Modalitati de imbunatatire a epurarii apelor reziduale in statia Titu

Liceul I. C. Vissarion – Titu, DambovitaEchipa:

Profesor Coordonator - Mitrescu Elena

Elevi: Gheorghe Andreea Isabelle

Mirescu Teodor Razvan

Prezentarea problemei

• Poluarea in Romania, comparativ cu celelalte state europene, mai are inca de rezolvat unele probleme, cum ar fi gestionarea deseurilor si imbunatatirea calitatii apelor de profunzime si de suprafata.

• Desi statul roman si-a asumat transpunerea si implementarea „Directivei Cadru Apa”, in documentul de pozitie din 2004, nici in ziua de astazi nu a reusit sa fie conform cu cerintele acesteia. O modalitate de a satisface cerintele Directivei este construirea si exploatarea unor statii de epurare care sa readuca apa utilizata in industrie si pentru uzul menajer la proprietatiile initiale ale surselor ce au alimentat industria si uzul casnic.

• Poluarea apei reprezintă orice modificare a compoziției sau a calității apei, ca rezultat al activităților umane sau în urma unor procese naturale, astfel încât aceasta să devină mai puțin adecvată utilizărilor sale.

Prezentarea problemei

• De altfel exista si metode pentru combaterea acestui tip de poluare, cum ar fi:– Epurarea apelor reziduale;– Constructia de zone de protectie a apelor;– Construirea de bazine speciale de colectare a deseurilor si

reziduurilor, pentru a impiedica deversarea directa a acestora in apele de suprafata;

– Controlul utilizarii fertilizatorilor in agricultura si reducerea poluarii difuze.

Solutia

• Una dintre cele mai folosite si eficiente metode este epurarea apelor. Epurarea reprezinta procesul complex de retinere si neutralizare a substantelor daunatoare dizolvate, in suspensie sau coloidale prezente in apele uzate industriale sau menajere in statii de epurare. Principalul scop este de a imbunatati calitatea acestor ape pentru a putea fi deversate in emisar fara a prejudicia flora sau fauna. Dupa ce apa este epurata in statii de epurare ea poate fi chiar refolosita in anumite domenii sau procese tehnologice.

• Epurarea apelor uzate poate fi in functie de caracteristicile apei si de cerintele evacuarii in emisar mai mult sau mai putin complexa astfel avand statii de epurare simple mecano-biologice sau statii de epurare complexe. Apele uzate cu caracter predominant anorganic vor fi tratate in statii de epurare numai prin mijloace fizico-chimice de retinere si neutralizare: sedimentare, neutralizare, precipitare, coagulare, floculare, adsorbtie pe carbune activ, schimb ionic. Apele uzate cu un caracter predominant organic sunt epurate intr-o statie de epurare prin procedee fizico-chimico-biologice, realizandu-se in trei trepte: mecanica (Fig. 1), chimica (Fig. 3) si biologica(Fig. 2).

Figura 1. Treapta mecanica a unei statii de epurare

Figura 2. Treapta biologica a unei statii de epurare

Figura 3. Treapta chimica a unei statii de epurare

Solutia• Epurarea apelor in statiile de epurare se urmareste prin determinari inainte si

dupa intrarea in statie: – reactia pH; – suspensii solide fixe si volatile;

– CBO5 – consumul biochimic de oxigen la cinci zile, in mg/l, necesar pentru oxidarea biochimica a materiilor organice la o temperatura de 20 C° si in conditii de intuneric;

– CCO – consum chimic de oxigen, in mg/l, pentru oxidarea sarurilor minerale oxidabile si a substantelor organice, bazat pe bicromat sau permanganat de potasiu

– prezenta azotului intalnit sub forma de amoniac liber, azot organic, azotati si azotiti; – prezenta microorganismelor, care sunt de diverse tipuri, unele contribuind la

procesul de epurare, iar altele ce produc boli si infectii la oameni si animale; prezenta acestora conduce la necesitatea dezinfectarii apei la iesirea din statia de epurare.

• Ca produsi finali ai procesului de epurare dintr-o statie de epurare rezulta: apa purificata in diferite grade, in functie de proces si de starea ei initiala, precum si namoluri. Una dintre cele mai mari probleme a acestor statii este acest namol. De obicei, este depozitat in locuri special amenajate sau la groapa de gunoi a orasului respectiv, neputand fi folosit mai departe. Dar capacitatea acestor locuri nu este suficienta, si in acest caz, ce se va intampla cu namolul? La aceasta intrebare speram sa puteam raspunde noi, prin metode stiintifice.

Studiu de caz: Statia de epurare din orasul Titu

Situatia actuala• In orasul Titu, dupa 1989, industria a inregistrat un declin, ceea ce a facut ca apa ce

trebuie epurata sa fie dominata de apele menajere.• Statia de epurare Titu (Fig. 4) are 2 trepte (mecanica si biologica). In treapta

mecanica sunt retinute fragmentele mari pe un sistem de gratare metalice tip grila de dimensiuni variabile, unele mai dese si altele mai rare.

• Este prevazuta in proiect treapta chimica, avand urmatorii parametrii: capacitatea de 200 m³ si timpul de retentie hidraulic (TRH) de 4 ore, putand epura un influent cu incarcarea in urmatoarele clase de substante chimice D amoniu, azotati, azotiti, detergenti, cloruri, care sunt precipitati cu clorurua ferica si a caror grabire de sedimentare se reaizeaza cu agentul de agregare floculare care este sulfatul de aluminiu. In urma procesului de coagulare floculare se va produce un namol chimic care va fi uscat pe paturile de uscare folosite de asemenea si pentru namolul provenit din treapta biologica.

• In treapta biologica (Fig. 6) sunt indepartate substantele organice, biodegradabile. Fiind ape menajere, parametrii ce indica incarcarea organica(CBO5 = consumul biochimic de oxigen pe 5 zile; CCOCr/CCOMn= consumul chimic de oxigen provenit din amestecul sulfo-oxidant dintre acidul sulfuric si bicromatul de potasiu/oxidul de mangan, indicatori care reflecta cantitatea de substante organice nebiodegradabile) au inregistrat valori mai mari decat cele maxime admise conform standardelor in vigoare respectiv 25 mg/l O2 si 125 mg/l O2.

Studiu de caz: Statia de epurare din orasul Titu

• Aici, substantele organice sunt metabolizate de catre microorganisme (bacterii, fungi), iar bacteriile domina in forma vegetativa pentru a fi active si a indeparta cat mai mult din substantele biodegradabile organice. In comunitatea microbiana pH-ul variaza intre 6,5 – 8,5 (usor acid, neutru si usor alcalin) care favorizeaza dezvoltarea bacteriilor in detrimentul dezvoltarii fungilor. Din treapta biologica , bacterile sub forma sporulata (rezistenta) se acumuleaza intr-o matrice organica si formeaza particule mari ce sedimenteaza repede si formeaza namolul activ, cantitatea fiind in jur de 2,24 kg. Desi incarcarea este destul de mare, o parte din substantele organice sunt descompuse de catre bacteriile aerobe, stimulate de barbotarea cu oxigen. Dupa treapta biologca, pentru a distruge bacteriile potential paogene ramase in forma vegetativa in masa apei, se foloseste var cloros.

• O problema a majoritatii statiilor de epurare din judetul Dambovita o reprezinta namolul activ rezultat din treptele chimice si biologice. Exceptie nu face nici statia de epurare Titu.

Studiu de caz: Statia de epurare din orasul Titu

Propunere pentru imbunatatirea functionarii statiei de epurare• Pentru a rezolva problema celor 2 tipuri de namol provenite din treapta chimica

si biologica, propunem realizarea unor Metantancuri (Fig. 7) (rezervoare etanse in care se realizeaza metabolizarea anaeroba D in lipsa oxigenului D a namolului). In urma acestui proces se produc, in principal, metan si alte hidrocarburi gazoase ca etanul si butanul ce pot fi utilizate drept combusibil. Pentru reziduul rezultat in urma fermentatiei anaerobe propunem realizarea unor paturi de uscare (Fig. 5) ce permit evaporarea apei fara consum suplimentar de energie. Apoi aceste reziduuri uscate sunt arse in incineratoare prevazute cu filtre pentru dioxidul de carbon (barbotare in hidroxid de calciu: CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + C), pentru monoxidul/dioxidul de azot si dioxidul de sulf filtre cu vapori de apa (exemple: 2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2 ; SO2 + H2O = H2SO3). In urma arderii rezulta de asemenea cenusa cu microelemente, care nu contine metale grele deoarece apele nu provin din ape reziduale industriale, putand fi folosita ca ingrasamant pe terenurile agricole. In urma utilizarii filtrelor rezulta carbonat de calciu, acesta poate fi utilizat ca amendament (substante chimice ce se folosesc pentru reglarea pH-ului solului) pentru terenurile agricole pe care s-a produs acidifiere. In cazul monoxidului/dioxidului de azot, obtinandu-se acidul azotos si acidul azotic, acestia pot fi utilizati ca precursori in industria ingrasamintelor chimice.

Studiu de caz: Statia de epurare din orasul Titu

• De asemenea in Metantanc pot fi create conditii pentru initierea procesului de denitrificare in urma caruia formele chimice ale azotului (nitrati, nitriti, amoniu, uree, acid uric etc.) sunt transformate in azot molecular, acesta fiind eliminat in atmosfera.

• Excesul de namol provenit din treapta biologica, deoarece nu contine metale grele si substante chimice poate fi utilizat direct pe terenurile agricole, fara a fi introdus in Metantanc.

• O problema deosebita o reprezinta apele menajere ce contin detergenti biodegradabili pe baza de fosfati, namolul rezultat din epurarea acestora realizand un aport suplimentar de fosfor, daca acesta este folosit pe terenurile agricole.

Studiu de caz: Statia de epurare din orasul Titu

Figura 4. Statia de epurare Titu

Figura 5. Hale care adapostesc paturile de uscare

Studiu de caz: Statia de epurare din orasul Titu

Figura 6. Bazine in care se realizeaza treapta biologica (Titu)

Figura 7. Metantanc

Figura 8. Statia de epurare Titu – imagine satelitara

Bibliografie

• http://ro.wikipedia.org/wiki/Poluarea_apei• http://www.noiscriem.net/2013/07/masuri-impotriva-poluarii-solului-apei.html• http://ro.wikipedia.org/wiki/Sta%C8%9Bie_de_epurare• http://www.energ.pub.ro/fisiere/admitere2014/Materiale_didactice/epurarea

%20biologica%20a%20apelor%20uzate.pdf