41364474-tratarea-apelor

7/31/2019 41364474-tratarea-apelor

1/72

13.05.10lector dr. Radu MIHAIESCU1

PROCESE UNITAREPENTRU TRATAREA

APELORCURS 3


2/72


GENERALITI

Orice tehnologie de transformare esteconstituit dintr-o serie de operaii

succesive, continue sau ciclice, denatur mecanic, fizic, chimic saumixt.


3/72


GENERALITI

Orict de complicat ar fi otehnologie, ea const dintr-un numr

limitat de operaii simple, distinctecare se realizeaz n instalaii iaparate corespunztoare, comunepentru diverse variante de tehnologii.


4/72


Aspecte procese unitare

studiul principiilor tiinifice de baz experimentarea la scar de laborator sau

pilot urmat de prelucarea datelorexperimentale pentru stabilirea de relaiicare s permit dimensionarea instalaiilor(stabilirea parametrilor optimi)

alegerea instalaiilor i utilajelor adecvatepentru realizarea n condiii optime atransformrilor dorite.


5/72


GENERALITI

ntre procesele unitare prin care serealizeaz tratarea apei naturale

pentru obinerea apei potabile i celede epurare a apelor uzate nu existdeosebiri eseniale, diferenaconstnd n natura apei brute supusetratrii i n calitatea efluentului finalcare trebuie obinut.


6/72


GENERALITI

In ambele cazuri, substanele nedoritesunt ndeprtate din ap i

transformate n substane acceptabile. Exist totui unele procese unitare

care din considerente economice sautehnologice, i gsesc aplicarecurent numai n tratarea apei saunumai n epurarea apei.


7/72


Proces unitar

toate transformrile care intervin ntr-oschem tehnologic de tratare a

apelor, indiferent dac sunt de naturfizic, chimic sau biologic.


8/72


Produsul unei staii de tratare este oap de calitate superioar care

corespunde cerinelor unei folosine. Produsul unei staii de epurare este

un efluent acceptabil care nunrutete calitatea resurselornaturale de ap.


9/72


Majoritatea proceselor de tratare i deepurare aduc schimbri ale

concentraiilor unor substane caresunt fie scoase, fie introduse n ap,intervenind astfel un transfer de fazntre cele trei faze existente: gazoas,lichid, solid.


10/72


Cerinele actuale de calitatea apei includ,de asemenea ndeprtarea contaminailorspecifici precum i ndeprtarea nutrienilor(azot i fosfor).

Sisteme naturale de tipul iazurilor sunt deasemenea utilizate pentru epurarea apelor

uzate, n special a apelor uzate menajere ia celor provenite din industria alimentarsau agricultur.


11/72


Nmolurile rezultate n urmaoperaiilor de epurare sunt tratate prin

diverse procedee n vederea reduceriiconinutului de ap i de materiiorganice pentru a putea fi depozitatesau reutilizate.


12/72


Metode de epurare a apelor

uzate procese fizice chimice biologice.


13/72


Operaii fizice unitare

Reinerea pe grtare, site Mrunirea n dezintegratoare a

corpurilor pentru a permite trecereaprintre barele sistemului Egalizarea debitelor Sedimentarea Flotaia Filtrarea n medii granulare


14/72


Operaii chimice unitare

Precipitarea chimicAdsorbia Dezinfecia


15/72


Operaii biologice unitare

Procese cu nmol activ Iazuri de aerare Biofiltre Biodiscuri Iazuri de stabilizare


16/72


Procese fizice de tratare

Principalele grupe de procese fizice au labaz: separarea gravitaional, filtrarea transferarea poluanilor din faz apoas n

alt faz.

n aceste procese substanele poluante nusufer, n cursul separrii lor din ap,transformri n alte substane.


17/72


Separare gravitaional

Se bazeaz pe faptul c asupra unui corpaflat ntr-un cmp gravitaional acioneaz o

for, ce determin deplasarea corpuluispre fundul bazinului de separare. Separarea particulelor relativ grosiere,

nedizolvate n ap, sub influena cmpului

gravitaional, are loc prin sedimentare sauflotaie.


18/72



Dac sedimentarea gravitaional nu esteeficient se utilizeaz o separare sub

aciunea unui cmp de rotaie creatartificial, n care iau natere foregravitaionale, aceast separare fiinddenumit centrifugare.


19/72



Dup o perioad iniial de accelerare,deplasarea, sub aciunea cmpului

gravitaional, a unei particule n ap seface cu o vitez constant, datoritechilibrului dintre fora exercitat decmpul gravitaional (Fm) i fora de

frecare ntre particul i ap (Ff).


20/72

13.05.10lector dr. Radu MIHAIESCU

20


Fm = (1-

2) gv V (1)

Ff = (2)

unde:1, 2: densitile particulei i fluidului;d, s, v : diametrul, aria i volumul particulei;

V: viteza de depunere a particulei;g: acceleraia gravitaional;C: coeficientul de frecare


21/72


21


n funcie de regimul de curgerecaracterizat de numrul Reynolds

(Re) i de coeficientul de frecare C,viteza de sedimentare se poatecalcula cu diverse formule (tabelul 1).


22/72


22


Re Regim decurgere

C Formula decalcul

10-4


23/72


23


Sedimentarea particulelor ntr-un bazinideal de form rectangular este

prezentat schematic n figura 2, unde suntreprezentate traiectoriile teoretice aleparticulelor discrete (traiectorii drepte) iale celor ntlnite n practic (traiectorii

curbe).

Fig 2 Schema sedimentrii n ap a particulelor greu


24/72

Fig. 2. Schema sedimentrii n ap a particulelor greusolubile ntr-un bazin rectangular (seciune vertical-longitudinal)


25/72


25

Bazinul de sedimentare:

zona de admisie n care amestecul de apcu suspensii este distribuit pe seciuneatransversal a bazinului;

zona de sedimentare

n care particulelecad prin masa de ap, aflat n curgereorizontal cu vitez constant vd ;

zona de nmoln care se adunparticulele depuse ;

zona de evacuare a apei limpezite caremai conine particulele care nu s-audepus.


26/72


26

Traiectoriile particulelor discrete rezultdin nsumarea vectorial a vitezei de

sedimentare vs i a vitezei de deplasarea apei n bazin vd.


27/72


27

Particulele cu viteza de sedimentare v0

egal cu raportul dintre adncimea bazinului

(h0) i timpul de parcurgere a lungimiiacestuia de ctre o particul de ap (t0),

dac la intrarea n bazin (t = 0) se afl lasuprafaa apei (h = 0), ating fundul zonei desedimentare la extremitatea din aval aacesteia.


28/72


28

Toate particulele a cror vitez de cdereeste mai mare sau egal cu v

0sunt reinute

n bazinul de sedimentare.


29/72


29

n bazinele cu curgere vertical, particulelecu vitez de sedimentare mai mic dect v

0

nu sunt reinute, fiind antrenate cu ap nzona de evacuare.

Dimpotriv, n bazinele cu curgereorizontal, astfel de particule sunt reinute

dac la intrarea n zona de sedimentare seafl deasupra zonei de nmol la o nlimemai mic dect produsul vt

0.


30/72


30

Decantoarele se pot construi ntr-ovarietate mare de tipuri (STAS 4162-

80), din decantoare eliminndu-se oap relativ limpede i nmolulrespectiv.


31/72


31

,

i a compoziiei apelor industriale

Apele uzate, indiferent de surs, prezintvariaii n timp ale debitelor i compoziiei,

datorit lipsei de uniformitate aconsumurilor de ap, a cantitilor de apeliminat din proces i a coninutuluiacestora n substane poluante.


32/72


32

,


Sunt relativ rare cazurile n care debitul icompoziia sunt constante, cum ar fiprocesele industriale cu caracter continuu,ce funcioneaz n regim staionar i ncare nu intervin operaii ciclice, cum suntindustria de sintez a amoniacului,acidului azotic, metanolului, preparareaminereurilor, unele procese metalurgice,etc.


33/72


33

,


n majoritatea industriilor intervin operaiidiscontinue care, pe ansamblu, conduc la

evacuarea de ape uzate cu caracteraleator. Prezena mai multor surse de evacuare

discontinue, cu periodicitate diferit,determin variaii dezordonate ale debituluii compoziiei apelor uzate.


34/72


34

,


Variabilitatea compoziiei apelor uzate poate fi oconsecin i a modificrii n timp a profilului i acapacitii de producie.

Exemple: fabrici de zahr i conserve - debite de ape uzate

sezoniere

industria chimic de sintez, de obinere amedicamentelor i coloranilor - se obin cantitimici de produse pe perioade variabile de timp - seproduc ape uzate numai n aceste perioade.


35/72


35

,


Pe platformele industriale complexe, compoziiaapelor uzate este aleatoare, iar debitele prezintfluctuaii, pn la limita maxim determinat de

capacitatea sistemului din care se facealimentarea cu ap.

Aceste debite sunt influenate i de gradul derecirculare a apelor din industria respectiv, iar ncazul sistemelor de canalizare mixte i deregimul precipitaiilor.


36/72


36

,


Variaiile de debit sunt ntotdeaunansoite i de variaii de concentraii

ale substanelor poluante. Concentraiile poluanilor sunt

determinate de evacurile specificede ap pe unitatea de produs, precumi de evacuarea materialelor nedorite.


37/72


37

,


n instalaiile de tratare a apelor uzate,rezultatele depind de stabilitatea,

respectiv uniformitatea regimului deintrare a apelor uzate n sistemul detratare.

Variaiile de debit n staiile de tratareau ca rezultat salturi de vitez ceperturb regimul de curgere.


38/72


38

,


Instabilitatea vitezelor de curgere esteduntoare mai ales n bazinele de

decantare, n care vitezele mari decurgere antreneaz n efluentmateriale n suspensie sau chiarmateriale deja sedimentate.


39/72


39

,


Uniformizarea debitelor i a compoziieiapelor uzate se face n bazine de

uniformizare amplasate n serie sau nderivaie cu colectorul de canalizare ipermite dimensionarea staiei de tratare lanivelul debitelor medii.

,


40/72


40

,


n instalaiile de uniformizare a apelor uzate,(bazinele de uniformizare), cu forme i

dimensiuni adaptate fiecrui caz n parte, potavea loc i transformri chimice ntre diferiiipoluani din aceste ape, cum ar fi reacii deneutralizare, de oxigenare, redox, de

precipitare sau procese biochimice, toateconducnd la o degrevare a etapei deepurare.


41/72


41

Flotaia

procesul unitar de separare din ap aparticulelor cu densitate medie mai mic

dect a apei, sub aciunea forelorgravitaionale.Astfel de particule pot fi constituite din

materiale omogene sau din asocieri demateriale cu densiti diferite.


42/72


42

Flotaia

n procesul de flotaie naturala,particulele materiale mai uoare dect

apa (uleiuri, grsimi, hidrocarburi)formeaz asociaii cu bule de aer sau gazdin procesele microbiologice ridicndu-sela suprafaa apei care staioneaz sau

care se afl n curgere liber.


43/72


43

Flotaia

Stratul de material plutitor, ridicat prin flotaie,este ndeprtat prin raclare.

Flotaia este procesul prin care particulele mai

grele dect apa sunt antrenate la suprafa,datorit asocierii lor cu bulele de aer, ce suntsuflate n ap prin partea inferioar a bazinului.

Aceast asociere cu bule de aer are consecine

pozitive deoarece particulele mai grele dectapa capt o vitez ascensional datoritparticulelor de aer.


44/72


44

Flotaia

n flotaia cu aer, aerul este introdus fie subform de bule, obinute prin trecerea aerului prindifuzoare poroase, fie prin degazarea aerului

dizolvat n ap, ca urmare a unei detente, cndse produce scderea brusc a presiunii gazului,aflat n echilibru n ap.

Flotaia cu aer dispersat se utilizeaz laprepararea minereurilor i la ndeprtareamateriilor grase din apele uzate.


45/72


45

Flotaia

Diametrul bulelor de aer este de 1-2 mm. Laaceste dimensiuni bulele de aer au o vitez

ascensional foarte mare i pot provocadistrugerea suspensiei coagulate din ap. Bulele mai fine (d< 0,1 mm) se pot obine

prin destinderea apei sau prinsuprasaturarea apei cu aer.


46/72


46

Flotaia

Ridicarea particulelor insolubile nap, de ctre bulele de aer, esterezultatul asocierilor reciproce, ce areloc n dou moduri:ncorporarea de bule de aer n

interiorul particulei floculate custructur afnat;

aderarea particulelor insolubile lasuprafaa bulei de aer (gaz).


47/72


47

Flotaia

Mrimea forelor care rein particuleinsolubile pe interfaa ap-aer sau

ap-gaz depind de mrimeasuprafeei particulelor i de prezenaunei substane tensioactive, ce aretendina de acumulare i orientare a

moleculelor pe interfee.


48/72


48

Flotaia

n practic, n cazul separrii prin flotaie cu aernu este suficient doar ridicarea particulelor lasuprafa ci este necesar i formarea unei

spume uiliznd substane spumante. Astfel de substane pot fi chiar unii constitueni

din apele uzate, iar cnd acetia nu exist n aptrebuiesc adugai.

Capacitate de spumare mare au apele uzate dinindustria celulozei, textil, industria de prelucrarea proteinelor i n industriile fermentative.


49/72


49

Flotaia

Pentru a se obine o bun separare prinflotaie trebuie luate msuri pentru areduce la minimum turbulena din zona deseparaie.

Datorit vitezelor mari de urcare aparticulelor n procesul de flotaie, timpul

de retenie a apelor uzate n bazinul deflotaie este mai mic dect n bazinul dedecantare.


50/72


50

Flotaia

Necesarul de aer variaz funcie de naturai concentraia suspensiilor i depinde de

condiiile care trebuie ndeplinite de apatratat.


51/72


51

Metode de flotaie

Flotaie cu aer dizolvat Flotaia mecanic

Flotaia prin barbotare Flotaia sub vid


52/72


52

Flotaia cu aer dizolvat

Injectarea aerului se produce n apa uzataflat la o presiune de cteva atmosfere,urmat apoi de destinderea la presiunea

normal-atmosferic. Procedeul are la baz schimbareacondiiilor de echilibru la dizolvarea unui gazn lichid.

n acest mod se obin bule de aer foarte finecu diametrul de 20.. 100 microni, media 50m.


53/72


Flotaia mecanic

Echipamentul de flotaie este compusdintr-un recipient concentric prevzut

cu un tub central.Aerul este introdus n masa de lichidaflat n recipient prin intermediul unirotor dublu aspirant.


54/72


Flotaia prin barbotare

Se realizeaz prin difuzia aeruluicomprimat n masa de ap prin

difuzori poroi , conducte perforate,etc.


55/72


Flotaia sub vid

const n saturarea apei cu aer i apoiintroducerea ei ntr-un spaiu nchis cupresiune sczut.

La scderea presiunii soluia apoasnu mai este n condiii de echilibru iaerul se degaj n masa de ap sub

form de bule foarte fine care asigurflotarea materiilor grase sau nsuspensie.


56/72


Centrifugarea

proces de separare gravitaional asuspensiilor din ap n care intervin

acceleraii superioare celei gravitaionale. se obin viteze mari de sedimentare, ceeace duce la o separare a unei mase maride suspensii n unitatea de timp.

se obin concentrate mai compacte, cu unconinut mai mare de solid.


57/72


Centrifugarea

Datorit costurilor mari ale instalaiilor i aconsumului de energie, acest procedeu se

aplic de preferin apelor uzate cuconinut mare de suspensiisau pentruconcentrarea nmolurilor.


58/72


Centrifugarea

n epurarea apelor se utilizeaz, de regul,centrifugele decantoare cu ax orizontal, cu

funcionare continu. sunt constituite dintr-un corp cilindro-conicrotativ n care se rotete, la rndul su, -cu o vitez ceva mai mic un ax melcat.


59/72


Centrifugarea

Apa cu suspensii este introdus prin axulcorpului melcat i este proiectat spre faainterioar a peretelui corpului centrifugei.

Solidele depuse pe acest perete datoritforelor centrifuge sunt raclate i mpinse dectre corpul melcat spre zona conic a corpuluicentrifugei.

Lichidul limpezit, numit centrat, este evacuat pela captul opus al centrifugei.


60/72


Centrifugarea

Prin centrifugare se obin concentrate denmol cu un coninut mai mare de 50%

s.u., comparativ cu nmolurile obinuteprin alte metode de separare la careconcentraia n s.u. este ntre 4% i 10%.


61/72


Filtrarea

procedeul de trecere a apelor printr-un mediuporos, pe care are loc reinerea prin

fenomene predominant fizice a unora dinconstituenii apelor.


62/72


Filtrarea

Funcie de spaiile libere ale mediului poros, ninstalaiile de filtrare se pot reine din ap impuritide dimensiuni variabile, de la dimensiuni foarte maricum ar fi poluanii grosieri, pn la poluani foartefini.

La mediile poroase cu pori mari, mecanismele dereinere pe filtre este simplu, fiind oprite toateparticulele cu dimensiuni mai mari dect porii filtrelor(fenomen de sitare).

Pe msur ce dimensiunile porilor se micoreaz,mai intervin i alte fenomene.


63/72


Filtrarea

Mecanismele care contribuie la reinerea dinap a particulelor de impuriti pe un filtru

sunt foarte complexe. Reinerea pe suprafaa filtrant depinde de:caracteristicile fizico-chimice ale particulelorcaracteristicile mediului filtrantviteza de filtrarecaracteristicile fizice ale apei.


64/72


Filtrarea

Curgerea prim medii filtrante poroase estemeninut n mod normal n domeniul laminar

att iniial (n filtru curat), ct i dupcolmatarea lui cu suspensii.


65/72


Filtrarea

Varietatea mecanismelor de reinere aimpuritilor din ap prin filtare i gama larg

de dimensiuni a particulelor care se rein adus la o difereniere ntre procesele n carepredomin efectul de sit i cele n careprimeaz alte mecanisme.


66/72


Reinerea pe grtare i site

Grtarele servesc pentru ndeprtarea dinap a impuritilor grosiere care pot forma

depuneri greu de evacuat i care ar blocasistemele de raclare, pompele i vanele,gurile de evacuare i deversoarele.

Grtarele sunt formate din bare cu grosimi

de 0,81,2 cm aezate la o distan de 1260 mm, nclinate cu 30-90fa de orizontal.


67/72


Reinerea pe grtare i site

Materialele reinute, cu dimensiuni mai mari dectinterstiiile dintre bare, formeaz ele nsele straturifiltrante care mresc treptat pierderea de sarcin a

apei pe grtar i trebuiesc ndeprtate periodic. Viteza apei la intrarea apei n grtare trebuie s fie

de 0,3-1 m/s pentru evitarea depunerilor n cameragrtarului.

Pentru reinerea impuritilor de dimensiuni mai micise utilizeaz site statice sau mobile.


68/72


Reinerea pe filtre

Cele mai utilizate filtre pentru ndeprtareasuspensiilor sunt filtrele granulare i filtrele

cu prestrat. Materialul granular folosit frecvent estenisipul cuaros.


69/72


Reinerea pe filtre

Filtrele cu nisip - formate din mai multestraturi cu densiti diferite care ntr-uncurent de ap ascendent se stratific

conform densitii i la care, dup splare,se obine spontan o aranjare a granulelorcu diametrul descrescnd n sensul decurgere din timpul fazei de filtrare, fapt carepermite o folosire mai eficient a adncimiifiltrului.


70/72


Reinerea pe filtre

Filtrele de nisip sunt mprite n:filtre lente cu viteze de filtrare de 0,1 0,6

m/h;filtre rapide cu viteze de filtrare de 3 6m/h.

Aceste dou tipuri de filtre difer princaracteristicile granulometrice ale nisipuluii prin modul de regenerare.


71/72


Reinerea pe filtre

n epurarea apelor uzate filtrele cu nisip seutilizeaz n treapta secundar de epuraresau pentru finisarea efluenilor treptei

biologice.n aceste filtre au loc, pe lng procesele

fizice de reinere a particulelor insolubile i

procese microbiologice de degradare aunor materiale organice dizolvate sau nsuspensie.


72/72

Reinerea pe filtre

Filtrele cu prestrat sunt formate din suporturiporoase rigide aezate ntr-o carcas, pe care sedepune un strat subire de material filtrant

granular, format din particule foarte fine de 5 100 m. Fazele unui ciclu de funcionare cuprind formarea

prestratului, filtarea i regenerarea.

Pentru a prelungi durata fazei de filtare, uneori seadaug n apa supus tratrii materialul granularchiar n timpul filtrrii.

Date post:	05-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	pascal-catalin
View:	216 times
Download:	0 times

41364474-tratarea-apelor

Documents