1

1. Eliminarea azotului din apele uzate urbane

În epurarea apelor uzate eliminarea azotului se face prin două procese biologice consecutive şi anume nitrificarea şi denitrificarea.

Nitrificarea este un proces biologic aerob în două faze prin care azotul amoniacal sau organic este oxidat mai întâi prin acţiunea unor bacterii autotrofe la nitriţi (NO2

-), după care nitriţii sunt oxdaţi prin acţiunea aceloraşi bacterii aerobe la nitraţi (NO3

-). Ambele faze se desfăşoară simultan, biomasa bacterială găsindu-se dispersată în apa uzată supusă tratamentului sub formă de nămol activ (în cadrul unor bazine aerate) sau sub formă de peliculă biologică, fixată pe diferiţi suporţi. Bacteriile nitrificatoare cele mai reprezentative pentru prima fază a procesului sunt din specia Nitrosomonas .

Toate speciile de bacterii sunt clasificate ca bacterii autotrofe deoarece acestea eliberează energia rezultată din oxidarea compuşilor anorganici şi utilizează ca sursă de hrană carbonul anorganic (CO2). Bacteriile nitrificatoare necesită o cantitate semnificativă de oxigen pentru a realiza reacţiile biochimice, produc o cantitate mică de biomasă nouă şi distrug alcalinitatea apei prin consumul de bioxid de carbon şi producerea de ioni de hidrogen. Se poate menţiona că faţă de activitatea bacteriilor heterotrofe din cadrul procesului de epurarea biologică a substanţelor organice cu nămol activ, dezvoltarea bacteriilor nitrificatoare este mult mai lentă iar cantitatea de biomasă nou creată raportată la cantitatea de substrat consumată este mult mai mică. Din această cauză durata de desfăşurare necesară procesului de nitrificare în condiţii de oxigenare şi de pH adecvate este de 10 – 20 zile la 10ºC şi de 4 – 7 zile la 20ºC.

Fig.5.1 Schema procesul biologic aerob de nitrificare

1

2

Denitrificarea este un proces biologic de reducere a nitraţilor şi nitriţilor din apa uzată la azot gazos (N2) după o succesiune de reacţii. NO3

- → NO2- → NO → N2O → N2

Procesul de denitrificare este realizat de o varietate de bacterii comune heterotrofe care în mod normal se găsesc în procesele biologice aerobe. Instalaţiile pentru eliminarea azotului se pot clasifica după următoarele criterii:

- după modul în care se găseşte biomasa activă în reactor:- sisteme cu biomasă dispersată în bazinul de reacţie

- sisteme cu biomasă sub formă de peliculă fixată pe diverşi suporţi;- sisteme combinate.

- după tipul proceselor care au loc în reactor:- sisteme de nitrificare, în care au loc procese de nitrificare;- sisteme de denitrificare, în care au loc procese de denitrificare;- sisteme combinate, în care au loc atât procese de nitrificare,

cât şi procese de denitrificare.

- după locul şi modul în care se desfăşoară procesul de eliminare a azotului:

- sisteme integrate, în care procesul de eliminare a azotului are loc în treapta biologică (secundară) a staţiilor de epurare

- sisteme independente, în care procesul de eliminare a azotului are loc în treapta terţiară (avansată) a staţiilor de epurare

2

3

Variante de sisteme integrate combinate de eliminare biologică a azotului cu biomasă dispersată în bazinul de reacţie sub formă de nămol activ

2. Eliminarea fosforului din apele uzate urbane

Eliminarea fosforului din apele uzate se poate face pe două căi diferite şi anume prin tratamente chimice sau prin tratamente biologice.

Eliminarea fosforului din apele uzate prin metode chimice este o metodă clasică, fiabilă, validată de timp. Pentru eliminarea fosforului se utilizează diferiţi coagulanţi care se introduc în apa uzată supusă tratamentului, aceştia reacţionând cu fosfaţii solubili din aceasta formând precipitaţi insolubili care sunt eliminaţi printr-un proces de separare, cel mai frecvent prin sedimentare. Cei mai utilizaţi coagulanţi sunt sărurile de metale (sulfat de aluminiu, clorură ferică şi alţii) sau varul nestins (oxid de calciu).

3

4

Adăugarea de polimeri sau alţi aditivi pot favoriza procesul de floculare deci şi eficienţa de sedimentare.

Coaugulanţii pe bază de săruri metalice, dintre care cei mai utilizaţi sunt sulfatul de aluminiu şi clorura ferică, sunt folosiţi atât la tratarea apelor uzate urbane cât şi a apelor uzate industriale. Aceştia sunt mai puţin corozivi, formează o cantitate mai mică de nămol şi sunt comod de manipulat în comparaţie cu varul nestins. Sulfatul de aluminiu poate fi administrat în apa supusă tratamentului atât sub formă solidă (pulbere) cât şi sub formă de soluţie, ambele forme fiind necorozive. Clorura ferică se administrează sub formă de soluţie, aceasta prezentând corozivitate şi necesitând luarea unor măsuri corespunzătoare de manipulare.

Tratamentul cu var nestins este de asemenea o cale de tratament pentru eliminarea fosforului din apele uzate, care se aplică din ce în ce mai rar mai ales din cauza corozivităţii varului nestins, care reacţionează instantaneu cu apa formând hidroxidul de calciu, care este o substanţă foarte corozivă şi care necesită mari precauţii la manipulare şi în instalaţii. Atunci când varul nestins este introdus în apă acesta reacţionează mai întâi cu alcalinitatea din apă formând carbonat de calciu (CaCO3).

4

5

3. Instalaţii de reţinere prin micrositare a suspensiilor solide din apele uzate

Micrositarea este un procedeu mixt de eliminare avansată a suspensilor solide utilizat mai ales în tratamentele din treapta terţiară, dar care mai este utilizat şi în tratamentele preliminare (în treapta mecanică), sau în tratarea apelor meteorice. Echipamentele care realizează micrositarea se numesc instalaţii de micrositare şi acestea se pot împărţi în două mari categorii, după forma suprafeţelor active de separare, şi anume: instalaţii de micrositare cu tambur şi instalaţii micrositare cu discuri.

Instalaţiile de micrositare cu tambur sunt constituite dintr-un tambur rotativ cu axă orizontală care are prevăzută pe suprafaţa sa cilindrică laterală o ţesătură cu ochiuri foarte fine. Principiul său de lucru: influentul de apă uzată brută este introdus în interiorul tamburului de micrositare, care se roteşte cu turaţie mică, şi trece (gravitaţional) prin suprafaţa activă, pe care sunt reţinute suspensiile solide. Efluentul clarificat, rezultat din trecerea apei supuse tratamentului prin suprafaţa filtrantă, este evacuat într-un rezervor inferior. Pe măsură ce procesul de micrositare are loc, suprafaţa activă se încarcă cu reţineri şi astfel se formează un strat de precipitat care realizează filtrarea fluxului de apă uzată supusă tratamentului. Ca rezultat al formării stratului de filtrare, are loc creşterea rezistenţei la trecerea apei prin suprafaţa activă a tamburului şi nivelul apei din interiorul acestuia creşte. Pentru obţinerea unui flux constant de apă care parcurge instalaţia, suprafaţa activă a tamburului trebuie periodic curăţată şi în acest scop, de regulă sunt prevăzute jeturi de apă curată sub presiune, orientate dinspre exteriorul către interiorul tamburului, care crează un curent de apă de spălare care mobilizează şi înglobează reţinerile din ochiurile ţesăturii filtrante. Curentul de apă de spălare este captat în interiorul unor jgheaburi special prevăzute, de unde este evacuat la canalizare.

5

6

4. Instalaţii de reţinere a suspensiilor solide din apele uzate prin filtrare prin strat granular

Filtrarea prin strat granular este un procedeu frecvent folosit pentru clarificarea atât a apelor uzate cât şi a apelor de alimentare. Filtrele cu strat granular sunt instalaţii care asigură o eficienţă de îndepărtare a suspensiilor solide de până la 60%, pentru filtrele cu un singur strat granular şi de până la 75%, pentru filtrele cu straturi granulare multiple. Clasificarea filtrelor cu strat granular se face după mai multe criterii şi anume: - după viteza de filtrare:

- filtre lente- filtre rapide- filtre ultrarapide

- după compoziţia stratului granular:- filtre uni-strat, la care stratul granular de lucru este constituit

în totalitate din particule cu aceleaşi caracteristici;- filtre multi-strat, la care stratul granular de lucru este constituit

din mai multe straturi aşezate succesiv formate din particule cu caracteristici diferite.

- după presiunea de lucru:- filtre deschise care lucrează la presiune atmosferică;- filtre închise, care lucrează sub presiune.

La filtrele rapide reţinerea suspensiilor solide se face în tot volumul stratului granular şi din cauză la această categorie de filtre nu se formează peliculă biologică pe suprafaţa stratului granular, efluentul rezultat necesită o operaţie de dezinfectare ulterioară.

Filtrele rapide deschise au ciclul de funcţionare format din următoarele faze succesive:

- faza de filtrare a apei care se face astfel: se introduce apa brută în camera frontală prin deschiderea robinetului conductei de admisie de unde este distribuită în mod cât mai uniform pe toată suprafaţa stratului granular pe care îl parcurge de sus în jos, trece prin radierul drenant şi ajunge în camera de apă filtrată de unde este evacuată prin conducta al cărei robinet este deschis; faza de filtrare se desfăşoară corespunzător o perioadă de timp în care porii stratului granular acumulează suspensii solide şi periodă în care pierderea de sarcină a filtrului creşte de la o valoare iniţială minimă,

6

7

corespunzătoare începutului fazei de filtrare, până la o valoare limită maximă, corespuzătoare sfârşitului fazei de filtrare.

- faza de curăţare a filtrului se face în momentul aparţiei apei filtrate cu calitate necorespunzătoare, astfel: se închid robinetele conductei de alimentare, conductei de evacuare a apei filtrate şi conductei de golire şi se deschide robinetul conductei de admisie a apei de spălare şi se creează un curent de apă de spălare , care parcurge cât mai uniform stratul granular de jos în sus cu o viteză de 7 – 10 ori mai mare decât cea din faza de filtrare; sub acţiunea curentului de apă de spălare stratul granular se expandează, particulele sale constituente se agită şi se lovesc între ele eliberând suspensiile solide reţinute care sunt antrenate de curentul ascendent; apa de spălare împreună cu suspensiile antrenate sunt colectate în jgeaburile de uniformizare de unde sunt evacuate în camera frontală şi de aici la canalizare prin conducta , al carei robinet este deschis;

Filtrele rapide închise pot fi de tip vertical sau orizontal .

5. Instalaţii de reţinere a suspensiilor solide din apele uzate prin filtrare prin membrane

Tratarea apelor uzate utilizând membrane de microfiltrare sau ultrafiltrare a apărut şi s-a dezvoltat ca un procedeu distinct care se constituiue ca o alternativă la tratamentul clasic, mecano-biologic al apelor uzate. Acest procedeu prezintă următoarele avantaje în comparaţie cu modul clasic de tratare a apelor uzate: se modifică şi se simplifică radical structura staţiilor de epurare a apelor uzate făcând posibilă renunţarea la anumite obiecte tehnologice din staţiile clasice (cum ar fi decantoarele), şi prin aceasta se reduc semnificativ suprafeţele necesare pentru dispunerea staţiilor de epurare; se pot prelucra apa uzate cu încărcări mari de poluanţi; microfiltrarea şi ultrafiltrarea prin membrane conduce la reţinerea majorităţii materiilor volatile solubile cu masă moleculară mare; prezintă o bună capacitate de dezinfectare; asigură obţinerea unor efluenţi cu o calitate superioară. Principial, procedeul de tratarea apelor prin utilizarea membranelor este constituit din combinarea unui tratament biologic cu nămol activ şi trecerea efluentului rezultat printr-un ansamblu de membrane de microfiltrare sau ultrafiltrare. Astfel se combină beneficiile epurării biologice şi micro sau ultra-filtrarii, şi se asigură o separare avansată a încărcărilor cu suspensii solide şi substanţe dizolvate, organice sau anorganice, din apele uzate.

Principial, au fost dezvoltate două variante de sisteme de tratare a apelor uzate prin utilizarea membranelor şi anume: sistemul în care micro

7

8

sau ultra-filtrarea prin membrane se face separat, în afara bioreactorului (cu membrane externe), şi sistemul în care micro sau ultra-filtrarea prin membrane se face chiar în bioreactor (cu membrane interne), caz în care ansamblul de membrane este plasat chiar în interiorul bazinului bioreactorului.

Sistemul cu membrane externe are următoarea structură: un bioreactor, o staţie de pompare şi instalaţia de microfiltrare cu membrane. Funcţionarea sistemului este următoarea: influentul de apă este introdus în bazinul bioreactorului, în care are loc tratarea biologică a acestuia după care efluentul bioreactorului este absorbit cu pompă şi transmis cu presiune înaltă instalaţiei de microfiltrare cu membrane în care sunt separate majoritatea suspensilor şi substanţelor dizolvate; împurităţile reţinute, sub formă de nămol, sunt recirculate în bazinul bioreactorului unde sunt supuse din nou tratamentului biologic; efluentul de apă microfiltrată este evacuat către receptor.Sistemul cu membrane interne are următoarea structură: un bioreactor, în al cărui bazin sunt cufundate bateriile de membrane, şi o staţie de pompare. Funcţionarea sistemului este următoarea: influentul de apă este introdus în bazinul bioreactorului în care are loc tratarea biologică a acestuia; evacuarea efluentului din bioreactor se face sub acţiunea unei pompe, care trece apa tratată biologic prin porii membranelor, pe suprafeţele active ale acestora fiind reţinute suspensiile solide şi substanţele dizolvate. Aici presiunea necesară procesului de microfiltrare este mult mai redusă iar reţinerile

8

9

organice de pe membrane sunt atacate direct de biomasa de bacterii din bazinul de reacţie, care formează şi pelicule biologice, pe suprafeţele active ale membranelor .

6 . Eliminarea impurităţilor din ape prin osmoză inversă

Osmoza este un fenomen care are loc atunci când două soluţii cu concentraţii diferite sunt separate printr-o membrană semipermeabilă , în care solventul trece prin membrana semipermeabilă dinspre soluţia mai diluată către soluţia mai concentrată pănă în momentul în care presiunea hidrostatică care se exercită asupra soluţiei mai concentrate atinge o valoare de echilibru denumită presiune osmotică. Presiunea osmotică este o proprietate a soluţiilor şi pentru o anumită soluţie valoarea acesteia depinde de concentraţia substanţei dizolvate şi de temperatură.

Osmoza inversă este un proces care se realizează în sens invers osmozei normale prin care se exercită asupra soluţiei mai concentrate o presiune mai mare decât presiunea osmotică, ceea ce determină o circulaţie inversă a solventului faţă de osmoza normală, adică dinspre soluţia mai concentrată către soluţia mai diluată.

În tratamentul apelor, osmoza inversă se aplică pentru purificarea avansată, obţinându-se efluenţi cu grad foarte ridicat de epurare, dar şi pentru eliminarea diferitelor substanţe dizolvate.

În scopul realizării tratamentului prin osmoză inversă influentul de apă brută este trecut sub presiune printr-o celulă în care sunt dispuse spiralat

9

10

mai multe membrane osmotice, care sunt ansambluri cu următoarea componenţă: membrana semipermeabilă care pe o parte are situată o folie perforată care se constituie într-un strat de alimentare cu apă brută, iar pe cealaltă parte o folie din material poros care absoarbe filtratul care parcurge membrana osmotică. Acest ansamblu este izolat pe ambele părţi cu folii impermeabile. Influentul de apă brută sub presiune este introdus printr-una din extremităţile laterale ale celulei de osmoză şi ajunge pe suprafeţele active ale membranelor osmotice prin intermediul cavităţilor de alimentare. După de parcurge membranele osmotice, filtratul este absorbit de straturile din material poros care îl conduce şi îl descarcă într-un tub central perforat de unde este evacuat sub formă de efluent de apă tratată printr-o conductă centrală. Substanţele reţinute pe suprafeţele active ale membranelor osmotice sunt antrenate de curenţii de apă brută, care nu traversează membrana osmotică, parcurg pe direcţie longitudinală cavităţile de alimentare şi părasesc celula de osmoză pe la cealaltă extremitate laterală, sub formă de soluţie concentrată.

8. Eliminarea substanţelor organice şi minerale prin absorbţie pe carbon activ

Eliminarea substanţelor organice dizolvate se face în modul cel mai eficient prin utilizarea carbonului activ. Sistemelor de tratare cu carbon activ, prezintă o mare capacitate de eliminare a substanţelor organice si avantajul unei mari flexibilităţi putând fi utilizate cu succes pentru absorţia unei mari varietăţi de substanţe.

Instalaţiile de tratare cu carbon activ se prezintă în practică sub forma unor filtre rapide cu strat granular, la care stratul granular este constituit din granule de carbon activat. Proprietăţile de absorbţie ale filtrelor cu strat de carbon activ se datoresc îndeosebi suprafeţei mari de absorbţie pe care o prezintă structura poroasă a stratului de carbon activat. Pe lângă capacităţile de absobţie, filtrele cu strat de carbon activ mai prezintă în anumite situaţii şi proprietăţi de filtrare.

La parcugerea stratului granular de carbon activ de către influentul de apă brută, eliminarea substanţelor organice se face prin două mecanisme distincte şi anume: absorbţia, care apare la trecerea substanţelor organice dizolvate, prin porii stratului granular, care aderă la granulele de carbon activ datorită forţelor de atracţie intermoleculară şi biodegradarea, în care

10

11

substanţele organice reţinute se constituie în substrat pentru biomasa bacteriană care se dezvoltă în stratul granular.

În general filtrele cu carbon activ se pot clasifica după mai multe criterii şi anume:

- după direcţia de parcurgere a stratului granular de carbon activ de către influentul de apă brută:

- cu direcţia de parcurgere a stratului granular de sus în jos;- cu direcţia de parcurgere a stratului granular de jos în sus;

- după modul în care se asigură presiunea de lucru necesară desfăşurării procesului :

- sub formă de filtre rapide deschise- sub formă de filtre rapide închise

- după tipul stratului granular cu carbon activ:- cu strat granular fixat;- cu strat granular mobil;

- după tipul aranjamemtul instalaţiilor de absobţie cu carbon activ:- instalaţii individuale- instalaţii plasate în serie (în mai multe trepte);

Componentul cu cea mai mare importanţă din structura instalaţiilor cu carbon activ îl reprezintă chiar materialul granular şi anume carbonul activ. Carbonul activ se poate obţine dintr-o mare varietate de materiale cum ar: cărbune, lignit, lemn carbonizat, turbă, sâmburi vegetali, trestie de zahăr, rumeguş, oase sau reziduri petroliere. Toate materialele din care se obţine carbonul activ trebuie, în principiu, să aibă o structură oarecum poroasă şi originea bazată pe carbon.

11

12

7. Eliminarea substanţelor organice şi minerale prin schimb ionic

Tratamentul apelor uzate prin schimb ionic constă în punerea în contact a apei uzate cu o categorie de substanţe denumite zeoliţi, care au capacitatea de a schimba ionii proprii, cu ionii unor substanţe dizolvate în apa supusă tratamentului. Zeoliţii pot fi de origine naturală sau artificială. În prezent, în instalaţiile de schimb ionic din practică, se utilizează zeoliţii artificiali sub forma unor răşini sintetice produse industrial. Aceste răşini, sub formă de granule cu dimensiuni între 0,3 – 1,3 mm, se înglobează într-un amestec cu cca. 50% apă, formând geluri cu o structură extrem de poroasă. Se menţionează că zeoliţii sintetici sunt insolubili în apă sau solvenţi organici.

Principiul procesului de schimb ionic este următorul: la fiecare granulă din structura zeolitului sunt ataşate grupări chimice, denumite „grupuri funcţionale”; atunci când zeolitul intră în contact cu apa brută, apare tendinţa ca grupurile funcţionale, ataşate la zeoliţi, să intre în interacţiune cu substanţele dizolvate în apă, în special cu substanţele ionizate; interacţiunea dintre ionii din apă şi grupurile funcţionale ale zeolitului se produce pe cale electrostatică, şi constă în înlocuirea ionilor din grupările funcţionale ale zeolitului cu ioni din apa brută supusă tratamentului; având în vedere că legăturile electrostatice sunt relativ slabe, şi aceşti ioni la rândul lor, sunt schimbaţi cu alţi ioni aflaţi în apa brută din jurul granulei de zeolit şi aşa mai departe;

Schema de principiu a unei instalaţii de schimb ionic

12

13

Ciclul de funcţionare a unei instalaţii de schimb ionic este format din următoarele faze succesive:

- faza de schimb ionic propriu-zis în care apa uzată brută întră în instalaţie sub presiune pe la partea superioară a stratului de granule de zeolit, îl parcurge de sus în jos, după care părăseşte înstalaţia pe la partea inferioară a stratului de granule de zeolit sub formă de apă purificată;

- faza de regenerare în care soluţia de regenerare pătrunde în instalaţie, tot sub presiune, pe la partea superioară a stratului de granule de zeolit, pe care îl parcurge de sus în jos, după care părăseşte instalaţia pe la partea inferioară a stratului de granule de zeolit, sub formă de soluţie de regenerare epuizată care conţine substanţele poluante absorbite de granulele de zeolit în tipul fazei de schimb ionic propriu-zis;

- faza de spălare a stratului de zeolit, care se realizează cu apă purificată sub presiune, în sens contrar celor de la fazele de schimb ionic şi regenerare, adică de jos în sus, care produce afănarea stratului de granule de zeolit regenerat şi evacuarea unor substanţe formate în cadrul fazei de regenerare, reţinute în stratul de zeolit.

9. Instalaţii pentru dezinfectarea apelelor uzate

Dezinfectarea este o operaţie de eliminare sau de reducere sub o anumită limită admisibilă a numărului de microorganisme din apele supuse tratamentului. În apele uzate menajere se găsesc şi se dezvoltă microorganisme patogene, care provoacă boli deosebit de periculoase, transmisibile prin apă, cum ar fi: bacterii, protozoare, viermi şi viruşi. Aceste microorganisme se găsesc de regulă în apele uzate, dar se întâlnesc şi în cursurile de apă contaminate.

Dezinfectarea este principalul mijloc de inactivare şi distrugere a acestor microorganismelor patogene în vederea prevenirii răspândirii unor boli transmisibile prin apă care pot afecta major sănătatea oamenilor şi animalelor.

Dezinfectarea se poate face prin mai multe categorii de metode:- metode care se bazează pe utilizarea unor agenţi chimici:

- clorinarea (clorizarea);- ozonizarea;

13

14

- metode care se bazează pe utilizarea unor agenţi fizici:- iradierea cu radiaţii ultraviolete (UV);- metode care utilizează electricitatea;- metode care utilizează căldura;

- metode care se bazează pe utilizarea unor agenţi biologici:- utilizearea membranelor biologice

- metode oligo-dinamice- utilizarea argintului;- utilizarea cuprului;- utilizarea aurului;

Dezinfectarea apelor uzate prin clorinare

Dezinfectarea apei cu clor este o metodă utilizată pe scară largă în practică.

În condiţii normale de presiune şi temperatură, clorul este un gaz galben-verzui.Lichefierea clorului se produce la temperaturi sub – 33ºC, la presiune atmosferică, sau prin comprimare la peste 6 atm în condiţiile mediului ambiant.

Doza de clor necesară unui tratament corespunzător se stabileşte atât pe baza cerinţei de clor pentru dezinfecţie cât şi pe baza cantităţii de clor necesar pentru oxidarea substanţelor organice şi anorganice din apa supusă tratamentului.

În instalaţiile de dezinfectare prin clorinare se utilizează pe scară largă clorul gazos, care se dozează şi se injectează în apa supusă tratamentului, dar în anumite cazuri specifice se poate utiliza ca agent de dezinfectare şi hipoclorit de sodiu sau de calciu, produse industrial sub formă de pulbere, care se administrează ca atare sau sub forma unor soluţii obţinute prin dizolvarea pulberii în apă.

Principial o instalaţie de dezinfectare prin clorinare cu clor este constituită dintr-un rezervor de clor, un echipament de dozare a clorului gazos, un echipament de injecţie a clorului gazos în influentul de apă brută şi un bazin de contact.

14

15

Dezinfectarea apelor uzate prin ozonizareOzonul este un agent puternic oxidant bactericid care extermină

microorganismele atât prin distrugerea pereţilor lor celulari (prin oxidare directă), cât şi prin afectarea ireversibilă a constituenţilor celulari, mai ales a acizilor nucleici (de asemenea prin oxidare directă).

Ozonul (O3) este un gaz instabil produs din asocierea a trei atomi de oxigen, rezultaţi din disocierea oxigenului molecular (O2) sub acţiunea unui flux de energie. Atunci când ozonul se descompune în apă, oxigenul atomic nativ, care este un agent oxidat deosebit de reactiv, interacţionează cu moleculele de apă şi se formează radicali liberi de peroxid de hidrogen (H2O2) şi de hidroxil (OH) care au o mare capacitate de oxidare şi realizează procesul de distrugere a microorganismelor.

Principalele avantaje ale dezinfectării prin ozonizare sunt: ozonul este un agent dezinfectant mult mai puternic decât clorul, distrugând o gamă foarte largă de bacterii şi viruşi; procesul de deinfectare prin ozonizare utilizează durate de reţinere mici, cu valori între 10 – 30 minute; în urma dezinfecţiei prin ozonizarea nu apar compuşi toxici reziduali, care trebuie să fie îndepărtaţi din apa supusă tratamentului, deoarece ozonul se descompune repede şi nu formează compuşi toxici; după tratamentul de ozonizare nu se produc fenomene de reapariţie a microorganismelor distruse; ozonizarea produce creşterea cantităţii de oxigen dizolvat din efluent;

Dezavantajele dezinfectării prin ozonizare sunt: tehnologia de dezinfectare prin ozonizare este mult mai complexă şi costisitoare decât tehnologiile de dezinfectare prin clorinare sau iradiere cu radiaţii UV; ozonul este un agent puternic reactiv şi corosiv şi de aceea instalaţiile de ozonizare trebuie să fie construite din materiale anticorozive.

Dezinfectarea apelor prin iradiere cu radiaţii ultraviolete (UV)

Un procedeu de dezinfectare din ce în ce mai utilizat la tratarea efluenţilor staţiilor de epurare, este iradierea apelor cu radiaţii ultraviolete (UV). Radiaţiile UV penetrează pereţii celulari ai micro-organismelor şi distrug capacitatea acestora de a se reproduce. Eficacitatea dezinfecţiei cu radiaţii UV depinde de caracteristicile apelor uzate tratate, de intensitatea radiaţiilor UV, de durata de retenţie a apei tratate în zona de iradiere şi de configuraţia bazinului de reacţie.

15

16

Sursele de radiaţii UV care se utilizează în practică sunt lămpile UV, care de regulă sunt lămpi cu vapori de mercur de joasă sau medie presiune.

În principiu o instalaţie de dezinfectare cu radiaţii UV este formată dintr-un sistem de lămpi UV, un bazin de reacţie şi o instalaţie pentru amorsarea şi alimentarea în funcţionare a lămpilor UV.

Curs 2

10 Tehnologia de prelucrare a nămolurilor trebuie să fie subordonată respectării dezideratelor de evacuare finală a nămolurilor sau de valorificare a acestora, în caz contrar staţia de epurare va fi compromisă prin nerealizarea integrală a scopului său principal şi anume acela de protecţie a mediului înconjurător.

Instalaţiile şi echipamentele din treapta de prelucrare a nămolurilor reprezintă o parte importantă a structurii staţiei de epurare şi intervin cu o pondere mare atât în valoarea costurilor de investiţie cât şi în costurile de exploatare ale staţiei de epurare.

Pentru tratarea nămolurilor nu se pot stabili tehnologii universal valabile, deoarece acestea trebuie să fie adaptate la caracteristicile nămolurilor prelucrate şi la scopurile finale de evacuare sau valorificare, însă există o serie de procedee tipice de prelucrare a nămolurilor care pot fi aplicate individual sau în combinaţii.

16

17

11 . Îngroşarea nămolului

Îngroşarea nămolului constituie cea mai simplă şi frecvent întălnită metodă de concentrare a acestuia în scopul reducerii volumului şi îmbunătăţirii filtrabilităţii. Îngroşarea se poate face prin: decantare gravitaţională, flotare sau centrifugare, cele mai răspândite instalaţii de îngroşare a nămolului fiind îngroşătoarele gravitaţionale.

Îngroşătoarele gravitaţionale sunt de regulă instalaţii de tipul decantoarelor radiale, având radierul în pantă către centru unde este plasată başa de colectare a nămolului îngroşat. Sunt dotate cu dispozitive mecanice de amesterare lentă pentru favorizarea deplasării apei interstiţiale dintre straturile de nămol către suprafaţă şi cu un sistem de racloare de radier pentru dirijarea nămolului îngroşat către başa de colectare. Apa separată la suprafaţa nămolului este colectată în rigola periferică fixată la partea superioară a peretelui îngroşătorului.Îngroşătoarele gravitaţionale au funcţionare continuă şi prelucrează nămoluri cu concentraţii de suspensii solide, au timpi de retenţie în instalaţie de 0,5-2 zile şi încărcări hidraulice între 0,6-1,2 m3/m2h.

12 Stabilizarea aerobă a nămolurilor constă dintr-un proces de degradare biologică a compuşilor organici uşor degradabili din nămoluri prin fermentare aerobă în bazine deschise de aerare. Procesul implică atât oxidarea directă a materiilor organice biodegradabile realizată de biomasa bacteriană aerobă, cât şi oxidarea însăşi a biomasei bacteriene, fază denumită respiraţie endogenă care este predominantă în stabilizarea aerobă. Din cauză că stabilizarea aerobă are dezavantajul unor cheltuieli de exploatare mari procedeul este mult mai rar utilizat decât stabilizarea anaerobă.

Schema bloc a unei instalaţii de stabilizare aerobă a nămolurilor.1.Nămol primar 2.Nămol secundar 3.Recirculare nămol 4.Bazin de aerare

a nămolului 5.Decantor 6.Apă de nămol7.Evacuare nămol stabilizat 8.Platforme de uscare a nămolului stabilizat

9.Evacuare nămol uscat

17

18

13 Dezhidratarea artificială prin filtrare are avantajul unei productivităţi ridicate dar şi dezavantajele necesităţii condiţionării prealabile a nămolului, a limitării posibilităţii de incinerare a nămolului dezhidratat, în cazul condiţionării acestuia cu săruri minerale, a unei valori fertilizante scăzute a nămolului dezhidratat şi a unei acţiuni nule asupra încărcării patogene a nămolului. Instalaţiile tipice de dezhidratare prin filtrare sunt: vacuum-filtrele, filtrele presă şi filtrele cu benzi.

Filtrele presă sunt compuse dintr-un batiu prevăzul cu bare de ghidare pe care sunt montate succesiv o multitudine de plăci astfel profilate astfel încât să se formeze cavităţi între ele atunci cănd acestea sunt asamblate. Între placile succesive, în interiorul cavităţilor care au suprafeţele striate sunt prevăzute pânze de filtrare care atunci când plăcile sunt asamblate şi strânse cu un mecanism cu surub sau hidraulic să asigure şi etanşare. De asemenea atunci când pachetul de plăci este asamblat, prin centrul plăcilor de formează un canal de admisie a nămolului, iar în partea inferioară a plăcilor un canal de evacuare a apei extrase din nămol. În timpul funcţionării nămolul se introduce sub presiune prin canal, ajunge în spaţiile dintre pânzele filtrante din cavităţi, apa trece prin pânze şi se scurge prin striaţiile cavităţilor în partea inferioară a plăcilor de unde ajunge in canalele de evacuare a apei extrase, in timp ce nămolul dezhidratat formează “turte” între pânzele filtrante. Atunci când turtele formate umplu tot volumul cavităţilor, funcţionarea filtrului se întrerupe, ansamblul de plăci se dezasamblează, se extrag turtele de nămol dezhidratat, se curăţă pânzele filtrante şi apoi se asamblează din nou pachetul de plăci şi pânze pentru un nou ciclu de funcţionare.

Filtrele cu benzi sunt utilaje moderne care în prezent se impun din ce în ce mai mult pe piaţă ca utilaje reprezentative care se folosesc la dezhidratarea nămolurilor. Principial filtrele cu benzi sunt compuse dintr-o serie de transportoare cu benzi fabricate dintr-un material poros care permite filtrarea apei din nămolul prelucrat. Transportoarele cu benzi sunt astfel plasate încât nămolul să fie presat între benzi conjugate tensionate prin intermediul unor tambure de străgere în scopul drenării apei din nămol.

18

19

14 Dezhidratarea artificială prin centrifugare poate fi definită ca o decantare accelerată a substanţei solide din nămol sub acţiunea unui câmp centrifugal, mult mai mare decât câmpul gravitaţional. Acest procedeu are avantajul unei foarte bune eficienţe de dezhidratare, superioare dezhidratării prin filtrare, dar şi dezavantajele necesităţii condiţionării prealabile a nămolului şi consumuri mai ridicate de energie în comparaţie cu dezhidratarea prin filtrare. Instalaţiile tipice de dezhidratare prin centrifugre sunt: decantoarele centrifugale, centrifugele cu talere şi hidrociclonele.

În practica dezhidratării nămolurilor cel mai frecvent întâlnite variante de centrifuge cu talere sunt cetrifuga cu talere simplă şi centrifuga cu talere cu recircularea nămolului .

Cetrifuga cu talere simplă are o funcţionare discontinuă şi funcţionează astfel: se alimentează o anumită cantitate de nămol prin conducta de alimentare, se pune în funcţiune şi se elimină apa care este evacuată printr-un orificiul; atunci când ia sfârşit eliminarea apei, centrifuga se opreşte, se demontează, şi se scoate nămolul dezhidratat din tobă şi din pachetul de talere , după care toba şi talerele se curăţă şi se asamblează pentru un nou ciclu de funcţionare.

Centrifuga cu talere cu recircularea nămolului este o centrifugă cu funcţionare continuă cu particularitatea că orifiiciile de evacuare a nămolului dezhidratat sunt plasate pe periferia tobei, sub formă de diuze reactive. În scopul funcţionării corespunzătoare a diuzelor reactive este necesar ca o parte din suprafaţa orificiului acestora să fie colmatată cu nămol, care este adus in acest scop printr-un sistem de recirculare. La acest tip de centrifugă forma tobei şi talerelor trebuie să fie astfel aleasă, încât deplasarea (curgerea) nămolului prin centrifugă să aibă loc în condiţii optime.

Curs 4

19

20

15.Categorii de ape uzate dintr-o industrieA) Rezultă deci că din procesul de fabricare a zahărului din sfeclă de zahăr se produc următoarele categorii semnificative de ape uzate (efluenţi):

- ape uzate (efluenţi) de transport şi spălare;- ape uzate (efluenţi) de difuzie;- ape uzate (efluenţi) de precipitare;- condens;- apă barometrică;- ape uzate încărcate cu leşii reziduale de la rafinarea zahărului;- ape uzate de spălare de la extragerea zahărului din melasă;- efluentul final al melasei;

În afară de apele uzate menţionate în fabricile de zahăr din sfeclă de zahăr se mai produc de asemenea şi cantităţi de ape uzate provenite de la spălarea sacilor, ape uzate menajere, ape de răcire a turbinelor şi pompelor, ape de purjare a cazanelor, etc.

7.2 Caracteristicile apelor uzate provenite de la fabricarea zahărului din sfeclă de zahărCaracteristicile cantitative şi calitative ale apelor uzate provenite de la fabricarea zahărului din sfeclă sunt foarte diferite în funcţie de tipul procesului tehnologic utilizat din punct de vedere al recirculării apelor şi de provenienţa acestora.

B) Rezultă deci că din procesul de fabricare a amidonului se produc următoarele categorii semnificative de ape uzate (efluenţi):

- ape uzate (efluenţi) de transport şi spălare de la fabricarea amidonului din cartofi;

- ape uzate (efluenţi) cu pulpe de la fabricarea amidonului din cartofi;- ape uzate (efluenţi) de înmuiere (umflare) de la fabricarea

amidonului din porumb;- ape uzate de îngroşare a glutenului şi de spălarea pânzelor filtrante

de la fabricarea amidonului din porumb;- ape uzate de spălare a amidonului;

În afară de apele uzate menţionate în fabricile de amidon se mai produc de asemenea şi cantităţi de ape uzate de la spălare a cărbunelui activ cu acid clorhidric sau carbonat de sodiu sau de la precipitarea compoziţiilor obţinute în cursul evaporării sucului zaharat, provenite de la fabricarea glucozei şi siropului glucozat, ape uzate menajere, ape de răcire a turbinelor şi pompelor, ape de purjare a cazanelor, etc.

20

21

8.2 Caracteristicile apelor uzate provenite de la fabricarea amidonului

Caracteristicile cantitative şi calitative ale apelor uzate provenite de la fabricarea amidonului sunt destul de diferite în funcţie de materia primă care se prelucrează (cartofi sau cereale).

Astfel categoriile de ape uzate rezultate de la fabricarea amidonului din cartofi au următoarele caracteristici cantitative şi/sau calitative:

- apele uzate (efluenţi) de transport şi spălare conţin materii nisipoase şi pământoase, a căror cantitate poate atinge 5-20% din greutatea tuberculilor de cartofi prelucraţi, precum şi particule de cartofi şi într-o anumită măsură elemente solubilizate;

- apele uzate (efluenţi) cu pulpe sunt produse în cantitate de 7-12 m3 pe tona de tuberculi prelucraţi şi conţin mari cantităţi de substanţe organice, fermentabile şi putrescibile, în suspensie şi în stare dizolvată, cantităţi mai mici de săruri minerale, mai ales compuşi cu potasiu şi fosfor; aceste ape au o tendinţă netă de fermentare acidă, cu formare de acizi lactic şi butiric, dând naştere la degajări puternice de mirosuri neplăcute, iar după ce procesul de fermentare este terminat se produce o descompunere cu o puternică degajare de hidrogen sulfurat; compoziţia medie pe m3 a apelor cu pulpe (după separarea mecanică a impurităţilor în suspensie) este următoarea: 0,3 kg azot, 0,5 kg potasiu (sub formă de K2O), 0,1 kg fosfor (sub formă de P2O5), şi 2,4 kg zahăr şi azot sub formă de albumine;

- apele uzate de spălare a amidonului sunt produse în cantitate de 1-3 m3 pe tona de tuberculi prelucraţi şi conţin în diluţie foarte mare elemente solubile ale tuberculilor de cartofi, şi în cantitate mai redusă particule fine de pulpă şi granule de amidon; compoziţia apelor uzate de spălare a amidonului este similară cu cea a apelor uzate cu pulpe;

- apele uzate de presare, care se formează dacă pulpele obţinute din procesul de fabricaţie sunt presate, şi sunt produse în cantitate de 0,4 - 0,6 m3

pe tona de tuberculi prelucraţi şi au o compoziţie similară cu cea a apelor uzate cu pulpe.

Din cercetările referitoare la caracteristicile efluentilor de ape uzate rezultaţi de la o fabrică de amidon din ţara noastră au rezultat următoarele valori pentru indicatorii caracteristici:

- debitul specific de ape de transport hidraulic şi spălare a tuberculilor de cca. 16 m3 apă pe tona de tuberculi prelucraţi, având pH-ul neutru, conţinutul de impurităţi în suspensie de 1000-1500 mg/dm3, CBO5–ul de 1000-2000 mg/dm3;

21

22

- debitul specific de ape proteice şi de la spălarea amidonului de cca. 5-6 m3 apă pe tona de tuberculi prelucraţi, având pH-ul 5 - 6, conţinutul de impurităţi în suspensie de 1000-2000 mg/dm3, CBO5–ul de 3000-10000 mg/dm3 şi reziduul total de 1000-5400 mg/dm3;

Apele uzate rezultate de la fabricarea amidonului din porumb au un debit specific de cca. 25 m3 apă pe tona de porumb prelucrată, având pH-ul de 5 - 5,5, conţinutul de impurităţi în suspensie de 3000-3500 mg/dm3 şi o tendinţă de fermentare acidă, însă fără producere e spumă.

C) În fabricile de prelucrarea laptelui se întâlnesc trei tipuri diferite de ape uzate şi anume:

- ape uzate industriale (poluate);- ape uzate menajere provenind de la grupurile sanitare (poluate);- ape de răcire şi de condensare (nepoluate).

În fabricile de prelucrare a laptelui apele uzate produse se compun exclusiv din ape uzate de spălare şi de curăţire. Aceste ape uzate sunt produse la primirea laptelui, şi anume: la posturile de umplere a recipienţilor, la curăţarea camioanelor cisternă de colectare a laptelui de la producători, la curăţarea sterilizatoare, evaporatoarelor sau a diferitelor instalaţii sau a liniilor de îmbuteliere. Aceste ape uzate sunt poluate cu urme de lapte şi uneori cu produse chimice utilizate la curăţare sau dezinfecţie.

În procesul de prelucrare a laptelui proaspăt primele ape uzate care se constituie sunt apele de spălare a untului (care mai sunt cunoscute şi sub denumirea de zară), care datorită conţinutului lor ridicat în grăsimi se constituie ca un produs utilizat la hrănirea animalelor.

În procesul de fabricare a brânzeturilor, zerul rezultat este de regulă evacuat cu apele uzate, acesta reprezentând cea mai importantă fracţiune poluantă din efluenţii integrali de ape uzate evacuaţi de fabrici. Din această cauzâ, în scopul diminuării semnificative a poluării efluenţilor fabricilor de prelucrare a laptelui ar fi recomandabil ca zerul să fie colectat şi cedat crescătorilor de animale, fiindcă constituie un aliment valoros pentru hrana vitelor, sau să fie transformat în sirop. Alte posibilităţi de valorificare a zerului sunt: extragerea materiilor grase din zer, fabricarea unor produse ca pasta de zer, zerul uscat, lactoza, caseina, produse lactate lichide şi băuturi pe bază de zer, unele produse farmaceutice şi altele. De asemenea zerul poate constitui un substrat nutritiv pentru fabricarea drojdiilor, foarte convenabil din punct de vedere economic.

22

23

În rest, apele uzate industriale provenite din procesul tehnolugic al fabricilor de prelucrare a laptelui sunt compuse aproape exclusiv din ape de spălare sau curăţare a instalaţiilor şi recipienţilor sau pentru menţinerea igienei în incintele fabricii. Din acest ultim punct de vedere, o atenţie deosebită trebuie acordată apelor uzate provenite de la igienizarea sălii de recepţie a laptelui şi a bidoanelor de colectare a laptelui de la producători ca şi nămolului provenit de la smântânirea laptelui, deoarece această categorie de ape uzate este susceptibilă să conţină germeni patogeni.

9.2 Caracteristicile apelor uzate provenite de la fabricile de prelucrare a laptelui

Volumul de ape uzate de spălare şi de curăţare rezultat din procesul tehnologic de prelucrare a laptelui depinde în principal de volumul de lapte prelucrat, reprezentând în medie 0,5 - 3 din valoarea acestuia. De menţiuonat că utilizarea apei calde pentru spălarea recipienţilor şi curăţarea diferitelor instalaţii ale fabricilor permite reducerea volumului de ape uzate de spălare şi de curăţare.

Volumul de ape uzate de răcire reprezintă între 2 - 4 ori din volumul de lapte prelucrat, depinzând în principal de modul de prelucrarea a laptelui.

De menţionat că apele uzate rezultate din procesul de prelucrarea a laptelui sunt produse mai ales spre sfârşitul operaţiilor de prelucrare, şi provin de la curăţarea maşinilor, instalaţiilor, conductelor, recipienţilor şi incintelor şi deoarece procesul de prelucrare a laptelui are loc zilnic, mai ales în timpul dimineţii, evacuarea apelor uzate se produce mai ales în partea a doua a zilei (după-amiaza şi seara). Fluctuaţiile sezoniere ale volumului de lapte prelucrat, care pot atinge creşteri de până la 30% în cursul verii, antrenează o creştere corespunzătoare a volumului de ape uzate produse, însă crescătorii de vite tind să producă o egalizare progresivă a volumului de lapte produs pe tot parcursul anului, extinzând creşterea viţeilor pe tot parcursul anului şi ameliorând calitatea hranei vitelor în timpil lunilor de iarnă.

23