PROCEDEE SI ECHIPAMENTE PENTRU EPURAREA APEI

Introducere

Apa reprezinta unul dintre elementele esentiale suportului vietii pe Terra, existenta ecosistemelor se datoreaza prezentei apei.

Apele de suprafata si subterane au destinatii importante in industrie, agricultura, transport si reprezinta sursa de apa potabila pentru om si vietuitoare. Dezvoltarea economiei a determinat modificari importante ale sistemelor acvatice. Apele de suprafata au suferit modificari morfologice datorita activitatii umane in care au fost implicate(cursurile raurilor au fost modificate astfel incat sa permita transportul in aval, zonele invecinatate raurilor cu umiditate ridicata in perioadele de inundatii sunt de cele mai multe ori supuse tehnologiilor de desecare).

Multitudinea de destinatie a apei afecteaza profund calitatea ciclului natural al acesteia. In lipsa monitorizarii succesive a apei in diferite activitati nu se poate oferi complet tabloul consecintelor afectarii calitatii apei, de multe ori efectele sunt dezastruoase. O statistica ONU arata o crestere dezastruoasa a consumului de apa in progresie geometrica. Prin consumul tot mai mare de apa nu se scade de fapt resursele naturale care sunt recuperabile, dar se limiteaza utilizarea apei reintoarsa in natura datorita poluarii resurselor naturale prin apa epurata apoi deversata .

In general apele utilizate de om, indiferent in care din scopuri, se incarca cu diferite elemente fizice, chimice, biologice schimbandu-le compozitia, rezultand fenomenul de POLUARE.

Calitatile organoleptice ale apei potabile sunt imprimate de prezenta in apa a unor elemente naturale sau poluante (substante organice, anorganice, microorganisme).

Indiferent de categoria ei apa poate fii caracterizata din punct de vedere calitativ in functie de patru factori de baza:

- cantitatea de materie de natura organica din apa;

- concentratia de oxigen dizolvat in apa;

- concentratia de dioxid de carbon in apa;

- natura proceselor chimice ce se deruleaza in apa.

In general compusii organici se determina indirect cu ajutorul altui indicator: consumul chimic si biochimic de oxigen. Dintre materiile organice exista si o categorie de materii periculoase cum ar fi: aminoacizi, acizi grasi, alcooli, esteri, vitamine.

In apa se desfasoara o serie de reactii chimice datorita compusilor care pot reactiona. Reactiile din mediul acvatic sunt de trei tipuri:

- oxidare si reducere

- acid si baza

- complecsi intre compusi organici si anorganici

In functie de prezenta compusilor organici si anorganici in apa , apa poate fi clasificata in:

- apa foarte buna rezultand apa potabila printr-o tratare simpla;

- apa de categoria a doua rezultand apa putin contaminata, dar care poate fi prelucrata in vederea obtinerii apei potabile printr-un proces mai complex;

- apa inadecvata pentru obtinerea apei potabile.

In conceptia moderna pentru obtinerea apei potabile prin institutii aprobate si adecvate dotate, care au scopul principal protectia calitatii resurselor de apa. Activitatea desfasurata de aceste institutii au doua directii principale:

pastrarea nivelului calitatii apelor

refacerea calitatii apei in cazul in care prin activitatile sale omul a degradat calitatea acesteia

Activitatile desfasurate in vederea protectiei calitatii apelor sunt:

- monitoringul(supravegherea dinamicii calitatii resurselor de apa);

- planificarea pe termen lung a unor masuri de protectie a calitatii apei la nivelul bazinului hidrografic;

- realizarea masurilor pentru diminuarea debitelor si a incarcarilor din apele rezultate si receptate;

- realizarea unor epurari avansate a apelor uzate;

- perfectionarea legislatiei in domeniul protectiei calitatii apelor.

Memoriul tehnic

Obiectivul si bazele lucrarii

Prezentul proiect se refera la o instalatie de epurare mecano-biologica destinata epurarii apelor uzate menajere, prin tehnologia consacrata, aeroba cu namol activ si oxidare completa.

2.2. Domeniul de aplicare

Prezentul proiect ofera solutia de epurare a apelor uzate menajere la o capacitate de Q = 400[m³/zi] precum si elementul de realizare a unei asemenea instalatii in conformitate cu cu reglementarile in vigoare. Elementele componenete primare ale instalatiei descrise in poiect sunt reprezentate printr-un camin de pompare, decantor primar(predecantarea) apoi bazinul de aerare, decantorul secundar, caminul de namol oxidat si instalatia suflantei.

Epurarea mecanica se produce in instalatia de predecantare, namolul depus la partea inferioara a decantorului evacuanduse periodic prin aspiratie.

Epurarea biologica are loc in instalatia de aerare efectuanduse in sistemul cu "bule fine", aerul fiind asigurat prin suflanta amplasata intr-o constructie separata.

Apa uzata sosita gravitational este pompata in instalatia de epurare printr-o pompa actionata de un senzor de nivel, pe conducta de refulare a pompei este montata o derivatie prin care o parte a apelor uzate se reintoarce la caminul de plecare ajutand la amestecarea si omogenizarea continutului. In acest fel atat treapata de epurare bilogica cat si instalatia de decantare secundara sunt protejate impotriva pulsatiilor hidraulice, preluand un debit stabil pe toata durata functionarii.

In caminul de predecantare materialele grosiere depuse se stabilizeaza la intervale de circa 90 de zile, impunanduse evacuarea prin aspiratie. In bazinul de aerare se produce descompunerea pe cale biologica a materialelor si a amoniacului sub actiunea continua a bulelor fine de aer, iar in decantorul secundar avand loc separarea apei de namolul activ. Dupa evacuarea apelor din decantorul secundar in instalatia de dezinfectare (realizat in sisteme labirint) are loc ultima epurare de natura chimica sub actuinea hipocloritului adaugat perioidic dupa acest tratament apele epurate sunt evacuate in emisari.

Descrierea procesului tehnologic

2.3.1. Compozitia si caracteristicile apelor uzate menajere

a) Compozitia apelor uzate menajere

Din punct de vedere al starii fizice materiile si substantele poluante din apele uzate sunt:

- materii insolubile(aflate sub forma unor suspensii grosiere, emulsii si spume)

- substante coloidale (cu d = 0,1-0,01 μm) formate din suspensii care au sarcina electrica negativa

- substante dizolvante care se afla sub forma particulelor moleculare dispersate

Din punct de vedere a naturilor substantele poluante sunt:

- poluanti minerali

- poluanti organici (de provenienta vegetala)

- poluanti de natura bacteriologica si biologica (ciuperci de drojdie si mucegai, alge si bacterii)

In studiul problemei compozitia apelor uzate menajere parametrul de baza il constituie concentratia poluantilor (adica cantitatea de substante impurificatoare care revine unui volum de apa exprimata in mg/dm³, g/m³, p.p.m.).

b) Caracteristicile fizice

Principalele caracteristici fizice luate in considerare sunt urmatoarele:

- temperatura (care este cu 2,3˚C mai ridicata decat temperatura apei de alimentare)

- turbiditatea (este data de particulele foarte fine aflate in suspensie pentru apele uzate menajere , gradul de turbiditate este in limitele 400-500˚ in scara silici; 1˚de turbiditate = 1 mg de SiO₂ pe dm³ apa)

- culoarea pentru apele uzate menajere proaspete este grii deschis, iar daca este o culoare grii inchis indica inceputul procesului de fermentare a materiilor organice existente in acestea

- mirosul in cazul apelor uzate menajere proaspete este aproape imperceptibil, intrarea in fermentatie a materiilor oganice este indicata de mirosuri de H₂S, de putregai sau de alte mirosuri de produse de descompunere

- materiile solide totale, adica acele substante care se pot gasi in stare de suspensie (organice si minerale) si materii solide dizolvate

Analiza apelor uzate menajere indica o cantitate totala a materialelor solide de 65g/om/zi din care 35g/om/zi materiale solide decantabile.

c) Caracteristici chimice

Caracteristicile chimice ale apelor uzate menajere sunt foarte mult influentate de continutul de proteine, grasimi si hidrocarbonati din produsele alimentare, precum si de compozitia apei din reteaua de alimentare care contine in anumite limite carbonati, sulfati, cloruri, etc. Caracteristicile chimice se determina prin analiza de laborator si acestea pot fi:

- aciditatea care este determinata de prezenta bioxidului de carbon CO₂ liber, a acizilor minerali si a sarurilor, acizilor tari cu baze slabe

- alcalinitatea care este data de prezenta bicarbonatilor, carbonatilor alcalini si a hidroxizilor

- pH-ul care poate fi acid sau alcalin

- potentialul de oxido-reducere (potentialul redox), care exprima logaritmul cu semn schimbata al presiunii hidrogenului gazos in atmosfera in echilibrul cu hidrogenul molecular dizolvat in solutie. Potentialul redox RH da indicatii asupra puterii de oxidare sau reducere a apei uzate pentru valori de:

- RH<15 avem de a face cu o stare de reducere corespunzatoare fermentarii anaerobe

- RH>15 avem de a face cu o stare de reducere corespunzatoare fermentarii aerobe

- clorul si sulfurile care pot influenta procesele biologice de epurare daca cantitatea lor depasesc anumite limite

- detergentii substante tensioactive a caror structura moleculara este formata din microstructuri hidrofobe si hidrofile

- nitriti(RNO₂) si nitratii(RNO₃) in apele uzate proaspete sunt in concentratii mai reduse, concentratii mai mari se inregistreaza in statiile de epurare, nitritii provin din epurarea incompleta a NH₃ in prezenta bacteriilor nitrificatoare.

- oxigenul dizolvat care arata in mod global gradul de poluare a apelor cu substante organice. Continutul de oxigen din apa indica gradul de prospetime a apei, precum si stabilizeaza descompunerea substantelor organice in instalatii biologice.

- consumul biochimic de oxigen(CBO₅) exprimat in mg/dm³ reprezinta cantitatea de oxigen consumat de catre bacterii si alte microorganisme pentru descompunerea biochimica in conditii aerobe a substantelor organice biodegradabile la temperatura standard. CBO₅ - indica cantitatea de oxigen necesar pentru oxidarea materiilor organice coloidale si dizolvate precum si a celei parti de materiale organice nedizolvate care au fost retinute in decantor in apele uzate menajere . Marimea CBO₅ variaza in limitele 100 400 mg/dm³

- consumul chimic de oxygen (oxidabilitatea apei) se exprima in mg/dm³, reprezinta cantitatea de oxigen necesara pentru oxidarea tuturor substantelor organice sau minerale oxidabile fara ajutorul bacteriilor. Substantele organice sunt oxidate la cald, iar cele minerale la rece.

- carbonul organic total (COT) evidentiaza nivelul de poluare organica a apelor uzate

- consumul total de oxigen (CTO) evidentiaza toate substantele organice si anorganice existente si care intra in reactii chimice pana la nivelul de oxizi stabili.

Pentru apele uzate menajere indicatorii orientativi de poluare organica sunt:

Tabelul 1

- azotul sub forma de amoniac liber , azotul organic, nitritii si nitratii constituie din apa uzata bruta. Amoniacul liber este rezultatul descompunerii materiilor organice si poate varia intre 15 50 mg/dm³. In general apele uzate menajere proaspete au continut ridicat de azot organic si scazut amoniac liber.

d) Caracteristicile bacteriologice si biologice

- apele uzate menajere sunt populate si cu specii de organisme care valorifica resursele de hrana

- aceste organisme constituie indicatorul biologic ce caracterizeaza pozitiv gradul de incarcare a apei cu substante organice

- pentru a aprecia gradul de poluare bacteriana a apei uzate se determina titrul coli (titrul bacteriei intestinale coli)

2.3.2. Fazele procesului tahnologic (schematic)

2.3.3. Descrierea fazelor procesului tehnologic

Tehnologia propusa pentru instalatii de tratare a apelor uzate menajere prezinta o rezolvare complexa de epurare a apei si de tratare a namolului, sistemul de oxidare totala cu namol activ simultan combinat cu dezinfectarea corespunde parametrilor de evacuare conform NTPA - 011.

Tehnologia propusa inglobeaza procese de nitrificare, denitrificare, eliminarea fosforului biologic si chimic (daca este necesar) precum si oxidarea totala a substantelor organice.

Namolul evacuat din sistem este stabil fiind nevoie doar de concentrarea lui, proces ce se realizeaza in concentratoare de namol.

a) epurarea mecanica

- are ca scop retinerea majoritatii suspensiilor decantabile si a celor in stare de plutire

- apele uzate menajere din sistem de canalizare ajung in caminul de admisie (gravitational sau prin vidanjare)

- apele descaracte sunt admise in bazinul cu gratar fin

- deseurile (corpurile solide si suspensiile mari) retinute pe gratar sunt deshidratate, compactate si puse in containere speciale

- apele uzate isi continua drumul spre deznisipatorul

aerat, nisipul retinut este evacuat prin pompare spre o instalatie de deshidratare a acestuia si apoi intr-un container inchis

- din deznisipator apele uzate trec in separatorul de grasimi in care sunt retinute substante ca uleiuri, grasimi, hidrocarburi, emulsii

- separea de grasimi este obligatorie atunci cand epurarea mecanica este urmata de epurarea bilogica

- decantorul primar este un bazin deschis in care se separa substantele insolubile mai mici de 0,2 mm, care majoritatea lor se prezinta sub forma de particule floculante precum si substantele usoare care plutesc la suprafata apei

b) epurarea biologica

- constituie un procedeu de tratare a apelor bazat pe fenomenul biochimic ce decurg din metabolismul organismelor ce populeaza apa uzata si are ca scop retinerea suspensiilor coloidale sau dizolvate de natura organica

- de la decantorul primar apele preepurate mecanic intra in bazinul de aerare al sistemului monobloc de epurare bilogica

- procesele de degradare bilogica au loc datorita aerarii precum si datorita prezentei namolului activ in bazin

- tot in sistemul monobloc de epurare biologica au loc si procesele de nitrificare si denitrificare, acestea realizanduse prin altrenanta

- din bazinul de aerare apele ajung in decantorul secundar, unde se retine membrana biologica si flocanele de namol activ

- namolul in exces ajunge in instalatia de tratare a namolurilor fiind supus in continuare procesului de conditionare tehnica sau chimica (fermentare anaeroba sau aeroba) deshidratare mecanica (umiditate intre 50 80 %) si termica (umiditate mai mica de 20 %)

2.4. Prezentarea partilor componente ale instalatiei de epurare

Totalitatea constructiilor si echipamentelor tehnologice la care se adauga elementele tehnologice precum si constructiile si instalatia de deservire formeaza instalatia compacta de epurare a apelor uzate menajere.

a) Principalele elemente componente

- caminul de admisie, este construit din beton armat si ingropat in totalitate in pamant, are rolul de a primi apele uzate menajere de la sistemul de canalizare, admisia in acest camin se face printr-o conducta din PVC cu Ø = 250 mm in imediata apropiere a acestui camin este amplasat bazinul de admisie printr-o conducta din PVC cu Ø = 200 mm. Bazinul este prevazut cu un gratar pentru retinerea impuritatilor grosiere din apele uzate vidanjate cu vana de inchidere pentru conducta de comunicare si cu un amestecator pentru omogenizarea apelor uzate. Tot in caminul de admisie sunt deversate apele uzate rezultate din deshidratarea deseurilorde gratar, cele de la deshidratarea namolurilor precum si apele meteoritice colectate de pe suprafata instalatiei de epurare. De la caminul de admisie apele uzate menajere sunt pompate in canalul de dirjare spre gratarul fin cu ajutorul unei pompe submersibile. Legatura dintre canalul de dirijare si caminul de admisie se face printr-o conducta din otel inox pe care este montata un debitmetru

- gratarul si deznisipatorul, la capatul canalului de dirijare apele uzate vor fi trecute printr-un echipament compact compus dintr-un gratar mecanic deznisipator si aparatul de compactat si deshidratat reziduuri pe gratar. Deznisipatorul se prezinta sub forma unui bazin special din beton armat unde sunt retinute suspensiile granulare de origine minerala (nisipuri in special) antrenate de apele de canalizare. Amplasamentul deznisipatorului se prevede imediat dupa gratar, iar dupa directia de miscare a apei avem deznisipatorul orizontal si vertical. Curatirea depunerilor se poate face manual, mecanic sau hidraulic. Alegerea solutiei constructive si a procesului de curatire depinde de marimea debitului de cantitatea si calitatea nisipului si de spatiul disponibil pentru amplasamentul instalatiei

- separatorul de grasimi, bazin rectangular din beton armat in care sunt retinute substantele mai usoare ca apa (uleiuri, grasimi, hidrocarburi) care plutesc in masa apei sub forma de emulsii. Amplasarea acestui bazin este dupa deznisipator si se pot folosi una din tehnologiile urmatoare: separarea naturala prin intermediul unui bazin deschis, unde apa se misca cu o viteza mica si permite ridicarea la suprafata a particulelor usoare, iar alta este separarea prin aerare la joasa presiune de 0,5 0,7 bar realizat in bazin deschis. Dimensiunea hidraulica a separatorului de grasimi consta in stabilirea dimensiunilor acestuia cat si a debitului de aer ce trebuie insuflat

- decantorul primar , constructie cilindrica realizat din beton armat, constructia se realizeaza semiingropat iar amenajarea talazurilor se face sub un unghi de 45˚ in decantorul primar se separa substante insolubile mai mici de 0,2 mm, care majoritatea lor se prezinta sub forma de particule floculante. Dupa directia de miscare a apei uzate in decantor acesta poate fi: vertical, orizontal sau radial. Evacuarea apei din decantorul primar este reglata prin deversoare metalice avand partea de sus realizat sub forma unor dinti de ferastrau. Namolul depus este razuit mecanic prin mecanisme razuitoare si impins spre palnia de namol. Indepartarea namolului din palnia se poate face prin gravitatie (daca conditiile permit), prin pompare (folosind o conducta de refulare Ø >150 mm) sau prin presiunea hidrostatica. Dimensiunea tehnologica a decantorului primar consta in stabilirea numarului si dimensiunilor geometrice ale acestuia in conformitate cu reglementarile in vigoare

b) Principalele elemente componente de epurare biologica:

- bazinul de denitrificare, in acest bazin apele uzate brute se amesteca cu apele uzate recirculate , cu ajutorul unor amestecatoare, acest bazin este realizat din beton armat

- bazinul de aerare , este format de regula din doua compartimente in acestea producanduse descompunerea substantelor organice. Aerarea se produce cu aeratoare de mare adancime si cu bule fine, astfel incat sa se realizeze o suprafata de reactie cat mai mare pentru a putea controla cantitatea de oxigen dizolvat in bazin. Namolul rezultat se evacueaza cu ajutorul unor pompe submersibile la concentratorul de namol unde este si deshidratat

- decantorul secundar din bazinul de aerare, din punct de vedere constructiv decantorul secundar frecvent folosit este de tip longitudinal din beton armat, echipat cu dispozitive adecvate continuu sau cu intermitente

- concentratorul de namol, constructie cilindrica din beton armat in sistemul acoperit la care este alipit si un camin de vane prin care se asigura evacuarea apelor uzate, acesta este acoperit cu un gratar galvanizat

- camera de suflante, suflantele se monteaza intr-un bazin de beton armat, prefabricat in sistem semiingropat si acoperit, din decantorul secundar apa epurata este evacuata peste o lama de versoare, circula apoi si printr-o conducta din PVC in bazinul de decantare

- conductele tehnologice din incinta instalatiei, avem conducte de ape uzate din beton sau PVC, conducte pentru evacuarea namolului in exces din PVC, conducte de aer din otel inox, conducte folosite la clorizare din inox sau material plastic, conducte de canalizare a apei epurate din PVC si condcute din PVC pentru reteaua apei potabile

- reteaua electrica, compusa din reteaua interioara de alimentare cu energie electrica a echipamentelor realizat cu cabluri subterane, reteaua de automatizare alimentand tablouri de distributie care au rolul de a asigura functionarea si protectia instalatiei electrice

- instalatia de comanda, are rolul de a coordona functionarea suflantelor, a amestecatoarelor de a realiza recircularea namolului in exces spre concentratorul de namol

Toate acestea se realizeaza prin comutatoare cu ceas si releu de timp fiind coordonate printr-un calcul de proces.

2.5. Probleme constructive si de montaj

2.5.1. Principii constructive

Instalatia de epurare trebuie sa fie proiectata si realizata astfel incat sa fie avantajoasa din punct de vedere economic si asigura din punct de vedere al functionarii. Instalatia (echipamentele) trebuie executate rezistente, impermeabile si anticorozive. Toate partile expuse la coroziune trebuie protejate impotriva acestora. Echipamentele trebuie astfel alcatuite incat sa evite zgomotele, mirosuri, spuma si namol. Echipamentele trebuie ca oricand sa fie usor accesibile pentru a putea fi bine supravegheate, pastrate in functiune sau intretinere. Toate dispozitivele mecanice trebuie prevazute cu contoare cu o raza de lucru. Caderea dispozitivelor, ale instalatiei trebuie semnalizata optic si / sau acustic (semnalizare de avarie).

2.5.2. Functionare si intretinere

O instalatie de epurare isi indeplineste scopul numai in cazul in care e pusa in functiune corespunzator si intretinuta cu regularitate de personalul de specialitate. Proiectantul si producatorul instalatiei inmaneaza descrierea de functionare detaliata si usor de inteles care se refera in special la caracteristicile procedeului util, frecventa si durata lucrarilor si conditiilor de intretinere pentru toate partile componente. Persoana care deserveste instalatia va tine evidenta lucrarilor de rutina, conditiile de intretinere si rezultatele functionarii precum si pertubatiile aparute intr-un caiet de evidenta. La intretinere se vor lua in considerare si in atentie capacitatea si siguranta de functionare. Infundarile, depunerile si deteriorarile pentru anumite elemente trebuie eliminate. Practic, la o instalatie de epurare se calculeaza circa 8 h/zile lucratoare pentru deservirea, controlul si intretinerea instalatiei. Functionarea si intretinerea vor fi executate in asa fel incat sa nu se puna in pericol oamenii si mediul inconjurator.

2.6. Impactul instalatiei de epurare asupra mediului si asupra sanatatii populatiei

2.6.1. Poluarea mediului

In general, sursele de poluare specifice instalatiei de epurare difera, in functie de ampasarea obiectului, respectarea normelor si standardelor specifice, marimea instalatiei si calificarea personalului care o deserveste. Principalele situatii periculoase sunt reprezentate de apele reziduale, materiile retinute in interiorul containerelor si mirosurile.

a) Poluarea solului

Principalele elemente poluate sunt microorganismele patogene (inclisiv parazitii intestinali), substante organice diverse si substante chimice potential toxice. In mare poluare solului se poate produce prin poluare chimica si poluare biologica.

b) Poluarea apei

Substantele continue in apele reziduale, degresabile sau nu, pot afecta proprietatiile organoleptice, fizice, chimice sau biologice ale apei. Compozitia apelor reziduale e de o mare diversitate, dupa specificul predominant putand contine: germeni patogeni, suspensii, substante organice dar mai ales substantele chimice, toxice, de aici rezultand si sapectele toxicologice, ecologice si economice, ca rezultat al deversarii lor. Vehicularea si diseminarea germenilor patogeni in mediul inconjurator prin intermediul apelor reziduale, fac ca acestia sa vina in mod direct sau indirect cu organismul uman, provocand imbolnaviri ce pot imbraca forme epidemice si endemice.

2.6.2. Riscurile pentru sanatate ale apelor reziduale

Apele reziduale fecaloid menajere reprezinta o mixtura complexa de compusi organici si anorganici, de origine biologica si minerala. Acestea au in primul rand, un bogat continut de agenti biologici (bacterii, virusi, paraziti), proveniti de la bolnavi odata cu dejectiile si de pe suprafata corpului. Epurarea apelor reziduale indifferent de natural or (in contextual de mai sus) conduce la obtinerea namolului. Namolul rezultat trebuie astfel tratat incat sa nu prezinte un potential risc pentru sanatatea oamenilor si hrana animalelor.

2.6.3. Riscurile toxicologice

Un alt aspect legat de riscurile pentru sanatate este determinat de continutului in substante toxice cum ar fi: metalele grele, ceanurile, produsele petroliere, detergentii, pesticidele etc. Frecventa mare si concentratia deosebita a acestor substante produc un numar din ce in ce mai mare de intoxicatii la colectivitatile umane limitrofe a acestor surse. Referitor la expunerea profesionala, effectuate sunt chiar si de natura cancerigena.

2.6.4. Zgomotul produs de echipamentele din instalatia de epurare

Influenta zgomotului depinde de o serie de factori ca: factor ice tin de zgomot in sine (intensitatea, frecventa, timp de actiune); factor ice tin de organism (varsta, activitatea, starea fizica si sensibilitatea individuala); factori ce tin locul in care se desfasoara actiunea (dimensiunea spatiului, configuratia, structura arhitecturala etc). Ca urmare a actiunii zgomotului asupra sistemului nervos central, este afectat aparatul cardio-vascular, aparatul respirator, tiroida etc. Pot aparea boli constituite ca: nevroze, hipertensiune arteriala, gastrita etc.

2.6.5. Mirosurile

In general, mirosurile sunt considerate subiectiv, interpretarea lor survenind dupa perceptie. In tabelul de mai jos se prezinta o clasificare empirica a diverselor mirosuri:

Tebel 2

O cale importanta de diminuare a poluarii cu mirosuri, o constituie dilutia gazelor mirositoare din aer (spalarea incintelor).

Breviarul de calcul

3.1. Dimensionarea tehnologica a principalelor elemente componente

Prin extrapolare pentru un debit intre 20-400 m³/zi ii corespunde un numar de locuitori echivalenti 100-2000 locuitri

400 m³/zi.........2000 loc.echiv.

400 m³/zi...........x

loc echiv

a)          Compozitia medie a apelor uzate menajere exprimate in g/loc/zi, conform datelor din literatura de specialitate este

Tabelul 2

Plecand de la datele din tabelul de mai sus se determina concentratia poluantilor din apele uzate (concentratia exprimata in g/m³ sau mg/dm³) ea fiind precizata in proiect la fiecare echipament corespunzator.

b)     Conditiile de calitate privind evacuarea apelor de suprafata in apele uzate

Conditiile tehnice de calitate pe care trebuie sa o indeplineasca apele curate sunt prevazute in Legea Apelor nr. 197/1996.

In tabelul de mai jos sunt prevazute limitele maxime admisibile ai principalilor indicatori de calitate al apelor.

Tabelul 3

3.1.1. Debitul hidraulic de dimensoinare a instalatie de epurare

In stabilirea debitelor hidraulice se ia in considerare o sarcina de soc speciala suplimentara.

Q= 400 [m³/zi]

[m³/zi]

[m³/h]

[m³/h]

[m³/h]

Pentru inslatia de epurare debitele hidraulice se vor utilize astfel Q_{or max} - se va utiliza in dimensionarea obiectivelor aflate in amonte de decantorul primar executand separatorul de grasimi si decantorul primar.

3.1.2. Determinarea gradului de epurare necesar

Marimea gradului de epurare necesar apelor menajere ajuta la stabilirea schemei instalatiei de epurare, prin gradul de epurare mecanica se intelege procesul de reducere a epurarii unei parti din elementele poluate de natura fizica, chimica sau biologica din apele uzate menajere astfel incat partea ramasa in apa epurata sa reprezinte valoarea limita admisa. Conform definitiei gradul de epurare se calculeaza cu relatia:

[%]

C_e - concentratia aceluiasi poluant dupa epurarea apelor a carui valoare dupa amestecul cu apa receptorului sa fie inferioara valorilor limite nominalizate in STAS 4706 - 88

C_i - concentratia initiala a poluantilor de un amestec tip din apele uzate

Determinarea gradului necesar se face pentru indicatorii materialelor in suspensie si substantele organice.

a) Calculul gradului de epurare privind materialele totale solide

[%]

M_i - cantitatea de materii in suspensie din apele uzate menajere ce insista in instalatia de epurare [mg/dm³]

M_e - cantitatea de materiale in suspensie din apele uzate menajere ce poate fi evacuata in emisar

[mg/dm³]

400..........2000 loc

Q........... ..x

nr locuit

[mg/dm³]

M_e = 60 mg/dm³

[%]

b) Calculul gradului de epurare necesar privind CBO₅

Gradul necesar epurarii apelor uzate menajere a materialelor organice exprimata in CBO₅ se calculeaza:

[%]

C_BO5i - reprezinta CBO₅ a apelor uzate menajere ce intra in instalatia de epurare mg/dm³

C_BO5e - reprezinta valoarea limita admisa de CBO₅ ce se evacueaza in emisar

[mg/dm³]

C_BO5e = 20 [mg/dm³] dupa STAS 4706/88

[mg/dm³]

[%]

Conform recomandarilor din tabelul urmator pentru instaltia de epurare se va adopta: pentru epurarea mecanica, deznisipator si decantor primar, iar pentru epurarea mecano - biologica, artificiala se utilizeaza bazine de namol active de mica incarcare in functie de valoarea obtinuta a gradului de epurare necesar, se compara cu datele din tabelul urmator:

3.1.3. Dimensionarea bazinelor de sedimentare

3.1.3.1. Dimensionarea deznisipatorului

In deznisipator sunt retinute suspensiile granulare sub forma de particule discrete care sedimenteaza independent unele de altele cu o viteza constanta.

In compozitia acestor depuneri predomina particulele de origine minerala (nisipurile antrenate de apele de canalizare). Deznisipatorul e justificat din necesitatea de a proteja instalatiile mecanice impotriva actiunii abrazive a nisipului de reducere a volumelor utile ale rezervoarelor de fermentare a namolului activ precum si pentru evitarea formarii de depuneri pe conductele sau canalele de legatura ce pot modifica regimul hidraulic al influentului. Conform reglementarilor in vigoare pe deznisipator sunt retinute particule de nisip cu diametrul intre 0,2 si pana la max 1mm. Alegerea solutiei constructive si a procedeului de curatire depinde de: marimea debitului de apa uzata, cantitatea si calitatea nisipului, tipul de echipament mecanic ce poate fi usor de procurat, spatial disponibil pentru amplasamentul instalatiei de epurare. In conformitate cu recomandarile din literatura de specialitate si avand in vedere debitul dat prin tema de proiectare pentru instalatia de epurare se adopta un deznisipator vertical si curatire manuala. La acest tip de deznisipator miscarea apei are loc pe verticala de jos in sus, iar alimentarea cu apa uzata se face la un nivel ridicat pentru a permite realizarea de durata mai mare de sedimentare. Zona de acumulare a depunerilor este sub forma unui trunchi de con avand inclinarea peretilor sub forma unui unghi de 45º.

Nisipul este evacuat cu ajutorul unor pompe MAMMUTH, iar apa deznisipata se evacueaza prin jgheabul periferic prevazut la partea superioara a bazinului. Dimensionarea se face cu ajutorul relatiilor prezentate mai jos:

Sectiunea orizontala: [m²]

Q_c - debitul de apa uzata in m/s

V_a - viteza ascensionata a apei in cm/s

[m³/s]

V_a = 2 5 [cm/s] = 2

[m²]

Diametrul bazinului:

[m]

Inaltimea totala a bazinului:

H = h_s + h_u + h₂ + h_c

h_s - inaltimea de siguranta 0,3 0,4 m = 0.3

h₂ - inaltimea depunerilor in partea cilindrica = 0.3

h_c - inaltimea conului de depuneri

h_u - inaltimea utila

cm = 2 m

t = 100 s

V_u - volumul util al deznisipatorului

[m³]

H = 0.3 + 2 + 0.3 + 0.514 = 3.114

3.1.3.2. Separatorul de grasimi

Spre a evita depunerile si pentru a mari randamentul de eliminare a particulelor usoare, se aplica procedeul de flotatie. Acest proces constituie in acelasi timp si unul de preaerare a apei, care contribuie la cresterea eficientei primare prin intensificarea procesului de floculare a substantelor coloidale. Randamentul de flotatie poate fi imbunatatit daca odata cu aerul se introduce si clor gazos in doze de pana la 1,5mg/dm³.

Dimensionarea hidraulica a separatorului de grasimi consta in: stabilirea dimensiunilor acestuia; stabilirea debitului de aer ce trebuie insuflat.

Sectiunea orizontala a separatorului se determina prin doua metode:

Dimensionarea dupa aria sctiunii orizontale medii:

v_a - viteza ascensionala minima care permite ridicarea particulelor usoare de dimensionare reduse

Pentru v_a STAS E12264/84 recomanda o viteza ascensionala sub forma de incarcare superficiala intre 8 15m³/m²h.

Se adopta o incarcare specifica: v_a=10m³/m²h; deci

Dimensionarea pe baza timpului de trecere a apei in separator:

L = V₀ t_s

V₀ - viteza orizontala a apei uzate in separator

t_s - timp de trecere a apei prin separator

t_s = 4 5 min = 4

V₀ = 0.1 0.2 m/s = 0.1

L = 0.1 4 = 0.4

Debitul de aer care se introduce in mod continuu la o p = 0.5 0.7 bar se calculeaza cu relatia:

Q_aer = q_aer Q_c [Nm³aer/h]

q_aer = 0.3 Nm³/m³apa uzata

q_aer - debitul de aer specific

Q_aer = 0.3 57.14 = 17.142 [Nm³aer/h]

3.1.3.3. Decantorul primar

In decantor se separa substante insolubile < 0,2mm, iar scopul procesului de decantare primara il constituie prelucrarea preliminara a apelor uzate inaintea epurarilor in treapta biologica. Randamentul sedimentarii particulelor depinde de: tipul de decantare, incarcarea superficiala, viteza de sedimentare si accesul sau evacuarea cat mai uniforma a apei din decantor.

Date constructive: durata de decantare conform STAS 4162/1-89 se recomanda de min 1,3h. Viteza de sedimentare exprimata global prin incarcarea superficiala se recomanda de 1,7m³/m²h.

Pentru asigurarea unei eficiente ridicate a decantorului se recomanda un acces si o evacuare a apei cat mai uniforma. In acest scop se prevede o camera de distributie asezata in fata decantorului, dotata cu stavilar sau cu orificii ce permit reglarea debitului. Pentru cazul instalatiei date in tema de proiectare se alege un decantor primar longitudinal orizontal, dimensionat tehnologic consta in stabilirea dimensionarii geometrice ale decantorului.

Dimensionarea tehnologica consta in: stabilirea numarului cavitatilor, stabilirea dimensiunilor geometrice ale decantorului.

Volumul decantorului se determina cu relatia:

V = Q_{c.zi med} t_d;    t_d = 1.3;

V = 60 1,3 =78 m²

Aria suprafetei orizontale a decantorului:; u = 1,7m³/m²h; incarcarea superficiala

m²

Aria suprafetei transversale :

v₀ - viteza orizontala a apei (<10m/s)

Se adopta: v₀ = 8mm/s = 8 10^-3 m/s

m²

Lungimea decantorului: L = v₀ t_d

L = 0,008m/s 1,3 3600 s =37.44 m

Latimea totala a decantorului:

[m] _; [m]

H = h_s + h_u + h_n + h_d;

h_u - inaltimea utila a decantorului

h_u = u t_d =1,7 1,3 = 2,21 m

h_s - se adopta 0,4 m

Volumul de namol:

E_d - eficienta decantarii 77,7 %

C_i - concentratia initiala cu materiale in suspensie

_r - greutatea specifica a namolului 100 daN/m²

p - umiditatea initala a namolului 95%

V_n = 0.777 800 20

V_n = 12432 [m³/zi]

Dimensionarea treptei biologice de epurare

Varianta biologica propusa este preepurarea biologica create artificial in bazin cu namol activate.

Schematic procesul tehnilogic este redat ca in figura de mai jos:

BA - bazin de activare

DS - decantorul secundar

3.1.4.1. Dimensionarea bazinului de activare

Proiectarea bazinului de activare (in conformitate cu STAS 10859-91):

- volumul bazinului

- debitul namolului

- timpul de aerare

- consumul de oxigen necesar

- capacitatea de oxigenare necesara de a fi instalata

- elementele caracteristice sistemului de aerare

Indicatorul de baza in dimensionarea bazinului il reprezinta eficienta treptei de epurare biologica [(E_B)=92,5%]

in care L_5B - reprezinta cantitatea de CBO₅ din apa epurata mecanic [kgMTS/zi]

L_5E - cantitatea de CBO₅ pentru apa uzata afluenta [kgMTS/zi]

In functie de E_B se adopta valoarea recomandata de STAS 11566/91 privind incarcarea organica a namolului (I_ON)

I_ON = 0,3 1,5 kgCBO₅/kgzi; I_ON = 0,9kgCBO₅/kgzi

Concentratia namolului activ C_N = 3kgMTS/m³ apa uzata

Volumul bazinului de activare

G_N - cantitatea totala de namol activat [kgMTS]

Intre baza si inaltime se recomanda un raport

Se poate determina volumul bazinului de aerare si cu relatia:

Cunoscand volumul, valoarea debitului uzate si valoarea namolului activate recirculat se poate calcula durata efectiva de aerare:

Q_R (in ceea ce priveste debitul de recirculare conform STAS 11566/91 se admite o valoare maxima 70% din Q_C

Oxigenul necesar pentru aerare se determina cu relatia:

ON = a E_B L_5B + b G_N + c (N_i - N_e)

a - coeficient al respiratiei de substrat

b - coeficient ai respiratiei endogene

c - coeficient al respitatiei de substrat din procesul de nutrificare

N_i, N_e = cantitatea de azot amoniacul, (una in fluent alta in efluent)

Cantitaea de aer pentru asigurarea oxigenului necesar se recomanda a fi:

Q_aer = 1 3Nm³ sau m³_N/m³bazinh

1m³.........21,7oxigen aer

Capacitatea de oxigenare

C_SA = 7,4;    p = 760 mmHg

C_S = 11,3;    a

C_B = 2 mg0/dm³

Pentru aerare se recomanda sistemul pneumatic la care aerul este insuflat prin corpul de aerare amplasat la adancimea bazinului, iar ca dispozitiv de aerare se propune un difuzor cu membrane elastica tip Bistrita.

Q_R - cantitatea de namol activat

R - coeficient de recirculare

N_ex - namolul in exces

V_N - varsta namolului

3.1.4.2. Decantorul secundar

In decantorul secundar se ratine membrana biologica sau flocoanele de namol activ, evacuate odata cu efluentul din bazinul de aerare. Constructiv, decantorul secundar folosit este de tip longitudinal echipat cu dispozitive adecvate pentru colectarea si evacuarea namolului in mod continuu sau cu intermitenta la un interval de aproximativ 4 ore.

Evacuarea namolului se face prin sifonare sau pompare. Podul raclor este echipat cu conducte de sectiune care dirijeaza namolul spre o rigola pentru evacuarea lui in exterior.

Calculul suprafetei orizontale a decantorului secundar:

[m²] unde u_SC = 0.7 1.2 [m/h] - incarcarea superficiala

- se adopta u_SC = 1 [m/h]

[m²]

Stabilirea elementelor geometrice ale decantorului secundar cu valoarea cunoscuta A₀ se face apeland la datele din STAS 4162/89, de unde rezulta:

- lungimea rigolei laterale     [m] pentru colectarea apei decantate

- lungimea utila     unde L = 43.2 [m], astfel rezulta ca L_U = 43.2 - 1 = 42.2 [m]

- aria utila     [m] unde B = 5 [m], B₃ = 0.2 [m] - elementele geometrice ale decantorului secundar

A_U = 42.2 (5 - 0.2) = 202.56 [m] [m]

3.2. Valoarea costurilor de exploatare

Statiile de epurare fac parte din acele constructii a caror necesitate nu mai trebuie justificata prin criterii economice. Obligativitatea realizarii lor este prevazuta prin legea apelor nr. 8/1974 si in consecinta, la statiile de epurare, comparatia intre diferitele solutii posibile va rezulta pe baza relatiilor reprezentand cheltuielile totale de investitii si de exploatare.

In statia de epurare se vor utiliza urmatorii reactivi chimici:

- pentru eliminarea fosforului se va utiliza sare feroasa

72 litri solutie cu sare feroasa = 366.912 RON/luna

- pentru stabilizarea namolului se va utiliza polielectrolit

6.615 kg = 1011.2 RON/luna

- pentru dezinfectare se va utiliza solutie de hipoclorit cu sodiu

140 litri = 637 RON/luna

Costul energiei electrice - estimativ:

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

3.3. Aspecte economice

Pretul de cost al apei epurate

[RON/m³]

1. Calculul costului investitiei:

C = 280000 RON   

C₁ = 0.8 C = 0.8 280000 = 224000 RON - costul investitiei in lucrari de constructii - montaj

C₂ = 0.2 C = 0.2 280000 = 56000 RON - costul de investitii in utilaje

2. Stabilirea cheltuielilor cu energie electrica:

RON/an - valoarea cheltuielilor anuale necesare pentru energia electrica

P_f = 233.132 [KWh/zi] - puterea in functiune a tuturor utilajelor

t_f = 365 [zile/an] - durata reala de functiune a utilajelor

e = 2.7909 [RON/KWh]

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

3. Stabilirea cheltuielilor cu personalul de exploatare:

S = 3500 [RON/luna] 12 luni = 42000 [RON/an] - cheltuieli cu pala retributiilor si alte cheltuieli ale personalului care mentine sistemul de alimentare in functiune (personalul de conducere, personalul tahnic, personalul de intretinere si de paza).

4. Cheltuieli anuale cu reactivi chimici:

r = 148 [RON/luna] 12 luni = 1776 [RON/an]

5. Debit mediu:

Q_{AN - mediu} = Q 365 zile [m³/an]

Q_{AN - mediu} = 400 365

Q_{AN - mediu} = 146000 [m³/an]

6. Total cheltuieli anuale:

C_{T - an} = i₁ C₁ + i₂ C₂     + i₃ C₃ + E + S + r [RON/an]

i₁ = 0.02 - cota de amortizare pentru lucrari de constructii - montaj

i₂ = 0.075 - cota de amortizare pentru investitii in utilaje

i₃ = 0.005 - cota de intretinere a lucrarilor

C_{T - an} = 0.02 224000 + 0.075 56000 + 0.005 280000 + 172421.7462 + 42000 + 1776 = 226277.7462 [RON/an]

[RON/m³] - pretul unui metru cub de apa epurata

3.3.2. Timpul de recuperare

Profitul brut:

P_brut = 0.05 C_{T - an} = 0.05 226277.7462 = 11313.8873 [RON/an]

2. Profit net:

P_net = (1 - 0.38) P_brut = 0.62 3434.38 = 7014.6101 [RON/an]

3. Timpul de recuperare:

BIBLIOGRAFIE

R. Tiberiu "Procedee si echipamente de epurare apei" (notite curs)

Dima M. "Epurarea apelor uzate urbane" , Editura Junimea, Iasi, 1988

Dima M. "Proiectarea statiilor de epurare", Editura I.P., Iasi ,1983

Iancu O., s.a. "Canalizarea si epurarea apelor uzate", Editura Globus, Bucuresti, 1999

Ianculescu O., s.a. "Epurarea apelor uzate", Editura Matrix, Bucuresti, 2001

Negulescu Gheorghe "Epurarea apelor uzate industriale", Editura Tehnica, Bucuresti, 1969

R. Tiberiu "Procedee speciale de control si de reducerea poluarii apei", Editura Media, Cluj-Napoca, 2005

Ianculescu O. "Statii de epurare de capacitate mica" Editura Matrix, Bucuresti, 2002