IMBUNATATIREA CALITATII APEI REZIDUALE

IMBUNATATIREA CALITATII APEI REZIDUALE

1.Epurarea apelor uzate.

Epurarea apelor uzate reprezinta ansamblul de masuri si procedee prin care impuritatile de natura minerala si organica - continute in apele uzate sunt reduse sub anumite limite astfel incat aceste ape sa nu mai dauneze emisarului in care se evacueaza si sa nu mai pericliteze folosirea acestuia.

Procesele de epurare sunt, in mare masura asemanatoare cu cele care au loc in timpul autoepurarii, dar sunt dirijate de om si se desfasoara cu o viteza mult mai mare. Procedeele de epurare sunt de natura fizico-mecanica si chimica. In urma aplicarii acestor procese, rezulta ca produse principale, apele epurate care sunt evacuate in emisar sau sunt valorificate in irigatii sau alte folosinte si namoluri care sunt indepartate din instalatia de tratare si valorificate.

Complexitatea procedeelor industriale, coexistenta in aceeasi unitate a unor tehnologii uneori foarte diferite, variabilitatea debitelor de ape reziduale si a concentratiilor substantelor impurificatoare, face ca procesele de epurare a apelor sa prezinte o mare diversitate.

Din acest motiv, nu exista o tehnologie unica pentru epurarea apelor uzate ci exista mai multe trepte (etape) de tratare prin care se elimina substantele nocive din apa.

Treapta mecanica - consta in eliminarea din apele uzate a corpurilorcare plutesc sau pot fi aduse in stare de plutire. In treapta de epurare mecanica se retin suspensiile grosiere si cele fine cu ajutorul gratarelor, sitelor, deznisipatoarelor si decantoarelor;

Treapta chimica sau fizico-chimica actioneaza pentru eliminarea impuritatilor majore din apele uzate. Pentru aceasta se recurge la coagulare-floculare, transformarea elementelor toxice in compusi greu solubili prin precipitare, oxidarea in compusi netoxici, retinerea prin adsorbtie, schimb ionic etc.;

Treapta biochimica este adecvata apelor reziduale cu un continut ridicatde substante organice (grasimi, proteine, zaharuri etc.) provenite din retelele de canalizare urbana din industria alimentara, sectoare agro-zootehnice.

Treapta biochimica se bazeaza pe dezvoltarea unor microorganisme, induse sau existente in apele reziduale care descompun substantele organice pana la CO₂ si H₂O (eventual laH₂S si NH₃) sau substante biodegradabile.

Intr-o prima etapa, din apele reziduale, se elimina prin sedimentare gravitationala particulele solide aflate in suspensie.

Striparea apelor reziduale cu abur sau gaze se utilizeaza pentru indepartarea compusilor volatili dizolvati in apa ex. H₂S, NH₃, mercaptan;

Incinerarea, se aplica gazelor stripate, namolurilor, reziduurilor sau chiar unor ape greu tratabile;

Flotatia    cu aer serveste la indepartarea din apa a uleiurilor,produselor petroliere;

Coagularea serveste la indepartarea din apa a suspensiilor coloidale cu ajutorul unor reactivi chimici. Ca si reactivi de coagulare se intrebuinteaza saruri de fier sau aluminiu care actioneaza prin produsii lor de hidroliza;

Epurarea biologica sau biochimica se foloseste pentru indepartarea din apele reziduale a impuritatilor organice in stare coloidala sau dizolvate prin metabolizarea lor de catre culturi de microorganisme. Epurarea biologica se realizeaza in doua etape. In prima etapa are loc indepartarea rapida a substantelor aflate in suspensie coloidala si in etapa a doua, mai lenta, se continua biosorbtia de catre microorganismele din namolul activ, a substantelor dizolvate.

2.Epurarea biologica

Factorii care influenteaza procesul de epurare biologica sunt: temperatura, pH-ul, continutul de oxigen, azot, fosfor, metale grele si compusi organici toxici.

Viteza reactiilor biochimice se dubleaza pentru fiecare 10 C crestere de temperatura, pana la aproximativ 37 C cand majoritatea bacteriilor mor. Activitatea bacteriilor este optima la valori ale pH-ului cuprinse intre 6,5-8,5. Ionii solubili de fier, aluminiu, cupru, crom, zinc, cadmiu, unii compusi organici ca: formaldehida si fenolul in concentratii mari au efect toxic asupra bacteriilor.

Instalatiile industriale de epurare biologica sunt iazuri si bazine de stabilizare, filtre biologice si sisteme de tratare cu namol activ.

Iazurile si bazinele de stabilizare aerate sunt sisteme cu scadere lenta a indicelui CBO, deci cu timp indelungat de retentie a apelor reziduale, variind de la cateva zile la cateva saptamani, oxidarea biologica este asemanatoare cu cea care are loc in mod natural in rauri si lacuri.

Oxigenul necesar provine din atmosfera prin aerare la suprafata si din activitatea vitala a algelor. Se poate introduce si o cantitate suplimentara de oxigen prin sisteme de aerare.

Filtrele biologice sunt sisteme cu viteza mare de reducere a CBO, realizate dintr-un strat de material solid (zgura, piatra sparta, material plastic) peste care se stropeste apa reziduala. Oxigenul necesar este introdus prin ventilatie naturala sau mecanica. Namolul biologic care se dezvolta pe stratul fix retine prin biosorbtie si coagulare substantele coloidale si dizolvate care sunt apoi oxigenate biologic.Tratarea cu namol activ a apelor reziduale este o metoda in care flocoanele de namol biologic sunt recirculate continuu si contractate cu apa reziduala in prezenta oxigenului.

Exista situatii in care metodele mentionate nu dau rezultate datorita prezentei in apa a asa numitilor "poluanti refractari" (compusi aromatici halogenati, fenolul si derivatii lui, acizi carboxilici inferiori) care sunt rezistenti la biodegradare si sunt toxici pentru microorganisme. Pentru eliminarea acestora se aplica metode neconventionale de tratare a apelor, oxidarea catalitica si metode fotochimice. Degradarea fotochimica poate fi realizata in absenta sau in prezenta catalizatorilor. Prin aceste procedee, poluantii refractari sunt oxidati la compusi chimici, biodegradabili sau netoxici.

3.Epurare chimica

In decantoare se elimina prin sedimentare gravitationala 80-90% din suspensiile prezente in apa. Suspensiile fine cu dimensiuni sub 10^-3mm si cele coloidale cu diametrul de 10^-6mm nu se pot elimina prin sedimentare gravitationala datorita echilibrului coloidal in care se afla aceste suspensii. Atunci cand cantitatea de particule foarte fine si coloidale nu depaseste 10-20%, apa de la decantoare se poate trece direct la filtrare. In caz contrar pentru a evita colmatarea frecventa a filtrelor se impune eliminarea suspensiilor coloidale din apa cu ajutorul reactivilor chimici.

Coagularea este definita de cei mai multi autori, ca fiind procesul fizico-chimic complex de tratare a apelor cu reactivi chimici, in vederea eliminarii particulelor fine si coloidale din apa, si concomitent cu eliminarea microorganismelor si a unor poluanti existenti in apa.

Coagularea a fost introdusa in tehnologia apei la sfarsitul secolului trecut atunci cand necesarul tot mai mare de apa potabila a dus la inlocuirea filtrelor lente cu filtre rapide a caror functionare impunea pretratarea apei cu reactivi chimici pentru indepartarea suspensiilor nedecantabile. La ora actuala, coagularea a devenit o etapa obligatorie in procesul de potabilizare a apelor naturale si in procesele de epurare a apelor reziduale.

Astfel, sistemul dispers are un potential electrocinetic in care toate particulele sunt incarcate cu sarcini de acelasi semn. In aceste conditii nu este posibila aglomerarea particulelor coloidale in mod natural, fiind necesara reducerea potentialului electrocinetic al sistemului si anularea fortelor de repulsie.

Procesul de coagulare are drept scop marirea dimensiunilor particulelor fazei disperse prin alipirea si contopirea lor.

Procesul de coagulare se caracterizeaza prin stabilitatea cinetica si stabilitatea la agregare.

Prin stabilitatea cinetica se intelege proprietatea particulelor disperse de a se mentine in stare de suspensie, repartizandu-se in spatiu datorita miscarii browniene. Cu cat repartizarea este mai uniforma cu atat stabilitatea cinetica a sistemului este mai mare.

Stabilitatea la agregare reprezinta capacitatea unui sistem coloidal de a-si mentine gradul de dispersie adica de a se opune cresterii dimensiunilor particulelor disperse.

Sistemele coloidale sunt stabile din punct de vedere cinetic, dar sunt mai putin stabile din punct de vedere al agregarii deoarece sub influenta factorilor externi isi pot modifica dimensiunile particulelor.

Eliminarea suspensiilor din apa cu ajutorul reactivilor chimici urmareste distrugerea stabilitatii la agregare prin marirea dimensiunii particulelor si depunerea lor ceea ce atrage dupa sine si distrugerea stabilitatii cinetice. Procesul de distrugere a stabilitatii la agregare poarta denumirea generala de destabilizarea sistemelor coloidale.

Destabilizarea sistemelor coloidale se poate realiza pe diferite cai:

Cu ajutorul agentilor de coagulare;

Cu ioni nehidrolizabili;

Prin ridicarea temperaturii;

Prin imbatranirea sistemului coloidal.

Pentru purificarea apelor prezinta importanta destabilizarea cu ajutorul agentilor chimici.

4.Autoepurarea apelor. Apele uzate epurate si neepurate ca si cele de suprafata poluate natural sau artificial se evacueaza in receptori unde unde sunt supuse unor procese fizice chimice si biologice in urma carora isi imbunatatesc calitatile.

Aceasta imbunatatire a calitatii apelor nedirijata de mana omului se numeste autoepurare.Autoepurarea se realizeaza de- a lungul apelor de suprafata si este functie de o serie de fenomene:

dispersia o masa de lichid descarcata brusc intr-un curs de apa se misca in aval ca o masa concentrata. Dispersia substantelor poluante are loc longitudinal.

dilutia amestecarea apei uzate cu apa receptorului duce la o scadere a concentratiei poluantilor in timp si spatiu pana la omogenizare.

Autoepurarea se imparte in doua categorii :

fizico-chimica, care cuprinde neutralizare, sedimentarea, adsorbtia, flocularea, materialelor poluante, ceea ce duce la modificarea pozitiva a calitatilor apei.

biologica purificarea apei prin oxidarea biochimica a materiilor organice din apa.

Daca cantitatea de materii poluante depaseste o anumita limita maxima admisa procesul de autoepurare nu mai poate avea loc.