Tratarea Si Epurarea Apelor Industriale

1

CUPRINS

INTRODUCERE ................................................................................................................................ 3

TRATAREA APELOR INDUSTRIALE............................................................................................ 5

Caracteristicile calitative şi cantitative ale apelor uzate industrial ............................................... 5

Procese unitare pentru epurarea apelor uzate industriale ............................................................ 6

Procese fizice ................................................................................................................................ 6

Procese chimice.......................................................................................................................... 11

Procese biologice........................................................................................................................ 13

Dezinfecţia .................................................................................................................................. 13

Principii constructive .................................................................................................................... 14

Funcţionare şi întreţinere .......................................................................................................... 14

Zgomotul produs de echipamentele din instalaţia de epurare ................................................. 14

Mirosurile................................................................................................................................... 14

DETERMINAREA GRADULUI DE EPURARE NECESAR........................................................ 16

Calculul gradului de epurare necesar după materii în suspensie: .............................................. 20

Calculul gradului de epurare după materia organică exprimat prin CBO5. .............................. 20

Calculul gradului de epurare dupa O2 dizolvat............................................................................ 23

Determinarea gradului de epurare in ceea ce priveste consumul chimic de oxigen .................. 26

Determinarea gradului de epurare în ceea ce priveşte azotul total ............................................. 27

ALEGEREA VARIANTEI TEHNOLOGICE OPTIME ................................................................. 28

Calculul concentraţiilor intermediare, realizate pentru etapele de epurare mecanică, biologică

şi verificarea realizării gradului de epurare necesar ................................................................... 29

Epurare mecanica ...................................................................................................................... 29

Epurare mecano-chimică .......................................................................................................... 31

Epurare mecano-biologică ........................................................................................................ 34

Epurare mecano-biologică cu cărbune ..................................................................................... 36

Elaborarea schemei bloc tehnologice........................................................................................... 40

PROIECTAREA ............................................................................................................................... 41

TEHNOLOGICĂ A UTILAJELOR................................................................................................. 41

Utilaje ................................................................................................................................................ 41

Debit de calcul (m3/s)........................................................................................................................ 41

Debit de verificare(m3/s) ................................................................................................................... 41

Calculul utilajelor din cadrul treptei mecanice de epurare (grătare, deznisipator, bazin de

egalizare, separator de grasimi, decantor primar) ....................................................................... 41

2

Grătare........................................................................................................................................ 41

Deznisipatoare............................................................................................................................ 46

Bazinul de egalizare ................................................................................................................... 50

Decantorul primar ..................................................................................................................... 52

Calculul utilajelor în cadrul treptei biologice (bazin de nămol activ, decantorul secundar). .... 57

Bazinul de nămol activ............................................................................................................... 57

Decantorul secundar.................................................................................................................. 65

VALOAREA COSTURILOR DE EXPLOATARE.......................................................................... 68

BIBLIOGRAFIE:............................................................................................................................. 70

ANEXE.............................................................................................................................................. 71

3

INTRODUCERE

Apa reprezintă unul dintre elementele esenţiale suportului vieţii pe Terra, existenţa

ecosistemelor se datorează prezenţei apei.

Apele de suprafaţă şi subterane au destinaţii importante în industrie, agricultură,

transport şi reprezintă sursa de apă potabilă pentru om şi vieţuitoare. Dezvoltarea economiei a

determinat modificări importante ale sistemelor acvatice. Apele de suprafaţă au suferit modificări

morfologice datorită activităţii umane în care au fost implicate(cursurile râurilor au fost modificate

astfel încat să permită transportul în aval, zonele învecinătate râurilor cu umiditate ridicată în

perioadele de inundaţii sunt de cele mai multe ori supuse tehnologiilor de desecare).

Multitudinea de destinaţie a apei afectează profund calitatea ciclului natural al

acesteia. În lipsa monitorizării succesive a apei în diferite activităţi nu se poate oferi complet tabloul

consecinţelor afectării calităţii apei, de multe ori efectele sunt dezastruoase. O statistică ONU arată

o creştere dezastruoasă a consumului de apă în progresie geometrică. Prin consumul tot mai mare de

apă nu se scade de fapt resursele naturale care sunt recuperabile, dar se limitează utilizarea apei

reîntoarsă în natură datorită poluării resurselor naturale prin apa epurată apoi deversată .

În general apele utilizate de om, indiferent în care din scopuri, se încarcă cu diferite

elemente fizice, chimice, biologice schimbându-le compoziţia, rezultând fenomenul de POLUARE.

Calităţile organoleptice ale apei potabile sunt imprimate de prezenţa în apă a unor

elemente naturale sau poluante (substanţe organice, anorganice, microorganisme).

Indiferent de categoria ei apa poate fii caracterizată din punct de vedere calitativ în

funcţie de patru factori de bază:

- cantitatea de materie de natură organică din apă;

- concentraţia de oxigen dizolvat în apă;

- concentraţia de dioxid de carbon în apă;

- natura proceselor chimice ce se derulează în apă.

În general compuşii organici se determină indirect cu ajutorul altui indicator:

consumul chimic şi biochimic de oxigen. Dintre materiile organice există şi o categorie de materii

periculoase cum ar fi: aminoacizi, acizi graşi, alcooli, esteri, vitamine.

În apă se desfăşoară o serie de reacţii chimice datorită compuşilor care pot reacţiona.

Reacţiile din mediul acvatic sunt de trei tipuri:

- oxidare şi reducere

- acid şi bază

- complecşi între compuşi organici şi anorganici

În funcţie de prezenţa compuşilor organici şi anorganici în apă , apa poate fi

4

clasificată în:

- apă foarte bună rezultând apă potabilă printr-o tratare simplă;

- apă de categoria a doua rezultând apă puţin contaminată, dar care poate fi prelucrată în

vederea obţinerii apei potabile printr-un proces mai complex;

- apă inadecvată pentru obţinerea apei potabile.

În concepţia modernă pentru obţinerea apei potabile prin instituţii aprobate şi

adecvate dotate, care au scopul principal protecţia calităţii resurselor de apă. Activitatea desfăşurată

de aceste instituţii au două direcţii principale:

1. păstrarea nivelului calităţii apelor

2. refacerea calităţii apei în cazul în care prin activităţile sale omul a degradat

calitatea acesteia

Activităţile desfăşurate în vederea protecţiei calităţii apelor sunt:

– monitoringul(supravegherea dinamicii calităţii resurselor de apă);

– planificarea pe termen lung a unor măsuri de protecţie a calităţii apei la nivelul bazinului

hidrografic;

- realizarea măsurilor pentru diminuarea debitelor şi a încărcărilor din apele rezultate şi

receptate;

- realizarea unor epurări avansate a apelor uzate;

- perfecţionarea legislaţiei în domeniul protecţiei calităţii apelor.

5

TRATAREA APELOR INDUSTRIALE

Caracteristicile calitative şi cantitative ale apelor uzate industrial

Stabilirea originii şi a caracteristicilor calitative ale apelor uzate necesită cunoaşterea

procesului tehnologic industrial pentru o proiectare judicioasă a staţiilor de epurare. Deci este

necesară cunoaşterea originii principalilor afluenţi şi caracteristicilor lor principale pentru definirea

modului de epurare. Reducerea debitelor de apă uzată necesită utilizarea unor tehnologii noi.

Principalele substanţe nocive ale apelor uzate industriale sunt substanţele organice (exprimate prin

CBO5), substanţele în suspensie, substanţele toxice şi metalele grele. Recuperarea substanţelor

valoroase din apele uzate are ca scop valorificarea acestora şi reducerea substanţelor nocive

evacuate. Există ape uzate industriale şi ape uzate orăşeneşti. Când acestea au debite mici, se

recomandă epurarea lor în comun, dar această soluţie trebuie bine fundamentată. Dar există cazuri

când pentru apele uzate industriale sunt necesare materiale specifice şi scumpe. De exemplu apele

uzate industriale pot conţine substanţe organice. Ori încărcarea organică a apelor la staţiile de

epurare poate provoca deranjamente în funcţionarea acestora, deoarece oxigenul este necesar

proceselor aerobe, respectiv bacteriilor aerobe, care oxidează substanţa organică. Substanţele în

suspensie plutitoare (ţiţei, uleiuri) împiedică absorbţia de oxigen pe la suprafaţa apei şi deci

autoepurarea, colmatează filtrele pentru tratarea apei. Substanţele în suspensie care se depun pe

fundul receptorului (a bazinului de acumulare) îngreunează tratarea apei. Acizii şi alcalii conduc la

distrugerea faunei şi florei acvatice, a vaselor pentru navigaţie.

Sărurile anorganice conduc la mărirea salinităţii apei şi, uneori, pot provoca creşterea

durităţii, care produc depuneri pe conducte mărindu-le rugozitatea şi micşorând din capacitatea de

transport, de transfer a căldurii la boilere. Ca de exemplu sulfatul de magneziu, bicarbonaţii şi

carbonaţii solubili.

Metalele grele (Pb, Cu, Zn, Cr etc.) au o acţiune toxică asupra organismelor acvatice,

inhibând şi procesele de epurare (auto), CBO5 şi CCO, sărurile de azot şi fosfor (nutrienţi) produc

dezvoltarea rapidă a algelor. Dar în ultimii ani procesele tehnologice industriale folosesc substanţe

toxice noi (fitofarmaceutice, nitroclorbenzen, etc.) care se determină greu.

Substanţele radioactive în apa receptorilor sunt stabilite prin legi.

Culoarea apei împiedică absorbţia oxigenului şi fenomenul de fotosinteză în autoepurare.

Bacteriile din apele uzate pot fi patogene (bacilus antracis) şi produc infectarea receptorilor.

Se deosebesc trei categorii de ape:

I. pentru alimentarea potabilă

6

II. pentru arboristică şi piscicultură

III. pentru irigaţii

În aceste ape se impun concentraţii diferite maxime (mg/l), pentru amoniu (NH4), amoniac

(NH3), azotaţi (NO3), azotiţi (NO2), CO2, Ca, cianuri (CN), clor liber (Cl2), cloruri (Cl), ioni de

hidrogen (pH), crom trivalent (Cr), crom hexavalent (Cr), Cu, detergenţi anionici, fenoli, hidrogen

sulfurat (H2S), Hg, O2, Pb, sodiu (Na), sulfaţi (SO4), Zn, bacili.

Pentru substanţele organice se defineşte consumul biochimic de oxigen (CBO5), mg/l şi

consumul chimic de oxigen (CCO), mg/l, ultimul prin metoda cu permanganat de potasiu (CCO-

Mn) sau bicromat de potasiu (CCO-Cr).

.

Deoarece impurităţile industriale se referă la încărcarea organică, definită pe bază de CBO5

(luându-l pe locuitor şi pe zi) şi la suspensii, este necesar un indicator care să reunească aceste

date. Astfel este folosit indicatorul “locuitori echivalenţi”, care defineşte unele caracteristici

principale de poluare, în cazul de faţă CBO5 şi suspensii, dacă se folosesc, bineînţeles, aceleaşi

unităţi de măsură.

Deoarece apele reziduale au debite diferite şi concentraţii aleatoare în timp, înaintea staţiilor

de epurare este necesară egalizarea apelor uzate, ceea ce se realizează cu bazine de uniformizare,

amplasate în amonte la staţia de epurare, dar după staţiile de preepurare, destinate îndepărtării

impurităţilor insolubile grosiere sau grele (cu grătare, site, deznisipitoare). În bazinele de

uniformizare trebuie menţinute condiţii aerobe şi, pentru a evita depunerea de sedimente trebuie să

se asigure sisteme de amestecare şi aerare, de regulă 0.05-0.07 m3/h pentru 1m3 volum de stocare.

Procese unitare pentru epurarea apelor uzate industriale

Procese fizice

Procesele fizice de epurare sunt acelea în care substanţele poluante nu suferă transformări în

alte substanţe, având la bază principiile:

a) separarea gravitaţională a particulelor grosiere, nedizolvate în apă, sub influenţa câmpului

gravitaţional al Pământului, prin sedimentare, prin flotaţie sau prin centrifugare. Este posibil

fenomenul de aglomerare (floconare), flocoanele având mase mai mari şi care sedimentează mai

repede. Ca exemplu se prezintă fig.1, un decantor, care poate fi cu curgere a apei verticală şi

orizontală. Eliminarea nămolului din decantor se poate face manual şi intermitent. După formă,

7

decantoarele pot fi circulare şi rectangulare. Evacuarea apei limpezite se face prin deversoare.

Figura 1

b) flotaţia este un proces unitar de separare din apă, sub acţiunea câmpului gravitaţional

terestru, a particulelor cu densitate medie mai mică decât a apei. Flotaţia poate fi naturală sau cu aer

introdus în apă sub formă de bule fine prin difuzoare poroase. Scopul flotaţiei este de a forma o

spumă stabilă care să încorporeze particulele insolubile. Flotaţia se poate face se poate face în

bazine circulare sau dreptunghiulare. În fig. 2 se prezintă schema unei instalaţii de flotaţie cu aer

sub presiune.

Figura 2

c) filtrarea constă în trecerea apei printr-un mediu poros în care are loc reţinerea prin

8

fenomene predominant fizice. Filtrarea este un proces de sitare cu ajutorul unei ţesături fine sau

împâslituri.

d) reţinerea pe grătare şi site a impurităţilor grosiere (crengi, fire etc) pe grătare şi a celor

mai mici pe site. Viteza apei la întrarea în grătare este de cca. 0.3 m/s pentru a evita depunerile pe

grătar dar nu mai mare de cca. 1 m/s pentru a nu înţepeni corpurile grosiere între bare. Sitele servesc

pentru reţinerea impurităţilor nedizolvate de dimensiuni mai mici şi sunt realizate din table metalice

sau din plăci de material plastic perforat. Sitele pot fi statice şi mobile (ciururi cu mişcare de

vibraţie sau giratoare). Îndepărtarea materialelor din site se face cu perii, prin simpla alunecare (fig.

3) unde se prezintă o sită formată din bare triunghiulare. Sitele fine din ţesături din fire metalice sau

fire din materiale plastice se folosesc pentru suspensii de particule fine.

Figura 3

e) epurarea în filtre granulare şi filtre cu prestrat. Materialul granular folosit ca umplutură

filtrantă este nisipul cuarţos. Se mai folosesc filtre cu mai multe straturi de materiale granulare, cu

densităţi diferite (de ex. din antracit, nisip cuarţos, granat) care pot fi spălate, granulele aranjându-se

cu diametrul descrescând în sensul de curgere.

f) epurarea prin membrane. Membrana este o barieră pentru speciile moleculare sau ionice

prezente în curentul de apă care o străbate. Ca materiale pentru membrane se folosesc acetatul de

celuloză, materiale polimerice stabile în timp (poliamide, polisuflone, etc.). Procesul de epurare cu

membrane se numeşte osmoză, care poate fi directă sau inversă, în funcţie de direcţia apei de la o

soluţie diluată la una concentrată sau invers. Pot exista mai multe tipuri de module de osmoză, ca de

exemplu tubulare, fig. 4.

Alte metode de epurare prin membrane sunt:

Figura 3

9

- ultrafiltrarea - se folosesc mai multe membrane cu permeabilitate selectivă

pentru anumiţi componenţi.

- electrodializa - foloseşte membrane cu permeabilitate selectivă la anioni,

respectiv cationi, deplasarea acestora făcându-se sub influenţa unui câmp electric, ca la

electroliză.

Figura 4

g) transferul între faze se bazează pe trecerea poluanţilor într-o altă fază, nemiscibilă cu apa,

care poate fi lichidă, solidă sau gazoasă. Astfel există extracţia lichid-lichid (se foloseşte un solvent

în care poluantul este mult mai solubil decât în apă, apoi, după agitare, are loc procesul de

sedimentare, când se formează două straturi: apa extrasă şi extractul), extracţia lichid-gaz (în loc de

solvent se foloseşte aer, gaze de ardere).

De exemplu, la valori mici de pH este posibilă îndepărtarea hidrogenului sulfurat:

S2- + 2H+ H2S (hidrogen sulfurat molecular

sulfura solubilă mai greu solubil în apă)

10

în apă

iar la valori ridicate ale pH-ului a amoniacului şi, în general, a bazelor slabe volatile:

NH4+ + OH- NH3 + H2O (amoniac molecular

ioni de amoniu greu solubil în apă)

solubili în apă

h) distilarea se face prin epurarea apelor uzate prin trecerea apei în fază de vapori, prin

încălzire, urmată de condensarea vaporilor, deoarece impurităţile au o volatilitate mai redusă ca apă.

i) îngheţarea constă în trecerea apei în fază solidă sub formă de cristale de gheaţă, care se

separă de soluţia reziduală îmbogăţită în impurităţi.

j) spumarea este un proces de separare din apă a unor impurităţi organice dizolvate, datorită

adăugării unor agenţi de spumare şi prin barbotarea apei cu aer sub formă de bule fine.

k) absorbţia are la bază fenomenul de reţinere pe suprafaţa unui corp a moleculelor unei

substanţe dizolvate în apă (fig. 5). Materialul, lichid sau solid, pe care are loc reţinerea se numeşte

absorbant, iar substanţa reţinută absorbat.

Ca absorbanţi se folosesc materiale solide cu suprafaţă specifică mare, cărbunele activ,

cenuşa fină, etc. Cele mai utilizate instalaţii de epurare prin absorbţie sunt de tip dinamic , cu pături

fixe de cărbune activ. Trebuie evitată colmatarea cu particule în suspensie. Cărbunele activ poate

reţine o masă de substanţe organice de până la 5% din greutatea sa. Regenerarea se face pe cale

termică, la circa 900oC în atmosferă controlată.

Figura 5

11

Procese chimice

Prin procesele chimice de epurare, poluanţii sunt transformaţi în alte substanţe mai uşor de

separat, precipitate insolubile, gaze care au o activitate nocivă mai redusă sau sunt mai susceptibile

de a fi îndepărtate.

a) neutralizarea este un proces prin care pH-ul unei soluţii uzate este reglat prin adaos de

acizi sau baze.

Neutralizarea apelor acide se face cu substanţe cu caracter bazic (oxizi, hidroxizi,

carbonaţi). Neutralizanţii care sunt utilizaţi sunt: piatra de var (carbonat de calciu), dolomita

(carbonat de calciu şi magneziu), varul (oxid de calciu) sub formă de hidroxid de calciu (lapte de

var sau var stins praf).

Neutralizarea apelor alcaline se face cu acizi reziduali, cu gazele de ardere bogate în CO2

(14%) etc. Deoarece influenţii au debite variabile în timp, este necesară o buclă de reglare a pH,

mărind debitul de agent neutralizant, fig. 6.

Figura 6

b) oxidarea şi reducerea

Scopul oxidării este de a converti compuşii chimici nedoriţi în alţii mai puţin nocivi. Ca

12

oxidanţi se pot folosi: oxigenul, ozonul, permanganaţi, apă oxigenată, clorul şi bioxidul de clor. Ca

exemplu se dă distrugerea cianurilor cu clor până la formarea de cianaţi sau azot molecular:

CN- + OCl CNO + Cl-

2 CNO + 3 OCl N2 + 2HCO3- + 3Cl-

Reducerea constă în transformarea unor poluanţi cu caracter oxidant în substanţe inofensive

care pot fi uşor epurate. Ca exemplu se dă reducerea cromului hexavalent la crom trivalent, în

vederea precipitării acestuia ca hidroxid:

Cr2O72- + 6 Fe SO4 + 7 H2SO4 Cr2(SO4)3 + 3 Fe2(SO4)3 + 7 H2O + SO4

2-

Ca agenţi reducători se folosesc sărurile fierului trivalent, sulfaţi, acidul sulfuros.

c) precipitarea este un proces de epurare bazat pe transformarea poluanţilor din apele

reziduale în produşi insolubili. Ca exemplu se dă îndepărtarea fluorului din apă prin introducerea de

ioni de calciu:

2 F- + Ca2 CaF2 - precipitat

d) coagularea şi flocularea - îndepărtarea unor particule prin sedimentare (coagulare) şi

destabilizarea prin absorbţia unor molecule mari de polimeri care formează punţi de legătură între

particule (floculare). Se folosesc pentru particule coloidale. În acest scop se folosesc polimeri

organici sintetici sau anorganici.

e) schimbul ionic

Schimbătorii de ioni se utilizează mai ales pentru dedurizarea apelor, folosind cationaţi în

forma sodiu (Na), iar regenerarea lor se face cu clorură de sodiu:

2 ZNa + Ca2+ Z2 Ca + 2 Na+

Folosirea schimbătorilor de ioni este o soluţie mai scumpă.

13

Procese biologice

Substanţele organice pot fi îndepărtate din apă de către microorganisme care le utilizează

ca hrană, respectiv sursă de carbon.

Reacţiile enzimatice au două faze:

(1) moleculele de enzimă şi de substanţă utilizată ca hrană (substrat) formează

complecşi

(2) complecşii se descompun eliberând produsul de reacţie şi enzima

Enzima + Substrat (Enzima substrat)

K2

(Enzimă substrat) Enzimă + Produs reacţie

Epurarea biologică aerobă se realizează în construcţii în care biomasa este suspendată în apă

sub formă de agregate de microorganisme (flocoane), sistemele fiind aprovizionate cu oxigen.

Epurarea biologică anaerobă a apelor uzate se realizează în incinte închise (bazine de

fermentare) ferite de accesul oxigenului care inhibă activitatea microorganismelor anaerobe. Prin

descompunerea poluanţilor organici se obţin gaze de fermentare combustibile, datorită conţinutului

ridicat de metan.

Dezinfecţia

Dezinfecţia este necesară în cazul apelor uzate care conţin microorganisme. Dacă

sterilizarea presupune distrugerea tuturor microorganismelor, prin dezinfecţie nu se distrug toate.

Dezinfectantul pătrunde prin peretele celular şi denaturează materiile proteice din protoplasmă,

inclusiv enzimele. Un dezinfectant pentru apă este clorul activ care acţionează sub formă de ion de

hipoclorit, cu efecte pronunţate la valori mici ale pH. Dintre metodele fizice de dezinfecţie, cele mai

utilizate sunt metoda termică şi iradierea cu radiaţii de energie ridicată.

14

Principii constructive

Instalaţia de epurare trebuie să fie proiectată şi realizată astfel încât să fie

avantajoasă din punct de vedere economic şi asigură din punct de vedere al funcţionării. Instalaţia

(echipamentele) trebuie executate rezistente, impermeabile şi anticorozive. Toate părţile expuse la

coroziune trebuie protejate împotriva acestora. Echipamentele trebuie astfel alcătuite încât să evite

zgomotele, mirosuri, spumă şi nămol. Echipamentele trebuie ca oricând să fie uşor accesibile pentru

a putea fi bine supravegheate, păstrate în funcţiune sau întreţinere. Toate dispozitivele mecanice

trebuie prevăzute cu contoare cu o rază de lucru. Căderea dispozitivelor, ale instalaţiei trebuie

semnalizată optic şi / sau acustic (semnalizare de avarie).

Funcţionare şi întreţinere

O instalaţie de epurare îşi îndeplineşte scopul numai în cazul în care e pusă în

funcţiune corespunzător şi întreţinută cu regularitate de personalul de specialitate. Proiectantul şi

producătorul instalaţiei înmânează descrierea de funcţionare detaliată şi uşor de înţeles care se

referă în special la caracteristicile procedeului util, frecvenţa şi durata lucrărilor şi condiţiilor de

întreţinere pentru toate părţile componente. Persoana care deserveşte instalaţia va ţine evidenţa

lucrărilor de rutină, condiţiile de întreţinere şi rezultatele funcţionării precum şi pertubaţiile apărute

într-un caiet de evidenţă. La întreţinere se vor lua în considerare şi în atenţie capacitatea şi siguranţa

de funcţionare. Înfundările, depunerile şi deteriorările pentru anumite elemente trebuie eliminate.

Practic, la o instalaţie de epurare se calculează circa 8 h/zile lucrătoare pentru deservirea, controlul

şi întreţinerea instalaţiei. Funcţionarea şi întreţinerea vor fi executate în aşa fel încât să nu se pună

în pericol oamenii şi mediul înconjurător.

Zgomotul produs de echipamentele din instalaţia de epurare

Influenţa zgomotului depinde de o serie de factori ca: factor ice ţin de zgomot în sine

(intensitatea, frecvenţa, timp de acţiune); factor ice ţin de organism (vârsta, activitatea, starea fizică

şi sensibilitatea individuală); factori ce ţin locul în care se desfăşoară acţiunea (dimensiunea

spaţiului, configuraţia, structura arhitecturală etc). Ca urmare a acţiunii zgomotului asupra

sistemului nervos central, este afectat aparatul cardio-vascular, aparatul respirator, tiroida etc. Pot

apărea boli constituite ca: nevroze, hipertensiune arterială, gastrită etc.

Mirosurile

În general, mirosurile sunt considerate subiectiv, interpretarea lor survenind după

percepţie. În tabelul de mai jos se prezintă o clasificare empirică a diverselor mirosuri:

15

Tabel 2

Tipul mirosului Substanţa chimică cea mai

importantă

Înţepător

Tip putrefacţie

Pestilenţial

Gretos

mucegai

Amoniac

H2S sau H2SO4

amine

sulfurile

sulfuri

O cale importantă de diminuare a poluării cu mirosuri, o constituie diluţia gazelor

mirositoare din aer (spălarea incintelor).

16

DETERMINAREA GRADULUI DE EPURARE NECESAR

Gradul de epurare (GE) este definit ca procentul de reducere, ca urmare a epurării, a unei

părţi din elemente poluante de natură fizică, chimică şi biologică din apele uzate astfel incât

concentraţia rămasă in apa epurată să reprezinte sau să se încadreze in valoarea limită admisibilă

stabilită prin NTPA 001/2005.

După tipul apei de suprafaţă, deosebim trei categorii de ape de suprafaţă care pot fi supuse

procesului de epurare, şi anume: ape potabile, ape de agrement si ape industriale.

Formula generală pentru calculul gradului de epurare (GE) este:

(%),100

i

fi

c

ccCE

unde: Ci - concentraţia iniţială a poluanţilor din apele uzate pentru care se determină gradul

de epurare (mg/1);

Cf - concentraţia finală a poluanţilor din apele uzate după procesul de epurare (mg/1).

Se defineşte gradul de diluţie, notat cu d, care se determina cu relaţia:

,q

Qd e

unde: Qe - debit de emisar (m3/s);

q - debit de ape uzate considerat a fi debitul maxim zilnic (m3/s).

116,03600

417q m3/s

Înlocuind cu valorile cunoscute din tema de proiectare, avem:

Qe = 5 m3/s: q = 0,114 m3/s

11,43116,0

5d

Având în vedere faptul că diluţia nu se realizeaza în bune condiţii în punctul de deversare a

apei uzate în emisari decât după o anumită lungime a cursului de apă

17

( Lamestec ) se va calcula un coeficient de diluţie real d’ cu relaţia:

d ’ =q

Qa e ,

unde: a - coeficient de diluţie corespunzător secţiunii considerate. Se calculează in două

moduri:

a = 0,7 – 0,9 (cu precizarea că numai în secţiunea de amestec complet, secţiune ideală,

teoretică, poate avea o valoare egală cu unitatea). Se adoptă a = 0.8.

d ’ = 48,34116,0

58,0

Acest coeficient de diluţie poate fi determinat şi cu ajutorul unei formule stabilită de I.B.

Rozdiler:

,1

13

3

Le

L

eq

Qe

a

unde: a - coeficient ce caracterizează elementele hidraulice ale emisarului asupra desfăşurării

procesului de autoepurare, respectiv asupra amestecării si diluţiei şi se calculează cu relaţia lui

Frolov:

3

q

T

unde: ξ- coeficient care arată modul de evacuare al apei epurate in emisar. Poate lua următoarele

valori:

ξ = 1 - evacuarea se face la mal;

ξ = 1,5 - evacuarea se face în talveg (în mijlocul curgerii);

ξ = 3 - evacuarea se face într-o instalaţie de dispersie in emisar.

Se adoptă ξ = 1,5 (viteza maximă de curgere);

Ф - coeficient de sinuozitate al râului. Se calculează prin raportul între distanţa reală după

talveg (L) şi distanţa în linie dreaptă (L’) între secţiunea de evacuare a apelor si secţiunea

examinată.

Din tema de proiectare ф = 1,2;

18

ΔT - coeficient de difuzie turbulentă, care se calculează cu relaţia:

200

HvDT

; [m2/s]

v - viteza medie de curgere a emisarului (m/s); v = 1,5m/s (din tema de proiectare);

H - adâncimea medie a emisarului (m). Se adoptă H = 1,8 m;

0135,0200

8,15,1

T ;

3 884,0114,0

0135,02,15,1

L – distanţa reală după talveg de la punctul de vărsare al apelor uzate, în secţiunea

transversală examinată (m). În calcul se consideră situată la 1km amonte de secţiunea de folosinţă,

care se consideră a fi de 15 km.

mkmL 1400014115 ;

q - debit de ape uzate (m3/s); q = 0,42 m3/s;

Se determină coeficientul de diluţie:

99,0

116,0

51

13

3

14000884,0

14000884,0

e

ea

Calculăm d’ prin doua variante:

Pentru a = 0.8

48,34116.0

58.0'

d

Pentru a - 0.99

67,42116.0

599.0'

d

19

Se calculează lungimea de amestec (Lamestec), lungimea după care se consideră ca

s-a realizat amestecul complet între apă uzată epurată si apa emisarului.

Se calculează Lamestec cu relaţia:

3

)1(lg

3.2

qa

qQa

aL e

am (m);

Se compară valorile lui Lam cu L; Lam < L. Se folosesc ambele valori ale lui a.

Pentru a = 0.8

mLam 32,270116,0)8,01(

116,058,0lg

8,0

3.23

L= 14000 m; Lam < L;

Pentru a = 0.99

mLam 86,604116,0)99,01(

116,0599,0lg

99,0

3.23

Lam < L.

După determinarea lui a, se calculează gradele de epurare necesare pentru poluanţii majori

sau cantitatea de O2 dizolvat, astfel încât după epurare, şi amestecare cu apele emisarului, acesta din

urmă să se încadreze în Normativul 1146/2002. Conform acestui normativ:

CBO5 = 5 mg/1;

CCO – Cr = 10 mg/1;

Ntotal = 4 mg/1;

O2diz = 6 mg/1.

20

Calculul gradului de epurare necesar după materii în suspensie:

Se calculează gradul de epurare cu ajutorul relaţiei:

(%)100

iss

fss

iss

c

ccGE

unde: issc - cantitatea de materii în suspensie din apa uzată care intră în staţia de epurare; din

tema de proiectare issc = 189 mg/1;

fssc - cantitatea de materii în suspensie din apa uzată care poate fi evacuată în emisar

(din NTPA 001/2005); fssc = 35 mg/1.

%77,81100192

35192

GE

Calculul gradului de epurare după materia organică exprimat prin CBO5.

Se calculează prin trei metode:

1) Se ţine seama pe lângă diluţie şi amestecare şi de capacitatea de autoepurare a apei, ca

urmare a oxigenării/reoxigenării la suprafaţă;

2) Se ţine cont numai de diluţie şi amestecare;

3) Se ţine cont de prevederile NTPA 001/2005.

1) Se ia în considerare diluţia, amestecarea şi capacitatea de autoepurare a apei. La baza

calculării gradului de epurare, în ceea ce priveşte CBO5 stă ecuatia de bilanţ :

amCBOe

tKVCBOv

tKnaCBO CQaqCQaCq

5

2

5

1

5)(1010..

..

5

naCBOC - concentraţia de substanţe organice exprimate prin CBO5 la gura de vărsare în emisar

(mgO/l);

q - debit masic zilnic de apă uzată;

tK110 - termen ce ţine cont de procesul de autoepurare a apei unde K1 constanta de consum a

O2 a cărei valoare este impusă prin tema de proiectare in zile-1; K1 =0.1 zi-1

t - timpul între secţiunea de evacuare si cea de calcul (zile); se determină cu relatia:

21

v

Lt zile;

L - lungimea de la talveg la punctul de calcul (m); L = 14000 m;

v - viteza de curgere a apei (m/s); v = 1,5 m/s;

a - coeficient de diluţie;

Qe- debit de emisar (m/s); Qe = 5 m/s;

vCBOC

5- concentraţia de substanţe organice exprimate prin CBO5 a apei în amonte de gura de

vărsare (mg/1); vCBOC

5= 2 mg/1;

K2 – constanta de oxigenare a apei emisarului;

Emisar cu viteza - foarte mică; mică; mare; foarte mare, în funcţie de temperatură.

La 10°C se consideră emisar cu viteza mică de curgere cu valoarea coeficientului de

deversare K2 = 0.17 zile-1;

amCBOC

5- concentraţia de substanţe organice exprimate sub formă de CBO5 după secţiunea de

amestec (mg/1). In general se impune amCBOC

5= 7mg/l.

zilest 108,086400

333,9333333,9333

5,1

14000

tK

tKrCBOe

amCBOena

CBO q

CQaCqQaC

1

2

55

5 10

10)(..

(mg/l);

Pentru a = 0.8

86,18610116,0

10258,07)116,058,0(108,017,0

108,017,0..

5

na

CBOC (mg/l);

Pentru a = 0.99

16,23710116,0

102599,07)116,0599,0(108,017,0

108,017,0..

5

na

CBOC (mg/l);

Gradul de epurare se calculează cu relaţia:

22

(%)1005

55

..

iCBO

naCBO

iCBO

C

CCGE

lmgC iCBO /256

5

%27100256

86,186256

GE

%36,7100256

16,237256

GE

2) Se ţine cont de diluţie şi amestecare

La baza calcului gradului de epurare în ceea ce priveşte materia organică exprimată prin

CBO stă ecuaţia de bilanţ:

amCBOe

vCBOe

naCBO CQaqCQaCq

555)(..

amCBO

rCBO

amCBO

enaCBO

rCBOe

amCBOena

CBO CCCq

QaC

q

CQaCqQaC

5555

55

5)(

)(....

Pentru a = 0.8

41,1797)27(116,0

58,0..

5

na

CBOC mg/l

Pentru a = 0.99

36,2207)27(116,0

599,0..

5

na

CBOC mg/l

%91,229100256

41,179256

GE

%92,13100256

36,220256

GE

23

3) Se ţine cont de valoarea impusă pentru CBO5 prin NTPA 001/2005 Gradul de epurare se

calculează cu ajutorul relaţiei:

(%)1005

55

iCBO

NTPACBO

iCBO

C

CCGE

lmgC NTPACBO /25

5 (NTPA 001/2005)

%23,90100256

25256

GE

Calculul gradului de epurare dupa O2 dizolvat

1) Se calculează amCBOC

5al celor două tipuri de ape (uzată si emisar) imediat după gura de

vărsare.

max5DFC am

CBO mg/l

unde: F - factor maxim de diluţie care i-a valori între 1,5 – 2,5. Se adopta F = 2;

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

diferenţa dintre oxigenul la saturaţie şi oxigenul care trebuie să existe în orice moment in apă.

RS OOD max

OR- concentraţia oxigenului în apa receptoare, concentraţie ce ar trebui să existe

permanent în apă; OR = 6 mg/1;

OS - concentraţia oxigenului dizolvat la saturaţie pentru temperatura de 20°C; OS = 9,2

mg/1;

2,362,9max D mg/l;

amCBOC

5= 2 – 3,2 = 6,4 mg/1.

Se aplică ecuatia de bilanţ, care permite calcularea concentraţiei de materie organică în ceea

24

ce priveşte CBO5 pentru apa epurată deversată în apa receptoare:

amCBOe

vCBOe

naCBO CQaqCQaCq

555)(..

q

CQaCqQaC

rCBOe

amCBOena

CBO55

5

)(..

Pentru a = 0.8

12,158116,0

258,04,6)58,0116,0(..

5

na

CBOC mg/l

Pentru a = 0.99

16,194116,0

2599,04,6)599,0116,0(..

5

na

CBOC mg/l

2) Se calculează valoarea concentraţiei de materie organică exprimată prin CBO după 20

zile :

anCBO

anCBO CC

52046,1 (mg/l)

86,23012,15846,120

anCBOC mg/l

47,28316,19446,120

anCBOC mg/l

rCBO

rCBO CC

52046,1 (mg/l)

92,2246,120

rCBOC mg/l

3) Se calculează deficitul de oxigen din apa de suprafaţa în amonte de gura de vărsare, după

ce în prealabil s-a calculat anCBOC

20.

e

rCBOe

anCBOam

CBO Qaq

CQaCqC

2020

20(mg/l)

25

3440,958,0116,0

92,258,086,230116,020

amCBOC mg/l

3440,9599,0116,0

92,2599,043,283116,020

amCBOC mg/l

Se calculează deficitul de oxigen ca fiind diferenţa dintre concentraţia oxigenului dizolvat la

saturaţie şi concentraţia de oxigen dizolvată, care ar trebui să existe în apa de supafaţă:

rSO OOD (mg/l)

unde: OS - oxigen la saturaţie în funcţie de tipul emisarului (la temperatura de 10°C);Os =

11,3 mg/1;

Or - cantitatea minimă de oxigen din apa emisarului (Ordin 1146/2002); Or = 6

mg/1.

3,563,11 OD mg/l

d) Se calculează timpul critic la care se realizează deficitul maxim de oxigen (după gura de

vărsare din apa emisarului).

12

1

12

1

2

20

1lg

KK

KC

KKD

K

K

t

amCBO

O

cr

(zile)

153,01,017,0

1,03440,9

1,017,03,51

1,0

17,0lg

crt zile

153,01,017,0

1,03440,9

1,017,03,51

1,0

17,0lg

crt zile

e) Se calculează deficitul critic (Dcr) de oxigen cu relaţia:

26

crcrcr tKO

tKtKamCBO

cr DKK

CKD 22120 101010

12

1

,

306,5103,510101,017,0

3440,91,0 152,017,0152,017,0152,01,0

crD

306,5103,510101,017,0

3440,91,0 152,017,0152,017,0152,01,0

crD

f) Se compară valoarea deficitului critic prin determinarea concentraţiei minime de oxigen

în apa emisarului

crSO DOC min ,

OS = 11.3 mg/l (la10°C);

lmglmgCO /4/994,5306,53,11min

lmglmgCO /4/994,5306,53,11min

Determinarea gradului de epurare in ceea ce priveste consumul chimic de

oxigen

Calculul consumului chimic de oxigen se face cu ajutorul relaţiei:

(%)100..

i

crCCO

nacrCCO

icrCCO

C

CCGE

unde: icrCCOC - concentraţia iniţiala a materiei organice la intrarea în staţia de

epurare, exprimată prin CCO-Cr;

..nacrCCOC - concentraţia de materie organică exprimată prin CCO-Cr în apa

epurată deversată în emisar, ce corespunde valorii din NTPA 001/2005;

..nacrCCOC = 125mg/l

27

%06,61100321

125321

GE

Determinarea gradului de epurare în ceea ce priveşte azotul totalSe calculează gradul de epurare (GE) cu formula:

(%)100

iN

fN

iN

c

ccGE

unde: iNC - cantitatea de N2 total la intrarea în staţia de epurare;

iNC = 32 mg/l:

fNC - cantitatea de N2 total la ieşirea din staţia de epurare conform NTPA 001/2005:

iNC = 10 mg/l.

%75,6810032

1032

GE

28

ALEGEREA VARIANTEI TEHNOLOGICE OPTIME

(cu justificare din punct de vedere tehnic, economic şi ecologic) şi descrierea detaliată a

procesului adoptat.

Pentru epurarea apelor uzate s-a ales o schemă tehnologică alcatuită din două trepte de

epurare: una mecanică şi cea de-a doua treaptă biologică.

Procedeele de epurare mecano - biologică se bazează pe acţiunea comună a proceselor

mecanice, chimice şi biologice şi pot avea loc în condiţii naturale (câmpuri de irigare şi de filtrare,

iazuri biologice etc.) sau în condiţii artificiale prin filtrare biologică (filtre biologice de mică sau

mare încarcare, filtre biologice scufundate, filtre turn, aerofiltre) sau în bazine de aerare cu nămol

activ de mică sau mare încărcare, cu aerare normală sau prelungită.

Construcţiile şi instalaţiile în care se realizează procesele biochimice de epurare biologică

alcătuiesc treapta secundară a staţiei de epurare, având drept scop final reţinerea materiilor solide în

soluţii şi în special a celor organice. Nămolul produs în treapta biologică este reţinut prin decantare,

în decantoare secundare, numite şi bazine clarificatoare. În această treaptă de epurare sunt necesare,

dat fiind complexitatea proceselor, unele construcţii şi instalaţii de deservire (pentru producerea şi

introducerea artificială a aerului, staţii de pompare şi conducte pentru transportul şi distribuţia

nămolului activ etc.).

În condiţiile funcţionarii normale a treptei de epurare primare si secundare, eficienţa

acestora exprimată prin gradul de epurare realizat în ceea ce priveşte materiile organice şi a

materiilor în suspensie, separabile prin decantare, poate fi apreciat la 75 - 92%.

Epurarea mecano - biologică naturală constituie o soluţie obişnuita pentru numeroase staţii

de mică capacitate, deoarece în acest scop se poate folosi emisar terenul din apropiere sau

depresiunea de teren fără apă, în loc să se construiască un canal lung pâna la receptor. În acest scop,

se aplică tehnica de infiltrare subterană (puţuri absorbante sau câmpuri de filtrare) si de irigare

subterană. Puţurile absorbante (utilizate tot mai rar) constituie o soluţie admisibilă numai când

terenul este permeabil şi nu afectează calitatea apei freatice care se gaseşte la mare adâncime. De

obicei aceste epurări necesită pompări; staţia de pompare se montează înainte sau după fosa septică.

Dezavantajul principal al acestui procedeu de epurare mecano - biologică naturală îl

constituie necesitatea scoaterii din circuitul agricol al unor suprafeţe mari de teren care în cazul

localitaţilor mici sunt greu de obţinut.

Epurarea mecano - biologică artificială se realizează în filtre biologice şi bazine de aerare cu

nămol activ. Filtrele biologice sunt preferate bazinelor de aerare deoarece sunt mai simplu de

realizat si rezistă la şocuri hidraulice. Se folosesc filtre obişnuite de mică incărcare , filtre biologice

cu discuri, filtre bilogice scufundate, tranşee filtrante etc. în ceea ce priveşte bazinele de aerare cu

29

nămol activ, utilizarea lor comportă deci grătare, decantoare, bazine de aerare, decantoare

secundare, spaţii pentru fermentare şi platforme de uscare a nămolurilor. În general, se preferă

bazinele pentru oxidarea totală, bazinele combinate, şanţurile de oxidare etc.

Pentru alegerea variantei optime, se consideră urmatoarele variante pentru care vom calcula

concentraţiile intermediare pentru solidele în suspensie, CBO5, CCO-Cr si N2 pe fiecare treaptă. Se

vor compara cu valorile din NTPA 001/2002 pentru verificarea gradului de epurare necesar.

Avem urmatoarele caracteristici iniţiale ale influentului (apa uzata municipală):

iSSC = 182 mg/l;

5CBO = 256 mg/l;

CrCCO = 321 mg/l;

iN 2 = 32mg/l.

Pentru fiecare utilaj avem eficienţa construcţiilor de epurare, expimată în %. Cu ajutorul

acestor grade de epurare standard, calculăm concentraţia la ieşire care reprezintă şi intrarea în

următoarea treaptă.

Folosim următoarea relaţie:

100

100 iif cGEc

c

(mg/l)

Calculul concentraţiilor intermediare, realizate pentru etapele de epurare

mecanică, biologică şi verificarea realizării gradului de epurare necesar

Epurare mecanica

Apă uzată Apă epurată

Schema 1. Epurare mecanica

G/S - grătare/site;

Dz - deznisipator;

D.P. - decantor primar;

G/S Dz D.P.

30

a) pentru solide in suspensie:

Grătare/site: GE = 5%; iSSC = 192 mg/l;

4,182100

5192100192

f

SSc mg/l;

Deznisipator: GE = 50%: iSSC = 182,4 mg/l;

2,91100

504,1821004,182

f

SSc mg/l;

Decantor primar: GE = 50%; iSSC = 91,2 mg/l;

6,45100

)50100(2,91

f

SSc mg/l;

Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005, conform căreia iSSC = 35 mg/l, se constată că

valoarea obţinută prin calcul este mai mare decât valoarea din NTPA 001/2005.

b) pentru CBO5:

Grătare/site: GE = 0%; iCBOC

5= 256 mg/l;

256100

02561002565

fCBOc mg/l;

Deznisipator: GE = 30-40%:Adoptăm GE = 30%: iCBOC

5= 256 mg/l;

2,179100

302561002565

fCBOc mg/l;

Decantor primar: GE = 30-40%:Adoptăm GE = 35%: iCBOC

5= 179,2 mg/l;

48,116100

)35100(2,1795

fCBOc mg/l;

Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005, conform căreia iCBOC

5= 25 mg/l, se constată că

valoarea obţinută prin calcul este mai mare .

c) pentru CCO-Cr:

Grătare/site: GE = 0%; iCrCCOC = 321 mg/l;

321100

0321100321

fcrCCOc mg/l;

Deznisipator: GE = 30-40%:Adoptăm GE = 30%: iCrCCOC = 321 mg/l;

7,224100

30321100321

fcrCCOc mg/l;

31

Decantor primar: GE = 35%: iCrCCOC := 224,7 mg/l;

06,146100

)35100(7,244

fcrCCOc mg/l;

Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005, conform căreia iCrCCOC = 125 mg/l, se constată

că valoarea obţinută prin calcul este mai mare .

d) pentru N2:

Grătare/site: GE = 0%; iNC

2= 56 mg/l;

56100

056100562

fNc mg/l;

Deznisipator: GE = 35%: iNC

2= 32 mg/l;

8,20100

353210032

fcrCCOc mg/l;

Decantor primar: GE = 35%:: iNC

2= 20,8 mg/l;

52,13100

)35100(8,20

fcrCCOc mg/l;

Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005, conform căreia iNC



Epurare mecano-chimică

Apă Apă

uzată epurată

Schema 2 Epurare mecano-chimică


Dz - deznisipator;

C-F - separator grăsimi;


G/S Dz C-F D.P.

32

a) pentru solide in suspensie


4,182100

5192100192

f

SSc mg/l;


2,91100

504,1821004,182

f

SSc mg/l;

Coagulare-floculare GE = 50%; iSSC = 91,2 mg/l;

6,45100

)50100(2,91

f

SSc mg/l;


8,22100

)50100(6,45

f

SSc mg/l;


valoarea obţinută prin calcul este mai mică decât valoarea din NTPA 001/2005.

b) pentru CBO5:


5= 256 mg/l;

256100

02561002565

fCBOc mg/l;

Deznisipator: GE = 30%: iCBOC

5= 254 mg/l;

2,179100

302561002565

fCBOc mg/l;

Coagulare-floculare GE = 50%: iCBOC

5= 179,2 mg/l;

6,89100

)50100(2,1795

fCBOc mg/l;

Decantor primar: GE 50%: iCBOC

5= 89,6 mg/l;

8,44100

)35100(6,895

fCBOc mg/l;




33

c) pentru CCO-Cr:


321100

0321100321

fcrCCOc mg/l;

Deznisipator: GE = 30%: iCrCCOC = 321 mg/l;

7,224100

30321100321

fcrCCOc mg/l;

Coagulare-floculare GE = 50%: iCrCCOC := 224,7 mg/l;

35,112100

)50100(7,244

fcrCCOc mg/l;


03,73100

)35100(35,112

fcrCCOc mg/l;


că valoarea obţinută prin calcul este mai mică .

d) pentru N2:


2= 32 mg/l;

32100

032100322

fNc mg/l;


2= 32 mg/l;

8,20100

353210032

fcrCCOc mg/l;

Coagulare-floculare GE = 70%:: iNC

2= 20,8 mg/l;

24,6100

)70100(8,20

fcrCCOc mg/l;


2= 6,24 mg/l;

06,4100

)35100(24,6

fcrCCOc mg/l;



valoarea obţinută prin calcul este mai mică .

34

Epurare mecano-biologică

Apă

uzată

Schema 3 Epurare mecano-biologică Apă

epurată


Dz - deznisipator;


B.N.A – bazin cu nămol activ;

D.S. - decantor secundar;



4,182100

5182100182

f

SSc mg/l;


2,91100

504,1821004,182

f

SSc mg/l;


6,45100

)50100(2,91

f

SSc mg/l;

Bazin cu nămol activ: GE = 80%; iSSC = 45,6 mg/l;

12,9100

)80100(6,45

f

SSc mg/l;



G/S Dz D.P. B.N.A..

D.S.

35

b) pentru CBO5:


5= 256 mg/l;

256100

02561002565

fCBOc mg/l;


5= 256 mg/l;

2,179100

302561002565

fCBOc mg/l;

Decantor primar: GE = 30-40%, adoptăm 35% iCBOC

5= 179,2 mg/l;

48,116100

)35100(2,1795

fCBOc mg/l;

Bazin cu nămol activ: GE 80%: iCBOC

5= 116,48 mg/l;

3,23100

)80100(48,1165

fCBOc mg/l;




c) pentru CCO-Cr:


321100

0321100321

fcrCCOc mg/l;


7,224100

30321100321

fcrCCOc mg/l;


06,146100

)35100(7,244

fcrCCOc mg/l;

Bazin cu nămol activ: GE = 80%: iCrCCOC := 146,06 mg/l;

21,29100

)80100(06,146

fcrCCOc mg/l;



36

d) pentru N2:


2= 32 mg/l;

32100

032100322

fNc mg/l;


2= 32 mg/l;

8,20100

353210032

fcrCCOc mg/l;


2= 20,8 mg/l;

52,13100

)35100(8,20

fcrCCOc mg/l;

Bazin cu nămol activ: GE = 70%:: iNC

2= 13,52 mg/l;

06,4100

)70100(52,13

fcrCCOc mg/l;




Epurare mecano-biologică cu cărbune

Apă

uzată

Schema 4 Epurare mecano-biologică cu cărbune Apă

epurată


Dz - deznisipator


F.B. – filtru biologic;

G/S Dz D.P.

F.B. C.A.D.S.

37

D.S. - decantor secundar;

C.A. – adsobţie pe cărbune activ.



4,182100

5192100192

f

SSc mg/l;


2,91100

504,1821004,182

f

SSc mg/l;


6,45100

)50100(2,91

f

SSc mg/l;

Filtru biologic: GE = 80%; iSSC = 45,6 mg/l;

12,9100

)80100(6,45

f

SSc mg/l;

Adsobţie pe cărbune activ GE = 75%; iSSC = 9,12 mg/l;

28,2100

)75100(12,9

f

SSc mg/l;



b) pentru CBO5:


5= 256 mg/l;

256100

02561002565

fCBOc mg/l;


5= 256 mg/l;

5,179100

302561002565

fCBOc mg/l;

Decantor primar: GE = 30-40%, adoptăm 35% iCBOC

5= 179,2 mg/l;

38

48,116100

)35100(2,1795

fCBOc mg/l;

Filtru biologic: GE 75%: iCBOC

5= 116,48 mg/l;

12,29100

)75100(48,1165

fCBOc mg/l;

Adsobţie pe cărbune activ: GE 75%: iCBOC

5= 29,12 mg/l;

28,7100

)75100(12,295

fCBOc mg/l;




c) pentru CCO-Cr:


321100

0321100321

fcrCCOc mg/l;


7,224100

30321100321

fcrCCOc mg/l;


06,146100

)35100(7,244

fcrCCOc mg/l;

Filtru biologic: GE = 70%: iCrCCOC := 146,06 mg/l;

82,43100

)70100(06,146

fcrCCOc mg/l;

Adsobţie pe cărbune activ: GE = 75%: iCrCCOC := 43,82 mg/l;

95,10100

)75100(82,43

fcrCCOc mg/l;



d) pentru N2:


2= 32 mg/l;

39

32100

032100322

fNc mg/l;


2= 32 mg/l;

8,20100

353210032

fcrCCOc mg/l;


2= 20,8 mg/l;

52,13100

)35100(8,20

fcrCCOc mg/l;

Filtru biologic: GE = 70%:: iNC

2= 13,52 mg/l;

06,4100

)70100(52,13

fcrCCOc mg/l;

Adsobţie pe cărbune activ: GE = 45%:: iNC

2= 4,06 mg/l;

23,2100

)45100(06,4

fcrCCOc mg/l;

Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005, conform căreiaiNC

2 = 10mg/l, se constată că


Conform calculelor efectuate, cea mai bună epurare a apelor uzate urbane se realizează cu

schema tehnologică 3, şi anume printr-o epurare mecano-biologică.

40

Elaborarea schemei bloc tehnologice

S-a constatat ca varianta tehnologica optima este statia de epurare macano – biologica.

Schema bloc este prezentata mai jos:

Ape uzate

Grătare /site

Bazin deegalizare

Decantorprimar

Decantorsecundar

Bazin cunămol activ

Apeepurate

41

PROIECTAREATEHNOLOGICĂ A UTILAJELOR

Debite de calcul si de verificare utilizate in statiile de epurare municipale

Utilaje Debit de calcul (m3/s) Debit de verificare(m3/s)Gratare / site Qc = 2Qmax,orar Qv = Qmin, orar

Deznisipator Qc = 2Qmax, orar Qv = Qmin, orar

Separator de grasimi Qc = Qmax, zi Qv = Qmin, orar

Decantor primar Qc = Qmax, zi Qv = 2Qmax, orar

BNA Qc = Qmax, zi Qv = Qmax, orar

Decantor secundar Qc =Qmax, zi Qv = Qmax, orar

Calculul utilajelor din cadrul treptei mecanice de epurare (grătare,

deznisipator, bazin de egalizare, separator de grasimi, decantor primar)

Grătare

Toate staţiile de epurare, indiferent de sistemul de canalizare adoptat şi independent de

procesul de intrare a apei în staţia de epurare (curgere gravitaţională sau compactă) au montate la

intrare grătare (fie că sunt două grătare, unul cu bare mai rare, iar altul cu bare mai dense, fie că

sunt 2 sisteme în serie de grătare etc). În acest caz grătarele se prevăd înaintea staţiei de pompare.

Scopul grătarelor este de a reţine corpurile plutitoare şi suspensiile mari din apele uzate pentru a

proteja mecanismele şi utilajele din staţia de epurare şi a reduce pericolul de colmatare a canalelor

de legătura dintre obiectivele staţiei de epurare. În general, se construiesc sub forma unor panouri

metalice plane sau curbe în interiorul cărora se sudează bare de oţel paralele prin care sunt trecute

apele uzate. În cazul unor debite mari de ape uzate, grătarele se consideră că sunt prevazute cu

sisteme de curgere mecanică cu o înclinare de 45 – 95°. Aceste grătare sunt amplasate în camere

speciale care prezintă o supralărgire a canalului din amonte sub un unghi de raportare de 90° pentru

a se evita formarea de curenţi turbionari. Pentru evitarea colmatării este prevazut un canal de ocolire

(by - pass) care asigură evacuarea apelor uzate fără a inunda camera grătarelor şi zonele din

vecinătatea lor.

Barele cele mai frecvent folosite sunt cele de secţiune dreptunghiulară (10x40mm sau

8x60mm), dimensiunea minimă fiind asezată normal pe direcţia de parcurgere a apei. Pentru a

reduce marimea pierderilor hidraulice la trecerea apei prin grătar, se recomandă rotunjirea muchiilor

42

barelor. În unele situaţii se poate accepta soluţia cu bare cu secţiune rotundă care, sub aspect

hidraulic, prezintă rezistenţe minime, în schimb sunt dificil de curăţat în timpul exploatării.

Grătarele rare îndeplinesc, de obicei, rolul de protecţie a grătarelor dese împortiva corpurilor

mari plutitoare. Distanţa între barele acestui grătar variaza în limitele 50-100mm.

Grătarele dese prezintă deschiderile dintre bare de 16-20 mm, când curăţirea lor este

manuală, şi de 25-60 mm, când curăţirea lor este mecanică. Cele din faţa staţiilor de pompare a

apelor uzate brute au interspaţiile de 50-150 mm.

Gratarele cu curăţire manuală se utilizează numai la staţiile de epurare mici cu debite pana la

0,1 m3/s, care deservesc maximum 15 000 locuitori. Curăţirea se face cu greble, căngi, lopeţi, etc.,

iar pentru uşurarea exploatării se vor prevedea platforme de lucru la nivelul părţii superioare a

grătarului, laţimea minimă a acestora fiind de 0,8 m. Având în vedere variaţiile mari de debite ce se

înregistrează în perioadele ploioase sau uscate de-a lungul unui an, exploatarea va fi mult uşurată

dacă se prevăd 2 panouri de grătare aferente debitelor respective.

Grătarul cu curăţire mecanică constituie soluţia aplicată la staţiile de epuarare ce deservesc

peste 15 000 locuitori, deoarece, în afară de faptul că elimină necesitatea unui personal de deservire

continuă, aigură condiţii bune de curgere a apei prin interspaţiile grătarului fără a exista riscul

apariţiei mirosurilor neplăcute în zonă.

Spre deosebire de grătarele cu curaţire manuală unde nu se prevăd panouri grătare de

rezerva, la cele cu curăţire mecanică este necesar să se prevadă minimum un grătar de rezerva.

Curaţirea grătarului este realizată de cele mai multe ori cu greble mecanice care se deplaseaza prin

deschizaturile barelor grătarului prin intermediul unor lanţuri sau cabluri.

Lăţimea grătarelor este limitată, ceea ce presupune adoptarea de mai multe compartimente

în camera grătarelor. Fiecare compartiment va fi prevăzut cu stavile de închidere pentru a permite

repararea grătarelor şi a mecanismelor de curătire. În cazul când depunerile retinute pe grătare

depasesc cantitatea de 0,1 m3/zi , iar procedeul de curăţire este mecanizat, se vor prevedea

obligatoriu utilaje pentru tocarea (fîrâmiţarea) acestor depuneri.

În afară de grătarele plane,se pot folosi şi grătare curbe cu curăţire mecanică, care se

compun dintr-un schelet metalic încastrat în beton, prevezut cu două greble care curăţă, prin

intermitenţă, grătarul.

Distanţa dintre barele panoului se consideră de 16 mm, iar viteza apei printre bare variază

între 0,8 si 1,1m/s.

Dimensionarea grătarului se face în funcţie de debitul apei uzate, de marimea interspaţiilor

adoptate între barele grătarului şi de lăţimea barelor metalice din care se execută panouri-grătar. Se

va avea în vedere că viteza apei prin grătar, din condiţia de a nu se antrena depunerile prin

interspaţiile grătarului, să nu depaşească 0,7 m/s la debitul zilnic mediu si de maximum 1,2 m/s

43

pentru debitul orar maxim.

În amonte de grătar, limita maximă a vitezei este 0,4 m/s la debitul minim al apelor uzate, iar

limita maximă este de 0,9 m/s corespunzatoare debitelor maxime şi a celor pe timp de ploaie (aceste

limite de viteze nu vor permite depunerea materiilor în suspensie pe radierul camerei grătarului).

Dimensionarea gratarelor

Grătarele reţin aproximativ 3-5% din materialele solide transportate de apele uzate. Din

varianta tehnologică aleasă s-a propus un grad de epurare în ceea ce privesc materiile solide de

5 %.

a) Debite de calcul şi de verificare ale grătarelor

Qc = 2Qmax, orar (m3/s)

Qmax, orar = 0.116 m3/s

Qc = 2 · 0,114 = 0.232 m3/s;

Qv = Qmin, orar (m3/s)

Qmin, orar = 0,116 : 1,5 = 0,077 m3/s.

Se consideră că grătarele reţin 3 – 5% din materialele solide transportate de apele uzate.

Prin varianta tehnologica aleasa s-a propus un G.E.= 81,48%

b) Viteza apei uzate prin interspaţiile grătarelor, vg

Ea trebuie să fie cuprinsă între 0,7 – 1,1 m/s. Se adopta vg = 0,8 m/s.

c) Caracteristicile celor două grătare

a. lăţimea grătarelor (s); s = 10 mm = 0,01 m;

b. coeficientul de formă al barelor (); = 1,83;

c. distanţa dintre (bi); bi = 20 mm = 0,02 m;

d. unghiul de înclinare (); = 75°.

d) Viteza apei în amonte de grătar, va

44

va = 0,4 – 0,75 m/s. In perioadele cu ape abundente va = 0,4 – 0,9 m/s.

Se calculează cu relatia:

max2 hB

Qv

c

ca (m/s)

unde: Qc – debit de calcul (m3/s); Qc = 0,228 m3/s;

Bc – înălţimea grătarelor (m); se adoptă Bc = 2 m;

hmax – înălţimea apei în amonte de grătar (m); hmax = 0,25 – 0,6 m; se adopta hmax

= 0,4 m.

smva /145,04.022

232,0

.

e) Se calulează suma lăţimilor interspaţiilor dintre bare, b

)(2 max

mhv

Qb

g

c

vg = 0,8 m/s; hmax = 0,4 m;

;363,04.08.02

232,0mb

.

f) Se calculează numărul de bare, nb

s

cbBn c

b

unde: c – latimea de prindere a barelor; c = 0.3;

s – latimea barelor, s = 10 mm = 0.01m;

45

13401.0

3.0356,02

bn .

g) Se verifică viteza apei în amote de grătare, va

va = 74 R2/3 j1/2 (m/s)

R – raza hidraulică:

max

max

2 hB

hBR

c

c

;

286,04.022

4.02

R ;

j – panta grătarului; j = 0,5mm = 0,0005 m;

smva /72,00005,0286,074 2/13/2 .

h) Se calculează pierderile de sarcină pe grătar, h

sin2

23/4

g

v

b

sh a

;

unde : - coeficient de formă a barelor; = 1,83;

s – lăţimea barelor; s = 0,01 m;

b – interspaţiu dintre bare; b = 0,02 m;

va – viteza apei în amonte; va = 0,145 m/s;

g – acceleratia gravitaţională; g = 9,81;

- unghiul de înclinare; = 75°;

mh 83,175sin81,92

145,0.0

02,0

01,083,1

23/4

m.

46

Deznisipatoare

Se prezintă sub forma unor bazine speciale din beton unde sunt retinute suspensiile

granulare sub formă de particule discrete care sedimentează independent unele de altele cu o viteză

constantă.

Această viteză depinde de forma, marimea şi greutatea particulei.

În compoziţia acestor depuneri predomină particulele de origine minerală, în special

nisipurile antrenate de apele de canalizare de pe suprafaţa centrelor populate, motiv pentru care se

numesc deznisipatoare.

Necesitatea tehnologică este justificată de protecţia instalaţiilor mecanice în mişcare

împotriva acţiunii abrazive a nisipului, de reducerea volumelor utile ale rezervoarelor de fermentare

a nămolului organic ocupate cu acest material inert, precum şi pentru a evita formarea de depuneri

pe conductele sau canalele de legatură care pot modifica regimul hidraulic al influentului.

Ampalsamentul deznisipatoarelor se va prevedea de la începutul liniei tehnologice de

epurare mecanică a apelor uzate, imediat dupa grătare, poate sa fie precedata şi de staţia de

pompare, cu condiţia ca aceasta să fie echipată cu pompe elicoidale de tip melc.

În funcţie de modul de curăţire a depunerilor, se deosebesc deznisipatoare cu curăţire

manuală şi deznisipatoare cu curăţire mecanică şi curăţire hidraulică.

În deznisipatoare sunt reţinute şi cantitaţi mici de materii organice antrenate de particule

minerale sau depuse împreună cu acestea, mai ales la viteze mici. Sunt reţinute particulele de nisip,

cu diametrul mai mare de 0,2-0,3 mm pana la maxim 1 mm. Eficienţa deznisipatoarelor scade în

cazul în care particulele prezintă dimensiuni mai mici de 0,2 mm (50% din cantitatea totala).

Se va dimensiona un deznisipator orizontal tip canal, lăţimea acestuia este puţin mai mare ca

cea a canalelor apei uzate în staţie.

Au forma în plan, dreptunghiular, cu raportul L/l=10-15, fiind prevazut cu două sau mai

multe compartimente. La proiectarea deznisipatoarelor orizontale trebuie să se stabilească

dimensiunile corespunzatoare realizarii unei eficienţe cât mai mari în sedimentarea suspensiilor

granulare.

O influenţa hotărâtoare a eficienţei în deznisipator o are suprafaţa bazinului de sedimentare

a deznisipatorului şi nu adâncimea lui.

După direcţia de mişcare a apei, în aceste bazine se deosebesc deznisipatoare orizontale cu

mişcarea apei în lungul bazinului şi deznisipatoare verticale unde mişcarea apei se face pe verticală.

Se mai numesc si deznisipatore tip canal deoarece lăţimea lor este puţin mai mare faţă de

cea a canalului de intrare a apelor uzate brute în staţie.

47

Pentru debite mici se preconizează bazine alcătuite din două compartimente separate prin

stăvilare care permit funcţionarea lor prin intermitenţă. În acest mod se asigură condiţii pentru

curăţirea manuală a fiecărui compartiment, având în vedere faptul că nisipul este reţinut la suprafaţa

unui material drenant sub care se prevede un dren comandat de o vană. Apa rezultată de la golirea

compartimentului ce urmează a fi curăţat este dirijată înapoi în staţie. În secţiunea transversală,

fiecare canal are formă dreptunghiulară, iar radierul are o pantă de 0,02-0,05 În sens invers direcţiei

de mişcare a apei.

Evacuarea manuală a nisipurilor este admisă numai pentru cantitaţi de până la 0,5 m3/zi. În

acest scop se curăţă nisipul de pe radier cu unelte terasiere, iar îndepartarea lui se face prin relee de

lopătare sau benzi transportoare.

La proiectarea deznisipatoarelor orizontale se recomandă a avea în vedere proiectele tip

elaborate de PROED Bucureşti. Un astfel de bazin, cu doua compartimente are lăţimea de 1,50 m

iar adîncimea totală variază între 1,50 si 3,0 m in funcţie de mărimea debitului.

Proiectarea deznisipatoarelor orizontale constă în stabilirea formei şi dimensiunilor

interioare ale bazinului, în dimensionarea instalaţiilor de evacuare a depunerilor şi în dimensionarea

dispozitivelor pentru mentinerea unei viteze constante a apei în deznisipator.

Viteza orizontală a apei în bazin este în strânsă dependenţa de viteza critică la care este

antrenat materialul depus pe radierul deznisipatorului. Prin cercetari experimentale îndelungate s-a

ajuns la concluzia ca viteza orizontală a apei trebuie sa fie mai mică sau egală cu viteza critică la

care apa uzată antrenează suspensiile depuse pe fundul bazinului. Valoarea maximă a acestei viteze

orizontale este de 0,3 m/s corespunzatoare debitului orar maxim, iar valoarea minima este de 0,05

m/s pentru debitul orar minim.

Dimensionarea deznisipatorului

Am ales GE = 50 % pentru materii solide, GE = 30 % pentru CBO5 şi GE = 35 % pentru

CCOCr.

a) Debite de calcul şi de verificare

Qc = 2Qmax, orar = 2 0,116 = 0232 m3/s;

Qv = Qmin, orar = 0,077 m3/s.

b) Volumul util al deznisipatorului, Vdez

48

Vdez = Qc td (m3)

unde: Qc – debit de calcul, m3/s; Qc = 0,232 m3/s;

td – timp de deznisipare, s; td = 30 – 60 s; se adoptă td = 50 s;

Vdez = 0,232 50 = 11,6 m3.

c) Calculul suprafeţei orizontale, A0

)( 20 m

v

QLBA

s

c

unde: - coeficient ce ţine cont de regimul de curgere şi gradul de epurare pentru materiile

solide. Se adoptă, pentru GE = 30%, = 1.5;

vs – viteza de sedimentare în deznisipator; se adoptă vs = 2.3 cm/s;

vs = 0.023 m/s;

B – lăţimea deznisipatorului;

L – lungimea deznisipatorului.

20 13,155,1

023,0

232,0mA .

d) Se calculează încarcarea superficială, vsi

)/( smv

v sis

smvis /015.0

5.1023.0 .

e) Se calculează aria transversală, At

49

)( 2mv

QHBA

a

ct

unde: Qc – debit de calcul, m3/s; Qc = 0,232 m3/s;

va – viteza de trecere a apei prin deznisipator; va = 0,05 – 0,3 m/s. În funcţie de

diametrul particulelor reţinute (nisip) se adoptă va = 0,15 m/s.

255,115,0

232,0mAt .

f) Se calculează lungimea şi lăţimea deznisipatorului

L = va td (m)

L = 1,5 0,15 50 = 11,25 m;

)(0 mL

AB

mB 34,125,11

13,15 .

g) Se calculează înalţimea deznisipatorului

)(mLB

VH dez

mH 77,034,125,11

6,11

.

Deoarece laţimea deznisipatorului (B) este mai mare de 2 m, B = 4.63 m, se recurge la

decompartimentarea acestuia. Laţimea unui compartiment nu va depaşi 0.6 – 2 m şi se notează cu

b1. Se adopta b1 = 1.15 m.

50

h) Se calculează numarul de compartimente, n

1b

Bn

.22,115.1

34,1ntecompartimen

Bazinul de egalizare

Variaţiile de debit şi de concentraţie ce apar ca urmare a proceselor tehnologice industriale şi

activitătii umane sau gospodăreşti, provoacă dereglări în funcţionarea staţiei de epurare, de aceea se

impune a proiecta un bazin de egalizare şi uniformizare a debitelor respective. Operaţia de

uniformizare şi egalizare a debitelor şi concentraţiilor apelor uzate prezintă urmatoarele avantaje:

evitarea problemelor de operare şi instabilitatea regimului hidraulic, evitarea instabilitatii

parametrilor de operare şi scăderii gradului de epurare a diferitelor trepte de epurare, pentru

epurarea fizico-chimică şi biologică concentraţiile uniforme reprezintă un avantaj atât prin prisma

consumului de reactivi, cât şi a problemelor de menţinere constantă a eficientei procesului de

epurare şi în special pentru evitarea „încărcărilor şoc”, prin utilizarea unor debite şi concentraţii

uniformizate se evită cheltuieli suplimentare datorate supradimensionării utilajelor.

Bazinul de egalizare a debitelor este de formă cilindrică şi pentru proiectarea sa se urmareşte

determinarea diametrului şi înălţimii.

Schema de principiu a unui bazin de egalizare şi uniformizare a debitelor este prezentată mai

jos:

51

Figura 5.1. Secţiunea transversală prin bazinul de egalizare

hu = înălţimea utilă, m; hu = 1.8 – 2 m; adoptăm hu = 2 m;

hs – înălţimea de siguranţă, m; hs = 0.2 – 0.4 m; adoptăm hs = 0.4 m;

hd – înălţimea zonei de depunere, m; hd = 0.2 – 0.4 m; adoptăm

hd = 0.4 m;

D – diametrul bazinului, m; D = 12 – 20 m;

H = hs + hu + hd = 0.4 + 0.4 + 2 = 2.8 m.

Se adoptă H = 2m.

24002

800m

H

VAv

mDD

Av 57,224

2

52

Decantorul primar

Decantorul este un bazin deschis în care se separă substanţele insolubile mai mici de 0.20

mm, care în majoritatea lor, se prezintă sub formă de particule floculente, precum şi substanţele

uşoare care plutesc la suprafaţa apei.

În funcţie de gradul necesar de epurare a apelor uzate, procesul de decantare este folosit, fie

în scopul prelucrării preliminare a acestora înaintea epurării lor în treapta biologică, fie ca procedeu

de epurare finală, dacă în conformitate cu condiţiile sanitare locale se impune numai separarea

suspensiilor din apele uzate.

După direcţia de mişcare a apei uzate în decantoare, acestea se împart în două grupe:

decantoare orizontale şi decantoare verticale; o variantă a decantoarelor orizontale sunt decantoarele

radiale. În decantoarele orizontale apele uzate circulă aproape orizontal; în cele verticale apa circulă

de jos în sus, iar în cele radiale apa se deplasează de la centru spre periferie, cu aproximativ aceeasi

înclinare faţă de orizontală ca şi la decantoarele orizontale.

După amplasarea lor în staţia de epurare, se deosebesc: decantoare primare, amplasate

înainte de instalaţiile de epurare biologică şi care au drept scop să reţina materiile în suspensie din

apele brute; decantoare secundare, amplasate după instalaţiile de epurare biologică şi care au drept

scop să reţină asa-numitele nămoluri biologice, rezultate în urma epurarii în instalaţii biologice.

Randamentul sedimentarii particulelor floculente depinde de numeroşi factori, cum ar fi:

timpul de decantare, încărcarea superficială sau viteza de sedimentare şi accesul sau evacuarea cât

mai uniformă a apei din decantor.

Pentru proiectarea decantoarelor sunt necesare studii privitoare la viteza de sedimentare sau

de ridicare la suprafaţă a materiilor în suspensie, exprimatţ global prin încarcarea superficiala sau

hidraulică, în m3/m2h. Conform STAS 4162/1-89, marimea acestei încărcări de suparfaţă variază în

funcţie de concentraţia iniţială a materiilor în suspensie din apa uzată şi de eficienţa decantoarelor.

În scopul măririi eficienţei de reducere a suspensiilor în decantorul primar se folosesc

următoarele soluţii tehnologice:

- creşterea duratei de decantare;

- adăugarea unor subsţante în suspensie care sedimentează usor;

- aerarea preliminară a apelor uzate care contribuie la formarea flocoanelor prin

intesificarea numărului de contacte ale particulelor floculente.

53

Ansamblul bazinelor de decantare trebuie să prevadă cel putin doua compartimente în

funcţiune cu dispozitive de separare; un canal de ocolire va asigura scoaterea din functiune a

fiecărei unitaţi de decantare.

La alegerea dimensiunilor decantorului s-a avut în vedere că la suprafaţa apei în bazinele

largi se pot forma valuri datorită vântului, vor influenţa eficienţa procesului de decantare.

Decantorul primar orizontal longitudinal

Este un bazin din beton armat cu forma în plan dreptunghiulară, având lungimi cuprinse

între 30 – 100 m şi adâncimi medii de 3.0 m. Acest bazin se construieşte separat sau în grupuri, în

scopul obţinerii unor reduceri ale suprafeţelor de teren şi economisirea volumelor de beton în pereţi,

precum şi pentru utilizarea în comun ale instalaţiilor de curăţire. Radierul bazinului se execută cu o

panta medie de 0.01 m, inversă sensului de curgere al apei, pentru o mai uşoară alunecare a

nămolului spre pâlnia de colectare situată la capătul amonte al decantorului.

Colectarea nămolului spre pâlnia de nămol se poate face mecanic prin mecanisme răzuitoare

montate pe un cărucior sau pe un lanţ fara sfârşit, precum şi manual, cu ajutorul hidromonitoarelor.

Când se foloseşte răzuitorul mobil montată pe carucior, în faţa caruciorului se prevede o lamă

pentru colectarea spumei şi a substanţelor grase care, plutesc la suprafaţa apei, acestea fiind împinse

spre un jgheab pentru evacuarea materiilor plutitoare, fiind asezat la partea amonte a decantorului.

Îndepărtarea nămolului din pâlnie se face prin gravitaţie (daca condiţiile locale permit)

folosind o conductă cu diametrul minim de 200 mm, sau prin pompare folosind o conductă de

refulare cu un diametrul mai mare de 150 mm, precum şi prin presiunea hidrostatică (cazul cel mai

raspândit) diametrul minim al conductei fiind de 200 mm.

O deosebită importanţă în ceea ce priveşte asigurarea unei eficienţe maxime a decantoarelor

orizontale, o reprezintă, accesul uniform al apei in decantor. In acest scop se poate aplica soluţia cu

orificii prevăzute cu deflectoare sau soluţia numai prin pereţi găuriţi, orificiile fiind îndreptate către

radier pentru ca prin schimbarea ulterioară a direcţiei de curgere a apei, să se asigure uniformizarea

curentului pe toată înălţimea apei în bazin.

Forma şi dimensiunile uzuale ale decantoarelor orizontale longitudinale sunt prezentate în

STAS 4162/1-89.

Dimensionarea decantorului

54

In conformitate cu STAS 4162/1-89, în decantorul primar se pot obţine orientativ

următoarele eficienţe:

- 40 – 60% în reducerea concentraţiei suspensiilor solide;

- 20 –25% în reducerea concentraţiei CBO5.

În cazul decantorului primar s-au propus următoarele grade de epurare:

Gess = 50%; GECBO5 = 35%; GECCOcr = 35%; GENt = 35%.

a) Debite de calcul si de verificare

Qc = 2Qmax, orar (m3/s)

Qmax, orar = 0.116 m3/s

Qc = 2 · 0,116 = 0.232 m3/s;

Qv = Qmin, orar (m3/s)

Qmin, orar = 0,116 : 1,5 = 0,077 m3/s.

b) Determinarea vitezei de sedimentare, vs

Viteza de sedimentare se determină în două moduri:

- cu ajutorul testelor de sedimentare;

- se adopta din STAS 4126 – 1/1989 în funcţie de gradul de epurare stabilit pentru

solidele în suspensie şi în funcţie de concentraţia iniţială a materiilor în suspensie din tema de

proiectare:

Viteza de sedimentare se propune a avea valori de vs = 1,5 m/h = 0,00041 m/s pentru

încărcări iniţiale cu materii în suspensie mai mici de 200 mg/l.

c) Calculul vitezei de circulaţie a apei prin decantor, va

Va = 10 mm/s = 10 10-3 m/s.

d) Timpul de staţionare în decantor, ts

Variază între 1,5 – 2,5 h, dar conform STAS 4162 – 1/89, se recomanda a fi de maxim 1,5 h.

ts = 1,5 h = 5400 s.

e) Calculul volumului spaţiului de decantare, Vs

55

Vs = Qc ts (m3)

Vs = 0,232 5400 = 1252,8 m3.

f) Se calculează aria orizontală şi aria transversală

)( 2mv

QA

s

co

256600041,0

232,0mAo ;

)( 2mv

QA

a

ctr

22,2301,0

232,0mAtr .

g) Se calculează lungimea decantorului, L

L = va ts (m)

L = 0,01 5400 = 54 m.

h) Se calculează înălţimea totală a decantorului, H

H = Hs + Hu + Hd (m)

Hs = inaltime de siguranta; Hs = 0,2 –0,6 m; se adopta Hs = 0,5 m;

Hu = inaltimea efectiva a zonei de sedimentare, m;

Hu = vs ts = 0,00041 5400 = 2.25 m;

Hd = inaltimea zonei de depuneri; Hd = 0,2 – 0,6 m; se adopta

56

Hd = 0,4m;

H = 0,4 + 2,25 + 0,5 = 3,15 m.

i) Se calculează lăţimea decantorului, B

)(mL

AB o

mB 5,1054

566

Deoarece B depaşeste valoarea standardizată de 4 – 5 m, se recurge la decompartimentarea

decantorului şi la calcularea numărului (n) de compartimente funcţie de lăţimea adoptată pentru un

compartiment şi notata cu B1. Se adoptă B1 = 5 m.

1B

Bn

06,25

5,10n ; adoptam n = 3 compartimente.

j) Calculăm volumul total de namol depus in decantor, Vtnamol

)/(100

100 3, zim

pCQ

GEV i

sscn

ssnamolt

unde: GE = 50% = 0.5;

n – densitatea nămolului rezultat în bazinul de decantare primar;

n = 1100 – 1200 Kg/m3; adoptăm n = 1150 Kg/m3;

Cssi - concentraţia iniţială de solide în suspensie la intrarea în decantor;

Cssi = 45,6mg/l = 45,6 10-3 Kg/m3;

57

p – umiditatea nămolului; alegem p = 95%;

Qc = 0,232 m3/s= 20044,8 m3/zi

zimV namolt /95,795100

100106,458,20044

1150

5,0 33,

Calculul utilajelor în cadrul treptei biologice (bazin de nămol activ,

decantorul secundar).

Epurarea biologică constituie un proces prin care se elimină prin fenomene biochimice

conţinutul de substanţe organice dizolvate şi uneori a unor suspensii coloidale de natură organică. În

cadrul procesului ce are loc în epurarea biologică sunt folosite microorganisme care participă la

procese ce pot fi grupate în aerobe şi anaerobe.

Microorganismele aerobe sunt folosite în mod curent la epurarea majorităţii apelor uzate cu

caracter preponderent organic şi în ultima vreme şi la fermentarea aerobă a nămolului.

Deşi procedeele aerobe de epurare biologică în biofiltre, în bazine cu nămol activ, pe

câmpuri de irigaţii şi în iazuri diferă între ele cu privire la timpul de contact între microorganisme şi

apa uzată, necesarul de oxigen, modul de utilizare a nămolurilor biologic, etc., fenomenele

biochimice esenţiale sunt identice.

Procesele de epurare biologică nu pot avea loc decât în cazul în care apele uzate supuse

epurării au valoare biologică, respectiv conţin, pe de o parte suficiente substanţe nutritive, iar pe de

altă parte, dispun de substanţele necesare sintezei organice. Apele uzate menajere, prin natura lor,

având un conţinut complex de substanţe organice biodegradabile, întrunesc condiţiile unei epurări

biologice.

Componenţa organică a apelor uzate industriale variază în funcţie de specificul industriei şi

a materiilor prime prelucrate. Unele substanţe organice existente în apele uzate industriale sunt

degradate cu uşurinţă de către microorganisme, alte substanţe solicită, pentru îndepărtarea lor, o

floră selecţionată adecvat, iar alte substanţe sunt rezistente la atacul microorganismelor sau sunt

degradate în timp îndelungat.

Bazinul de nămol activ

Bazinul de nămol activ, are ca principal scop principal degradarea sau eliminarea

substanţelor organice din apele uzate prin procese biochimice care conduc la scăderea CBO5 şi a

materiei solide coloidale preponderent de materie organică.

58

Procesul epurării biologice în bazinul de nămol activ este asemănător celui care se dezvoltă

în locurile sau cursurile naturale când se produce autoepurarea apei, aici aplicându-se un complex

de măsuri care contribuie la intensificarea proceselor: mărimea concentraţiei nămolului activ,

aerarea artificială a operaţiei, pentru intensificarea oxigenării acesteia, agitarea artificială a apei în

vederea dispersării în apa uzată brută a nămolului recirculat.

Avantajele folosirii bazinului cu nămol activ sunt: realizarea unei eficienţe mai ridicate, atât

iarna cât şi vara, sunt lipsite de mirosul neplăcut şi de prezenţa muştelor, suprafeţele specifice

constituente sunt mai reduse, permite o mai bună adaptare a procesului tehnologic din staţia de

epurare la modificări de durată ale caracteristicilor apelor uzate, etc.

Marele inconvenient al acestui proces este de ordin energetic deoarece necesită un consum

specific de energie mai ridicat, această energie fiind absorbită de utilajele care furnizează oxigenul

necesar proceselor aerobe.

Un bazin de aerare se prezintă sub forma unui bazin rectangular din beton armat, unde

epurarea biologică are loc în prezenţa unui amestec de nămol activ şi apă uzată. Pentru asigurarea

unui contact intim şi continuu a celor doi componenţi ai amestecului, se impune o agitare

permanentă a acestora cu ajutorul aerului care asigură, în acelaşi timp şi oxigenul necesar coloniilor

de microorganisme aerobe existente în compoziţia nămolului activ, sub formă de flocoane. În bazin

se urmăreşte a se menţine o concentraţie cvasiconstantă a nămolului activ în decantorul secundar.

Simultan cu eliminarea substanţei organice impurificatoare, se obţine creşterea nămolului

activ sub forma materialului celular insolubil şi sedimentabil în decantoarele secundare. O parte din

acest nămol este utilizat în scopuri tehnologice proprii (nămolul activ de recirculare), iar diferenţa

numită nămolul activ în exces, este dirijată în decantoarele primare pentru a le mări productivitatea

de eliminare a suspensiilor datorită prezenţei flocoanelor care au efectul unui coagulant.

Pentru apele uzate cu concentraţii mari în CBO5, viteza reducerii materiilor organice,

raportată la unitatea celulară va rămâne constantă până la o anumită limită de concentraţie a

substratului, după care, pentru valori ale acestuia mai reduse, viteza variază numai în funcţie de

concentraţia materiilor organice şi va fi descrecătoare.

Apele uzate intră în bazinul de nămol activ apoi intră în decantorul secundar de unde o parte

din nămol este eliminat în exces sau este recirculat.

Ipoteze pentru proiecterea bazinelor cu nămol activ şi a decantoarelor secundare :

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

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

cea de la ieşirea din bazin;

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

59

decantorul secundar;

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

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

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

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

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

raportul de recirculare;

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

biologică, sunt:

- indicele volumetric a nămolului IVN;

- încărcarea organică a nămolului ION;

- indicele de încărcare organică a bazinului IOB.

Schema de bază în treapta biologică este prezentată în figura 2, care presupune existenţa

unui BNA alimentat cu aer, urmat de un DS în care are loc separarea flocoanelor.

Figura 2. Schema bloc a treptei de epurare biologică

Qc

(de la treaptamecanică)

Nămol activ recirculat

Nămol activ exces

Apăepurată

aer

Nămol activ

Bazin cu nămol activ

Staţie decompresoare

Staţie depompare

S

DS

P

60

Dimensionarea bazinului cu namol activ

a) Calculul materiei organice la intrarea în treapta biologică exprimată prin concentraţia la

intrare în bazin a CBO5:

CCBO5 = 116,48 mg/l

b) Debitul de calcul:

Qc = Qzi, max = 0,232 m3/s

Qv = Qor, max = 0,0,077 m3/s

c) Calculul gradului de epurare pentru treapta biologică în conformitate cu condiţiile de

deversare (NTPA 001/2005)

GESS = 80%; GECBO5 = 80%; GECCOCr = 80%; GENt = 70%

d) Calculul încărcării organice a bazinului. IOB reprezintă cantitatea de CBO5 din influent

exprimată în Kg CBO5/zi care poate fi îndepărtată dintr-un m3 de bazin de aerare. Se poate calcula

în trei moduri:

- Folosind relaţia de calcul:

bOB GBKV

CBOI 15

GEb – gradul de epurare în CBO5;

V – volumul bazinului de aerare, m3;

K – coeficient influenţat de temperatură. Dacă temperatura în bazin este:

T = 10 – 20oC, atunci K = 5;

T = 30 – 40oC, K = 7;

T = 20 – 30oC, K = 6;

8,015 OBI = 2.236 Kg CBO5/m3zi.

e)Încărcarea organică a nămolului activ, se poate calcula:

- Folosind relatia:

61

N

ibCBOCON CV

CQI

5

QC – debit de calcul;

CCBO5ib – concentraţia iniţială a CBO5;

V – volumul bazinului cu nămol activ;

CN – concentraţia nămolului; CN = 2,5 – 4 Kg/m3

N

OBON C

II ;

ION = k · (1 – GEb) = 5 · (1 – 0,8) = 1 kg CBO5/Kg NA zi;

f) Se calculează concentraţia nămolului activ

35 /236,2

1236,2

mkgCBOI

IC

ON

OBN

g) Volumul bazinului cu nămol activ

V = 19,1044243600236,2

1048,116232,0 355

ONN

ibCBOC

OB

ibCBOC

IC

CQ

I

CQm3;

h) Calculul debitului de nămol activ recirculat

QR = r · QC, (m3/s) ;

r = raport de recirculare

100*NR

N

CC

Cr

;

CR = 10 kg MTS/m3;

CN – concentraţia nămolului activ;

CR – concentraţia nămolului recirculat.

62

%8,28100236.210

236.2

r .

smQr /067,0232,0100

8,28 3 ;

i) Timpul de aerare

Dacă se ia în calcul recircularea namolului

oreQQ

Vt

rCra 74,0

3600)16,0232,0(

19,1044

unde: Qr = debitul maxim de recirculare; se recomandă a fi max

Qr = 0.7 · Qc = 0,7 · 0,228 = 0,16 m3/s

j) Calculul nămolului în exces

Acest calcul se face cu relaţia Huncken:

zikgLGE

IQ SBCBO

ONNex /100

2,1 523,0

unde LSB = VB IOB = 1044,19 2,236 =2334,81 kg/zi

zikgQNEX /42,224181,2334100

8012,1 23,0

k) Calculul necesarului de oxigen se face cu relaţia:

zikgOCbCGEC NtCBOO /25

a GECBO5 C – corespunde necesarului de oxigen pentru respiraţia substratului

b CNt – reprezintă necesarul de oxigen pentru respiraţia endogenă neluând în considerare

procesul de nitrificare.

unde: a = coeficient corespunzător utilizării substratului de către microorganisme. Pentru

63

apele uzate municipale a = 0,5 kg O2/kg CBO5.

GEb = gradul de epurare realizat în treapta de epurare biologică. GE = 80 %.

C = cantitatea totală de materie organică exprimată prin CBO5 adusă de către apa uzată

influentă. C = Qc· (CCBO5)ib [kg CBO5/zi]

C = 0,232 · 116,48 10-3· 3600 · 24 = 2334,82 kg CBO5/zi

b = coeficient necesar respiraţiei endogene a microorganismelor, respectiv de oxigenul

consumat de unităţile de nămol activ aflat în bazin, în timp de o zi. Se adoptă b = 0,15 kg O2 / kg

CBO5 zi

CNt – cantitatea totală de materii solide totale de nămol activ şi se determină cu

relaţia:

82,23341

82,2334

OSN I

CC

zikgOCo /15,128482,233415,082,23348,05,0 2

l) Se calculează capacitatea de oxigenare, CO care reprezintă cantitatea de oxigen ce trebuie

introdusă prin diferite sisteme de aerare.

zikgpk

k

CC

CCCO

tBSA

OSO /

7601 102

unde: CO = cantitatea de oxigen necesară consumului materiilor organice de către

microorganisme. CO = 1284,15 kg O2/zi

α = raportul dintre capacitatea de transfer a O2 în apele uzate şi capacitatea de transfer a O2

prin apa curată. α = 0,9 pentru apele uzate municipale.

COS = concentraţia de saturaţie a O2 în apă condiţii standard (la temperatura de 10 0C şi 760

mm Hg în apă curată). Cs = 11,3 mg/l (conform STAS 11566/91).

CSA = condiţii de saturaţie a O2 în amestecului de apă uzată şi nămol activ la temperatura de

lucru (200C). CSA = 7,4 mg/l (conform STAS 11566/91).

CB = concentraţia efectivă a O2 în amestec de apă uzată şi nămol activ la temperatura de

lucru (200C). Se recomandă pentru CB valori cuprinse între 1,5-2 mg/l.. Se adoptă CB =1,5 mg/l

64

tk

k10

= raportul dintre coeficientul de transfer al O2 în apă pentru temperatura de 100C şi

coeficientul de transfer al O2 pentru temperatura de lucru (20C). Se adoptă tk

k10

= 0,83 (conform

STAS 11566/91).

p = presiunea barometrică anuală calculată cu o medie a valorilor zilnice în oraşul unde se

realizează epurarea apelor uzate. Se adoptă p = 782 mm Hg.

zikgCO /37,2204782

76083,0

5,14,7

3,11

9,0

115,1284

m) Utilizarea sistemelor de aerare – pentru eficientizarea activităţii bilogice, respiraţia de

oxidare bilogică care permit degradarea substanţelor organice foloseşte un sistem de distribuţie a

aerului generat în compresoare sau turbosuflante folosind dispozitive pnematice de dispersie a

aerului. Dispersia aerului se paote face sub formă de bule fine (având diametrul mai mic de 0,3

mm), bule mijlocii (cu D = 0,3 – 3 mm) şi bule mari (cu D = 10 mm). În proiectare se vor alege

dispersarea aerului prin bule fine care caracterizează sistemul de distribuţie prin materiale poroase.

Se calculează capacitatea de oxigenrare orară.

hkgOCO

CO /85,9124

37,2204

24 2'

n) Se calculează debitul de aer necesar şi acesta se află cu formula:

hmHCO

COQ

imersieSaer /

10' 33

unde: COs – capacitatea specifică de oxigenare a BNA-ului prin insuflaera aerului care

variază între 8 – 10 g O2/m3 şi m3 bazin pentru bule fine. Se alege COs = 9 g O2/m

3 aer.

Se va calcula suprafaţa plăcilor poroase Ap în ipoteza în care distribuitorul de aer este

poziţionat la o înălţime de imersie în masa de apă uzată faţă de suprafaţa bazinului. Se adoptă

Himersie = 4 m.

65

hmQaer /39,255149

1085,91 33

252,45601

39,2551mAp

unde: Iaer – intensitatea aerării. Se adoptă 1 m3/m2 min aer.

Se calculează energia brută a sistemului de aerare, Eb.

Eb = Himersie Esp kWh/m3

unde: Esp – consumul energetic specific, Esp = 5,5 Wh/m3.

Eb = 4 5,5 103 = 22000 kWh/m3

o) Se calculează dimensiunile BNA-ului şi numărul de compartimente.

- inălţimea BNA-ului este cuprinsă între 3 – 5 m.

Ht = Himersie + Hsig (0,5 – 0,8 m) = 4 + 0,75= 4,75 m

- lăţimea BNA-ului

B = (1 – 1,5)H = 1,25H = 1,25 4,75 = 5,937 m

- lungimea BNA-ului

L = (8 -18)B = 8B = 8 5,937 = 47,5 m

Decantorul secundar

În decantoarele secundare se reţine membrana biologică sau flocoanele de nămol activ

evacuate odată cu efluentul din filtrele biologice, respectiv din bazinele de aerare. Rezultă că

decantorul secundar constituie o parte componentă de bază a treptei de epurare biologică.

Decantoarele secundare frecvent folosite sunt de tip longitudinal şi radial, echipate cu

dispozitive adecvate pentru colectarea şi evacuarea nămolului în mod continuu sau cu intermitenţă,

66

intervalul de timp dintre două evacuări de nămol să nu fie mai mare de 4,0 ore. Având în vedere că

acest nămol prezintă un conţinut mare de apă, evacuarea lui se face prin sifonare, sau prin pompare;

podul raclor este echipat cu conducte de sucţiune care dirijează nămolul spre o rigolă pentru

evacuarea lui în exterior.

Se va proiecta un decantor secundar radial în conformitate cu următoarele date:

a)Debitul de calcul si debitul de verificare

QC = Qzi,max (m3/s);

Qc = 0.232 m3/s;

QV = Qorar, max (m3/s);

QV = 0,077 m3/s.

b) Se stabileşte încărcările superficiale ale DS cu materii solide:

2

/)(

mhkgA

QQCI

u

RCNSS

unde: CN - concentraţia nămolului activ (kg/m3).

QR - debitul de recirculare [m3/h].

Au – suprafaţa utilă a decantorului radial

Se determină 'SDv - încărcarea hidraulică a decantorului, se determină pe baza

experienţelor în conformitate cu 'SDv 1,9 m3/m2·h la valoarea lui IBN 150 cm3/g. Se va adopta

valoarea lui 'SDv = 1,2 m3/m2h.

2'

' 6963600*2,1

232,0m

V

QA

A

Qv

SD

Cu

u

CSD

zimkgI SS

2/96,10624708

3600)16,0232,0(236,2

c) Se determină timpul de decantare

În conformitate cu STAS 4162/2-89 valoarea lui tdc = 3,5 - 4 h. Se adoptă tdc = 4 h.

67

d) Se calculează înălţimea utilă a decantorului şi respectiv a volumului decantorului

secundar

hu = tdc · v’sc = 4 1,2 = 4,8 m

V = Qc· tdc = 0,232 4 3600 = 3340,8 m3

Se impune un numar minim de 2 decantoare radiale (conform STAS 4162/2-89) cu:

D = 30 m, H = 3,4 m, Vutil = 1848 m3.

e) Se calculează volumul de nămol rezultat din decantorul secundar

pQC

GEV c

iSS

nn

100

100

unde: GE - eficienţa separării nămolului activ în DS = 85%.

γn - greutatea specifică a nămolului, care pentru o umiditate a nămolului de 95% este între

1100-1200 kg/m3. Se consideră γn = 1150 kg/m3.

Cssi - concentraţia iniţială a materiei solide intrate în decantorul secundar; cd = 64,15 mg/l.

p - umiditatea nămolului decantat; p = 95%.

hmVR /106,095100

1003600232.01012,9

1150

80.0 33

68

VALOAREA COSTURILOR DE EXPLOATARE

Staţiile de epurare fac parte din acele construcţii a căror necesitate nu mai trebuie

justificată prin criterii economice. Obligativitatea realizării lor este prevăzută prin legea apelor nr.

8/1974 şi în consecinţă, la staţiile de epurare, comparaţia între diferitele soluţii posibile va rezulta

pe baza relaţiilor reprezentând cheltuielile totale de investiţii şi de exploatare.

În staţia de epurare se vor utiliza următorii reactivi chimici:

- pentru eliminarea fosforului se va utiliza sare feroasă

72 litri soluţie cu sare feroasă = 366.912 RON/lună

- pentru stabilizarea nămolului se va utiliza polielectrolit

6.615 kg = 1011.2 RON/lună

- pentru dezinfectare se va utiliza soluţie de hipoclorit cu sodiu

140 litri = 637 RON/lună

Costul energiei electrice – estimativ:

233 KW/zi · 30 zile · 2.7909 lei/KW · h = 19508.391 RON

Aspecte economice

Preţul de cost al apei epurate.

]/[ 3mleiprelucratapădeanualvolum

anualecheltuieliC

1. Calculul costului investiţiei:

C = 280000 RON

C1 = 0.8 · C = 0.8 · 280000 = 224000 RON – costul investiţiei în lucrări de construcţii –

montaj

C2 = 0.2 ·C = 0.2 · 280000 = 56000 RON – costul de investiţii în utilaje

2. Stabilirea cheltuielilor cu energie electrică:

etPE ff RON/an – valoarea cheltuielilor anuale necesare pentru energia electrică

Pf = 233.132 [KWh/zi] – puterea în funcţiune a tuturor utilajelor

tf = 365 [zile/an] – durata reală de funcţiune a utilajelor

e = 2.7909 [RON/KWh]

E = 233.132 ·365 · 2.7909 = 172421.7462 [RON/an]

69

3. Stabilirea cheltuielilor cu personalul de exploatare:

S = 3500 [RON/lună] · 12 luni = 42000 [RON/an] – cheltuieli cu pala retribuţiilor şi

alte cheltuieli ale personalului care menţine sistemul de alimentare în funcţiune (personalul de

conducere, personalul tahnic, personalul de întreţinere şi de pază).

4. Cheltuieli anuale cu reactivi chimici:

r = 148 [RON/lună] · 12 luni = 1776 [RON/an]

5. Debit mediu:

QAN – mediu = Q · 365 zile [m3/an]

QAN - mediu = 500 · 365 *3600*24

QAN – mediu = 15768000 [m3/an]

6.Total cheltuieli anuale:

CT – an = i1 · C1 + i2 · C2 + i3 · C3 + E + S + r [RON/an]

i1 = 0.02 – cota de amortizare pentru lucrări de construcţii – montaj

i2 = 0.075 - cota de amortizare pentru investiţii în utilaje

i3 = 0.005 - cota de întreţinere a lucrărilor

CT – an = 0.02 · 224000 + 0.075 · 56000 + 0.005 · 280000 + 172421.7462 + 42000 +

1776 = 226277.7462 [RON/an]

4.015768000

2262777462c [RON/m3] – preţul unui metru cub de apă epurata

70

BIBLIOGRAFIE:

1. R. Tiberiu “Procedee şi echipamente de epurare apei” (notiţe curs)

2. Ianculescu O., ş.a. “Epurarea apelor uzate”, Editura Matrix, Bucureşti, 2001

3. Negulescu Gheorghe “Epurarea apelor uzate industriale”, Editura Tehnică, Bucureşti, 1969

4. Mihai Dima: „Canalizări, Vol. II (Epurarea apelor uzate)”, Litografia U.T.I., Iaşi, 1998;

5. Mihai Dima: „Proiectarea staţiilor de epurare – îndrumar de proiectare ”, Litografia U.T.I., Iaşi, 1981;

6. www.regielive.ro;

71

ANEXE

72

Anexa 1

NTPA 001/2005 denumeşte valorile limită pentru poluanţii apelor uzate evacuate în receptorii naturali. Aceştiasunt prezentaţi în tabelul 1.

Tabel 1. Valori limită de încărcare cu poluanţi a apelor uzate industriale şi urbane evacuate în receptorinaturali

Nr.ctr.

Indicatorul de calitateU.M.

Valori limităadmisibile

1. Temperatură C 35

2. pH unit. pH 6,5-8,5

3. Materii în suspensie mg/dm3 35 (60)

4. Consum biochimic de oxigen CBO5 mg O2/dm3 25

5. Consum chimic de oxigen CCOCr mg O2/dm3 125

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

7. Azot total mg/dm3 10 (15)

8. Azotaţi NO- mg/dm3 25 (37)

9. Azotiţi mg/dm3 1 (2)

10. Sulfuri si H2S (S2-) mg/dm3 0,5

11. Sulfiţi (SO32-) mg/dm3 1

12. Sulfaţi (SO42-) mg/dm3 600

13. Fenoli antrenabili cu vapori de apă mg/dm3 0,3

14. Substanţe extractibile cu solvenţiorganici

mg/dm3 20

15. Produse petroliere mg/dm3 5

16. Fosfor total mg/dm3 1 (2)

17. Detergenţi sintetici mg/dm3 0,5

18. Cianuri totale mg/dm3 0,1

19. Clor rezidual liber mg/dm3 0,2

20. Cloruri mg/dm3 500

21. Fluoruri mg/dm3 5

22. Reziduu filtrat la 105C mg/dm3 2000

23. Arsen mg/dm3 0,1

24. Aluminiu mg/dm3 5

25. Calciu mg/dm3 300,6

26. Plumb (Pb2+) mg/dm3 0,2

27. Cadmiu (Cd2+) mg/dm3 0,2

73

28. Crom total mg/dm3 1

29. Crom hexavalent (Cr6+) mg/dm3 0,1

30. Fier total ionic mg/dm3 5

31. Cupru (Cu2+) mg/dm3 0,1

32. Nichel (Ni2+) mg/dm3 0,5

33. Zinc (Zn2+) mg/dm3 0,5

34. Mercur mg/dm3 0,05

35. Argint mg/dm3 0,1

36. Molibden mg/dm3 0,1

37. Seleniu mg/dm3 0,1

38. Mangan mg/dm3 1

39. Magneziu mg/dm3 100

40. Cobalt mg/dm3 1

74

Anexa 2

Factorii care influenţează selecţia operaţiilor şi proceselor unitare:

Factorii cei mai importanţi care intervin în evaluarea şi selecţia operaţiilor şi proceselor unitare sunt prezentaţisintetic în tabelul 2:

Tabel 2.Nrcrt

Factor Observaţii

1. Debitul de ape uzate Procesul tehnologic propus trebuie să corespundă debitului estimatde ape uzate

2. Posibilitatea de aplicare aprocesului de epurare propus

Aceste posibilităţi sunt evaluate pe baza experimentelor anterioare şia datelor din literatură din instalaţiile pilot sau instalaţiile înfuncţiune

3. Variaţia de debit şi compoziţie aleapelor uzate

Sunt analizate în ideea uniformizării acestora prin procesultehnologic propus (se propune bazin de egalizare)

4. Caracteristicile şi compoziţia apeiuzate

Influenţează în mod direct selecţia proceselor sau operaţiilor folosite: fizice, chimice, biologice, epurare avansată

5. Identificarea poluanţilor prioritari(compuşi toxici)

Este important pentru că în funcţie de rezultatul acestei analize sehotărăşte dacă este necesară epurarea avansată şi unde este plasatăaceastă treaptă de epurare (înainte sau după epurarea biologică)

6. Condiţii climatice Temperatura, umiditatea sunt factorii care au un rol deosebit înalegerea procesului biologic

7. Condiţii de reacţie/ alegereareactorului

Este vorba de procese chimice şi biologice care sunt stabilite înfuncţie de condiţiile cinetice şi termodinamice ale procesului

8. Performanţele realizate De obicei, se propun procesele care au eficienţe mari prin prismagradului de epurare necesar

9. Deşeurile rezultate în proces Nămolurile de diferite compoziţii, produşi secundari, gaze suntfactori care conduc la varianta optimă de epurare. Pentru fiecarevariantă de procese propuse şi modalităţi de neutralizare, valorificarea deşeurilor

10. Factorii de mediu în general Direcţia vântului, zgomotul, distanţa faţă de zonele rezidenţiale,caracteristicile emisarului

11. Necesarul de substanţe chimice Trebuie evaluat pe baza procesului de epurare chimică sau atuncicând se utilizează adjuvanţi în epurarea biologică

12. Necesarul de utilităţi Pentru fiecare proces tehnologic propus se analizează plecând de laun anumit debit de ape uzate sau o populaţie echivalentăcorespunzătoare necesarului de utilităţi

13. Necesarul de personal Se evaluează de la început necesitatea de pregătire a personalului14. Probleme de exploatare şi

fiabilitate a instalaţiei (costuri deexploatare)

Se analizează toate costurile pentru realizarea instalaţiei

15. Costuri cu investiţia şi amortizare Dacă am propus mai mult de trei procese atunci trebuie calculatcostul pe fiecare în parte

16. Evaluarea proceselor auxiliare Pompe, schimbătoare de căldură17. Complexitatea proceselor Influenţează costurile de operare, necesitatea de pregătire a

personalului necesar de teren18. Spaţiul necesar staţiei de epurare

în ansamblul săuSe preferă staţii de epurare foarte compacte deoarece terenurile suntfoarte scumpe

75

Anexa 3

Tabel 3. Influenţa proceselor tehnologice asupra mediului

Procese,operatiiSau combinatii

Suprafaţa deteren ocupata

Controluldebitului

Controlulcalităţii

influentului

Poluareaaerului

Deşeurirezultate

Epurare preliminară minimă bun bun mirosuri nisip, solidePompare minimă bun bun mirosuri nimic

Sediment primar moderată excelent bun mirosuri nămolCoagulare şisedimentare

minimă bun f. bun mirosuri nămol

Epurare biologică cufilm

maximă bun excelent mirosuri nămol

Nămol activ moderată excelent bun COV nămolReactor biologic

discontinuuminimă nesatisfăcător bun COV nămol

Nămol activ reactivat medie bun bun COV nămolSisteme combinateaerobe, anaerobe,

anoxice

medie excelent bun COV nămol

Filtrare moderată bun nesatisfăcător - filtrat

Adsorbţie pe cărbuneactiv

moderată bun nesatisfăcător emisii cărbuneepuizat

Documents

Tratarea Si Epurarea Apelor Industriale