Epurarea biologica

Epurarea biologica

I. INTRODUCERE

1.1 Metabolismul bacterian

Epurarea biologica este procesul tehnologic prin care impuritatile organice din apele uzate sunt transformate ,de catre o cultura de microorganisme, in produsi de degradare inofensivi (CO₂,H₂O,alte produse) si in masa celuara noua (biomasa).Cultura de microorganisme poate fi dispersata in volumul de reactie al instalatiilor de epurare sau poate fi fixata pe un suport inert.In primul caz epurarea se va numi biologica cu namol activ ,iar cealalta se va realiza in constructii cu filtre biologice,cu biodiscuri .Namolul activ fiind un material in suspensie ,trebuie separat de efluentul epurat prin : sedimentare ,foltatie ,filtrare,centrifugare.Cea mai utilizata metoda fiind prin sedimentare.

Rolul principal in epurarea biologica este detinut de bacterii.Aceste microorganisme consuma substantele organice din apele uzate si pot trai in prezenta sau in absenta oxigenului.In functie de necesarul de oxigen ,procesul poate fi :aerob sau anaerob.Procesul aerob se utilizeaza cu prioritate la indepartarea poluantilor din apele uzate ,pe cand cel anaerob la prelucrarea namolurilor.

Epurarea biologica se realizeaza ca urmare a metabolismului bacterian.Metabolismul bacterian reprezinta totalitatea proceselor implicate in activitatea biologica a unei celule, prin intermediul carora energia si elementele nutritive sunt preluate din mediul inconjurator si utilizate pentu biosinteza si crestere.

Dupa cum procesele metabolice sunt insotite de consum sau eliberare de energie,ele sunt de doua tipuri :

procese de dezasimilatie (exoterme)

procese de asimilatie (endoterme)

In ansamblu , diferitele reactii biochimice ale metabolismului

indeplinesc functii esentiale pentru viata celulei.

Reactiile implicate in metabolismul celular sunt coordonate de un numar mare de sisteme enzimatice , care catalizeaza toate transformarile ce au loc in procesele de dezasimilatie si asimilatie.

Mediul prea acid sau prea bazic (de fapt pH-ul) poate inactiva reactiile catalizate de enzime.Ele mai pot fi inactivate si de urmatorii factori : agitare mecanica violenta, ultrasunete ,radiatii, metale grele (Fe , Mg ,Ag,Cu), cianuri ,agenti oxidanti.

1.2 Cresterea unei celule nu se face la infinit, ci se intrerupe la un moment dat ,cand se produce diviziunea si are loc multiplicarea .

Cresterea unui microorganism se realizeaza prin depunerea uni, bi si tridimensionala de substanta noua , ceea ce determina marirea unui individ(celula) in sensul celor trei dimensiuni .In conditii experimentale procesul este bine cunoscut si evolueaza intr-o serie de faze succesive.

Spre deosebire de organismele superioare , la care abolirea pentru o perioada relativ scurta a functiilor biologice si a capacitatii de reproducere a celulelor componente determina fenomene de degradare cu caracter ireversibil , care determina moartea , la bacterii activitatile biologice pot fi partial sau total suspendate pentru perioade foarte indelungate , fara ca aceasta sa provoace moartea celulelor.

II. CONTINUT ESENTIALIZAT

2.1 Generalitati

Caracteristicile biologice. In apele uzate si in emisari se intalnesc diferite organisme, de la cele mai mici, care nu pot fi vazute cu ochiul liber, pana la cele mai mari, vizibile cu ochiul liber.

Cele mai mici dintre acestea sunt virusurile si fogii, bacteriile patogene si nepatogene. Ele pot fi identificate numai in baza observatiilor directe sau la microscop si a actiunii lor in diferite medii de cultura.

Organismele mai mari sunt constituite din ciuperci, alge, protozoare,larve de insecte, viermi, melci si se determina prin observatii directe la microscop.

Organismele, prin actiunea lor, pot fi vatamatoare, nevatamatoare si folositoare. Numeroasele bacterii din apele uzate, chiar daca nu au conditii corespunzatoare pentru dezvoltare, pot supravietui in ele un timp indelungat si determina raspandirea unor boli hidrice si deci sunt vatamatoare. Unele bacterii, ca de exemplu cele aerobe, care intervin activ in cadrul proceselor de epurare, sunt deci bacterii folositoare.

Absenta organismelor din apa poate indica prezenta unor substante toxice.

Determinarea diferitelor organisme din apa uzata bruta si tratata in statiile de epurare constituie o operatiune de foarte mare importanta pentru cunoasterea eficientei acestora si stabilirea de masuri pentru un cat mai mare randament. Prezenta unor organisme sau absenta lor poate indica mersul epurarii biologice din statiile de epurare sau al epurarii pe cursurile de apa.

Caracteristicile bacteriologice. Stabilirea caracteristicilor bacteriologice ale apei au drept scop determinarea numarului, genului si conditiilor de dezvoltare a bacteriilor in efluentul statiilor de epurare sau in emisar.

Caracteristicile bacteriologice ale apei dau informatii numeroase si in ceea ce priveste evitarea propagarii si contolului bolilor contagioase, in care scop efectuarea de determinari atat asupra apelor uzate cat si a emisarilor este de o deosebita importanta. Se determina indeosebi colibacilii care traiesc in intestinele umane. Numarul de colibacili la 100 dm³ apa reprezinta un etalon de masura pentru poluarea emisarilor in care sunt deversate apele uzate.

Se deosebesc urmatoarele categorii de bacterii : banale, care nu sunt daunatoare organismului omenesc ; coliforme, care in numar redus sunt inofensive, in numar mare indicand murdarirea apei cu reziduuri umane sau animale ; bacterii saprofite, prezente in apele uzate ; bacterii patogene, care sunt daunatoare organismului omenesc si produc boli hidirce ( febra tifoida, holera) ; bacteriofogii, prezenti in apele uzate.

2.2 Metode de epurare. Epurarea apelor uzate se poate face prin metode : mecanice (primare), biologice (secundare) si avansate (tertiare). La fiecare metoda se asigura retinerea diferitelor substante din apele de scurgere folosind mijloace fizice (la epurarea mecanica), chimice (la epurarea chimica)sau biochimice (la epurarea secundara si cea tertiara).

Metodele biologice (secundare) constau din retinerea substantelor coloidale si dizolvate din apele de scurgere si in mineralizarea aeroba a substantelor organice retinute. Substantele solubile care au trecut de lucrarile de epurare mecanica sunt retinute de lucrarile de epurare biologica. O parte din substantele transformate se dizolva in apa si raman ca substante inofensive antrenate de curentul de apa, iar alta parte se depun sau se degaja in stare gazoasa.

Epurarea biologica poate avea loc in conditii apropiate de cele naturale sau in conditii create artificial.

Pentru epurarea biologica in conditii apropiate de cele naturale se prevad campuri de irigare, campuri de infiltrare si iazuri biologice prin care CBO₅ se reduce cu 90-95 % iar bacteriile se distrug in proportie de 95-99 % din cantitatea initiala.

Epurarea biologica in conditii create artificial se realizeaza in filtre biologice de mica incarcare, filtre biologice de mare incarcare si bazine de aerare.

Inainte de lucrarile de epurare biologica se prevad lucrari de epurare mecanica cu decantoare primare, pentru retinerea celei mai mari parti din substantele insolubile aflate in apele de scurgere, iar dupa lucrarile de epurare biologica artificiala se prevad decantoare secundare cu scopul de a retine namolul activat adus de apele de scurgere. Din decantoarele secundare namolul activat se trimite ca namol de recirculare la bazinele de aerare, la biocoagulatoare, la decantoare primare sau la constructiile si instalatiile de prelucrare.

In cazul in care nu se dispune de date asupra caracteristicilor apelor emisarului, se va considera suficienta epurarea mecanica atunci cand la 1 l/s debit mediu lunar minim cu asigurarea de 95 % corespunde o incarcare maxima de 7-10 locuitori, conform normativelor actuale pentru proiectarea statiilor de epurare mecanica a apelor uzate orasenesti. In unele cazuri, epurarea biologica se alege pe baza de experimentari in statii pilot, instalatii dimensionate la un debit de circa 1/10 din debitul total.

Dezinfectarea apelor de scurgere se face pe cale chimica prin clorare cu clor gazos sau cu clorura de var si numai atunci cand este ceruta de organele sanitare, deoarece necesita cantitati mari de clor si aportul insemnat de cloruri este daunator emisarului. Apele uzate trecute prin lucrari de epurare biologica, in conditii apropiate de cele naturale, in general nu se dezinfecteaza. Pentru asigurarea contactului intre apele uzate si solutia de clor se amenajeaza bazine de contact. Decantoarele secundare folosite dupa filtrele biologice pot fi folosite si ca bazine de contact atunci cand se impune dezinfectarea apelor uzate epurate.

III. EPURAREA BIOLOGICA A APELOR

UZATE

Procesul de epurare aeroba are loc astfel : substantele organice din apele uzate sunt absorbite si concentrate la suprafata biomasei ; aici, prin activitatea enzimelor eliberate de celula (exoenzimele) , substantele organice sunt descompuse in unitati mai mici , care patrund in celula microorganismelor , unde sunt metabolizate : prin metabolizare se obtin produsi de descompunere (CO₂ , H₂O), energie si material celular nou.

Procesele in mediul aerob conduc la oxidarea completa a substantelor organice ,pana la CO₂ si H₂O, eliberandu-se astfel importante cantitati de energie.

Epurarea biologica aeroba se poate realiza atat in bazine cu namol activ (bazine de aerare , iazuri biologice) cat si in bazine cu film biologic (filtre biologice, biodiscuri).

3.1 BIODEGRADABILITATE SI TRATABILITAE

Pentru ca impuritatile continute intr-o apa uzata sa poata fi indepartate prin epurare biologica , acestea trebuie sa fie biodegradabile.Apa uzata care contine impuritati biodegradabile este tratabila biologic.

Biodegradabilitatea unei substante este deci,calitatea acesteia de a fi degradata prin procedee de oxidare biologica.

Apele uzate menajere contin suficiente cantitati de substante nutritive (glucide,proteine,lipide si derivati ai acestora), factori de crestere , saruri minerale, penru a constitui un mediu adecvat dezvoltarii si multiplicarii microorganismelor namolului activ si filmelor biologice.

Apele uzate industriale cu continut de substante organice, de cele mai multe ori de sinteza, trebuie abordate cu multa atentie din acest punct de vedere ;ele contin ,de cele mai multe ori ,substante ce nu se degradeaza biologic,mai mult, chiar toxice pentru cultura de microorganisme.

Prin degradare biologica sau biodegradare se inteleg procesele fizico-chimice si biochimice prin care o substanta este transformata de catre organisme ,in mediu si conditii naturale sau in mediu si conditii artificiale ,in asa fel incat isi pierde identitatea,deci biodegradarea poate fi definita ca distrugere a compusilor chimici prin actiunea biologica a organismelor vii ,in domeniul protectiei si epurarii apelor pot fi luate in considerare mai multe grade de degradare biologica :

primara , partiala,acceptabila si totala.

Tratabilitatea unei ape uzate reprezinta capacitatea acesteia de a-si micsora complexitatea si numarul componentilor organici, datorita actiunii microorganismelor prezente in instalatiile de epurare ;

in acelasi timp ,este necesar ca biomasa sa se dezvolte ca urmare a proceselor de asimilare.Apele uzate care contin compusi degradabili

se numesc tratabile biologic.

Tratabilitatea apelor uzate poate fi exprimata prin indepartarea substantelor organice din apa sau prin indepartarea substantelor asimilabile ; in acelasi timp, concentratia materiilor in suspensie da indicatii asupra cresterii biomasei.

Pot fi considerate ape tratabile biologic , in sensul definitiei de mai sus ,apele uzate care in timpul trecerii prin instalatiile de epurare corect dimensionate permit indepartarea substantelor organice totale (CCO) in procente de 60-90% ,iar a substantelor asimilabile (CBO₅) in procente de 80-98% .

3.2 EXPRIMAREA CANTITATIVA A CONTINUTULUI DE IMPURITATI DIN APELE UZATE.

In general ,pentru uzul curent al determinarilor cantitative de substante organice din apele naturale,apele uzate ,efluentii epurati se folosesc urmatoarele metode: consumul chimic de oxigen(CCO) , consumul biochimic de oxigen(CBO) si carbonul organic total (COT).

Consumul chimic de oxigen ,CCO-ul ,este un indicator care exprima in mod indirect continutul materialului organic al unei solutii(ape uzate),prin intermediul oxigenului echivalent necesar oxidarii chimice a acestora.

Principiul determinarii consta in oxidarea substantelor oraganice din apa uzata cu un oxidant puernic (K₂Cr₂O₇ , KMnO₄ in mediu acid, alti oxidanti) si exprimarea cantitatii de agent oxidant consumat in reactie prin intermediul oxidenului echivalent (ex : 1 ml solutie K₂Cr₂O₇ corespunde unei cantitati echivalente de 8 mg O₂).

Concentratia materialului organic se exprima ,in acest fel,prin cantitatea de oxigen echivalenta oxidantului consumat (ex :mgO₂/l).

Metoda de determinare a CCO-ului este cea prezentata in STAS

6952-84.Conform acestei metode ,oxidarea se realizeaza cu bicromat de potasiu (K₂Cr₂O₇) in solutie acida (H₂SO₄) si la cald, ceea ce ar asigura o transformare totala a substantelor organice existente in apa puzata la CO₂ si H₂O.

Realizat in conditii standardizate, testul CCO are avantajul reproductibilitatii analitice satisfacatoare (deviere standard +,-8%),

precum si pe acela al duratei acceptabile pentru efectuarea analizelor

(1,5-2 h),ceea ce este deosebit de important pentru controlul procesului de epurare intr-o statie.

Consumul biochimic de oxigen ,CBO,este un indicator care exprima ,in mod indirect ,cantitatea de material organic existent in apa uzata prin intermediul oxigenului necesar oxidarii biochimice a acestuia.

Principiul metodei consta in punerea in contact, intr-un vas inchis ermetic , a solutiei de analizat, cu o cantitate mica de suspensie de microorganisme si determinarea consumului de oxigen in interiorul vasului intr-un interval fix de timp. CBO-ul evalueaza cantitatea de oxigen consumata de catre microorganismele introduse cu inoculul in reactiile biochimice de transformare metabolica a impuritatilor.

Concentratia impuritatilor se exprima prin cantitatea de oxigen consumata raportata la volumul solutiei.Daca CCO-ul este o masura a concentratiei substantelor organice totale existente in apele uzate, CBO-ul este o masura numai a concentratiei substantelor organice ce pot fi consumate de microorganisme pentru crestere si necesitati energetice.CCO-ul este intotdeauna mai mare decat CBO-ul.

CBO-ul se poate determina prin metoda dilutiei(STAS 6560-82)

si cu ajutorul aparatelor respirometrice(Hach,Sapromat).

Determinarea CBO-ului prin metoda dilutiei este supusa criticilor, in special in situatiile in care se aplica unor solutii cu continut mai ridicat de substante organice.In aceste cazuri ,probele de analizat trebuie mult diluate pentru a se putea asigura oxigenul necesar reactiilor biochimice de catre oxigenul dizovat in proba diluata.Dilutia

se realizeaza cu o apa saturata in O₂ .Prin dilutie se modifica insa conditiile de mediu create microorganismelor in diversele flacoane puse la incubat si se obtin,din acest motiv, abateri importante ale consumului de O₂ de la o dilutie la alta,pentru aceeasi proba .

Consumul biochimic de O₂ rezulta din diferenta intre concentratiile O₂ dizolvat in probele supuse testului la inceputul si la sfarsitul perioadei de incubare.Determinarile experimentale au arata ca dupa 5 zile de incubare se consuma circa 80-90% din substanta organica prezenta in apa uzata. Aceasta valoare a consumului biochimic la 5 zile (CBO₅) a fost retinuta si reprezinta, in mod conventional, parametrul cel mai folosit in aprecierea calitatii apelor de suprafata sau a continutului de impuritati organice biodegradabile in apele uzate.

Consumul biochimic de O₂ este o insumare a oxigenului necesar

urmatoarelor procese :

oxidarea carbonului si a hidrogenului din substantele organice folosite ca sursa de hrana de catre microorganismele aerobeCBO-C)

oxidarea azotului din azotiti ,amoniac si substante organice cu azot care serveste ca sursa de hrana pentru bacterii specifice(CBO-N)

oxidarea unor substante reducatoare care reactioneaza chimic cu oxigenul molecular dizolvat

Pentru perioadele de incubare,in afara de 5 zile, mai exista un termen cu semnificatie si anume valoarea consumului biochimic de O₂ la a 20 zi de la incubare ,respectiv CBO₂₀ .Aceasta valoare este folosita in multe cazuri conventional pentru aprecierea CBO final ;ea ar indica un consuma de circa 98,9% al sustantelor organice din apele uzate .

Continutul total de carbon organic (COT) este un alt indicator pentru impuritatile din apele uzate.Pentru realizarea acestei determinari sunt necesare insa tehnici analitice mai deosebite sau aparate speciale.

3.3 MICROORGANISMELE IN PROCESUL DE EPURARE

Compozitia biomasei.Pentru a putea stabili performantele procesului de epurare biologica este necesara cunoasterea calitativa si cantitativa a biomasei care se gaseste in instalatie.In cazul in care biomasa este depusa pe un suport inert (film biologic),cantitatea acesteia , in proces se considera proportionala cu suprafata specifica ariei pe care creste.In cazul namolului activ ,este necesara stabilirea concentratiei de biomasa .

In bazinele cu namaol activ, biomasa se prezinta sub forma unor flocoane a caror culoare variaza de la galben-brun la aproape negundo, in functie de calitatea apei uzate.

Speciile de microorganisme care formeaza namolul activ sunt considerate intamplatoare , in sensul ca nu sunt adaugate in mod deliberat in sistem.

Bacteriile din namolul activ sunt organisme monocelulare, care utilizeaza pentru crestere si in scpo energetic hrana solubila ; fiecare celula este un organism independent,capabil sa execute toate functiile necesare vietii.Bacteriile sunt formate din 80% apa si 20% substanta uscata ,din care 90% reprezinta substante organice.

Determinarea cantitativa a biomasei (namolul activ).Determinarea concentratiei de biomasa intr-o instalatie de epurare se face prin cantarire ,in mod similar cu stabilirea continutului de suspensii dintr-o apa uzata.Proba de namol activ se ia ,se filtreaza si se usuca la 105^oC(indica STAS 6953-81).Reziduul uscat obtinut la acesata temperatura mai scazuta poate retine insa apa de hidratare sau apa interna, care se indeparteaza greu, ceea ce necesita timp mai indelungat pentru atingerea greutatii constante.Reziduul uscat la temperatura mai mare(180^oC)pierde cu mai multa usurinta apa retinuta mecanic.

Materiile in suspensie ce alcatuiesc biomasa sunt amestecuri de substante organice si anorganice ce intra atat in compozitia materiei vii cat si nevii. Substantele organice din biomasa se determina, in ansamblu ,din reziduul uscat ,deci din materiile in suspensie, prin calcinare la 600^oC. Pierderea la calcinare este considetrata ca parte organica a biomasei.

3.4 EPURAREA BIOLOGICA CU NAMOL ACTIV.

Influentul cu continutul de impuritati organice ,dizolvate si/sau dispersate coloidal, este pus in contact intr-un bazin de aerare cu cultura mixta de microorganisme -namol activ-care consuma impuritatile degradabile biologic din apa uzata.Apa epurata se separa apoi gravitational de namolul activ in decantorul secundar.O parte din namolul activ ,separt in decantorul secundar este recirculata in bazinul de aerare ,iar alta parte este evacuata ca namol in exces in decantorul primar in asa fel incat in bazinele de aerare se mentine o concentratie relativ constanta de namol activ ;in bazinul de aerare cultura de microorganisme este mentinuta in conditii de aerare, printr-un aport permanent de aer sau O₂ .

3.5 VARIANTE ALE PROCESULUI CU NAMOL ACTIV.

Modul in care se realizeaza curgerea apei prin bazinul de aerare,

recircularea namolului activ ,aportul oxigenului depind de tipul instalatiei utilizate in operatiile de epurare.In acest sens ,se cunosc mai multe scheme tehnologice ale procesului cu namol activ.

Schema epurarii clasice-conventionale este prima schema folosita pentru epurarea apei cou namol activ.Ea a fost adaptata si incercata la Manchester in anul 1916, unde a fost pus in functiune primul bazin cu namol activ.

Schema distributiei in etape a incarcarii organice din apa se caracterizeaza prin alimentarea apei in mai multe puncte de-a lungul bazinului, ceea ce conduce la anularea in parte a efectului variatiei concentratiei impuritatilor din apa uzata asupra namolului activ.Alimentarea biomasei este mai echilibrata, devenind aproape egala in lungul bazinului.

Schema distributiei uniforme a incarcarii organice si a namolului activ recirculat realizeaza o distributie aproape egala a impuritatilor din apa si a namolului in intregul volum al bazinului de aerare.Accesul influentului si a namolului activ in bazin se poate face la suprafata apei, ceea ce conduce la o aerare suplimentara a acestora.

Acest mod de a introduce apa si namolul in bazin contribuie si la combaterea fenomenului de spumare produs de detergenti sau alte substante tensioactive.

Schema epurarii in doua trepte corespunde la trecerea apei printr-o pereche de bazine de aerare si de decantoare secundare.

Namolul rezultat din decantarea secundara este fie inapoiat sau indepartat in cadrul fiecarei trepte,fie ca numai namolul in exces

dintr-o treapta este recirculat in cealalta, de unde este apoi indepartat cu namolul in exces al acestei trepte.

Schema de epurare cu regenerarea (reaerarea) namolului sau a stabilizarii de contact. Reaerarea namolului din decantoarele secundare a fost prevazuta pentru imbunatatirea calitatii lui, in vederea recircularii.La reaerarea namolului a trebuit insa sa se adauge si hrana corespunzatoare, in care scop s-a introdus supernatantul (apa de namol)din bazinele de fermentare a namolului.

Aceasta schema are avantajul unor volume construite mai mici decat in situatia schemei clasice pentru aceeasi eficienta de epurare.Aceasta schema de epurare poate fi utilizata in cazul apelor cu incarcare organica mare.

Schema epurarii apei in bazine cu namol activ de mare incarcare este asemanatoare cu a epurarii clasice, insa aici se obtine numai o epurare partiala a apei (60-80% eficienta din punct de vedere al CBO-ului, prin practicarea unei scurte perioade de aerare ,circa 2 h).

Schema de epurare cu aerare prelungita -oxidare totala, stabilizarea namolului, bioaerarea prelungita, fermentarea aeroba a namolului etc,presupune o aerare de durata a apelor uzate.

3.6 PARAMETRII PROCESULUI DE EPURARE CU NAMOL ACTIV (definitii si relatii)

Raportul de recirculare a namolului activ, r este raportul dintre debitul de namol recirculat q si debitul influent Q :

r=q/Q

Raportul de evacuare a namolului in exces w este raportul dintre debitul de evacuare a namolului activ excedentar Q_w si debitul influent instalatiei  Q :

w = Q_w/Q

Concentratia impuritatilor in influentul treptei de epurare biologica C₀ si efluentul acesteia C reprezinta cantitatea de CCO sau CBO₅ existenta intr-un volum dat de apa uzata sau epurata.

Concentratia namolului activ in bazinul de aerare C_N reprezinta cantitatea de namol activ exprimat ca substanta uscata (SU) sau volatila (SV) existenta intr-un volum dat de bazin de aerare.

Concentratia namolului activ in sistemul de recirculare C_NR si in sistemul de evacuare reprezinta cantitatea de namol activ exprimat ca substanta uscata sau volatila existenta intr-un volum dat de suspensie recirculata sau evacuata.

Incarcarea organica a namolului activ I_ON sau raportul hrana/microorganisme este raportul dintre cantitatea totala de impuritati organice ,exprimata sub forma de CCO sau CBO₅ ,influenta zilnic treptei de epurare si cantitatea totala de namol activ din bazinul de aerare.Incarcarea organica se calculeaza cu relatia :

I_ON =QC₀/VC_N

Incarcarea organica a bazinului de aerare I_ob este raportul dintre cantitatea de impuritati organice, exprimate sub forma de CCO si CBO₅ , influenta zilnic treptei de epurare si volumul total al bazinelor de aerare.I_ob se calculeaza cu relatia :

I_ob=QC₀/V

Indicele de namol I_n reprezinta raportul dintre volumul de namol (V_n) depus ,dupa o decantare de 30 min ,dintr-o proba prelevata din bazinul de aerare si masa suspensiilor exprimate ca substanta uscata la 105^oC (C_n) existenta in acea proba :

I_n=V_n/C_n

Varsta namolului O_n este considerata ca timpul mediu in care o particula de namol activ ramane sub aerare.Se determina acest timp, impartind la cantitatea de namol evacuata ca excedentar zilnic, cantitatea de namol care se gaseste in bazinul de aerare, conform relatiei:

Q_n=VC_n/Q_wC_NR

Namolul in exces N_ex reprezinta namolul care trebuie eliminat din proces pentru a pastra in bazinele de aerare o concentratie a acestuia cat mai constanta.Acest namol excedentar reprezinta ,de fapt, cantitativ materialul biologic care apare ca urmare a convertirii impuritatilor in biomasa.Cu cat apa uzata este mai concentrata, cu atat este mai mare cantitatea de namol care trebuie evacuata ca excedentar.

Necesarul de oxigen reprezinta cantitatea de oxigen ceruta pentru ca procesul sa se desfasoare in conditii optime.O₂ in proces este utilizat, pe de o parte,pentru oxidarea impuritatilor, iar pe de alta parte, pentru mentinerea viabilitatii microorganismelor.Necesarul de O₂ trebuie sa asigure cantitatea totala de O₂ ceruta de proces.

Timpul de retentie hidraulic t sau durata de stationare este raportul dintre volumul bazinelor de aerare V si debitul influent Q conform relatiei :

t=V/Q

3.7 CONSTRUCTII SI INSTALATII

Bazinele de aerare cu namol activ

Bazinele de aerare sunt constructii a caror forma in plan poate fi radiala, dreptunghiulara sau patrata.In cazul statiilor de mari dimensiuni se folosesc, de regula bazinele dreptunghiulare sau patrate, intrucat in aceste situatii se realizeaza economie de teren construibil.

Apa uzata decantata primar este alimentata in bazinul de aerare in conformitate cu schema de epurare adoptata in cadrul statiei.

Bazinele de aerare pot fi cu aerare pneumatica sau mecanica.

Bazinele de aerare pneumatica.Aerare pneumatica se caracterizeaza prin introducerea de bule de aer in apa.Acestea sunt, tinand cont de marimea lor, de trei categorii :bule fine(1-1,5mm),bule mijlocii (1,5-3mm) si bule mari (>120mm).Bulele fine sunt obtinute prin distributia aerului prin difuzori porosi ;bulele mijlocii rezulta din distributia aerului prin conducte prevazute cu orificii cu diametru de 1-5mm.,iar bulele mari sunt rezultatul distributiei aerului prin conducte sau placi gaurite.

Deci, dupa modul de obtinere a bulelor ,bazinele de aerare pot fi cu difuzori porosi si cu conducte gaurite.Difuzorii porosi pot fi montati uniform distribuiti pe intreaga suprafata a radierului bazinului sau langa peretele acestuia.

Suprafata ocupata de difuzorii porosi reprezinta circa 15-25% din suprafata bazinelor de aerare.Difuzorii porosi pot fi de fprma diferita :placi,tuburi,discuri etc.Pentru construirea lor pot fi utilizate betoane speciale, materiale plastice,metale etc ,acestea fiind rezistente la uzura si croziune.

Dimensiunea medie a porilor variaza de la 5-100 microni.

Pierderea de sarcina trebuie sa fie cat mai mica posibila, ea fiind in mod normal de ordinul 10-200mm H₂O.Debitul de aer necesar este in functie de incarcarea cu materii organice a apei uzate si de eficienta de epurare care trebuie realizata.

Difuzorii porosi au marele dezavantaj ca se colmateaza foarte usor, de aceea aerul utilizat este filtrat inainte de a fi trecut prin difuzorii porosi.

Concentratia in impuritati a aerului insuflat nu trebuie sa depaseasca 0,05mg/m³.Exista trei tipuri de echipament pentru filtrarea aerului :filtre vascoase, filtre uscate si electrofiltre.

Distributia aerului se realizeaza prin conducte gaurite asezate perpendicular pe pereti, la o distanta medie de nivelul apei de 0,8m.La mijlocul bazinului si in lungul acestuia se asaza pereti transversali care ajuta la realizarea unui bun amestec in bazin.

Pentru obtinerea aerului se pot folosi :ventilatoare, turbosuflante si turbocompresoare.

Bazinele cu aerare mecanica.Aerarea mecanica este un procedeu tehnic prin care se pune in contact apa uzata, namolul activ si aerul atmosferic in urma unei amestecari mecanice intense.

Dupa felul in care se introduce aerul in continutul bazinului de aerare, aeratoarele mecanice sunt de trei categorii :cu perii sau palete (cu ax orizontal); cu aspiratie; cu rotor (cu ax vertical).

Aeratoarele mecanice cu perii sau palete sunt folosite in prezent, in multe statii de epurare, fiind cunoscute sub numele de perii Kessener, rotoare Mammuth sau aeratoare cu ax orizontal. Bazinele de aerare in care ele pot fi montate sunt de mai multe feluri : canale de forma circulara sau eliptica, bazine rectangulare cu profil trapezoidal.

Principiul de actionare este urmatorul :prin invartirea periei se creeaza, in bazinul de aerare, curenti longitudinali care contribuie la aducerea straturilor inferioare la suprafata, favorizand astfel contactul cu atmosfera, respectiv cu oxigenul.

Aeratoarele mecanice cu aspiratie se bazeaza pe urmatorul principiu :la rotirea unui corp cu un anumit profil in apa se creeaza, datorita curentilor de fluid, in unele zone de contact ale corpului cu fluidul depresiuni sau suprapresiuni. Efectul este simular cu ceea ce se intampla la curgerea unui fluid printr-o conducta pe care este montata o diafragma.Datorita curentului de fluid, in zona dinaintea diafragmei se creeaza o suprapresiune, iar in zona din spatele diafragmei o depresiune.La aeratoarele cu aspiratie, insa, lichidul ramane pe loc si se misca agitatorul.

Aeratoarele cu rotor . Aeratoarele mecanice sunt compuse din doua elemente principale: grupul de actionare format din motor si reducator si rotorul propiu-zis.

Acest ansamblu se monteaza in bazinul de aerare printr-un sistem fix, pe o pasarela, sau mobil, pe plutitori.

Rotorul constituie partea principala a sistemului de aerare.El este constituit dintr-un disc de intrare inferior si unul de iesire superior. Intre cele doua discuri sunt montate palete.Eficienta de aerare depinde de multi factori, ca :numarul paletelor, forma acestora, turatia imprimata rotorului, adancimea de imersie,etc.

Viteza periferica maxima recomandata acestor tipuri de aeratoare este de 5m/s, pentru a evita distrugerea flocoanelor de namol activ.

Adancimea de imersie variaza mult in functie de tipul de aerator si in functie de ea, transferul de O₂ este mai mare sau mai mic.

Bazinele de aerare alimentate cu O₂ pur. In cazul acestor bazine, O₂ necesar proceselor biologice este furnizat direct de la o instalatie de obtinerea O₂ .Timpul de retentie care se asigura in astfel de bazine este de 1-3 ore, concentratia O₂ fiind de 4-8 mg/l.

Concentratia de namol poate atinge in aceste bazine valori de 4000-5000 mg/l.Pentru o buna utilizare a O₂ aceste bazine sunt inchise.

Decantoarele secundare fac parte integranta din treapta de epurare biologica ; ele au drept scop sa retina namolul- materiile solide in suspensie separabile prin decantare (pelicula biologica sau flocoanele de namol activ).

Evacuarea namolului activ din decantoarele secundare trebuie realizata in mod continuu.

Pentru separarea namolului activ, cele mai indicate decantoare ar fi cele verticale.

In privinta decantoarelor radiale sau longitudinale, se recomanda ca raportul dintre lungime (sau diametru) si adancimea apei la pereti sa fie de 7 :1, respectiv 10 :1.

Statii de epurare monobloc. Statiile monobloc reunesc intr-o singura constructie spatiile mai multor epurari, prin acestea eliminandu-se pomparea namolului recirculat.Ele sunt folosite ca trepte independente de epurare completa fiind precedate de decantarea primara.

Este construita dintr-un bazin cilindric cu fund plat. Apa bruta, amestecata cu aerul, este introdusa intr-un compartiment central, pe la partea inferioara.In aceasta zona, o turbina cu ax vertical creeaza o agitatie intensa, asigurand un contact strans intre apa bruta si namolul activ.Apa bruta in amestec cu namolul si aerul insuflat ajunge in partea superioara a instalatiei, unde are loc o prima etapa in indepartarea impuritatilor (zona de reactie primara).Apa si namolul (aerul se evacueaza) trec apoi in zona de reactie secundara, unde are loc o a doua etapa de indepartare a impuritatilor.

Circulatia lichidului intre zona de reactie primara (in care apa circula de jos in sus) si zona de reactie secundara(in care apa circula de sus in jos) poate fi reglata prin intermediul unor ferestre care pot fi de diferite proportii.

Intre cilindrul central si peretele exterior pot fi concentratoarele de namol, dispuse in cateva sectoare de cerc, de unde namolul excedentar este evacuat.

3.8 EXPLOATAREA BAZINELOR CU NAMOL ACTIV.

Exploatarea normala.

Pornirea unei instalatii noi.Inainte de a se da in functiune o statie noua, trebuie ca toate bazinele si conductele sa fie curatate de nisip si de resturile ramase de la executia lucrarilor, tot echipamentul mecanic sa fie in perfecta stare de functionare si bine gresat.

Obtinerea unui namol activ corespunzator din apele uzate orasenesti se realizeaza rapid, intr-o perioada variind de la cateva zile la 2-3 saptamani.Pentru aceasta, trebuie ca sa fie indeplinite urmatoarele conditii :

sa se asigure cantitatea de O₂ ceruta de procesul de epurare pentru a oxida impuritatile organice si pentru mentinerea viabilitatii microorganismelor.

sa se dispuna de un volum al bazinelor de aerare suficient de mare pentru a asigura un timp de stationare adecvat in care sa se faca epurarea

sa se recircule namolul depus in decantoarele secundare, in asa fel incat acestea sa nu intre in fermentare anaeroba.

Se poate incepe epurarea unei portiuni pana la o treime din debitul de ape uzate influent statiei, folosind numai acele parti din statie care sunt necesare : decantor primar,unul sau doua bazine de aerare si un decantor secundar.Debitul efluentului decantorului primar va fi marit treptat, intregul debit de apa bruta putand fi introdus prin statie atunci cand concentratia solidelor in suspensie din bazinul de aerare ajunge la 500-800mg/l.Tot namolul care sedimenteaza in decantorul secundar trebuie recirculat imediat in bazinele de aerare, fara sa se evacueze namol in exces.

Cantitatea de aer folosita trebuie sa fie suficient de mare pentru a mentine in bazinul de aerare o concentratie satisfacatoare a O₂ (2mg/l).

Este important sa se asigure o agitare permanenta si de calitate.

Formarea namolului activ depinde intr-o masura foarte mare de temperatura.Cresterea masei biologice intarzie in perioadele mai reci si se accelereaza in perioadele cu timp mai cald,Rezulta ca temperaturile predominante ale aerului si apelor uzate au o influenta directa timpului in care se dezvolta flocoanele de namol activ.

Controlul si mentinerea concentatiei de namol.

Statia trebuie exploatata in asa fel, prin reglarea cantitatilor de namol recirculat si evacuat ca excedentar, incat in bazinul de aerare sa se pastreze o concentratie aproximativ constanta si cat mai ridicata.

Pentru a se putea stabili concentratia namolului activ in bazinul de aerare se poate folosi valoarea indicelui de namol I_n si a debitului de recirculare q.Metoda este aproximativa, dar rezultatele care se obtin sunt acceptabile pentru exploatarea corecta a unei statii de epurare.

Volumul maxim ocupat de namol, exprimat in ml raportat la un litru de suspensie din bazinul de aerare, se poate calcula cu relatia :

Volum namol^*= q / Q+q x1000=V_n [ml].

Pentru apele uzate orasenesti, acest raport variaza intre 10 si 25% cu o medie de 12%, volumul de namol depus V_n reprezentand, deci, 100-250 ml/l.

Pentru o anumita statie de epurare se poate construi o nomograma cu ajutorul careia se determina valoarea de V_n, cunoscandu-se debitele Q si q.

Obtinandu-se V_n, se stabileste in continuare debitul de evacuare a namolului in exces Q_w .

Folosindu-se valoarea indicelui volumetric de mamol I_n, se determina si concentratia namolului activ din bazinul de aerare exprimat ca substanta uscata. Indicele de namol I_n reprezinta volumul ocupat de un gram de substanta uscata dupa o sedimentare de 30 min.

Se construieste si in acest caz o nomograma care exprima relatia dintre volumul namolului sedimentat la 30 min V_n, indicele volumului de namol I_n si concentratia namolului exprimat ca substanta uscata C_N.

C_N x 1000=V_N[ml/l] / I_n[ml/g] [mg/l]

In practica, modelele care indica concentratia substantelor solide aflate in bazinul de aerare cu erori de + 5% fata de realitate reprezinta un control foarte bun. Prin urmare, mentinerea concentratiei de namol intre 3000-3300 mg/l substanta uscata este satisfacatoare pentru aceasta problema particulara.

Nu este necesar sa se aduca continutul de substante solide aflate in suspensie in bazinul de aerare la cel mai inalt nivel, deoarece, eficienta epurarii este aceeasi si la concentratii mici.Totusi, concentratiile mai mari de namol activ fac sa scada tendinta de umflare a namolului si reduc posibilitatile de formare a spumei.Cu cat cantitatea de namol activ existenta este mai mare, cu atat va fi mai mic efectul incarcarilor de soc sau al substantelor toxice.

Namolul excedentar.Are un rol deosebit in mentinerea unei concentratii constante de namol in bazin, recircularea si evacuarea namolului excedentar.Evacuarea namolului excedentar este o operatie de cea mai mare importanta in exploatarea unei statii.

Namolul excedentar reprezinta o parte a namolului activ recirculat, care nu mai este necesar procesului de epurare.Trecand prin bazinele de aerare, impuritatile din apa uzata se transforma in namol activ, iar concentratia acestuia s-ar mari daca nu s-ar evacua.Din materia organica adusa cu apa uzata, circa 10% este distrusa, iar restul este utilizata pentru formarea unui namol activ nou.Debitul de namol in exces care trebuie evacuat este, de obicei, cuprins intre 1,5 si 3 % din debitul influent.

Evacuarea namolului in exces permite controlul ainca doi parametri foarte importanti pentru exploatarea statiilor de epurare : varsta namolului si incarcarea organica a acestuia.

Varsta namolului exprima durata in care o particula de namol activ ramane sub aerare si se poate obtine prin impartirea cantitatii totale de namol din bazinul de aerare la cantitatea de namol evacuata in exces zilnic.

Varsta namolului activ este data de : V_CN / Q_wC_NR .

Cu cat namolul este mai batran, cu atat este mai redusa cantitatea de impuritati din apele uzate indepartate de unitatea de masa de namol. Cu toate ca indeparteaza o cantitate mai mica de CBO₅ ,totusi, in bazinele in care namolul este mai in varsta, se obtin eficiente mai mari de epurare.Astfel, eficienta de epurare cu un namol care are varsta de 2 zile poate fi de 90% , iar eficienta obtinuta cu un namol de 4 zile poate fi 96 %.Cu toate acestea, intr-o instalatie nu trebuie mentinut un namol prea in varsta, deoarece are nevoie de cantitati prea mari de aer si atunci se intensifica procesul prin care namolul activ se autoconsuma.Pentru o statie de epurare a apelor uzate orasenesti, un namol cu o varsta cuprinsa intre 4-6 zile poate sa asigure o eficienta de epurare de 94-96 %.

Incarcarea organica a namolul activ reprezinta raportul dintre cantitatea de impuritati introduse zilnic in bazinele de aerare si cantitatea totala de namol din bazine.

Oxigenul necesar procesului. Pentru toate tipurile de aerare trebuie asigurata o cantitate de circa 2 mg/l oxigen in tot volumul bazinului de aerare.

La orice bazin de aerare, indiferent de modul de aerae (mecanic sau pneumatic) exista doi cai prin care se transfera O₂ in volumul bazinului de aerare :

transferul prin intermediul bulelor de aer, care sunt introduse in volumul bazinului de aerae.

transferul prin suprafata apei, expusa direct aerului atmosferic.

Cantitatea de aer necesar se stabilea pornind de la consumul biochimic de O₂ al apelor influente statiei.Este necesar un consum de 1 Kg O₂ pentru a indeparta 1 Kg CBO₅

Eficienta treptei de epurare cu namol activ. Eficienta de epurare depinde de toti parametrii procesului de epurare cu namol activ, cum ar fi :

concentratia impuritatilor in influentul bazinului de aerare C_o(CCO) , C_o^'(CBO₅)

debitul influentului Q

timpul de retentie hidraulica t

incarcarea organica a namolului activ I_ON

incarcarea organica a bazinului de aerare I_Ob

concentratia namolului activ in bazinul de aerare C_N

debitul namolului activ recirculat q

debitul namolului activ in exces Q_w

concentratia namolului in debitul recirculat C_NR

oxigenul introdus in bazinele de aerare

Parametrul care inflenteaza eficienta procesului de epurare biologica, in mod deosebit, este incarcarea organica a namolului activ.

Pentru apele uzate orasenesti au fost intocmite diagrame si tabele in care este prezentata relatia dintre incarcarea organica a namolului activ si eficienta de epurare.

3.9 EPURAREA IN FILTRE BIOLOGICE

In cazul filtrelor biologice, cultura de microorganisme este depusa pe un suport inert din punct de vedere biologic.Astfel, filtrele biologice sunt constructii de epurare care contin un material granular de umplutura (pietris, zgura, material ceramic, material plastic,etc), pe care se formeaza pelicula biologica care contribuie la biooxidarea impuritatilor din apa uzata.

Apa cu continut de impuritati este introdusa pe la partea superioara a filtrului biologic, strabate materialul granular de umplutura pe care creste pelicula biologica si paraseste instalatia pe la partea inferioara.Ca urmare a indepartatrii impuritatilor de catre pelicula biologica, aceasta creste si se desprinde de pe umplutura la anumite intervale de timp.Pelicula desprinsa se inlatura prin decantare, deci, filtrul biologic este urmat de un decantor secundar.

Similar epurarii biologice cu namol activ, si in cazul filtrului biologic rolul esential in epurare este detinut de bacterii.Pe langa acestea, filtrele biologice adapostesc un numar mare de microorganis-

-me si organisme :protozoare, viermi, larve de insecte etc.

In filtrele biologice nu se creaza un mediu acvatic propriu-zis sau un mediu uniform.Conditiile pe care le ofera biofiltrul variaza odata cu inaltimea acestuia.Astfel, viermii, insectele impreuna cu algele se dezvolta mai mult in partea superioara, la lumina.Pe masura ce apa uzata patrunde in adancime, respectiv este mai curata, apar schimbari in continutul si felul organismelor prezente la diferite niveluri.

3.10 PARAMETRII FILTRULUI BIOLOGIC

Epurarea apelor uzate in filtrele biologice este caracterizata de urmatorii parametrii :

Raportul de recirculare, n_r ,este raportul dintre debitul efluentului recirculat Q_r si debitul influent Q :

n_r = Q_r / Q

Factorul hidraulic al recircularii F_h este raportul dintre debitul influent filtrului biologic la care se adauga debitul de recirculare Q_r si debitul influent :

F_h= Q+Q_r / Q = 1+Q_r /Q

Factorul biologic al recircularii F este dat de expresia 

F=1+fQ / Q_r

in care f este proportia de materie organica indepartata la fiecare trecere a apei prin filtru.

Incarcarea organica I_o este raportul dintre cantitatea de poluant organic introdus in filtru intr-un anumit intreval de timp si volumul acestuia.

Incarcarea hidraulica I_h este raportul dintre cantitatea de poluant introdus in filtru intr-un anumit interval de timp si suprafata ariei transversale a acestuia, conform relatiei :

I_h = QC_o / A

in care A este suprafata si C_o este concentratia impuritatilor in influent.

3.11 TIPURI DE FILTRE BIOLOGICE

Filtrele biologice se pot clasifica dupa mai multe criterii:

Dupa incarcarea organica pot fi filtre de mica incarcare (eficienta medie de indepartare a CBO₅-ului este de circa 90 %), de incarcare medie, incarcare normala si de mare incarcare (eficienta este de circa 75 %).

Dupa numarul de trepte de epurare pot fi :filtre biologice cu o singura treapta si filtre cu doua trepte de epurare.

In filtrul biologic cu o singura treapta, apa uzata parcurge instalatia de sus in jos, o parte din efluent se recircula, iar cealalta este evacuata.

Prima treapta de epurare poate fi urmata de a doua, care contribuie la cresterea eficientei de indepartare a impuritatilor.

Dupa modul in care se face alimentarea si realizarea contactului dintre apa uzata si pelicula biologica pot fi filtre biologice de contact, obisnuite si scufundate.

Un avantaj al acestor instalatii este realizarea unor eficiente pe unitatea de volum, mai mari decat cele obisnuite in bazinele cu namol activ.

Dupa modul de realizare a aerarii sunt filtre biologice cu ventilatie naturala si artificiala (aerofiltre)

In cazul filtrelor biologice obisnuite, aerarea se face in mod natural prin parcurgerea de catre aer, de jos in sus, a materialului granular de umplutura.

In aerofiltre aerarea se face in mod artificial cu instalatii speciale (ventilatoare, suflante).Acest tip de aerare permite utilizarea unor straturi de umplutura mai inalte, formate din materiale cu granule mai mici.

Dupa inaltime sunt filtre cu inaltime obisnuita si filtre turn.

In mod obisnuit, materialul granular de umplutura este asezat intr-un strat care are o inaltime de circa 2 m.Filtrele de mare incarcare pot avea si inaltimi mai mici intre 1 si 1.8 m.

Filtrele biologice turn sunt alcatuite din 2-4 straturi de material granular de umplutura, fiecare strat avand inaltimea de 2-4 m ;intre straturi se lasa un spatiu de 40-50 cm.Aceste filtre turn se folosesc pentru epurarea apelor uzate orasenesti si cu incarcare organica mare.

Din punct de vedere al materialului granular de umplutura, filtrele biologice pot folosi materiale de forma neregulata (piatra, zgura) sau de forma regulata (gratare, piese cu o anumita geometrie).

Aceste filtre biologice s-au dovedit foarte avantajoase, in situatia in care au fost utilizate ca filtre de mare incarcare.

3.12 EPURAREA BIOLOGICA NATURALA

Epurarea biologica naturala se realizeaza, indeosebi, pe campuri de irigare si filtrare, filtre de nisip, iazuri de stabilizare (iazuri biologice).Din punct de vedere al indepartarii substantelor organice in suspensie, al bacteriilor, aceste instalatii au o mare eficacitate 90-95%.

Folosirea unor astfel de instalatii este indicata ori de cate ori este necesar sa se evacueze in receptor o apa cu un grad mare de epurare ; necesita insa suprafete mari, fiind dificila.

Pe plan mondial se constata tendinta de a evita folosirea apelor uzate la irigatii, pe motive de igiena si protectia muncii.

3.13 CAMPURI DE IRIGARE SI FILTRARE

Campurile de irigare si filtrare sunt suprafete de teren folosite fie pentru epurare si irigare in scopuri agricole - cazul campurilor de irigare - fie numai pentru epurare - cazul campurilor de filtrare.

Campurile de irigare si filtrare se recomanda a fi folosite in zonele cu precipitatii slabe, sub 600 mm/an.Folosirea la irigatii a unor ape uzate industriale - a celor cu continut mare de substante organice- este recomandata, indeosebi cand substantele fertile sunt in cantitati mari.

Apele uzate folosite la irigatii trebuie sa poata furniza la 1 hectar circa : 120 kg azot, 40 kg fosfor si 170 kg potasiu.

Culturile care se prefera pentru irigare sunt, in general, plantele tehnice sau cerealele ;de asemenea, apele uzate sunt des folosite la irigarea pasunilor, padurilor si livezilor.Nu sunt recomandate a se iriga cu ape uzate culturile de plante care se consuma crude.Din punct de vedere agrotehnic, se prefera la irigatii plante care folosesc bine atat apa, cat si substantele dizolvate si care pot suporta o umiditate suplimentara (ex : trifoiul, sfecla, porumbul, canepa).

Constructii si instalatii. Apele uzate brute sunt in prealabil epurate in decantoare, in care timpul de retentie se recomanda a fi cuprins intre 1.5-2 h.Namolul depus este trimis la bazinele de fermentare, de unde este raspandit apoi pe camp.

Dupa decantare apele sunt trimise la bazinele de egalizare a debitelor, care au si scop de inmagazinare a apelor uzate in timpul iernii sau a ploilor abundente.

In continuare urmeaza reteaua de distributie, care are drept scop sa transporte si sa raspandeasca apele uzate pe parcele ; se compune dintr-un canal principal si din canale de distributie si irigatie.

Pe langa aceste constructii mai sunt necesare si o serie de anexe, care constau din :drumuri de acces, diguri pentru separarea parcelelor, plantatii pentru a reduce aria de actiune a mustelor, etc.

Deranjamente in exploatare. Raspandirea neuniforma a apelor uzate pe parcele este foarte des intalnita in exploatarea campurilor de irigare si filtrare.

Apele uzate nu trebuie sa balteasca pe campurile de irigare ; dupa cateva ore de la udare, orice urma de balta trebuie sa dispara.

Degradarea digurilor dintre parcele, datorita ierburilor cu radacini adanci, gaurilor de rozatoare si chiar ploilor abundente,poate, de asemenea, provoca deranjamente in exploatare.

Determinari si inregistrari. Pentru a stabili eficienta de epurare a campurilor de irigare, trebuie efectuate determinari referitoare la materiile in suspensie (SU) si (SV), continutul de substante organice (CCO si CBO₅), continutul de bacterii in apa care intra si cea care iese din campurile de irigare.

3.14 FILTRE DE NISIP

Filtrele de nisip sunt constructii destinate epurarii apelor uzate.

Pentru construirea unor asemenea filtre este necesar sa se dispuna de un sol constituit din nisip.Apele uzate traverseaza nisipul la diferite intervale de timp, lasand astfel terenului timpul necesar pentru aerarea naturala.In interiorul acestui strat de nisip se petrec procese similare cu cele dintr-un filtru, in timpul carora impuritatile din apele uzate sunt indepartate.Filtrele de nisip pot fi utilizate pentru epurarea unor efluenti proveniti fie de la decantoarele primare, fie de la treapta de epurare biologica.

Evacuarea apei epurate se face cu ajutorul unor drenuri realizate la baza filtrelor.

Elemente constructive.In scopul construirii unor asemenea filtre, terenul este impartit in parcele, cu o suprafata sub 0.4 ha.Se indeparteaza apoi solul natural de la suprafata, pana se ajunge la nisip, construindu-se din solul excavat diguri imprejurul parcelelor.Pe diguri se instaleaza conductele de aducere a apei uzate ; din conducte, prin rigole de lemn, apa este distribuita pe parcele.Pentru evacuarea apei epurate la adancimea de 1m de la suprafata nisipului, se asaza drenuri, cu diametrul de maxim 10 cm, la distante de 5-10 m unele de altele.

Pentru a obtine rezultate bune, nisipul stratului filtrant trebuie sa fie curat si uniform.Pamantul nu trebuie sa umple spatiile libere dintre granulele de nisip, deoarece impiedica filtrarea.Ideal este ca nisipul sa fie spalat si sa aiba dimensiunile granulelor de 0.3-0.5 mm.

Pentru alimentarea apei uzate se pot folosi sifoanele, care se descarca intermitent la inaltimi de apa prestabilita si diverse tipuri de distribuitori.

Intotdeauna sunt necesare doua sau mai multe filtre, chiar in situatia unor statii mici, asa incat unul sa fie lasat sa se usuce in timp ce celalalt este in stare de functionare.

3.15 IAZURI BIOLOGICE(iazuri de stabilizare)

Iazurile biologice sunt bazine putin adanci, care folosesc procesele naturale de indepartare din apele uzate a substantelor organice si a suspensiilor sub controlul partial al omului.Iazurile biologice se amenajeaza, de cele mai multe ori, in depresiuni naturale. Un iaz biologic poate avea functiune multipla : ca instalatie unica de epurare a apelor uzate, ca instalatie de epurare secundara sau tertiara, ca bazin de egalizare, ca bazin de sedimentare suplimentara, etc.

Dupa procedeul biologic care predomina in iaz, se pot distinge :

iazuri anaerobe

iazuri facultativ anaerobe

iazuri aerobe de mare eficienta sau de mare incarcare.

Cand intr-un iaz biologic se descarca continuu un debit de apa uzata, o parte din substantele organice se pot depune ca suspensii pe

fundul iazului, sub forma de namol, iar altele raman in solutie.In iazurile anaerobe si facultativ aerobe, substantele organice din lichid sunt descompuse de catre bacterii partial in CO₂ ,NH₃ ,fosfati si alti produsi.

Elemente constructive. Iazurile au adancimi cuprinse intre 0.6-1.5 m.Pentru zone cu variatii sezoniere de temperaturi mari si pentru ape uzate decantate se admit adancimi de 2-3m.

Pentru mentinerea conditiilor aerobe in iazuri, de multe ori sunt prevazute posibilitati de recirculare a apei, iar alteori de aerare cu aeratoare mecanice cu rotor.

Accesul apei in iaz se recomanda a se face prin mai multe puncte, pentru a evita formarea de zone moarte.

Constructiile pentru evacuarea apei din iaz sunt astfel concepute, incat sa poata fi reglate pentru a capta apa de la diferite adancimi.Iazurile sunt prevazute cu conducte de golire.

CUPRINS

I. INTRODUCERE

1.1 Metabolismul bacterian

1.2 Cresterea unei celule

II.CONTINUT ESENTIALIZAT

2.1 Generalitati

2.2 Metode de epurare

III. EPURAREA BIOLOGICA A APELOR UZATE

3.1 Biodegradabilitate si tratabilitate

3.2 Exprimarea cantitativa a continutului de impuritati din apele uzate

3.3 Microorganismele in procesul de epurare

3.4 Epurarea biologica cu namol activ

3.5 Variante ale procesului cu namol activ

3.6 Parametrii procesului de epurare cu namol activ

3.7 Constructii si instalatii

3.8 Exploatarea bazinelor cu namol activ

3.9 Epurarea in filtre biologice

3.10 Parametrii filtrului biologic

3.11 Tipuri de filtre biologice

3.12 Epurarea biologica naturala

3.13 Campuri de irigare si filtrare

3.14 Filtre de nisip

3.15 Iazuri biologice

IV. CONCLUZII

V. BIBLIOGRAFIE

V. BIBLIOGRAFIE

Dr inginer Rojanschi Vladimir, dr inginer Ognean Teodor ,,Cartea operatorului din statii de tratare si epurare a apelor', editura Tehnica, Bucuresti, 1989.

Cojocaru Ileana, Fiera Michaela, Fratila Mariana, Preoteasa Mariana, Chirca Valeria, Ciurea Valeria ,,Analiza factorilor de mediu' ,editia a II a, editura Conphys, Ramnicu Valcea, 2oo5 .

Sergiu Manescu, Manole Cucu, Mona Ligia Diaconescu

,,Chimia sanitara a mediului', editura Medicinala, Bucuresti, 1994

Groseu A.P. ,,Analiza Tehnica' ,editura Tehnica, Bucuresti, 1955

Bratu A. ,,Ghid de laborator pentru lucrarilee practice de chimie tehnologica anorganica' ,editia a II a, editura Tehnica, Bucuresti, 1941

Ion Untea, Cristina Michaela Costache, Constantin Boborica ,,Controlul calitatii mediului - Lucrari practice de laborator', editura Cartea Universitara, Bucuresti, 2003.

IV. CONCLUZII

Apa se incarca cu materii poluante, devenind uzata prin utilizarea ei de catre om, in cele mai diverse scopuri practice, prin contactul apelor meteorice cu produse ale activitatii umane, care se gasesc in aer si pe sol.

Intrucat domeniile de folosire ale apei sunt foarte diverse si posibilitatile de poluare ale acesteia sunt foarte mari.Evitarea poluarii surselor de apa si eliminarea efectelor acesteia constituie, in prezent, o preocupare de prim ordin a celor care lucreaza in domeniul alimentarilor cu apa.

Epurarea biologica se realizeaza ca urmare a metabolismului bacterian.Metabolismul bacterian reprezinta totalitatea proceselor implicate in activitatea biologica a unei celule, prin intermediul carora energia si elementele nutritive sunt preluate din mediul inconjurator si utilizate pentu biosinteza si crestere.

Rolul principal in epurarea biologica este detinut de bacterii.

In apele uzate si in emisari se intalnesc diferite organisme, de la cele mai mici, care nu pot fi vazute cu ochiul liber, pana la cele mai mari, vizibile cu ochiul liber.

Epurarea apelor uzate se poate face prin metode : mecanice (primare), biologice (secundare) si avansate (tertiare).

Pentru epurarea biologica in conditii apropiate de cele naturale se prevad campuri de irigare, campuri de infiltrare si iazuri biologice prin care CBO₅ se reduce cu 90-95 % iar bacteriile se distrug in proportie de 95-99 % din cantitatea initiala.

Epurarea biologica in conditii create artificial se realizeaza in filtre biologice de mica incarcare, filtre biologice de mare incarcare si bazine de aerare.

GRUP SCOLAR CHIMIE "COSTIN NENITESCU"

BUCURESTI ,SECTOR

Examen pentru certificarea competentelor profesionale

in invatamantul liceal filiera tehnologica

Domeniul : Resurse naturale si protectia mediului

Calificarea : Tehnician ecolog si Protectia Calitatii mediului

TEMA : EPURAREA BIOLOGICA A APELOR UZATE

ELEV : CATALIN GEORGIANA    PROF.INDRUMATOR:

CLASA : 12F ING. OTILIA BUTA

BUCURESTI 2008