UNIVERSITATEA PETRU MAIOR TG. MURE FACULTATEA DE INGINERIE SPECIALIZAREA INGINERIA I PROTECIA MEDIULUI N INDUSTRIE PROCEDEE I ECHIPAMENTE DE EPURARE A APELOR Suport de curs Anul IV, specializarea IPMI 2011 2 CUPRINS Introducere .......................................................................................................................................................... 4 Resursele de ap i necesarul de ap la nivel mondial si naional ................................................................... 4 Domeniile de utilizare a apei ............................................................................................................................ 6 Capitolul 1. Epurarea apelor uzate oreneti ................................................................................................. 9 1.1. Evacuarea apelor uzate industriale n reeaua de canalizare oreneasc ............................................... 9 1.2. Caracteristicile apelor uzate ....................................................................................................................10 1.3. Determinri specifice apelor uzate .........................................................................................................16 Capitolul 2. Calitatea apei................................................................................................................................ 20 2.1. Necesitatea proteciei calitii apelor .....................................................................................................20 2.2. Clasificarea polurii apei ..........................................................................................................................21 2.3. Surse de poluare a apei ...........................................................................................................................22 2.4. Agenii poluani ai apei ............................................................................................................................22 2.5. Urmrile polurii apei ..............................................................................................................................23 2.6. Obiectivele Directivei Cadru privind Apa (2000/60/EC) ..........................................................................23 2.7. Elemente de monitoring a calitii apelor ...............................................................................................25 Capitolul 3. Metode de epurare a apelor industriale uzate .......................................................................... 27 3.1. Sedimentarea particulelor greu solubile din apele industriale uzate .....................................................28 3.2. Neutralizarea apelor industriale uzate ....................................................................................................29 3.3. Separarea particulelor solide prin centrifugarea apei uzate ...................................................................30 3.4. Filtrarea apelor industriale uzate ............................................................................................................31 3.5. Separarea particulelor n suspensie prin flotaie ....................................................................................32 3.6. Separarea unor substane prin extracie .................................................................................................34 3.7. Epurarea apelor industriale uzate prin adsorbie ...................................................................................37 3.8. Epurarea apelor industriale uzate prin distilare ......................................................................................40 3.9. Epurarea apelor industriale uzate prin ngheare ...................................................................................40 3.10.Epurarea apelor industriale uzate prin spumare....................................................................................41 3.11. Separarea poluanilor cu ajutorul membranelor ..................................................................................41 3.12. Epurarea apelor industriale uzate prin schimb ionic .............................................................................45 3.13. Oxidarea i reducerea compuilor poluani din apele industriale uzate ...............................................46 3.14. Reinerea substanelor poluante prin precipitare .................................................................................48 3.15. Dezinfecia apelor industriale uzate ......................................................................................................49 Capitolul 4. Elemente de baz n proiectarea staiilor de epurare ............................................................... 51 4.1. Stabilirea debitelor apelor uzate .............................................................................................................51 4.2. Organizarea statiilor de epurare .............................................................................................................52 3 4.3. Sistemele de canalizare ...........................................................................................................................53 4.4. Bazele teoretice ale proceselor de epurare a apelor uzate ....................................................................54 4.5. Clasificarea procedeelor de epurare .......................................................................................................56 4.6. Autoepurarea apelor ...............................................................................................................................59 4.7. Evacuarea apelor uzate n emisari ...........................................................................................................60 CAPITOLUL 5. Epurarea mecanic a apelor uzate ..................................................................................... 64 5.1. Construcia i funcionarea grtarelor ....................................................................................................64 5.2. Construcia i funcionarea sitelor ..........................................................................................................72 5.3. Construcia si funcionarea separatoarelor de ulei .................................................................................75 5.4. Separarea suspensiilor fine. ....................................................................................................................85 5.4. Sedimentarea nisipului din apele uzate ..................................................................................................95 5.5. Construcia i funcionarea decantoarelor primare ..............................................................................103 Capitolul 6. Epurarea biologic a apelor uzate............................................................................................ 119 6.1.Aspecte generale ....................................................................................................................................119 6.2. Metabolismul bacterian ........................................................................................................................120 6.3. Procesele de dezasimilaie ....................................................................................................................121 6.4. Procesele de asimilaie ..........................................................................................................................121 6.5. Biodegradabilitatea i tratabilitatea ......................................................................................................121 6.6. Epurarea biologic artificial .................................................................................................................122 6.7. Epurarea biologic cu nmol activ .........................................................................................................123 6.8. Construirea i funcionarea instalaiilor de epurare cu nmolactiv ....................................................124 6.9. Construcia si funcionarea decantoarelor secundare ..........................................................................130 CAPITOLUL 7. Epurarea avansat (teriar) a apelor uzate ................................................................... 132 7.1. Metode de eurare avansata. .................................................................................................................133 7.2. Bazine cu nmol activ i filtre biologice .................................................................................................138 7.3. Epurarea chimic avansat ....................................................................................................................140 Capitolul 8. Fiabilitatea echipamentelor i a proceselor de epurare a apelor ........................................... 143 8.1. Noiuni generale privind fiabilitatea......................................................................................................143 8.2. Noiuni generale privind mentenabilitatea ...........................................................................................144 8.3. Noiuni generale privind disponibilitatea ..............................................................................................145 8.4. Tipuri de defecte ale instalaiilor de epurare ........................................................................................147 8.5. Fiabilitatea proceselor de epurare ........................................................................................................148 Bibliografie ...................................................................................................................................................... 149 4 INTRODUCERE Este cunoscut, din vechime, c cei patrufactoricare stau la baza oricrei forme de via, de activitate, pe Pmnt, sunt apa, aerul, solul i focul. Se cunoate, din istorie,c primeleaezri umane au aprut napropierea cursurilor de ap; nici o activitate uman nu este posibil fr ap. n unele instituii care se ocup cu gospodrirea apelor se poate ntlni sintagma APA ESTE VIAA,carereprezint,sintetic,importanaapeicafactoresenialpentruom,capartearegnului animal i vegetal. nactualulstagiudedezvoltareeconomico-social,caracterizatprintr-odinamicfr precedent, pe de-o parte, i caracterul limitat al resurselor naturale, pe de alt parte, apa, una din cele maiimportanteresursenaturale,trebuiebinegospodrit,pentruaprevenicrizaapei,termence apare din ce n ce mai frecvent n prognozele unor organizaii internaionale. Avertismentuloamenilordetiindespreoposibilcrizaapeilanivelplanetar,a determinatOrganizaiaNaiunilorUnitesstabileascziuade22MartiedreptZiuaMondiala Apei,scopulfiindunplandeaciunelanivelindividual,naional,regionaliinternaionalpentru utilizarea raional a apei. Grijapentruogospodrireraionalaapelorsedatoreazcaracteristicilorapei,caresurs natural: resursele de ap au un caracter limitat; resursele de ap ale unui bazin hidrografic (sau ale unui regiuni, ri) se refac periodic, dar ele nu pot crete n timp; resurseledeapauodistribuieinegalntimpispaiu;elesuntdifereniatefade distribuia n timp i spaiu a cerinelor de ap; resurseledeapauposibilitilimitate(dinpunctdevederetehnico-economic)deafi transferate ntre regiuni sau bazine hidrografice diferite; apeledesuprafasuntputernicinfluenatedeom,attdinpunctdevederecantitativ (captri) ct i calitativ (evacuarea de ape uzate mai mult sau mai puin epurate); apa este o resurs reutilizabil; aceeai cantintitate de ap poate fi utilizat -dac din punct de vedere calitativ corespunde - de mai muli utilizatori, prin captri i restituii succesive; apa este un important factor de mediu; buna lui gospodrire este o obligaie care deriv din cerinele decurgnd din legislaia de protecia mediului. RESURSELE DE AP I NECESARUL DE AP LA NIVEL MONDIAL SI NAIONAL Deisuprafaapmntuluiesteacoperitnproporiedepeste78%cuap,doar2,5%din aceastappoateficonsideratcafiindsurspentruappotabil.Desigur,acumexisttehnologii pentru desalinizarea apelor din mri i oceane, dar costurile operaiilor de desalinizare sunt ridicate i doarrilefoartebogatepotapelalaaceasttehnologie.ConformunuiraportalComisieipentru DezvoltareaDurabilalNaiunilorUnite,numai0,007%dinresurseletotaledeapproaspatale Pmntului sunt accesibile pentru necesitile umane. Rezervele de ap potabil ale globului sunt localizate n: gheari - 24 mln km3; lacuri i ruri cu ap dulce- 230 mln km3; atmosfer, 14 mln km3. Dinpunctdevederecalitativ,dintotalulhidrosferei,97%esteapsrat,iardiferenase gsete n gheari, lacuri i fluvii, ruri, ape subterane i n atmosfer. Consumuldeapdgraduldecivilizaiealuneiri.Elvariazntre3litri/om/zinzonele aride ale Africii i 1054 litri/om/zi la New York. 5 Problema consumului de ap este foarte important: de exemplu dac fiecare om ar consuma n medie 200 litri zilnic, n cursul unui an ar trebui ca nlimea pnzei de ap s scad cu 0,64 mm.Din datele Organizaiei Mondiale a Sntii cantitatea minim de ap necesar organismului uman este de 5 litri/ 24 ore, din care aproximativ 1,5-2 litri o reprezint apa consumat ca atare. La aceastcantitatedeap,careacopernevoilepurfiziologicealeomului,seadaugns,cantiti mult mai mari de ap utilizat de om n diferite alte scopuri fie casnice, fie industriale. Astfel pentru nevoileindividualereprezentatedeapautilizatpentrucureniacorporal,omulfoloseste zilnicn medie 40 litri de ap, la care se adaug nevoile gospodresti de pregtire a alimentelor, de ntreinere a cureniei locuinei i a mbracminii, etc. Laacesteutilizriseadaugacoperireanevoilorindustrialereprezentatedeapafolositca materieprim,casolventsaucaseparatorpentrusubstanecudensitidiferite,laspalareaunor produsesaupurificareaaltora,lasplareaintreinereadiverseloraparateimaini-unelte,la rcirea unor medii de lucru etc. Deasemeneaapaestefolositpentrualimentareaingrijireaanimalelor,aadposturilor pentru animale, pentru irigaii, consumul fiind i n acest caz, semnificativ. O statistic a O.N.U. arat c asistm la o cretere a consumului de ap n lume, cretere care se produce n progresie geometric i care a determinat ca n unele zone ale pmntului s se resimt acut lipsa de ap. Romnia este considerat o ar european cu resurse de ap limitate; n regim natural, pot fi utilizate numai 5 miliarde m3/an. Resursele de ap posibil de a fi potabilizate in Romania, sunt constituite din: ruri interioare; lacuri naturale sau artificiale; fluviulDunarea(apeleMriiNegrenusuntluatenconsideraredatoritdificultilor tehnice si economice ale proceselor de desalinizare); apele subterane. Distribuiaresurselordeapninteriorulriiesteinegal;nzonamontan,reprezentnd 21% din suprafa furnizeaz 6% din volumul mediu anual de ap, n timp ce zona de cmpie, care reprezint cca.48% din suprafa, contribuie numai cu 10% la debitul apelor de suprafa. n acest fel seexplicimportanalacurilordeacumulareconstruitenzonasuperioarabazinelorhidrografice, pentru o gospodrire ct mai raional a apelor. Infigura1suntprezentateconsumuriledeapdinRomnianperioada2006-2009,tocmai pentru a ne face o imagine privind aceast problem. Figura 1. Consumurile de ap din Romnia n perioada 2006-2009 nultimuldeceniuselucreazdupconceptuldeutilizaredurabilaresurselordeapcare fac parte integrat din conceptul de dezvoltare durabil. agricultur 14,8%populaie 32,5%industria 52,2%6 Apanunumaictrebuiesfieprezentncantitiimportante,dareatrebuies ndeplineasc anumite criterii de calitate. DOMENIILE DE UTILIZARE A APEI Inraportcuresurseledeaprelativlimitate,cerineledeapaleomeniriiaucunoscuto creterecontinu,dela1,4miliardem3nanul 1950-lacirca20,40miliardem3nanul1989,din care: 11 % ap potabil pentru populaie i domeniul public; 44 % ap potabil i industrial pentru ageni economici ; 45% ap pentru irigaii, zootehnie i piscicultur. Cretereadepeste155deoriacerinelordeapreflectnmarepartedezvoltarea economico-socialfrprecedentaomenirii,darnacelaitimpneatrageateniaasuprameninerii unor situaii de utilizare neraional, dar i a risipei de ap. Acestesituaiisuntgenerateattdeperpetuareaunortehnologiidefabricaiemari consumatoaredeapnindustrie,nraportcuceleutilizatenalteri,respectivfolosireaunor norme exagerate de ap la irigareaculturilor, de pierderi de ap n reelele de distribuie i de risip de ap, ct i de insuficienta dotare cu sisteme de msurare a cantitilor de ap prelevate i evacuate, ca i de lipsa unui sistem de parghii economice de constrangere n vederea economisirii apei. Cretereaconsumuluideapafostnsoitdeocretereacantitilordeapuzat,frca acest lucru s fie corelat cu dezvoltarea i modernizarea instalaiilor de epurare n vederea creterii capacitiloriacalitiiprocesuluideepurare,concomitentcuasigurareanecesaruluideapde calitate. Astfel, conform datelordela Compania Naional Apele Romnereferitor la anul 1990, din totalulapeloruzateevacuate,s-aapreciatcnumai22%dinacesteapeuzateaufostepurat corespunztor, conform legislaie de atunci, cca. 50% s-au epurat ineficient, iar aproximativ 28% s-au evacuat n receptori naturali fr epurare, influennd negativ calitatea mediului, ndeosebi a celui acvatic. Tendinele actuale n ceea ce privete consumul de ap, vor conduce la o solicitarea exagerat aresurselordeap,perturbandechilibrulacestorresurse,ceeacearaveaefectenefavorabilepe termen lung asupra nsi a dezvoltrii economico-sociale a rii. Elaborareaiimplementareaeficientauneipoliticinaionalepentruutilizarearationala resurselor de ap impune urmatoarele prioriti: reducerearitmuluidecretereaconsumuluideapntoateramurileeconomiei naionale; raionalizarea i economisirea apei la minimum necesar; scderea cerinelor de ap proaspat din surse naturale i reducerea consumului ap ce nu poate fi recuperat; reciclarea i reutilizarea apei de ctre agenii economici; protecia apei impotriva polurii; ntocmirea i aplicarea unei legislaii adecvate; educarea i participarea activ a publicului pentru protejarea resurselor de ap. Pentruaputeacunoasteresurseledeapiamodalitiledealeprotejaseimpune cunoasterea circuitului apei in natur. Circuitul apei n natur este de fapt un proces foarte complex. Dinpunctuldevederealevaluriisialprotejriiapeitrebuiescurmriicelpuintreifactori importani: localizareadiferitelorformesubcaresegseteapa(gheari,apedesuprafa,ape subterane, ape meteorice, etc.) procesul de trecere a apei n diverse stri de agregare; sectoarele mari utilizatatoare i consumatoare de ap; 7 natura activitilor ce pot polua apele. Pentru a putea nelege circuitul apei n natur trebuie s cunoatem mai ntai fenomenele ce influeneaz acest circuit. Spre exemplu: calculeleefectuateauartat,cpetimpdeunan,1m2desuprafaterestrprimete atta energie solar, nct poate s vaporizeze un strat de ap cu grosimea de 1-1,30 m; vntul este acela care dup evaporarea apei asigur circulaia i repartiia vaporilor de ap n atmosfer; nfunciedetemperaturigraduldesaturaiealaerului,apapoatecondensan particule foarte fine, cum ar fi ceaa, sau n particule mai grosiere, lichide sau solide, de tipul norilor; n condiii prielnice, norii dau natere la precipitaii, care cad pe suprafaa pmantului sub form de ploaie, grindin sau zpad; o parte din apa de precipitaii, cade n fluvii, mri i oceane, de unde rencepe circuitul de evaporare, ns o alt parte din apa condensat, sosit pe uscat, urmeaz i alte destinaii, cum ar fi ptrunderea n sol, formarea unor uvoaie, toreni, care se scurg n praie, ruri, fluvii, apoi n mri i oceane. nafaradeapacareprininfiltraieptrundeinsol,apelesubteranepotsprovindinape fosile,bineconservatentimp,ndiversestraturigeologiceetanesaupotsfieaanumiteleape juvenile(apelecaresemanifestprinemisiadevaporiceprovinedinerupiilevulcanice,gheizere, mofete,izvoaretermale),sintetizatenprofunzimeascoareiterestre,inndcontdetoifactorii implicai i care pot influena circuitul apei n natur, dar i n mediile saturate (figurile 2 i 3). Figura 2. Circuitul apei n natur 8 Figura 3. Mediul sol-ap i circulaia apei n mediile saturate 9 CAPITOLUL 1. EPURAREA APELOR UZATE ORENETI Satisfacereanevoilortotmaicrescndedeapnscopuricasnice,industriale,energetice, pentru agricultur, astzi este tot mai greu de realizat, ca urmare a faptului c astzi apele, att cele subterane, ct i cele de suprafa sunt tot mai poluate. Poluarea apelor se datoreaz n cea mai mare parte dezvoltrii industriale, creterii populaie urbane i legat de aceast situaie deversarea n ruri i lacuri a apelor uzate mai mult sau mai puin epurate. Prin ape uzate oreneti se nelege amestecul de ape uzate menajere, industriale, meteorice, de drenaj cu cele de suprafa. Sunt dese cazurile cnd apele uzate menajere conin cantiti mici de impuriti caracteristice apelor uzate industriale, dar aceste ape se trateaz, de obicei, ca i ape uzate oreneti. n cele mai multe cazuri este dificil de a aprecia dac o ap uzat din punct de vedere calitativ facepartedincategoriaapeloruzatemenajeresauoreneti.Acestlucrusepoatestabilidoarn urma analizei compoziiei apei uzate, cnd proiectantul(unei staii de epurare) trebuie s ia o hotrre privind tehnologia de tratare a acestei ape uzate. DirectivaConsiliuluiEuropei91/271/2002transpusprinH.G.188/2002defineteprocesul de epurare, ca fiind ndeprtarea din apele uzate a substanelor toxice, a microorganismelor, etc., n scopul proteciei mediului nconjurtor, a emisarului n primul rnd, dar i a solului i aerului.Unprocescorectdeepuraretrebuiesasigurecondiiifavorabileposibilitiiutilizriin continuare a apei respective pentru nevoile casnice, industriale sau agricole. Evacuarea apelor uzate i neepurate sau epurate necorespunztor n emisari, fie c sunt ruri saulacuriduceladegradareagravamediuluiipunenpericolsntateaoamenilor.Trebuie remarcatfaptulcncnSTAS1481-76seprevedenmodexplicitcaapeleuzatesfieevacuate ntotdeauna n amonte de punctul de captare a apei. n acest mod ntreprinderile ar fi obligate s-i realizezeoepuraredecalitate,ncazcontrari-arintroducenreeauadeapindustrialoap poluat,improprieprocesuluitehnologic.Darmajoritateantreprinderilornurespectdispoziiile acestui standard. Epurarea apelor uzate se realizeaz n staii de epurare, care fac parte integrant din sistemul de canalizare a oraului sau a platformei industriale, iar mrimea staiei de epurare depinde de debitul apelor uzate i de gradul de poluare a acestei apei. 1.1. EVACUAREA APELOR UZATE INDUSTRIALE N REEAUA DE CANALIZARE ORENEASC Apeleuzateindustriale,careconstituieoparte,uneoridestuldeimportantaapeloruzate oreneti sunt admise n reeaua de canalizare oreneasc, respectiv n staia de epurare a oraului numaincondiiispeciale.Epurareancomunaapeloruzatemenajerecuceleindustrialeeste admis,conformliteraturiidespecialitate,numaincazulncareapeleuzateindustrialenuconin substanecarearputeacorodareeleledecanalizareicarenupunnpericolbunafuncionarea staiei de epurare. Existiexcepii,cndtratareancomunaapeloruzateorenetiiindustrialenueste posibil, deoarece unele industrii evacueaz n urma proceselor tehnologice o serie de substane care inhibproceseledeepurare.naceastprivinexistnormativecarereglementeazmodalitateade evacuare, respectiv interzice evacuarea de substane n suspensie, a cror cantitate, mrime i natur constituie factori agresivi ce pot coroda canalele colectoare, care pot provoca depuneri i colmatarea canalelorsaufrneazcurgereanormalaapelorprincanale.Dintreacestesubstane,carenuar trebui s fie deversate n sistemul de canalizare amintim : suspensii i alte materiale care se depun n canalele colectoare; corpuri solide plutitoare mai mari de 20 mm; corpuri solide, dure care ar putea coroda canalele colectoare; 10 pcur, ulei, grsimi, care pot provoca depuneri sau aderene pe pereii conductelor; substane care pot provoca fenomene de coagulare i depuneri n canale; substanecarepotproduceamestecuridetonante,saucaresepotaprinde,cumarfi benzin, eter, cloroform, acetilen, sulfur de carbon, nmoluri de la staiile de acetilen, etc. substanenocive,carepotpunenpericolviaapersonaluluideexploatareastaiilor de epurare; substane inhibitoare ale procesului de epurare (de exemplu: Cu, Cr, Zn, Pb etc.); ape fierbini, cu temperaturi mai mari de 500C. Existanumiteprecizriprivindcompoziiaapeloruzateindustrialecarelimiteazaccesul acestorcategoriideape,nreeauadecanalizareoreneasc.Astfelestenecesarsserespecte limitele urmtoarelor substanele i caracteristici principale ale apelor uzate industriale : temperatura maxim 50 grade; pH ul cuprins ntre 6,6 i 11,0; cianuri maxim 1,0 mg / l ; clor liber maxim 1,0 mg / l ; hidrogen sulfurat i alte sulfuri, la un pH de 6,5 este admis maxim 1,0 mg / l ; produse petroliere (ex: pcur, motorin, uleiuri grele, etc.) maxim 150 mg / l . n cazul n care nu se pot respecta aceste limite este necesar o tratare a apelor respective, n prealabil,ninstalaiinumitestaiidepreepurare,dincadrulntreprinderii,nvedereareinerii acestor substane i folosirea lor n procesul de fabricaie, dup care, aceste ape uzate i tratate parial pot fi deversate n reeaua de canalizare . ComunitateaEuropeanrecomandcafiecareutilizatordeapsfacotratareprealabila apeiuzate,pentrureinereasubstanelorcepotcolmatasaunfundareeauadecanalizareidoar dup aceast operaie, apa uzat s fie deversat n reeaua de canalizare a oraului. 1.2. CARACTERISTICILE APELOR UZATE n vederea stabilirii tehnologiei i proiectrii instalaiei de epurare a apelor uzate este necesar ssecunoasccaracteristicileacestorape.Caatare,trebuiessedetermineurmtoarele caracteristici: caracteristici fizice; caracteristici chimice; caracteristici bacteriologice; caracteristici biologice. 1.2.1. Caracteristici fizice ale apelor uzate Caracteristicile fizice ale apelor uzate i desuprafa sunt : turbiditatea,culoarea, mirosul i temperatura, care influeneaz n mare msur procesele de epurare, mai ales procesele biologice. Turbiditatea.Turbiditateaapeloruzateiaemisarilorindicnumainmodgrosier coninutul de materii n suspensii al acesteia, deoarece nu exist o proporionalitate nemijlocit ntre turbiditateiconinutuldesubstanensuspensie.Turbiditateaseexprimngradenscara silicei(respectiv1graddeturbiditateesteechivalentcuprezenanapa1mgSiO2/ldeap). Turbiditatea apelor uzate oreneti nencrcate puternic cu reziduuri industriale poate varia ntre 400 i 500 grade n scara silicei.n general, determinarea turbiditii este aplicat apelor potabile i mai puin apelor uzate. Culoarea.Culoareaapeloruzateproaspeteestegrideschis,apeleuzatencarefermentarea materiilor organice a nceput au culoarea gri nchis. n cazul n care, n apele uzate oreneti au fost deversateapeindustriale,atunciapapoateaveadiferiteculori,funciedenaturacompuilor 11 deversai. De exemplu, dac apa are o culoare galben, nseamn c au fost deversate ape ce conin clor, dac apa are o culoare verzuie, atunci au fost deversate ape de la fabricile de conserve,etc. Mirosul. Apele uzate proaspete au un miros specific aproape insesizabil. Dac apa a intrat n descompunereatuncisevasimimirosulhidrogenuluisulfurat(H2S).Mirosulspecificalapeine poatedaindiciiasupracompuilororganicidinapiatunciputemdeducesursadepoluare. Culoareaimaialesmirosurilespecificeunorsubstanechimicenepoateindicaprezenaacestor substane, care de regul provin din deversrile agenilor economici. Temperatura.Temperaturainflueneazmoduldedesfurareamultorreaciichimice, precum i procesul de sedimentare. De regul temperatura apelor uzate este mai ridicat cu cel puin 230Cdecttemperaturaapeilaintrarelaageniieconomicisaulaconsumatoriicasnici.Este indicatssemsoareperiodictemperaturaapeloruzate,preferabilchiarpermanent.Urmrind temperaturaapeiuzatedinreeaputemobineoseriedeinformaiiutile.Deexemplu:dacse constatocreterecontinuatemperaturiiaapeidinreeafadevalorileanterioareneducela concluziacavemodefeciunecareconducelaptrundereaapeifierbininreeauadecanalizare, producndastfelpierderialeapeicaldedinreeauadenclzirecentralsaudinconducteledeap cald menajer. Dac asistm la o scdere accentuat a temperaturii apei uzate, atunci este posibil s avem o infiltrare de ap din pnzele freatice sau din apele de suprafa. Temperaturaapeiareoimportandeosebitasupravitezeidedescompunereasubstanelor organice.Latemperaturimairidicatevomaveaovitezmarededescompunereasubstanelor organice, n timp ce la temperaturi sczute viteza de descompunere este mult mai redus. Pe de alt parte la temperaturi mai ridicate solubilitatea oxigenului n ap este mai redus i faptul c viteza de descompunere a substanelor organice este mult mai mare, impune un consum mare de oxigen i deci se impune un aport substanial de oxigen pentru desfurarea n bune condiii a proceselor de oxidare acompuilororganici,ncazcontrarprocesuldedescompunereasubstanelororganiceseva desfura foarte lent i nu se va putea asigura debitul de ap tratat. Pedealtparteotemperaturmairidicataapeiuzateasiguroscdereasolubilitii gazelor n ap, i ca urmare la finalul perioadei de epurare concentraiagazelor n apa epurat va fi mult mai redus. Din acest punct de vedere procesele deepurareaapelor variaz nfunciede anotimp, fiind mai lente pe timp de iarn. 1.2.2. Caracteristici chimice ale apelor uzate. Caracteristicile chimice ale apelor uzate sunt elemente de baz n caracterizarea apelor uzate. Compoziiachimicaapeloruzateesteinfluenatdeconsumulspecificdeappecapdelocuitor. Cu ct consumul de ap pe cap de locuitor este mai mare cu att apa uzat este mai diluat, pentru c, n general, cantitatea de materii deversate n apele uzate este relativ constant. Important pentru proiectarea staiilor de epurare este valoarea i starea materiilor coninute n ape,respectivcantitateamateriilororganicesolideaflatensuspensieiseparabileprindecantare, materiale organice solide i dizolvate n ap, precum i alte materiale specifice apelor uzate, cum ar fi:azotulsubtoateformeledecombinaiichimice,cloruri,sulfuri,hidrogensulfurat,etc.Aceste caracteristici trebuiesc determinate prin analize de detaliu. Trebuie menionat faptul c trebuie s se fac i analize privind starea apelor industriale deversate n reeaua de canalizare a oraului. Materii solide. Materiile solide totale se clasific n dou categorii : Materii solide n suspensie; Materii solide dizolvate ( mai mici dect un micron ). La rndul lor materiile solide n suspensie se clasific dup dimensiune n: separabile prin decantare, dac au dimensiunea peste 100 microni, iseparabileprintratamentespeciale,dacaudimensiuneacuprinsntre1i100de microni.Materiile solide n suspensie i separabile prin decantare vor constitui nmolurile obinute n 12 staiiledeepurare,respectivbazinelededecantarentimpcemateriileorganicedizolvatenapele uzate sunt tratate prin oxidare n instalaiile de epurare biologic. Oxigenuldizolvat.Oxigenulesteunelementfoarteimportantideaceeaeltrebuie permanentmonitorizat.Deregulapeleuzateconinfoartepuinoxigenidemulteorinuconin delocoxigendizolvat,dardupepurareabiologicapapoateconineoxigenntre12mg/l. Comparativcuacestnivelalconcentraieideoxigen,oapcuratdesuprafapoateconinela saturaie oxigen dizolvat pn la nivelul de 14 mg / l la o temperatur de 0 0C, i 7,63 mg / l la 30 0C. Solubilitatea oxigenului n ap este dependent de temperatur, de presiunea atmosferic, de mrimeasuprafeeidecontactaer-apideturbulenaei.Cantitateadeoxigencarelipseteapei pentru a atinge valoarea de saturaie se numete deficit de oxigen. Nivelul coninutului de oxigen din ap caracterizeaz cel mai bine starea de murdrie a unei apeuzate,precumistadiuldedescompunerealsubstanelororganicedinap,ninstalaiilede epurare biologic . Consumul biochimic de oxigen (CBO) este un indicator ce se definete ca fiind cantitatea de oxigenconsumatpentrudescompunereabiochimicncondiiiaerobeamateriilorsolideorganice totale cu respectarea condiiilor din standarde. Rezultatul determinrii este influenat de temperatura apeiideduratadeterminrii.Ceamaifrecventdeterminareesteceaefectuatla20grade 0Cpe durate a 5 zile i se noteaz, CBO5 . Unaltindicatordeapreciereastriiapeiesteaanumitulconsumchimicsauconsumul imediat de oxigen, care reprezint cantitatea de oxigen care se consum n combinaiile de reducere a substanelororganice,darfrinterveniamicroorganismelor.Deregul,aceastdeterminare dureaz o or. Unconsummaredeoxigenchimicseconstatlaapeleuzatecareauunconinutridicatde hidrogen sulfurat, precum i la nmolurile de pe fundul apelor stttoare, puin agitate. Consumulbiochimicdeoxigenapreciazindirectcantitateademateriiorganicecaresepot descompune i direct consumul de oxigen cerut de microorganismele care produc descompunerea. In apeleuzateorenetiindicatorulconsumbiochimicdeoxigen,CBO5variazntre100i400mg/ dm3,ntimpcepentruapeleuzateindustrialeindicatorulCBO5nudepetevaloareade50mg/ dm3,excepiefcndapeleindustrialeuzatedelasocietilecomercialecuprofilalimentar,unde valorile pot depi chiar i de 50 de ori valorile obinuite. Determinarea consumul biochimic de oxigen, respectiv pentru descompunerea biochimic, se realizeaz n dou faze i anume : a)Fazapreliminar(numitifazacarbonului).naceastfazoxigenulseconsumnumai pentruoxidareasubstanelororganice.Fazapreliminarpoatencepeimediatipentruapele menajere are o durat de aproximativ de 20 de zile la o temperatur de 20 0C. n urma descompunerii materiilororganice,naceastprimfazseformeazdioxiddecarbon,carefiecsedegajn atmosfer, fie rmne dizolvat n ap.b)Fazasecundar(numitifazaazotului).naceastfazoxigenulseconsumnmod deosebitpentrutransformareaamoniaculuinnitrii(N2O3)iapoinitrai(N2O5),reaciecare,de regul ncepe dup circa 10 zile i se desfoar pe o durat foarte mare (peste 100 zile).Determinarea consumului, respectiv a vitezei consumului de oxigen, se poate face practic pe baza unor determinri zilnice sau n anumite perioade de timp a consumului biochimic de oxigen. Consumul chimic de oxigen (CCO) Este o determinare relativ nou introdus cu scopul de a clarifica unele aspecte legate de consumul biochimic de oxigen. Consumul chimic de oxigen msoar indirectconinutuldecarbondincompuiiorganiciaflainapprinstabilireacantitiideoxigen consumatdinbicromatuldepotasiunsoluieacidsaudinpermanganatuldepotasiu.Aceast determinarensnuoferposibilitateadeadifereniamateriaorganicstabiliceainstabil,n descompunere din apa uzat. Determinarea este de mare importan pentru apele industriale, care conin substane toxice i lacarenusepoatedeterminaconsumulbiochimicdeoxigen,deoarecesubstaneletoxicedistrug 13 organismele microscopice din ap care susin activitatea biochimic. n general consumul chimic de oxigen este cuprins ntre 500 i 1500 mg / l pentru apele uzate industriale. Azotul.Azotulsentlnetenapeleuzatesubformaunorcompuidintrecareseremarc amoniacul, azotul legat n substane organice, nitrii i nitrai, ntr-o cantitate n jur de 25 85 mg / l. Azotulorganiciamoniacullibersuntconsideraiindicatoridebazalmateriilororganice azotoase prezente n apa uzat, iar amoniacul albuminoidal drept indicator al azotului din substanele organice ce se descompune. Amoniacul liber este rezultatul descompunerii bacteriene a materiilor organice. Cantitatea de amoniaclibermaimarede0,2mg/l,gsitntr-oapoarecareindiccusiguranexistenaunei impurificricuapeuzateaacesteia.napelebruteuzatesegsesccantitide1550mg/lde amoniac liber. Apeleuzateproaspeteauunconinutrelativmaredeazotorganicisczutdeamoniac proaspt,nschimbapeleuzatemaivechiauunconinutmarenamoniacliberisczutnazot organic.Concentraiatotalaacestordouelementeconstituieunindicatordebazalgraduluide impurificareaapeiireprezintunelementprincipalpentrualegereatipuluiinstalaieidetratarea apelor uzate. ncazultratriibiologiceaapeloruzateesteimportantssecunoascconinutuldeazot organiciamoniacliber,pentrucazotulesteunelementdebazpentruprocesuldeepurare biologic. Dac se constat c procentul de azot din ap este sczut se poate aduga azot suplimentar. n general se recomand s se asigure un anumit raport ntre cantitatea de materii organice i coninutul de azot : CBO5 / N = 100 / 5 Nitriii ( RNO2 ) i nitraii ( RNO3 ) , n care R reprezint: K , Na , etc., sunt coninui n apa uzat proaspt n cantiti extremi de mici. Nitrii sunt nestabili i pot fie s fie redui la amoniac, fiepotfioxidaipnlanitrai.Deciprezenanitriilorindicoapuzatproasptncursde transformare. Nitriii pot aprea i n mod natural n apele de ploaie sau n cele provenite din topirea zpezilor. Cantitile maxime de nitrii din apele uzate nu depesc 0,1 mg / l .Nitraii reprezint cea mai stabil form a materiilor organice azotoase i n general indic o ap stabil din punct de vedere al transformrii. Prezena nitrailor n ruri, ntre anumite limite este dedorit,deoarecereprezintosursdeoxigen,nsensulcacetiastimuleazcretereaalgelori plantelor verzi ce conin clorofil i prin fotosintez mbogesc apa n oxigen. n cazul staiilor de epurare, respectiv n bazinele de nmol activ, prezena nitrailor indic o cantitate mare de nmol i un timp mare al procesului de tratament al apei.Filtrele biologice ale unei staii de epurare care funcioneaz bine sunt caracterizate printr-un flux de curgere ce conine nitrai, iar nitrii n cantitate foarte mic sau deloc.n apele uzate brute, cantitile de nitrai variaz ntre 0,1 0,4 mg / l . Clorurile i sulfurile. Clorurile sunt substane organice provenite din urin. Sulfurile rezult dindescompunereamateriilororganice,precumidindeversrileapelorindustrialeuzate.Cutoate cunomeliminpezintre815gclorurdesodiu,aceastanuconstituieunbunindicatoral impurificriiapei,deoarececlorurilepotprovenidinmultealtesurse.Sulfuriledaunaterela mirosuri neplcute. Trebuie s precizm faptul c, n general, cantitatea de cloruri sau sulfuri din apa brut nu se schimb dup trecerea apei uzate prin staia de epurare. Acizivolatili.Graduldefermentareanaerobamateriilororganicepoatefistabilitindirect prinnivelulacizilorvolatili(acidacetic,acidpropionic,etc.).Dinacetiacizi,rezultaiprin combinareaapeicumateriaorganicsolid,iaunatereprindescompunereabioxiduldecarboni gazulmetan.ncazuluneibunedesfurriafermentaieinstaiiledeepurareaapelormenajere uzate, acizi volatili, n principal acidul acetic trebuie s rmn n apropierea valorii de 500 mg /l. 14 Grsimiiuleiuri.Grsimile,uleiurilevegetalesaumineralesausubstaneleasemntoare n cantiti mari, formnd o pelicul la suprafaa apei sunt duntoare n staiile de epurare, pentru c, elepotcolmatafiltrelebiologice,mpiedecnddezvoltareaproceselorbiochimicenbazinelecu nmol activ sau de fermentare al nmolurilor. Determinarea grsimilor este important n cazul unor ape uzate industriale. n apele uzate brute se gsesc cantiti de grsimi cuprinse ntre 0,0 i 40 mg / l sau chiar mai mult. Gazele.ntehnicaepurriiapeloruzateintervintreitipuridegaze:hidrogenulsulfurat, dioxidul de carbon i metanul. Hidrogenulsulfuratsepoatedeterminachiarilacantitimici,caurmareamirosuluisu specific.Prezenaacestuigazindiccapaesteuzatiastaionattimpndelungatncondiii anaerobe.nconcentraiimari,nsestetoxic.Metanulidioxiduldecarbonsuntindicatoriai fermentrii anaerobe. De menionat c, metanul este exploziv n amestec cu aerul, n raport de 1:5- 1:15. Aciditate,alcalinitate,concentraianionidehidrogen(pH).Aciditateasaualcalinitatea apeloruzatereprezintcapacitateaacestoradeaneutralizabazerespectivacizi.ngeneralapele uzate menajere sunt slab alcaline, n timp ce apele uzate industriale au un pronunat caracter acid sau bazic. Pentru desfurarea n condiii optime a procesului de epurare a apelor uzate este de dorit ca acesteasfieslabalcaline,maialespentrubunadesfurareaepurriibiologice.Alcalinitateai aciditatea se exprim n miliechivaleni la litru de ap ( mval / l ) . ActivitateaionilordehidrogenestedeterminatdevaloareapH-ului.Trebuiemenionat faptulcpH-ulapeiexprimnumaiintensitateaaciditiisaualcalinitiiicnuexistolegtur direct ntre pH-ul uneiape i cantitatea de acizi sau de alcali din aceasta. Astfel de exemplu, dou soluii apoase de acizi care au pH-uri diferite pot avea aceeai concentraie ( cantitate ) de acizi. ControlulpH-uluisefacentoatepuncteleimportantealestaieideepurare,deoarecede aceasta depinde : activitatea organismelor care acioneaz n cadrul proceselor aerobe i anaerobe; condiiile n care se produc precipitaii chimice; activitatea unor compui ai clorului cu care se face dezinfectarea apei uzate, etc. n staiile de epurare pH-ul apelor uzate trebuie s fie cuprins ntre 6,5 i 8,5. Apele naturale au pH-ul 7, dar dac apa trece peste un strat calcaros, atunci pH-ul poate ajunge pn la valoarea 10, sau alteori impurificarea unei ape naturale cu diverse substane poate duce la o scdere a pH-ului. Potenialuldeoxidoreducere.(potenialulredox,rH)Potenialuldeoxidoreducere furnizeaz informaii asupra puterii de oxidare sau de reducere a apei sau a nmolului din staiile de epurare.nscaraRedox,notaiarHexpriminversullogaritmuluipresiuniideoxigen,avndvalori ntre0i42.Valorisub15nseamncaceaapsegsetenfazdereducere,corespunztor fermentrii anaerobe, iar valori peste 25 caracterizeaz o prob n faz de oxidare aerob.Putrescibilitatea,stabilitatea,stabilitatearelativ.Putrescibilitateaesteocaracteristica apeloruzatecareindicposibilitateacaoapssedescompun,mairepedesaumaincet. Stabilitateaesteinversulputrescibilitii.Stabilitatearelativestedefinitderaportulnprocente, ntre oxigenul disponibil n proba de analizat (sub form dizolvat sau de nitrii i nitrai) i cererea deoxigenpentruasatisfacefazaprimardeconsumaoxigenului.Stabilitatearelativesterar folosit,deoareceunelesubstanecoloidaleidizolvatenapprecipitculoareadatdesubstana utilizat la determinare, respectiv albastru de metilen, iar pe de alt parte, valorile sunt nesigure. Detergenisintetici.Dintreceletreicategoriidedetergenisintetici:anionici,cationici,i neionici, detergeni anionici evacuai din gospodrii i din industrie sunt cei mai duntori proceselor de epurare. Efectele detergenilor pentru apele uzate sunt negative i pot fi grupate astfel : coboartensiuneasuperficialaapei,astfelcapavaumectaparticuleledinapi astfel sunt mai greu de sedimentat; emulsioneaz grsimile i uleiurile, ngreunnd ndeprtarea acestora; 15 disperseaz materiile coloidale; spumeaz i plutesc la suprafa ; distrug bacteriile i microorganismele care realizeaz epurarea biologic; scad randamentul staiilor de epurare; scade producia de biogaz din staiile de fermentare a nmolurilor. Efectele detergenilor variaz de la caz la caz, funcie de tipul detergentului, dar provocnd o spumgroaslasuprafaaapeimpiedicaerarea,respectivoxigenareaapeiideciprezena detergenilor este foarte duntoare procesului de epurare. 1.2.3. Caracteristicile bacteriologice.Stabilireacaracteristicilorbacteriologicealeapeiaudreptscopdeterminareanumrului, genului i condiiilor de dezvoltare a bacteriilor n apele din staiile de epurare, precum i n emisari. Numrul de bacterii este mai mare vara i mai mic iarna. Caracteristicilebacteriologicealeapeinedauinformaiinumeroasenceeaceprivete evitareapropagrii,precumicontrolulbolilorcontagioaseideaceeaacestcontrolalcompoziiei bacteriologiceestedemareimportanpentrusntateapopulaiei.Sedeterminnmodspeciali colibacilii care triesc n intestinul uman.Numruldecolibacilila100m3deapreprezintunetalondemsurpentrupoluarea emisarilorncaresedeverseazapeleuzate.Sedetermin,ngeneral,aanumitultitrulcoli,care reprezint volumul cel mai mic de ap uzat n care se mai pot cultiva colibacili. Dac spre exemplu, acest volum a fost de 0,1 cm3 , se spune c titrul coli n colibacili este de 0,1, ceea ce corespunde la aproximativ 10 colibacili / 1 cm3 ap. Cele mai importante categorii de bacterii sunt : banale, care nu sunt duntoare organismului omenesc; coliforme, care n numr redus sunt inofensive; bacteriisaprofite,prezentenapeleuzatedinreziduuriumanesauanimale,relativ periculoase pentru om i animale; bacteriipatogene,suntfoartepericuloasepentruomdeoareceproducboligrave,cum sunt: febra tifoid, holera, dezinteria, etc.; bacteriofagi, ce pot fi prezeni n apele uzate. 1.2.4. Caracteristici biologice. napeleuzate,darinemisarisentlnescdiferiteorganisme,delacelemaimici,dar vizibile cu ochiul liber i pn la cele microscopice. Celemaimicisuntvirusurileifagii,urmatedebacterii.Identificareaacestoraestefoarte importantisefacepebazaobservaieidirectesaucuajutorulmicroscopului,dariprinstudiul comportriiacestorandiferiteculturi.Organismelecaresepotobservacuochiullibersaucu ajutorulmicroscopuluisuntciupercile,algele,protozoarele,rotiferii,larveledeinsecte,viermii, melcii, etc. Subaspectulpericulozitiiasupraomuluiiamediuluinconjurtor,organismelepotfi vtmtoare, nevtmtoare sau chiar folositoare. Trebuie remarcat faptul c lipsa acestor organisme indic faptul c apa conine substane toxice.Dinconsiderenteleprecizatemaisusestedemareimportancunoatereaexisteneiacestor organisme n apele uzate, pentru c prezena sau absena lor impune un anumit mers al procesului de epurare. De regul varietatea organismelor din apele uzate brute este mai redus dect n apa aflat n fazadeepurarebiologic,undeprezenaunormicroorganismeestefavorabilprocesuluide autoepurare biologic. Dintreorganismelecaretriescnapeleuzate,categoriasaprobiilor,respectiva microorganismelorcaresehrnescprindescompunereasubstanelororganicesuntcelemai 16 importante pentru c se pot utiliza n procesul de epurare biologic. Speciile animale i vegetale din sistemul saprobiilor sunt grupate n 4 categorii : speciipolisaprobii,caresuntcaracteristiceapelorcuimpurificareputerniccusubstane organice (de regul sunt n numr foarte mic); specii-mezosaprobii,caresuntcaracteristicedeasemeneaapelorcuimpurificarecu substane organice (de regul n numr foarte mic); specii-mezoprobii,caresuntcaracteristicicuimpurificaremicnsubstaneorganice( sunt de regul n cantitate mare ); specii oligosaprobii, care sunt caracteristice apelor curate, neimpurificate(sunt n cantitate mare ). Tratamentul apelor uzate n staiile de epurare biologic au la baz n principal aceast grup de microorganisme, care sunt utilizate pentru descompunerea substanelor organice dizolvate n ap. In prezent se fac cercetri intense pentru gsirea de microorganisme care au afinitate pentru metale, produse petroliere sau alte substane chimice i care pot s fie utilizate la epurarea apelor i n acelai timp i la recuperarea substanelor utile din apele uzate oreneti sau industriale. 1.3. DETERMINRI SPECIFICE APELOR UZATE Asupra apelor uzate fie c sunt oreneti, fie c sunt industriale sau menajere se fac analize specifice, dintre cele mai importante sunt : materii solide totale; consumul biochimic de oxigen; consumul chimic de oxigen; oxigenul dizolvat; pH-ul, concentraia n ioni de hidrogen; putrescibilitatea, stabilitatea i stabilitatea relativ. Aceste determinri sunt necesare att pentru faza de proiectare a instalaiei de epurare, ct i pentru buna funcionare a instalaiei existente. 1.3.1. Recoltarea probelor de ap Recoltarea probelor de ap este o problem foarte important pentru c, de modul de recoltare depind,nmaremsur,corectitudinearezultatelor.Recoltareaprobelordeapncepedoardup identificareaclarasurseideapiinndseamadefaptulcavemovariaiepronunata caracteristiciloracestorapepeoreizile,daripezone,funciedeinfiltraii,diluii,ploi,etc. Trebuie s se ia n considerare faptul c apele la suprafa conin particule plutitoare, c la adncime coninnmoddeosebitsubstanedecantabile,relativmaigreleicdacapanuesterecoltatcu grij se poate introduce n probe aer care modific substanial rezultatele probelor. Din considerentele de mai sus se recomand ca prelevarea apei s se fac timp de 24 de ore, dinornor,cantitateaminimestede0,250l.Apaluatdeladiferiteadncimiizoneeste omogenizat ntr-un vasmare, din care se vor preleva probele pentru toate analizele. Se recomand ca pe msur ce se preleveaz apa, aceasta s fie pstrat la temperaturi sczute, pentru a mpiedica ncepereadescompuneriisubstanelororganice.Dacapanupoatefimeninutlatemperaturi sczutetrebuieintroduiinhibitoripentruastopadescompunereasubstanelororganice.Cai inhibitori se utilizeaz cloroformul i formaldehida, dar trebuie s se ine seama de aceti inhibitor la efectuarea analizelor. Numrul recoltrilor difer funcie de scop i de importana determinrii. Pentruapeledesuprafacelemaiindicatezonepentruprelevareaapeiestedinapropierea staiilorhidrologice,ntructaicisepoatedeterminaidebitulrului.Serecomandcaapasfie prelevatdelaoadncimede1015cmdesuprafaaapei,undedatoritvitezeiapei,eaestemai omogen. 17 n cazul staiilor de epurare este obligatoriu s se fac prelevri permanente la intrarea apei n staie, precum i la ieirea din staie. Se recomand corelarea analizei de la intrarea apei cu cea de la ieire,inndseamadedurataprocesuluideepuraredinstaieinacestmodsepoateapreciai eficacitatea staiei de epurare. Majoritateaanalizelorsefacnlaborator,darlaloculdeprelevareaprobelordeapsefac urmtoarele determinri : temperatura apei; temperatura aerului; transparena apei; culoarea apei; mirosul apei; pH-ul apei; prezena dioxidului de carbon liber; oxigenul dizolvat; prezena hidrogenului sulfurat. nprezentsuntaparateautomatedeprelevareaapei,dariaparateautomatedeanaliza apelorcutransmitereladistanarezultatelor.Seimpunestocareatuturorrezultatelorpentruase putea monitoriza evoluia n timp a calitii apei i de a se lua msurile ce se impun n timp util. 1.3.2. Materii solide totale napeleuzate,ctinceledesuprafasegsescmateriisolidensuspensie,denatur organicianorganic,precumimateriisolidedizolvate,sumaacestoraconstituindmateriisolide totale.La rndul lor materiile solide n suspensie se pot mpri n trei categorii: separabile prin site; separabile prin decantare; neseparabile. Determinareacantitiidesubstanesolideseparabileprinsitaresefaceprintrecereaunui volumfixdeapuzat,deregul50l,printr-ositcumrimeaochiuluisiteiegalcumrimea ochiului sitei de la instalaia de epurare. Pentrudeterminareamateriilorsolidensuspensie,separabileprindecantareseutilizeazo trusdeeprubetetipImhoff.Acestesuntdeformconiccuonlimede40cm,avndo capacitatede1litruigradaiilaparteainferioar.Unastfeldesetdeeprubeteesteprezentatn figura 1.1. Figura 1.1. Trus de eprubete pentru determinarea substanelor decantabile Dupumplereaeprubetelorcuapuzatselasuntimpsuficient(circa2ore)pentruca substanelessedecanteze,apoisepoateapreciacantitateadesubstanedecantatecuajutorul 18 gradaiilordepeeprubet.Deasemeneasepoatetrasacurbadesedimentare,funciedetimp,a substanelor decantabile. Dateleastfelobinutesepotutilizaipentrudeterminareaeficieneiinstalaieidedecantare din cadrul staiei de epurare a apelor uzate, utiliznd urmtoarea formul : ab ar=100n care: a - reprezint cantitatea de suspensie decantat n eprubeta tip Imhoff; b reprezint cantitatea de suspensie decantat n staia de epurare. ngeneralntr-unlitrudeapuzatsegsescntre3i9mldedepunerisedimentabile (nmol). Sub acest aspect, al eficacitii operaiei de decantare n staiile de epurare se considerc procesuldedecantareesteeficient,dacdupdecantarenstaiadeepurare,apauzatmaiconine maxim 0,2 ml depuneri determinate cu ajutorul eprubetelor tip Imhoff timp de 2 ore. Pentrudeterminareamaterialelorsolidensuspensie,darneseparabileprindecantarese procedeaznfelulurmtor:sefiltreaz1litrudeapuzatprinutilizareaunuifiltruspecialdin pnz de azbest i se cntrete nmolul obinut, n paralel se procedeaz la determinarea depunerilor prin sedimentare utiliznd eprubetele tip Imhoff . Din cantitatea de nmol obinut prin filtrare se scadecantitateadenmolobinutprindecantare,obinndu-seastfelmaterialelesolidecarenuse decanteaz. Dup cntrire nmolul filtrat mpreun cu filtrul de azbest se arde ntr-un cuptor electric icenuarezultatestecntrit.Aceastareprezinttotalulmaterialelormineraledinapeleuzate ntruct substanele organice au ars i cele volatile s-au evaporat. Determinareasubstanelorsolidedizolvate,semidizolvatesaucoloidaledinapeleuzatese realizeazcuajutorulunuicreuzetspecialdeplatin.Apauzat,dupceafostfiltratpefiltrulde azbest este introdus n creuzetul de platin i nclzit la 1050C, ntr-o etuv . Dup evaporarea apei substaneleuscatesuntcntrite,elereprezentndtotalulmateriilesolidedizolvate.Dacaceste depunerisuntnclzitelatemperaturiridicatencuptoareelectrice,substaneleorganiceard, rmnnddoarsubstanelemineraledizolvate.Prinacestemodalitisepotdeterminatoate substanelesolidedizolvatesaunedizolvatedinapeleuzate.Deregulmateriiletotale,celen suspensie, cele dizolvate, etc., se exprim n grame / cm3 de ap uzat. 1.3.3. Consumul biochimic de oxigen Determinarea consumului biochimic de oxigen se face de regul prin metoda diluiei . Apa uzatestediluatcuapcuratceconinesuficientoxigenpentruasatisfacecerineledeoxigena microorganismelor. De regul se utilizeaz ap distilat la care s-a adugat fier, calciu, magneziu sau fosfai.TrebuiecapH-ulapeisfieneutru,pentruanumpiedicadescompunereasubstanelor organice de ctre microorganismele din ap. Se pot aduga unele substane care s ajute dezvoltarea microorganismelor. Probele astfel realizate se nchid n vase speciale, ermetic. Diluiile se stabilesc n funcie de gradul de impurificare al apelor, dup cum urmeaz : ape uzate puternic impurificate : 0,1 pn la 1,0 % ; ape uzate obinuite: 1,0 pn la 5,0 % ; ape uzate tratate biologic : 5,0 25% ; ape de ru normale : 25 100% . Se determin la nceput coninutul n oxigen al probei, apa este meninut la o temperatur de 20 0C, iar dup 5 zile se determin din nou coninutul de oxigen i innd cont de gradul de diluie se poatedeterminaCBO5.Deasemeneasefacdeterminrialeconinutuluideoxigendupozi,dup dou, etc. Din rezultatele obinute se scade CBO5 al apei de diluie i consumul imediat (chimic) de oxigen stabilit dup 15 minute de la diluie i astfel se obine consumul biochimic de oxigen al apei uzate. 19 Existiaparatespecialedelaboratorcareutilizndoxigenulnstaregazoaspotface aceast determinare. Aceste aparate sunt de tipul Warburg sau Hach. 1.3.4. Consumul chimic de oxigen, oxigenul dizolvat i pH-ul Pentrudeterminareaconsumuluichimicdeoxigensefolosetepermanganatuldepotasiui mai nou bicromatul de potasiu n soluie acid. Pentru realizarea acestei determinri se introduce n apauzatocantitatemaimaresaumaimicdepermanganatdepotasiu,funciedegradulde murdrieaapei,apoisoluiasefierbetimpde10minuteiapoisedeterminconsumulde permanganat de potasiu. Se tie c permanganatul de potasiu este un element oxidant i n raport cu consumul de permanganat de potasiu se poate aprecia consumul de oxigen echivalent. n ceea ce privete oxigenul dizolvat, acesta se poate determina prin procedeul Winkler, prin utilizareaunuicompus manganosceabsoarbeoxigenuldinap.Importantdereinutestemodul de recoltareaprobeideap,nsensulctrebuieevitatcaapasabsoarboxigendinatmosfer.n prezent sunt oximetre electronice, care determin rapid oxigenul din ap. Referitor la pH-ul apei, se poate determina cu ajutorul hrtiilor indicatoare, dar, la ora actual sunt aparate performante de mare precizie pentru aceast determinare. 1.3.5. Putrescibilitatea, stabilitatea i stabilitatea relativ Putrescibilitateaapeiesteocaracteristiccesereferlaprezenamateriilororganicen descompunere sau potenial n descompunere. Exist dou metode clasice pentru acestei determinri: cu acetat de plumb; cu albastru de metilen. nprimulcazntr-osticlumplutcircacuapuzatseintroduceohrtieimpregnatcu acetat de plumb i se pune dopul, apoi sticla este pus la ntuneric. Hidrogenul sulfurat degajat prin descompunerea substanelor organice nnegrete hrtia mbibat cu acetat de plumb. Numrul de zile pn la nnegrirea hrtiei ne d informaii aproximative asupra putrescibilitii substanelor organice. Metoda ce utilizeaz albastru de metilen este mai precis i mai rapid. Se realizeaz o soluie depermanganatdepotasiucuoconcentraiede0,05%.nsticlemiciseintroduceapacetrebuie analizat.Sesuspendhrtiambibatcusoluiadealbastrudemetilennsticlisepunedopul. Decolorarea hrtiei i mirosul hidrogenului sulfurat ne indic prezena procesului de descompunere a substanelor organice. Dac dup 5 zile de meninere la o temperatur de 20 0C nu apare decolorarea hrtiei se poate afirma c apa nu este poluat.Stabilitatea,semenionaanteriorsedefinetecafiindinversulputrescibilitii.Aceast determinare este foarte simpl; astfel apa este introduse n vase de circa 250 ml i meninut la 200C maimultezile.Numruldezilepnlaapariiamirosuluihidrogenuluisulfuratindicgradulde stabilitate a apei. Se poate utiliza pentru aceast determinare i albastru de metilen. Stabilitatearelativsereferlanumruldezilenecesarpentrucaoxigenuldinapsfie consumatdesubstaneleorganicendescompunerelaotemperaturde20 0C.Metodaceamai utilizat este cea cu albastru de metilen. 20 CAPITOLUL 2. CALITATEA APEI n condiiile de existen a vieii, n general, i de desfurare a activitilor umane, n special, apa coninut n diferite formaiuni hidrologice prezint o dubl importan, prima de factor de mediu nconjurtorirespectiv,degeneratoaredesistemeecologiceiadoua,dematerieprimpentru anumite folosine, ca: ap potabil, ap industrial, piscicultur, agrement, etc. Calitateaapeireprezintansamblulcaracteristicilorfizice,chimice,biologicei bacteriologiceexprimatecuantificat,carepermitncadrareaprobeintr-ocategoriecptndastfel nsuirea de a servi unui anumit scop. Cunoaterea calitii apelor este activitatea specific ce se desfoar sistematic i periodic, la scarzonalinaional,nscopulobineriielementelorfundamentalepentruapreciereaevoluiei calitii apelor i pentru elaborarea deciziilor n domeniul gospodririi apelor. Calitatea apei necesar fiecrui tip de folosin este o problem de mare actualitate i se poate spune c, la ora actual, este factorul care decide orientarea alimentrilor cu ap. n afara faptului c aceast calitate trebuie s corespund perfect cerinelor consumatorilor, ea este cea care stabilete i categoriadesursdeapcarepoatefifolosit,precumitehnologiadetratare,necesaratingerii indicatorilor de calitate solicitai, factori determinani n alctuirea unui sistem de alimentare cu ap. Condiiiledecalitateimpusediferitelorcategoriideapfolositnindustrieacoperun domeniufoartelarg,mergnddelaapanatural,folositntransportulhidraulid,nuneleindustrii (prelucrareaminier,carbonifer,extracii,etc.),laapadenaltpuritate,solicitatnindustria electronic. Existenaunornorme,standardesauinstruciuni,caresstabileasccondiiilecalitativeale apei, pe diferitele linii sau fluxuri tehnologice, este deosebit de important n politica de gospodrire juridicioas a resurselor de ap. Aceastaafcutca,nultimultimp,problemeledecalitateasurselordeapiaapeilivrat consumatorilorscaptezeateniaspecialitilordindomeniu,nvedereasoluionriituturor aspectelor care se ridic. PlanulmondialdesupraveghereamediuluincojurtorGEMSalNaiunilorUnite,prevede urmrirea calitii apelor prin 3 categorii de parametrii: Parametriidebaz:temperatura,pH-ul,conductivitatea,oxigenuldizolvat,coninutde colibacili; Parametriiindicatoriaipoluriipersistente:cadmiu,mercur,compuiorgano-halogenii uleiuri minerale; Parametrii opionali: carbon organic total, consum biologic de oxigen, detergenianionici, metale grele, arsenic, clor, sodiu, cianuri, uleiuri totale, streptococi. 2.1. NECESITATEA PROTECIEI CALITII APELOR Proteciacalitiiapeireprezintpstrarea,respectivmbuntireacaracteristicilorfizico-chimice ale apelor pentru gospodrirea ct mai eficient a acestora. Calitatea este principala dimensiune a apei. Protecia calitii apelor a aprut ca o necesitate a dezvoltrii economico-sociale n special n ultimele decade, datorit dificultilor aprute n procesul de ndeprtare a reziduurilor solide i lichide. Dezvoltareaintensivaindustrieiamritcantitiledeapeuzateevacuatecaitipurilede poluani. Cretereaniveluluidecunoatereiaseveritiindomeniuligieneiaudemonstratc poluarea apelor este un pericol pentru sntatea public. 21 Cutimpul,maimulterii-aumbuntitlegislaiaprinprevedereainterdicieideapolua apele.nacestsensexistobligaiaconstruiriiunordestaiideepurarecareauroluldereinerea poluanilor, nainte de evacuarea apelor uzate n apele de suprafa. ntabelul2.1.suntprezentatecerinelepentruevacuareaapeloruzateoreneti.Tabelul includedouseturidevalorilimit(zonesensibileine-sensibile),aacumsemenioneazn Directiva 91/271/EC. Tabelul 2.1. Standardele de eflueni pentru staii de epurare cu echivalent de populaie mai mare de 100.000 Indicator CBO5CCOMTSNtotPtot mg/l%mg/l%mg/l%mg/l%mg/l% Zone nesensibile2570-901257535*----- Zone sensibile2570-901257535*-1075175 Prin zone sensibile se neleg lacurile din zonele costiere, care sunt eutrofe (sau pot deveni eutrofe dac nu se iau msurile necesare). De regul, n cazul evacurilor de ape uzate n aceste zone, sevaurmrindeprtareaazotuluiifosforuluipentrumpiedicareaapariieifenomenuluide eutrofizare. Dincategoriazonesensibilefacparteiapeledesuprafacareconinnitraipestelimitele prevzute n reglementrile referitoare la calitatea apelor de suprafa care sunt utilizare la obinerea apei potabile. Zonelene-sensibilesuntcaracterizatedelipsapericoluluiapariieifenomenuluide eutrofizare. Acestea sunt influenate de eventualele evacuri de ape uzate. nRomnias-aconstruitunnumrimportantdestaiideepurareaapeloruzatedinorae, industrii i ferme agrozootehnice. Din totalul staiilor de epurare, numai cca. 45% realizeaz, parial, parametrii,iarcca.30%nuaudeloceficien,dinmotivededepireacapacitiisaudinlipsde instruire a personalului de exploatare. Este necesar sa dam o definiie a polurii apei.ConformdefiniieiONU,poluareaapelorreprezintmodificareadirectsauindirecta compoziiei naturale datorit activitilor umane, n aa fel nct este afectat utilizarea apei pentru diverse folosine. Aceast definiie poate fi completat, dar reprezint, n general, ideea polurii. 2.2. CLASIFICAREA POLURII APEI Poluarea apei poate fi clasificat dup mai multe criterii: Dup perioada de timp ct acioneaz agentul impurificator, poluarea poate fi: permanant sau sistematic, periodic, accidental. Dup concentraia i compoziia apei, poluarea poate fi: impurificare (reducerea capacitii deutilizare),murdrire(modificareacompozieiiaspectuluifizicalapei),degradarea(poluare grav care face imposibil utiizarea apei), otrvire (poluarea grav cu substane toxice) Dupmoduldeproducerealpolurii:poluareapoatefinaturaliartificial(poluarea urban, industrial, agricol, radioactiv i termic) Dup natura substanelor impurificatoare, poluarea poate fi:fizic (datorat apelor termice), chimic(cureziduuripetroliere,fenoli,detergeni,pesticide,substanecancerigene,substane chimicespecificediverselorindustrii),biologic(cubacteriipatogene,drojdiipatogene,protozoare patogene,viermi,parazii,enterovirusuri,organimecoliforme,bacteriisaprofite,fungii,alge, crustecei, etc), radioactiv. Fenomeneledepoluareaapeipotavealoclasuprafa(poluarecuprodusepetroliere)in volum (apare la agenii poluani miscibili sau n suspensie). 22 Deoarecepoluaniisolizi,lichizisaugazoiajungnapelenaturaledirect,darmaialesprin intermediul apelor uzate, sursele de poluare a apei sunt multiple. 2.3. SURSE DE POLUARE A APEI Surselor de poluare a apei se clasific n funcie de: 1.Aciuneapoluanilorntimp.Dupacestcriteriudistingemurmtoarelesurse: continue(canalizareaunuiora,canalizareainstalaiilorindustriale),discontinuetemporaresau temporar mobile (canalizri ale unor instalaii i obiective care funcioneaz sezonier, nave, locuine, autovehicule, colonii sezoniere, etc) i accidentale (avarierea instalaiilor, rezervoarelor, conductelor, etc) 2.Provenienapoluanilor.Acestcriteriumpartesurseledepoluareaapeinsursede poluareorganizate(sursedepoluarecuaperezidualeicuapeindustriale)isursedepoluare neorganizate(apelemeteorice,centrelepopulateamplasatenapropiereacursurilordeapcepot deversa reziduuri de diferite proveniene i deeuri rezultate dintr-o utilizare necorespunztoare). 2.4. AGENII POLUANI AI APEI Multitudinea de surse de poluare acondus la ncercarea de mprire a poluanilor dup mai multe criterii. Dup tipul lor, poluanii pot fi: a.Substane organice: hidrocarburi, peticide, detergeni. b.Substane anorganice: metale grele, fosfor, azot. c.Suspensii:materialsterildinminesaudincariere,fibredecelulozilemn,diverse deeuri. Dup natur poluanii pot fi: a.Poluani fizici: substane radioactive, ape termale. b.Poluani chimici: plumb, mercur, azot i fosfor, hidorcarburi, detergeni, pesticide. c.Poluani chimici: microorganisme. Dup provenien i caracteristici comune, poluanii pot fi: a.Produsepetroliere:hidrocarburidinrafinrii,foraj-extracie,combinatepetrochimice, transportul auto, naval i prin conducte. b.Substaneradioactive:substanedinatmosfer,scpridelareactoarelenucleare,izotopi radioactivi din laboratoarele de cercetare. c.Ape termale: apa cald din industrie, apa cald din centralele termoelectrice. d.Microoganisme patogene: din spitale, cresctorii de animale, tranduri i locuine. Dup modificrile proprietilor apei, poluanii pot fi: Dup modificarea proprietilor chimice i /sau biologice ale apei: a.Compui toxici anorganici: plumb, cupru, mercur, zinc, crom, cianuri, etc. b.Compui organici greu degradabili: pesticide, detergeni. c.Sruri fertilizatoare: azot, fosfor. d.Sruri organice: substane organice din mine i din exploatrile petroliere e.Microorganisme: bacterii, virui, parazii, etc Dup modificarea proprietilor fizice i/sau organoleptice ale apei: a.Uleiuri, colorani, substane degradabile: hidrocarburi, compui organici. b.Substane solide: suspensii. 23 2.5. URMRILE POLURII APEI Ca urmare a polurii apei pot fi perturbate urmtoarele procese: alimentarea cu ap potabil a centrelor urbane (impurificarea apei cu reziduuri menajere i industriale, cu germeni patogeni, substane toxice etc.); alimentarea cu ap a unitilor industriale (apa tehnologic poate fi impurificat cu anumii poluani indezirabili n anumite procese tehnologice); alimentarea cu ap a cresctorilor de animale (concepii mici de substane toxice pot afecta sntateaanimalelor;concentraiidesarepeste1,5%s-audoveditmortalepentruanimalelede ferm); irigaiile(plantelepotfiafectatedeprezenanapadeirigatametalelorgrele,borului, sodiului); piscicultura(deversareanemisaraunoraperezidualecusubstanetoxice:cianurade sodiu, cuprul, zincul, fenolul, amoniacul, etc); entralele hidroelectrice (creterea corozivitii apei rurilor i fluviilor aferente centralelor pot avea un impact negativ asupra funcionrii normale a utilajelor centralei); sportuldeagrementiturismul(poluarealacurilorirurilordeagrementcualge,de exemplu, poate conduce la mirosuri ofensive i aspecte inestetice care scad interesul turistic); navigaia (poluarea apelor fluviale i marine conduce la creterea aciditii i corozivitii acestorape,cuefectenegativeasuprapriimetaliceanavelor;depozitareacantitativaunor substane n suspensie poate perturba circulaia navelor). Prevenirea i combaterea polurii apeiProblemapurificriiapelorrezidualeareattunaspecteconomic(recuperareaproduselor petroliereantrenateirefolosireaapeirecirculate),ctiunaspectsanitar,pentruaevitao impurificare a apelor primitoare (emisar). Asigurareacalitiiapeiceurmeazafiutilizatintr-unanumitscopserealizeazise menine prin: a.reducerea cantitii i concentraiei poluanilor prin folosirea unor tehnologii de fabricaie caresreduccantitateadeapimplicat,reutilizareaapeincircuitulnchisdupepurripariale sautotale,renunarealafabricareaunorprodusetoxice(DDT,detergeninebiodegradabili,etc), majorarea suprafeelor irigate cu ap uzat etc; b.mrireacapacitiideautoepurareacursurilornaturaleprinmrireadiluieiladeversarea efluenilorncursurilenaturale,mrireacapacitiideoxigenarenaturalarurilorprincreareade praguri,cascadeetc.,reaerareaartificialacursurilornaturalecuechipamentemecaniceplutitoare, amenajarea complex a cursurilor naturale cu acumulri, derivri, turbinri, etc; c.epurareaapeloruzaterealizatprinprocedeeavansatenstaiispecializatecarefolosesc tehnologii i echipamente moderne, fiabile, eficiente, etc. 2.6. OBIECTIVELE DIRECTIVEI CADRU PRIVIND APA (2000/60/EC) Legislaia european privind apele pornete de la conceptul c: Apa nu este un bun comercial oarecare, ci un patrimoniu care trebuie protejat, aprat i tratat ca atare. Romnias-aangajatsimplementezeDirectivaCadruprivindApa(2000/60/EC),adoptat de ctre Parlamentul European i Consiliul Uniunii Europene la 23 octombrie 2000, n acelai timp cu celelalte state membre ale Uniunii Europene i deine astzi o poziie avansat n ceea ce privete etapele care trebuiesc parcurse n cadrul acestui proces. Directiva Cadru privind Apa a fost transpus n legislaia naional prin Legea nr. 310/2004 pentrumodificareaicompletareaLegiiapelornr.107/1996.AcestdirectivoferComisiei 24 Europene,statelormembreicandidateposibilitateadeacooperancadrulunuinouparteneriat, bazatpeparticipareatuturorprilorinteresate,pentruproteciaapelorinterioare,aapelorde tranziie, de coast i a apelor subterane, prin prevenirea polurii la surs i stabilirea unui mecanism unitar de control al surselor de poluare. Pentruapunebazeleunuicontroleficientalpoluriiapelor,Directivaprevedeunobiectiv comunpentrutoatestatelecareoimplementeazianumeatingerea"calitiiecologiceichimice bune" a apelor pn n anul 2015. Aadar,DirectivaCadruprivindApastabileteclartermenullimitpnlacareapele trebuie s ating un prag minim al calitii, prin reducerea emisiilor provenite din activitatea uman, industrial i agricol. Laplanificareaipunereanaplicareamsurilorcareasigurproteciaiutilizareaviabil, din punct de vedere ecologic a apelor, n cadrul bazinului hidrografic, trebuie s se in seama si de aceastdiversitate.Deciziiletrebuiesfieluatectmaiaproapeposibildeloculncareapaeste utilizatsaudeteriorat.Prinelaborareadeprogramedeaciuneadaptatecondiiilorlocalei regionale, trebuie s se acorde prioritate aciunilor care in de responsabilitatea statelor membre. Succesul acestei Directive se bazeaz pe o cooperare strns i pe aciuni coerente la nivelul Comunitii,alstatelormembreialautoritilorlocale,precumipeinformarea,consultareai participarea publicului, inclusiv a utilizatorilor. ObiectiveleDirectiveiCadruprivindApa(2000/60/EC)aunvederestabilireaunuicadru pentruproteciaapelorinterioaredesuprafa,aapelordetranziie,aapelorcostiereiaapelor subterane, urmrind: prevenireadeteriorrilorulterioare,conservareaimbuntireastriiecosistemelor acvatice; promovarea utilizrii durabile a apei pe baza unei protecii pe termen lung a resurselor de apa disponibile; asigurareauneiproteciisporiteiambuntiriimediuluiacvatic,nspecialprin msuri specifice de reducere progresiv a evacuarilor, emisiilor i pierderilor de substane prioritare i prin stoparea sau eliminarea treptat a evacurilor, emisiilor i pierderilor de substane periculoase i prioritar periculoase; asigurarea reducerii treptate a polurii apelor subterane i prevenirea polurii ulterioare a acesteia; atenuarea efectelor inundaiilor i ale perioadelor de secet; asigurareauneiaprovizionrisuficientecuapdesuprafaiapsubterandebun calitate, aceasta fiind necesar pentru o utilizare durabil, echilibrat i echitabil a apei; protecia apelor marine i teritoriale; realizarea obiectivelor stabilite n acordurile internaionale corespunztoare, inclusiv n acordurile care urmaresc prevenirea i eliminarea polurii mediului marin; stopareasaueliminareatreptataevacurilor,emisiiloripierderilordesubstane periculoase i prioritar periculoase, care prezent un risc inacceptabil pentru mediului acvatic. Directiva Consiliului 91/271/CEE privind epurarea apelor uzate oreneti a fost transpus n totalitate n legislaia romneasca prin HG 188/2002 pentru aprobarea unor norme privind condiiile de descrcare n mediul acvatic a apelor uzate (MO 187/20.03.2002).HG nr. 188/2002 cuprinde: Anexa1NTPA011/2002Normetehniceprivindcolectareasievacuareaapelor uzate oreneti prin care se transpun cerinele Directivei; AnexalanormeletehniceNTPA011/2002Planuldeaciuneprivindcolectarea, epurarea i evacuarea apelor uzate oreneti n care sunt stabilite la modul general, aciuni, termene i responsabiliti pentru activitile de implementare a Directivei; Anexa 2 NTPA 002/2002 Normativ privind condiiile de evacuare a apelor uzate n reelele de canalizare ale localitilor i direct n staiile de epurare; 25 Anexa3NTPA001/2002Normativprivindstabilirealimitelordencrcarecu poluani a apelor uzate industriale i oreneti la evacuarea n receptori naturali. 2.7. ELEMENTE DE MONITORING A CALITII APELOR Inactivitateacomplexdeprotecieacalitiiapelorelementulprincipallconstituie cunoasterea calitii acesteia n fiecare moment i pe baza datelor obinute i analizate se poate face o prognozare a tendinei de evoluie a calitii apelor pe bazine hidrografice sau pe arii mai restranse. Activitile principale ce concur la realizarea acestor obiective sunt urmtoarele: activiti de urmrire i de efectuare de msurtori, pe o durat limitat de timp, pentru un anumit scop, cum ar fi infiinarea de uniti piscicole; supraveghereacontinuprinmsurtoriiobservaiiacalitiiapelor,peanumite tronsoane sau aflueni pentru cazul cnd apele au anumite utilizri importante, cum ar fi surs de ap potabil; activitatedemonitoringdelungdurat,bazatpemsurtoristandardizatepentru studiul calitii resurselor de ap i evoluia calitii apei n timp i spaiu. Activitatea de monitoring n general i a apei n special are urmtoarele scopuri principale: alarmarepentrucazulcndsuntdetectatecreteridevalorialepoluriicepotdeveni periculoase; verificarea valabilitii strategiilor pentru protecia calitii apelor; evaluarea i prognozarea tendinei de evoluie a calitii apelor; instrumentdedeterminareaapoluatorilorapelorncazulunorinvestigaiipentru accidente ecologice. Dinpunctdevederealdomeniilorncareacioneazmonitoringulmenionampecelemai importante: Monitoringul chimic; Monitoringul biologic; Monitoringul ecotoxicologic. Trebuiensssefacprecizareprivinddiferenadintreimisiiiemisii,pentrucsunt probleme diferite care necesit strategii diferite de interpretare a rezultatelor. In cazul monitoringului emisiilor, se pornete de la premisa c limitele compuilor poluatori din apele evacuate n emisari nu depind de modificarea nivelului de calitate a rului i c elementul debazesteaceladeaprevenipoluareaemisarului.Cerineleprivindreducereacantitiide substanepoluantedinapeleevacuatenemisaridepinddetoxicitateaacestorsubstaneide persistena i tendina de acumulare i bioacumulare a acestora n mediul acvatic. Referitorlamonitoringulimisiiloracestatrebuiesasigureoimaginedeansamblua ntregului bazin cu toi afluenii ce introduc ape cu diverse grade de poluare, s urmreasc efectele asupramediuluiacvatic,precumiasuprascopuluincaresuntfolositeapele,darisstudieze efectulcumulatalpoluaniloriaproduselordedescompunereisevideniezesurseledepoluare difuz. Dac se dorete proiectarea unui sistem de monitoring pentru un anumit bazin hidrografic sau afluent trebuie n mod obligatoriu s se parcurg cel puin dou etape: 1- Inventariereatuturoremisiilorposibile,dinpunctdevederealcaracteristicilor: componeni, concentraii, frecven, amplitudini de variaie; 2- Detectarea i evaluarea sistematic a gradului de complexitate a compoziiei chimice i a probelor ce trebuiesc efectuate n laborator. Odat stabilite aceste faze preliminare, se vor stabili variabilele de monitorizare, se stabilesc zoneledeamplasareastaiilordemonitorizare,frecvenadeprelevareaprobelor,modulncarese face analiza n laborator a probelor i interpretarea rezultatelor. 26 npracticseurmrescomultitudinedeindicatoridecalitate,peste200deindicatori,care pot fi grupai n 12 clase, dup cum urmeaz: 1.Regimul oxigenului; 2.Indicatori de agresivitate a apei ( pH, etc); 3.Indicatori de salinitate; 4.Prezena nutrienilor; 5.Poluani anorganici generali; 6.Poluani organici generali; 7.Micropoluani metale grele; 8.Micropoluani pesticide. 9.Radioactivitatea; 10. Microbiologie; 11. Biologie; 12. Debite. Valoarileadmisepentruindicatoriidebaz,ceapreciazgraduldepoluareaapei,sunt prevzui in Normativele Tehnice pentru Protecia Apelor ( NTPA). StaiiledemonitorizareacalitiiapelorfacparteintegrantdinSistemulNaionalde SupraveghereaCalitiiApelordinRomnia(SNSCA),aflatnrspundereaRegieiNaionalea Apelor Romne i se integreaz n Sistemul Integrat de Monitoring al Calitii Mediului din Romnia (SMIR). Romania, n prezent face eforturi pentru compatibilizarea sistemelor i valorile prevzute n normative cu cele din normativele Comunitii Europene, mai ales c n cazul apelor avem de a face cu transport transfrontalier al poluanilor o data cu apele rurilor ce prsesc teritoriul Romaniei. 27 CAPITOLUL 3. METODE DE EPURARE A APELOR INDUSTRIALE UZATE Epurareaapelor-procescomplexdereinereineutralizareasubstanelornocivedizolvate, nstarecoloidalsaudesuspensii,prezentenapeleuzateindustrialeioreneti,carenusunt acceptatenmediulacvaticncaresefacedeversareaapelortratateicarepermitrefacerea proprietilor fizico-chimice ale apei nainte de utilizare. Epurarea apelor uzate cuprinde dou mari categorii de operaii succesive i anume: reinerea sau neutralizarea substanelor nocive sau valorificabile prezente n apele uzate prelucrarea materialului rezultat din prima operaie. Astfel,epurareaarecarezultatefinaleapeepurate,ndiferitegrade,vrsatenemisarsau carepotfivalorificatenirigaiisaualtescopuriinmoluri,caresuntprelucrate,depozitate, descompuse sau valorificate. Metodele principale de epuarare a apelor reziduale difer n funcie de poluanii prezeni. Se potclasifica,nprimulrnd,nfunciedemecanismulcareconducelareducereapoluantuluiprin metode convenionale fizico-mecanice, fizico-chimice, biochimice sau biologice. Combinareaacestormetodepermiteopurificareavansat,eflueniiepuraiputndfi reintrodui n circuitul economic. Adoptareaunuianumitprocedeudepindedecantitateaefluentului,coninutulnpoluani, condiiiledecalitateimpuselaevacuareaapeiepuratenemisaridemijloacelefinanciareale agentului economic respectiv. Caeficienicost,celemaibunerezultates-auobinutnprocedeeledeepurarecu adsorbie, cu schimbtori de ioni i procedeele de oxidare chimic. Procedeele deepurarecuadsorbie permit eliminarea cantitilor mici de substane organice rmasedupetapabiologicdeepurareiseaplicnspecialpentrundeprtareaavansata fenolilor, detergenilor i a altor substane ce pot da un miros sau gust neplcut apei de but. Uzual, camaterialadsorbantsefolosetecrbuneleactivobinutprincondiionareaspecialacrbunelui vegetal sau fosil. Procedeeledeepurarecuschimbtorideioniseutilizeazfrecventpentrueliminarea poluanilormineralicaresegsescnapsubformionic:calciu,magneziu,sodiu,sulfai,nitrai, fosfai,amoniu,metalegrele,etc.Anumitetipurideschimbtorideioni,sintetizate,potepurai compui organici de tipul fenolilor, detergenilor, coloranilor, etc. Procedeeledeoxidarechimicseapliceficientlaeliminareasubstanelorpoluante anorganice (cianuri, sulfuri, anumite metale grele etc) i organice (fenoli, colorani, anumite pesticide etc). Ca reactivi sunt utilizate substane chimice cu proprieti oxidante: ozonul, apa oxigenat, clorul cu produii si derivai (hipoclorit, bioxidul de clor). Ca tehnici de epurare aplicabile n viitor se menioneaz eliminarea poluanilor la temperaturi mari n reactoare cu plasm i tratarea cu radiaii ultraviolete. ncontinuarevomdescriemetodeledeepurarespecificeapelorindustrialeuzate (sedimentareaparticulelorgreusolubile,neutralizarea,flotaia,adsorbia,extracia,evaporarea,, spumarea,electrodializa,osmozainvers,nghearea,schimbulionic,oxidareasireducerea, centrifugarea,filtrarea,etc),care,metodesecompleteazcuceleclasice(deznisiparea,decantarea, separarea uleiurilor, epurare biologica, etc). 28 3.1. SEDIMENTAREA PARTICULELOR GREU SOLUBILE DIN APELE INDUSTRIALE UZATE Sedimentareaesteprimaoperaielacareestesupusapaindustrialuzatiaredreptscop reinereaparticulelorgreusolubiledinapeleuzate.Sedimentareaparticulelorsefacenbazinede form rectangular. n figura 3.1 este prezentat schema sedimentrii particulelor din apele uzate. Bazinul de sedimentare poate fi mprit n patru zone distincte: -Zonadeadmisiencareapaindustrialuzatconinndparticulensuspensieeste distribuit pe toata seciunea transversal a bazinului; -Zonadesedimentarencareparticulelesedepunpefundulbazinuluicaurmarea diferenei de densitate i n condiiile reducerii vitezei de curgere a apei; -Zona de acumulare a nmolului unde se concentreaz nmolul, fiind periodic evacuat; -Zona de evacuare este zona de evacuare a apei limpezite de sedimente. Figura 3.1. Schema sedimentrii particulelor din apele uzate Traiectoriileparticulelordiscretenapauzatdinbazinrezultprinnsumareavectorialaa vitezeidesedimentarevs iavitezeidedeplasareaapeinbazinvd .Ladimensionarealungimii bazinului de sedimentare se pornete de la ideea ca viteza minim de sedimentare v0 a particulelor de lasuprafaaapeiipnpefundulbazinuluisecalculeazcaraportntrenlimeabazinuluih0 i timpul de parcurgere a lungimii bazinului t0 de ctre o particul. Deci cu ct viteza de curgere a apei n bazin este mai mare, cu att lungimea bazinului trebuie s fie mai mare pentru ca particula s aib timpssesedimenteze.Particulelecareauovitezadesedimentaremaimicdectv0 nuse sedimenteaznbazinicaurmareacesteparticulevorfiantrenatedeapnzonadeevacuare.In acest caz este nevoie de filtrarea apei uzate pentru a reine aceste particule. 29 3.2. NEUTRALIZAREA APELOR INDUSTRIALE UZATE Neutralizareaapelorindustrialeuzateesteunprocedeudesutilizatiaredreptscop corectareapH-uluiapei,atuncicndacestadifermultdevaloareaconsideratnormal,respectiv ap neutr cu valoarea pH-ului 7. Legea apelor permite mici variaii ale pH-ului n jurul valorii 7 ce indic neutralitatea. Dac apaindustrialestemultdiferitdevaloarea7seimpunecorectareapH-ului,celpuindindoua motive: corodeaz conductele i, n general, toate instalaiile staiei de epurare i prezint riscuri de accidente; afecteaz grav fauna i flora n cazul evacurii ulterioare a apei n emisar. n figura 3.2 este prezentat principiul de funcionare a unei instalaii de neutralizare a apelor industriale uzate. Figura 3.2. Instalaie de neutralizare a apei uzate 1 agent neutralizant, 2 intrare ap uzat, 3 evacuare ap neutralizat, 4 i 5 regulatoare pH. Neutralizarea apelor uzate acide. Apele acide de regul provin de la fabricile de acizi, din industria metalurgic, din seciile de acoperiri galvanice, rafinrii de petrol, fabrici de ngrminte chimice etc. Dac n ntreprinderea respectiv n urma proceselor de fabricaie rezult att ap cu caracter acid,ctiapcucaracterbazic,acesteasepotneutralizareciproc,faptceducelascderea costurilor de tratare a apelor. Pentruapelecucaracteracidceamaibunsubstanpentruneutralizareestehidroxidulde sodiu, dar are un cost mai ridicat i de aceea n general se utilizeaz carbonatul de calciu ( piatra de var)saudolomita(careesteuncarbonatdecalciuidemagneziu)sauvarul,respectivoxidulde calciu. Cantitile necesare de substane pentru neutralizare se stabilesc pe baza determinrii pH-ului iavolumuluideapauzat.Durataprocesuluideneutralizaredepindedevitezadeamestecarea substaneloridegraduldeomogenizare,darderegulestedecirca15minute.Incazulutilizrii, pentru neutralizare, a carbonatului de calciu i aciditii apei uzate datorate acidului sulfuric, reacia decurge astfel: H2SO4 +CaCO3 = CaSO4 + CO2 + H2O ProdusulrezultatCaSO4 estegreusolubilnapisedepunepefundulbazinuluide neutralizare. 30 npracticseprocedeazilarealizareaunuifiltrugranular,ceconinegranuledeCaCO3 . Apa trece prin acest filtru i are loc reacia de mai sus. Avantajul acestei metode const n faptul c, nu mai trebuie determinat permanent pH-ul apei i calculat necesarul de carbonat de calciu, precum i faptul ca procesul de neutralizare a apei este continuu. Singura problem este de a controla viteza de consum a carbonatului de calciu i de a completa periodic filtru cu material granular. Procesuldecorectareaaciditiiapeiuzatepoatefiacceleratprinintroducereademateriale cereacioneazmairapidcuaciduldinapauzat.Dintreacestematerialeamintim:varulstins, respectiv hidroxidul de calciu Ca (OH)2 sau oxidul de calciu (CaO), numit i praf de var. Neutralizarea apelor uzate alcaline In general apele uzate industriale au un caracter acid, adic au pH-ul sub valoarea 7, dar sunt i cazuri, rare, cnd apele industriale uzate au caracter bazic. Neutralizareaacestortipurideapeuzatedinmotiveeconomicesefacecuaciziindustriali reziduali provenii din diverse procese industriale sau prin insuflare n apa uzat, de CO2 care provine dininstalaiiledeardereacombustibililor.CO2 insuflatnapauzatalcalinreacioneazcu hidroxizi alcalini dnd natere la carbonai i bicarbonai, conform reaciilor urmtoare: CO2 + 2NaOH = Na2 CO3 + H2 O CO2 + Na2 CO3 +H2 O = 2NaHCO3 3.3. SEPARAREA PARTICULELOR SOLIDE PRIN CENTRIFUGAREA APEI UZATE Unele ape industriale uzate conin particule solide aflate n suspensie ncantiti mari. Dac aceste particule au o densitate, comparativ cu apa, mult mai mare ,un procedeu economic i rapid de separare a acestor particule este utilizarea forei centrifuge. Dacdebituldeapestemareatuncisepoateutilizainstalaiatipciclon,ncareapaintr tangenialcumareviteziapoiareuntraseuascendentaxial.Particulelecudensitatemaresub aciuneaforeicentrifugesedeplaseazsprepereiiexterioriiapoicadnparteadejosa hidrociclonuluideundesuntevacuate.Avantajulacestorhidrocicloaneesteifaptulcnpartea superioara axial se concentreaz grsimile i uleiurile, care au densitate mai mic. In figura 3.3 este prezentat un astfel de hidrociclon. Figura 3.3. Forma constructiv a unui hidrociclon Acesttipdeinstalaienurealizeazoseparareperfectaparticuleloriuleiurilor,doaro separare relativ grosier, dar prezint avantajul simplitii n construcie i funcionare. Pentru debite 31 micialeapeloruzateiperformaneridicatedeseparareaparticulelorsolide,sepotutiliza separatoarele centrifugale de mare turaie, ce pot fi cu ax vertical de rotaie sau cu ax orizontal. n zona axei de rotaie se concentreaz particulele mai uoare, iar n zona pereilor exteriori fa de axaderotaieseconcentreazparticulelemaigrele.iacesteinstalaiipotfuncionanregim continuu sau intermitent. Datoratecosturilorenergeticerelativridicatedefuncionareaacestorinstalaii,elese utilizeazfrecventdoarncazulapeloruzatecuomareconcentraiedesuspensiisaupentru concentrarea nmolurilor. 3.4. FILTRAREA APELOR INDUSTRIALE UZATE Filtrareaesteprocedeuldetrecereaapelorprintr-unmediuporos,undeparticuleledemici dimensiuni aflate n suspensie sunt reinute. Funcie de dimensiunea porilor filtrului acesta poate retine particule cu dimensiuni mai mari saumaimici.nconsecinexistfiltregrosiereifiltrefoartefine.Lafiltrelegrosierereinerea particulelor se face simplu, n sensul c particulele cu dimensiuni mai mari dect porii vor fi reinute. n cazul unor filtre foarte fine reinerea particulelor n filtru este un proces mult mai complex aprnd oseriedefenomenefizicochimicecedepinddecaracteristicilematerialuluifiltrantidenatura particulelor aflate n suspensie n apele uzate. Curgereaprinmediifiltranteporoasesedesfoarncondiiidecurgerelaminar,attn condiiileiniialecndfiltrulestecurat,ctidupcefiltruafostparialcolmatatdectre suspensiile reinute de ctre filtru. Deci curgerea are loc n condiiile legii lui Darcy. Dincategoriafiltrelorgrosieremenionamgrtareleisitele.Acesteaservesclareinerea particulelorgrosiereicaredacarajungenfazelesuperioarealeepurriiarderanjabuna funcionare a ntregului proces de epurare.Grtarele servesc la reinerea din ap a impuritilor de mari dimensiuni care ar putea duce la blocarea pompelor sau a vanelor. Grtarelesuntdefaptoreeadebarecugrosimicuprinsentre0,81,2cmaezatelao distana ntre ele de 1,2 6 cm i poziionate nclinat la 30 900 grade faa de orizontal. Viteza de intrareaapeipegrtareestede0,31m/sec.Datoritfaptuluicmaterialeleplutitoarermn depuse pe grtare, acestea trebuie periodic curate, pentru a nu obtura grtarul. Sitelesuntutilizatepentrureinereasuspensiilordedimensiunimijlociiisecaracterizeaz prin mrimea ochiului sitei ce depinde de dimensiunea suspensiilor ce doresc a fi reinute. De regul sunt realizate din plase de srm din oel inoxidabil sau cupru, dar pot fi i site din tabl gurit. i aceste site trebuiesccurite periodic pentru caltfel depunerile obtureaz orificiile i scade debitul apei spre staia de epurare. Cele mai fine particule aflate n suspensie n apele uzate sunt reinute de ctre filtre. Cele mai utilizatesuntfiltrelecareaucasimaterialedefiltraregranuledediversematerialeidimensiuni. Celemaisimplefiltresuntceleceaucaimaterialfiltrantnisipulcuaros,sepotutilizaialte materiale atunci cnd se dorete reinerea doar a unor anumite substane n suspensie.Din punct de vedere al vitezei de trecere al apei prin filtru exist: Filtre lente cu viteze de filtrare cuprinse ntre 0,1 i 0,6 m/h; Filtre rapide cu viteza de trecere a apei prin filtru cuprins ntre 3 i 6 m/h. Din punct de vedere al presiunii fluidului, filtrele pot fi de dou categorii i anume: Filtre cu presiune; Filtre cu presiune atmosferic. Avnd n vederecfiltreledup oanumit perioad de funcionare secolmateaz, respectiv porii din filtru sunt obturai de ctre suspensiile depuse este necesar, atunci cnd pierderea de sarcina pe filtru este prea mare, s se procedeze la curirea filtrului. 32 3.5. SEPARAREA PARTICULELOR N SUSPENSIE PRIN FLOTAIE Flotaiaesteprocedeultehnicdeeliminareaparticulelorfineaflatensuspensie,ntr-un lichid, cu ajutorul bulelor de aer introduse forat n lichid. n general, n cazul apelor uzate menajere, aplicarea acestui procedeu fr adaosuri de coagulani nu a dat rezultate semnificative, n schimb n cazulapelorceconingrsimi,cumsuntapeleuzatedelafabriciledeulei,delaprocesareacrnii, laptelui, fabrici de spun, de conserve etc, rezultatele au fost remarcabile, reducndu-se mult volumul nmolurilor n decantoare. De asemenea, aceast tehnologie se poate aplica la ndeprtarea uleiurilor din apele uzate din industria metalurgica i din industria celulozei i hrtiei. Trebuiesprecizamfaptulc,naintedeaplicareaprocedeuluitrebuierealizateoseriede teste pentru a evalua eficacitatea procedeului i pentru a alege metoda de epurare.Flotaia ca procedeu tehnologic se aplic n dou variante, funcie de densitatea particulelor. Dacparticuleleauodensitatemare,cumestecazulminereurilor,flotaiaesteposibilnumaidac granulaiamaterialuluiestesubdiametrulde0,4mm.Pentruacesttipdeparticuletrebuiesse lucreze cu bule mari de aer, cu diametrul bulei de peste 2 mm, de care trebuie s adere bulele. Pentru aasiguraaceastaderenseadauganumitesubstane,caresefixeazpesuprafaaparticulelor,le fac hidrofobe, fapt ce are ca efect eliminarea acestora din masa de apa la suprafaa de separaie ap aer-particulsolid,(apanulemaiumecteaz),iastfelsuntridicatelasuprafaaapeidectre buleledeaer.Avndnvedererisculcabulelessespargiparticulascaddinnoupefundul bazinului,semaiintroducenapauzatunspumant,careareroluldeameninespumancarese gsesc particulele mai mult timp la suprafaa apei. Spuma trebuie mereu ndeprtata de pe suprafaa bazinului. In figura 3.4 este prezentat schema de principiu a flotaiei pentru particule grele si pentru particule uoare. Figura 3.4. Schema flotaie pentru particule solide a)particule grele; b)particule uoare Procedeul de flotaie pentru particulegrele este relativ costisitor i ca urmare trebuieaplicat doar acolo unde particulele reinute au o valoare economic ridicat sau sunt toxice. n caz contrar se prefer decantarea acestora n bazine decantoare. Incazulparticuleloruoare,cndosingurbuldemicdimensiunepoateridicaparticula este preferabil ca simultan s se realizeze i o coagulare a particulelor i obinerea unor particule mai mari i mai uor de separat. n acest sens este necesar introducerea de substane floculante, care pe de o parte aglomereaz particulele i astfel reducndu-le n