu, Zn, Cr etc), evacuate o dată cu apele uzate, au acţiune toxică asupra organismelor acvatice, inhibând în acelaşi timp şi procesele de autoepurare.

Sărurile de azot şi fosfor produc dezvoltarea rapidă a algelor la suprafaţa apei. Substanţele toxice organice sau anorganice, câteodată în concentraţii foarte mici, pot

distruge în scurt timp fauna şi flora emisarului. Multe dintre aceste substanţe nu pot fi reţinute de instalaţiile de tratare a apei şi o parte din ele, reţinute de sistemul digestiv uman, pot produce îmbolnăviri. Unele procese tehnologice industriale, folosesc numeroase substanţe toxice, greu de determinat în apă cu procedeele fizico-chimice uzuale, cum ar fi substanţe fitofarmaceutice, nitroclorbenzen, nitroderivaţi aromatici etc.

STAS 4706-74 indică valorile limită pentru caracteristicile de calitate a apei de suprafaţă (tabel 3.3), şi valorile limită admisibile ale principalelor substanţe poluante din apele uzate înainte de evacuarea acestora în cursurile de apă receptoare (tabel 3.3).

Substanţele radioactive, folosite din ce în ce mai mult în diferite scopuri (medicină, tehnică etc.), precum şi dezvoltarea centralelor atomice, creează noi probleme protecţiei apelor.

Apele calde, evacuate de unele industrii, aduc numeroase prejudicii, ca de exemplu: produc dificultăţi în exploatarea industriilor de alimentare cu apă potabilă şi industrială şi în folosirea apei pentru răcire; împiedică dezvoltarea normală a faunei piscicole (deoarece apa caldă rămâne deasupra, iar peştii se retrag pe fundul emisarului, dezvoltându-se necorespunzător) etc. De asemenea, trebuie menţionată şi scăderea cantităţii de oxigen datorită măririi temperaturii apei şi a dezvoltării excesive a bacteriilor aerobe în condiţiile unei temperaturi ridicate.

Culoarea, datorită îndeosebi apelor uzate provenite din fabricile de textile, hârtie, tăbăcării etc. împiedică absorbţia oxigenului şi dezvoltarea normală a fenomenelor de autoepurare precum şi a celor de fotosinteză. Apa receptorilor, colorată de diferite substanţe evacuate de industrie, nu poate fi folosită pentru agrement, alimentări cu apă etc.

Bacteriile din unele ape uzate, cum sunt cele provenite de la tăbăcării, abatoare, industrii de prelucrare a unor produse vegetale sunt patogene (de exemplu bacilus antracis) şi produc infectarea puternică a receptorului, făcându-l de neutilizat; altele sunt mai puţin vătămătoare, chiar inofensive sau utile, contribuind la mineralizarea substanţelor organice în emisar.

3.2.2. Categorii de folosinţă şi condiţii de calitate a apelor de

suprafaţă. Condiţiile ce trebuie îndeplinite de apa receptorului după evacuarea apelor uzate în

acesta sunt date de STAS 4706-74, aceste condiţii depinzând de folosinţa pe care o are apa receptorului.

Unele dintre cele mai importante valori limită pentru caracteristicile de calitate a apelor de suprafaţă, în funcţie de categoria din care acestea fac parte sunt date în tabelul 2.11.

Valorile limită admisibile ale principalelor substanţe poluante sau ale indicatorilor de încărcare pentru apele uzate, în funcţie de gradul de diluare în receptor, înainte de evacuarea acestora în cursurile de apă, conform Decretului 414/ 84, sunt date în tabelul 3.3.

Tabelul 3.3 Valorile limită admisibile ale principalelor substanţe poluante

Valorile limită admisibile în funcţie de gradul de diluţie care se realizează

Gradul de diluţie

Substanţa poluantă sau indicatorul

de încărcare

UM

1 50 100 Materii în suspensie mg/l 25 100 200 Consumul biochimic de oxige(CBO5) mg/l 15 60 100 Hidrogen sulfurat (H2S) şi sulfuri (S2-) mg/l 0,1 1 2 Cianuri (CN) mg/l 0,1 1 2 Fier total ionic mg/l 2 5 8 Mercur (Hg) mg/l 0,01 0,01 0,01 Cadmiu (Cd) mg/l 0,1 0,1 0,1 Plumb (Pb) mg/l 0,2 0,2 0,2 Zinc (Zn) mg/l 0,1 0,5 1 Detergenţi anionici biodegradabili mg/l 0,5 15 30 Fenoli antrenabili cu vapori de apă mg/l 0,02 0,3 0,6 Concentraţia ionilor de hidrogen (pH) - 6,5-8,5 6,5-8,5 6,5-8,5

Valorile limită, corespunzătoare calitative ale apelor de suprafaţă conform STAS 4706-74

trebuie îndeplinite, fie într-un anumit sector, de exemplu pe sectorul folosit pentru creşterea şi reproducerea salmonidelor, fie într-o oarecare secţiune, de exemplu de captare a apei. Valorile limită trebuie să fie îndeplinite în secţiunea de proiectare, considerând că pentru CBO5 aceasta se situează la 1 km amonte de secţiunea de utilizare a apei de suprafaţă, iar pentru O2 în orice secţiune aval de evacuarea apelor uzate. Aceste două prevederi se referă, în special, la substanţele care pot fi oxidate sau influenţate de procesele de reducere aerobă sau anaerobă.

În concordanţă cu prevederile STAS 4706-74, apa receptorilor trebuie să corespundă, din punct de vedere calitativ, în cele mai dezavantajoase situaţii, valorile limită prevăzute pentru categoria a III-a de folosinţă. De aceea, apele uzate evacuate trebuie să fie epurate într-o asemenea măsură, încât în amestec cu apele de suprafaţă, valorile caracteristicilor de calitate să nu scadă sub valorile limită corespunzătoare categoriei a III-a de folosinţă. Numai în acest fel se poate ajunge la o utilizare cât mai completă a apelor de suprafaţă şi la realizarea normală a proceselor de autoepurare.

Ţinând seama de cele de mai sus, înseamnă că, imediat după evacuarea apelor uzate în receptor trebuie satisfăcute limitele admisibile cel puţin pentru categoria a III-a de folosinţă, ceea ce înseamnă că amestecul celor două feluri de apă trebuie să se facă complet, chiar în aval de secţiunea de evacuare. Dacă amestecul se face pe distanţă prea lungă, se întârzie, pe de o parte autoepurarea, iar pe de altă parte se creează, în lungul receptorului, benzi de apă poluată unde nu sunt respectate valorile limită ale diferitelor caracteristici. De aceea, este obligatorie folosirea de dispersori pentru dispersarea apelor uzate în apa receptorilor, aceştia, având ca prim efect, realizarea rapidă a amestecului celor două feluri de ape.

În ceea ce privesc valorile limită admisibile, menţionate în D 414/1984, acestea trebuie să se realizeze în secţiunea de proiectare situată înainte de evacuarea apelor uzate în receptor. Se menţionează că valorile limită admisibile, spre deosebire de STAS 4706-74 sunt în funcţie de gradul de diluţie (tabelul 3.4).

3.2.3.Stabilirea gradului de epurare necesar pentru dimensionarea

staţiilor de epurare. Gradul de epurare necesar (eficienţa pe care trebuie să o aibă o staţie de epurare) înseamnă

îndepărtarea unei părţi dintr-o anumită substanţă conţinută în apa uzată, în aşa fel încât partea rămasă din această substanţă, în secţiunea de calcul - secţiunea în care apa uzată epurată sau nu, este evacuată în receptor (în conformitate cu D 414/1984) sau o secţiune aval de cea de descărcare a apelor uzate (în conformitate cu STAS 4706-74) - să corespundă calitativ valorilor limită specificate în acestea.

Se menţionează că, în conformitate cu D 414/1984, secţiunea de calcul corespunde cu secţiunea de evacuare în receptor a apelor uzate (chiar şi pentru substanţele organice) deci, autoepurarea apei pe emisar nu este luată în considerare. În conformitate cu STAS 4706-74, deoarece secţiunea de calcul este în aval de cea de descărcare a apei uzate în receptor, autoepurarea apei

receptorului trebuie luată în considerare într-o măsură mai mare sau mai mică, după indicaţiile date de literatura de specialitate.

Gradul de epurare - eficienţa definită ca mai sus - se determină cu relaţia:

100M

mMβ ×−

= (3.1)

în care: β - este eficienţa , %;

M - concentraţia iniţială a substanţei pentru care se determină eficienţa; m - concentraţia aceleiaşi substanţe după epurare, determinată astfel încât valoarea acestei

substanţe în secţiunea de calcul să se găsească în limitele specificate în D 414/1984 şi STAS 4706-74.

Substanţele din apele uzate şi receptori, care sunt luate în consideraţie, de obicei, când se estimează gradul de epurare, sunt substanţele în suspensie, substanţele organice - exprimate prin CBO5, oxigenul dizolvat O2, pH-ul, substanţele toxice.

Astfel, în cazul unui bazin hidrografic, gradul de epurare sau eficienţa al fiecărei staţii de epurare trebuie să fie astfel stabilite încât, pe de o parte să se respecte legislaţia în vigoare (D 414/1984, STAS 4706-74 etc.), iar pe de altă parte, să se obţină un cost minim de investiţie şi exploatare pentru toate staţiile de epurare de pe întreg bazinul hidrografic.