1. Sisteme centralizate de alimentare cu apa(din ce e format -doar o parte din schema-albastra)

La modul cel mai general, un sistem centralizat de alimentare cu apă este compus din următoarele obiective tehnologice: sistemul de captare, staţia de tratare a apei în vederea potabilizării, rezervorul şi reţeaua de distribuţie.

Sistemul de captare cuprinde construcţiile şi instalaţiile necesare pentru preluarea apei din diferite surse naturale şi colectarea acesteia într-un singur loc. Sistemul de captare diferă ca structură de la o sursă la alta, dar nu poate lipsi din nici o schemă de alimentare cu apă. Staţia de tratare a apei cuprinde un complex de construcţii şi instalaţii necesare pentru îmbunătăţirea caracteristicilor calitative ale apei naturale asfel încât să corespundă cerinţelor consumatorului. În general în staţiile de tratare se realizează limpezirea apei, corectarea gustului şi mirosului, corectarea caracteristicilor chimice ale apei (deferizare şi demanganizare, dedurizare, eliminarea gazelor din apă, desalinizare, etc.) şi dezinfecţia apei.

Echipamentele şi instalaţiile din staţia de tratare a apelor de alimentare funcţionează după principii fizice (separarea impurităţilor prin sitare; separarea impurităţilor prin sedimentare; separarea impurităţilor prin filtrare; tratarea apei cu raze UV) şi chimice (coagulare-floculare; deferizare şi demanganizare; dedurizare; eliminarea gazelor din apă; desalinizare; clorinare; ozonizare; etc.). Structura staţiilor de tratare a apei este în funcţie de calitatea sursei de apă, iar in situaţia în care sursa furnizează o apă curată, care se încadrează în limitele admisibile de mineralizare staţia de tratare poate lipsi din schema sistemului de alimentare cu apă. Rezervorul este o construcţie care asigură înmagazinarea unei cantităţi de apă în apropierea aglomerării urbane sau obiectivelor productive in scopul de a face compensarea zilnică a debitelor de consum şi asigurarea rezervei de apă pentru stingerea incendiilor. În general rezervoarele sunt situate la înălţime dominând centrul populat sau obiectivul productiv pentru a asigura gravitaţional presiunea în reţeaua de distribuţie. Rezervoarele sunt obiective care nu pot lipsi din nici o schemă de alimentare cu apă. Reţeaua de distribuţie a apei este constituită din totalitatea conductelor, instalaţiilor şi accesoriilor care transportă apa de la rezervoare pâna la cel mai îndepărtat punct de consum, asigurând debitele şi presiunile necesare. Reţeaua de distribuţie nu poate lipsi din nici o schemă de alimentare cu apă.

2. Surse punctiforme si surse difuze de apa uzata

La consumatori, evacuarea apei uzate se face prin instalaţii specifice precis localizate denumite canalizări. Astfel se poate considera că consumatorii de apă dintr-o localitate şi teritoriul aferent acesteia care sunt conectaţi la canalizări se constituie în surse punctiforme (organizate) de apă poluată.În afară de surse organizate de apă poluată, în localitate şi pe teritoriul aferent acesteia, se manifestă şi surse difuze de apă uzată care sunt constituite din ape meteorice care udă suprafeţele intravilane sau extravilane sau ape de irigaţie care udă terenurile agricole, care prin interacţiune cu zonele udate preiau şi antrenează, prin şuvoaie sau infiltrare în sol, substanţe poluante (material pământos, gunoaie, îngraşăminte chimice, pesticide, deşeuri, etc.) în receptori (ape de suprafaţă sau ape freatice).

3. Sisteme centralizate de canalizare ( schema )

Pentru colectarea şi evacuarea apelor uzate de la consumatorii de pe teritoriul localităţilor, în cele mai multe cazuri, acestea au în dotare sisteme centralizate (urbane) de canalizare. Astfel, prin sistemele centralizate de canalizare sunt preluate apele uzate de la consumatorii menajeri şi sociali şi de la unii consumatori industriali sau agrozootehnici. Apele uzate de la consumatorii industriali sau agrozootehnici pot fi preluate la sistemul centralizat de canalizare ca atare, atunci când încărcarea lor cu poluanţi se încadrează în limitele prescrise pentru canalizări, sau în urma unor procese de preepurare, care au ca scop extragerea din apele uzate a unor substanţe valoroase, refolosibile (substanţe chimice, metale, etc.) sau a unor substanţe toxice (metale grele, cianuri, etc.) care pot influenţa negativ (inhiba) procesele de epurare la care urmează să fie supuse apele uzate, sau nu pot fi reţinute prin procesele de epurare, caz în care se pot constituie în surse de contaminare pentru receptori în care sunt deversate apele rezultate în urma epurării. Instalaţiile care realizează

procesele de preepurare se găsesc la consumatori şi poartă numele de staţii de preepurare sau staţii locale de epurare.

Un sistemul centralizat de canalizare este compus dintr-un complex de construcţii si instalaţii pentru colectarea şi transportul apelor uzate şi dintr-o staţie de epurare care deversează efluentul intr-un receptor.

Construcţiile şi instalaţiile pentru colectarea şi transportul apelor uzate sunt reţele de canale, colectoare, deversoare, staţii de pompare, instalaţii specifice pentru traversarea obstacolelor, etc.

Staţiile de epurare a apelor uzate urbane, care mai poartă şi numele de staţii generale de epurare sunt ansambluri de construcţii şi instalaţii care au, în principal, rolul atât de a separa impurităţile din apă astfel încât aceasta să ajungă la un grad de epurare suficient pentru a nu deteriora la deversare calitatea receptorului.

4. Epurarea si autoepurarea apelor uzate

Epurarea apelor uzate este un proces complex de reţinere şi/sau neutralizare prin diferite mijloace a substanţelor poluante aflate în apele uzate sub formă de suspensii, în stare coloidală sau în stare dizolvată, în scopul reintroducerii acestora în circuitul hidrologic, prin deversare în emisari, fără ca prin aceasta să se aducă prejudicii atât florei şi faunei acvatice cât şi omului [1].

În urma procesului de epurare a apelor uzate rezultă două produse:- apa epurată, în diferite grade de epurare, care se deversează în receptor, sau poate fi

valorificată la irigaţii sau în alte scopuri;- substanţele poluante extrase, care poartă denumirea generică de nămoluri.

Procesul tehnologic general al staţiilor de epurare a apelor uzate cuprinde deci două mari grupe succesive de operaţii şi anume:

- reţinerea şi/sau neutralizarea încărcării poluante din apele uzate, rezultând nămoluri;- prelucrarea nămolurilor în scopul valorificării sau evacuării acestora în siguranţă în mediul

înconjurător, fără pericol de contaminarea acestuia.

Autoepurarea este un proces natural complex (fizico-chimic, biologic şi bacterilogic) prin care impurificarea unei ape de suprafaţă receptoare, curgătoare sau stătătoare, se reduce treptat odată cu îndepărtarea de sursa de impurificare.

Îndiferent de receptor şi de natura impurificării, procesele de autoepurare sunt asemănătoare, însă diferă în desfăşurarea lor ca durată, ca amploare, ca ordine de succesiune sau ca

pondere în care iau parte toate felurile de procese specifice, sau numai unele dintre acestea. De asemenea procesele de autoepurare depind de caracteristicile receptorului şi ale poluanţilor introduşi în acestea. Capacitatea de autoepurare a apelor receptoare nu este nelimitată, aceasta putând varia în timp, chiar dacă caracteristicile apelor receptoare rămân relativ constante.Factorii care intervin în procesul de autoepurare sunt foarte numeroşi şi sunt de natură fizică, chimică şi biologică sau factori de mediuFactorii fizici cei mai importanţi care intervin în procesul de autoepurare sunt: sedimentarea, lumina, temperatura şi miscarea curenţilor de apă.Factori chimici joacă de asemenea un rol foarte important în procesul de autoepurare ,contribuind direct şi/sau indirect la crearea condiţiilor de viaţă a organismelor din apa supusă procesului. Dintre aceştia, factorii chimici cu cea mai mare importanţă sunt oxigenul (de concentraţia acestuia depinzând intensitatea de descompunere a materialelor organice poluante, oxidarea unor substanţe minerale poluante precum şi popularea cu organisme a sistemelor acvatice) şi bioxidul de carbon (care constituie sursa principală de carbon pentru sistetiazrea substanţelor organice de către plante)Factorii biologici care intervin în procesul de autoepurare sunt organismele acvatice şi anume: bacteriile, protozoarele, macrovertebratele şi plantele clorofiliene.În general toate procesele biologice bacteriene se produc într-o multitudine de trepte susccesive, care dacă se desfăşoară în echlibru, descompun materia organică (poluatoare) din apă, în bioxid de carbon şi apă, în cazul proceselor aerobe, şi în bioxid de carbon şi metan, în cazul proceselor anaerobe.

5. Metode de epurare a apelor uzate Metodele de epurare a apelor uzate se pot împărţi în trei mari categorii şi anume:

- metode de epurare mecanice;- metode de epurare chimice;- metode de epurare biologice.

Dintre metodele mecanice cel mai frecvent utilizate în epurarea apelor uzate se pot enumera:

- sitarea apei în scopul separării împurităţilor grosiere din apele supuse procesului de epurare;- sedimentarea (decantarea) în scopul separării suspensiilor solide decantabile - flotarea în scopul separării împurităţilor uşoare (cu structură ramificată) sau a impurităţilor

coloidale hidrofobe - micrositarea, filtrarea, ultrafiltrarea în scopul eliminării avansate a suspensiilor solide şi

coloizilor - absorbţia pe medii poroase în scopul eliminării avansate a substanţelor organice dizolvate,

sau a eliminării substanţelor greu biodegradabile sau nebiodegradablile;- filtrarea în scopul dezhidratării nămolurilor;- centrifugarea în scopul dezhidratării nămolurilor;- evaporarea şi infiltrarea-percolarea în scopul dezhidratării nămolurilor- procedee termice în scopul condiţionării, pasteurizării, uscării şi incinerării nămolurilor;- iradierea cu raze UV în scopul dezinfectării apelor supuse procesului de epurare;

Dintre metodele chimice cel mai frecvent utilizate în epurarea a apelor uzate se pot enumera:

- neutralizarea în scopul corectării pH-ului apelor supuse procesului de epurare;- coagularea -flocularea în scopul clarificării apelor supuse procesului de epurare sau îngroşării

nămolurilor;

- schimbul ionic în scopul demineralizării sau a îndepărtării unor compuşi chimici din apele supuse procesului de epurare;

- oxidarea chimică în scopul îndepărtării unor substanţe organice greu biodegradabile sau a unor substanţe minerale nedorite din apele supuse procesului de epurare sau dezhidratării nămolurilor;

- clorinarea în scopul dezinfectării apelor supuse procesului de epurare;- ozonizarea în scopul dezinfectării apelor supuse procesului de epurare;- tratarea cu săruri metalice în scopul eliminării fosforului din apelor supuse procesului de

epurare;- condiţionarea chimică a nămolurilor;- tratarea chimică în scopul recuperării de metale sau substanţe valoroase din apele uzate sau

nămoluri.- tratarea chimici în scopul extragerii/neutralizării unor substanţe toxice sau periculoase din

apele uzate sau nămoluri.

Principalele metode biologice utilizate în epurarea a apelor uzate sunt:

- fermentarea aerobă în scopul epurării biologice a apei sau a stabilizării nămolurilor;- fermentarea anaerobă în scopul stabilizării nămolurilor sau a epurării biologice a apei;- nitrificarea-denitrificarea în scopul seliminării azotului din apele uzate;- eliminarea biologică a fosforului din apele uzate.

6. Clasificarea statiilor de epurare a apelor uzate

Staţiile de epurare a apelor uzate se pot clasifica după mai multe criterii şi anume: după destinaţie, după structură, după calitatea efluentului evacuat, după configuraţia fluxului tehnologic, după natura procedeelor de epurare utilizate şi după modul de distribuţie a obiectelor tehnologice componente.

După destinaţie, staţiile de epurare a apelor uzate se clasifică în:

- staţii de epurare generale (denumite şi urbane sau orăşeneşti), care sunt plasate la capătul (ieşirea) sistemelor centralizate de canalizarea a localităţilor, şi care realizează epurarea apelor uzate care sunt captate şi transportate prin acestea; de regulă, apele din sistemele centralizate de canalizare pot fi compuse din diferite categorii de ape uzate, în proporţii variabile şi anume: ape uzate menajere şi sociale, ape uzate industriale şi agrozootehnice, ape meteorice, ape de drenaj, etc.; efluenţii rezultaţi din staţiile de epurare generale sunt deversaţi în receptori naturali, de regulă, ape de suprafaţă, după ce sunt aduşi la un grad admisibil de epurare, corespunzător evacuării acestora în siguranţă, prin respectarea condiţiilor stipulate în Normativul privind condiţiile de evacuare a apelor uzate în receptori naturali NTPA 001/1997;

- staţii de epurare locale, care sunt aferente unei unităţi economice, industrială sau agrozootehnică şi care prelucrează apele uzate rezultate din procesul tehnologic al acesteia, având caracteristici specifice; staţiile de epurare locale au de regulă următoarele roluri: reţin din apele uzate substanţe valoroase în scopul reutilizării în cadru procesului tehniologic; reţin substanţe toxice (periculoase pentru mediu) în scopul neutralizării acestora; aduc apele prelucrate la grade de epurare admisibile pentru evacuarea acestora în siguranţă; asigură uniformizarea debitelor de apă uzată şi ale efluenţilor; efluenţii rezultaţi pot fi deversaţi în sistemele centralizate de canalizarea a localităţilor (acest tip de staţii de epurare locale purtând denumirea de staţii de preepurare apelor uzate), caz în care calitatea acestora trebuind să corespundă condiţiilor stipulate în Normativul privind condiţiile de evacuare a apelor uzate în reţelele de canalizare ale localităţilor NTPA 002/1997, sau efluenţii rezultaţi

pot fi deversaţi în receptori naturali (acest tip de staţii de epurare locale poartă denumirea de staţii de epurare specializate a apelor uzate), caz în care calitatea efluenţilor trebuind să corespundă normelor

După structură, staţiile de epurare a apelor uzate se clasifică în:

- staţii de epurare într-o singură treaptă;- staţii de epurare în două trepte;- staţii de epurare în trei trepte.

Staţiile de epurare într-o singură treaptă sunt de regulă staţii de epurare în care se prelucrează ape uzate având un conţinut redus de poluanţi organici, adică ape uzate cu încărcare preponderent minerală (mai ales suspensii solide), în mare majoritate obiectele tehnologice ale acestor staţii bazându-şi procesele tehnologice pe principii mecanice şi din această cauză această categorie de staţii purtând de regulă denumirea staţii de epurare mecanice. Schema fluxului tehnologic al unei staţii de epurare mecanice este prezentată în figura 2.1. De menţionat că acest tip de staţii de epurare reţin din apele uzate prelucrate 40 – 60% din suspensiile solide, 10 – 20% din încărcarea cu nutrienţi (azot şi fosfor) şi reduc cu 20 – 40% încărcarea cu CBO5 (materie organică).

Staţiile de epurare în două trepte sunt staţii mai complexe care de regulă utilizează două categorii distincte de procedee pentru realizarea procesului tehnologic de epurare a apelor uzate. În această categorie de staţii de epurare pot fi încadrate staţiile de epurare mecano - chimice şi staţiile de epurare mecano - biologice.

GRĂTAR(SITĂ)

DEZINTEGRATOR TRANSPORTOR-COMPACTOR

Reţineri tocate

Reţineriumede

Reţineri dezhidratateşi compactate

DEZNISIPATOR

INFLUENT

INSTALAŢIE DE SPĂLARE A NISIPULUI

JGHEABURI DE DRENAJ

Nisip proaspăt

Apă drenată

Nisip spălat

Nisip dezhidratat

DECANTOR PRIMAR

Nămol proaspăt

PLATFORMĂ PENTRU USCAREA NĂMOLULUI

Ape drenate

EMISAR

EFLUENT Nămol dezhidratat

Apă rezultată din dezhidratare

INSTALAŢIE DE SITARE

INSTALAŢIE DE FERMENTARE A NĂMOLULUI

(METANTANC)

Nămol fermentat

Gaz de fermentaţie

Fig. 2.1 Schema unei staţii de epurare mecanică (într-o singură treaptă)

Staţiile de epurare mecano-chimice sunt staţii de epurare formate din două trepte, o treaptă mecanică, de regulă similară cu cea prezentată în cazul staţiilor de epurare mecanică, şi o treaptă chimică, de regulă de coagulare –floculare pentru eliminarea coloizilor, dar şi pentru alte tratamente chimice aplicate apelor tratate cum ar fi: neutralizare, schimb ionic, oxidare chimică, dezinfecţie, etc. În figura 2.2 este prezentat un exemplu de structură de staţie de epurare mecano - chimică a apelor uzate, cu treaptă chimică de coagulare – floculare, care reduce încărcările cu suspensii solide şi coloizi, cu eficienţe de 60 – 85%.

Fig. 2.2 Schema unei staţii de epurare mecanico-chimică, cu treaptă chimică de coagulare – floculareStaţiile de epurare mecano biologice sunt staţii de epurare formate tot două trepte, o

treaptă mecanică şi o treaptă biologică, această categorie de staţii de epurare constituindu-se în structura clasică a staţiilor generale de epurare a apelor uzate urbane, cu o foarte largă răspândire în practică. În figura 2.3 este prezentată schema structurii unei staţii mecano-biologice, la care treapta biologică este dotată cu bazine de aerare cu nămol activ (varianta de staţii de epurare cea mai răspândită în lume), iar în figura 2.4 este prezentată schema structurii unei staţii mecano-biologice, la care treapta biologică este dotată cu biofiltru.

TREAPTAMECANICĂ

STAŢIE DE DOZARE ŞIPREPARARE A REACTIVILOR

BAZIN DEAMESTEC ŞI REACŢIE

INFLUENT

EMISAREFLUENT

Fig. 2.3 Schema unei staţii de epurare mecanico-biologică, cu treaptă biologică dotatăcu bazine de aerare cu nămol activ

Staţiile de epurare în trei trepte sunt, cel mai frecvent, staţii de epurare formate dintr-o structură mecano-biologico clasică la care se adaugă o treaptă terţiară de epurarea avansată. În prezent, în lume, performanţele staţiilor mecano-biologice clasice nu mai sunt suficiente şi de aceea acestea sunt completate cu o treaptă distinctă, terţiară, care de regulă asigură prin diferite metode şi procedee de epurare (artificiale sau naturale) atât eliminarea avansată din apele uzate a suspensiilor solide şi a materiilor organice, cât şi eliminarea nutrienţilor, substanţelor greu biodegradabile şi substanţelor toxice din apele uzate, realizându-se grade superioare, cu valori înalte, de epurare ale acestora.

GRĂTAR(SITĂ)

DEZINTEGRATOR TRANSPORTOR-COMPACTOR

Reţineri tocate

Reţineriumede

Reţineri dezhidratateşi compactateDEZNISIPATOR

INFLUENT

INSTALAŢIE DE SPĂLARE A NISIPULUI

JGHEABURI DE DRENAJ

Nisip proaspăt

Apă drenată

Nisip spălat

Nisip dezhidratat

SEPARATOR DE GRĂSIMI

Grăsimi separate

BAZIN DE AMESTEC CU COAGULANŢI

CAMERA DE REACŢIE (FLOCULARE)

Coagulanţi

DECANTOR PRIMAR

DECANTOR SECUNDAR

BAZIN DE AERARE CU NĂMOL ACTIV

Nămol secundar recirculat

●

Nămol primar

ÎNGROSĂTOR DE NĂMOL

CAMERĂ DE AMESTEC ŞI

DISTRIBUŢIE A NĂMOLULUI

Nămolsecundar în exces

INSTALAŢIE DE DEZHIDRATARE A NĂMOLULUI

INSTALAŢIE DE CONDIŢIONARE A NĂMOLULUI

FERMENTAT

INSTALAŢIE DE FERMENTARE A

NĂMOLULUI(METANTANCURI)

BAZIN DE CONTACT

Nămol îngroşat

Apă drenată

EMISAREFLUENT

Nămol fermentat

Nămol condiţionat

Nămol dezhidratat

CENTRALĂ TERMICĂ

GAZOMETRU

Gaz de fermentare

Gaz de fermentare

EPURAREBIOLOGICĂ

A APEI

EPURARE MECANICĂA APEI

PRELUCRAREANĂMOLURILOR

INSTALAŢIE DE DEZINFECTARE

A APEI Clor, ozon,

raze UV

Apă rezultată din dezhidratare

INSTALAŢIE DE SITARE

Nămol amestecat

Fig. 2.4 Schema unei staţii de epurare mecanico-biologică, cu treaptă biologică dotată cu biofiltru

După calitatea efluentului evacuat, staţiile de epurare a apelor uzate se clasifică în:

- staţii de epurare clasice, în care se obţine o calitate satisfăcătoare a efluentului evacuat, cu valori ale gradului de epurare de 60 - 80%;

- staţii cu epurare avansată, în care se obţine o calitate superioară a efluentului evacuat, cu valori ale gradului de epurare de 95 – 99,9%.

După configuraţia fluxului tehnologic, staţiile de epurare a apelor uzate se clasifică în:

- staţii de epurare cu flux tehnologic convenţional;- staţii de epurare cu flux tehnologic neconvenţional.

GRĂTAR(SITĂ)

DEZINTEGRATOR TRANSPORTOR-COMPACTOR

Reţineri tocate

Reţineriumede

Reţineri dezhidratateşi compactate

DEZNISIPATOR

INFLUENT

INSTALAŢIE DE SPĂLARE A NISIPULUI

JGHEABURI DE DRENAJ

Nisip proaspăt

Apă drenată

Nisip spălat

Nisip dezhidratat

SEPARATOR DE GRĂSIMI

Grăsimi separate

DECANTOR PRIMAR

DECANTOR SECUNDAR

BIOFILTRU

Nămol primar

CAMERĂ DE AMESTEC ŞI

DISTRIBUŢIE A NĂMOLULUI

Nămolsecundar

PLATFORMĂ DE DEZHIDRATARE A NĂMOLULUI

BAZIN DE CONTACT

Ape drenate

EMISAREFLUENT

Nămol dezhidratat

EPURAREBIOLOGICĂ

A APEI

EPURARE MECANICĂA APEI

INSTALAŢIE DE DEZINFECTARE

A APEI Clor, ozon,

raze UV

Apă rezultată din dezhidratare

INSTALAŢIE DE SITARE

Nămol amestecat

Recirculareapă PRELUCRAREA

NĂMOLURILOR

●

După natura procedeelor de epurare utilizate staţiile de epurare a apelor uzate se clasifică în:

- staţii de epurare intensive, la care procedele de epurare utilizate în cadrul staţiei au loc numai în condiţii artificiale;

- staţii de epurare extensive, la care procedele de epurare utilizate în cadrul staţiei au loc numai în condiţii naturale;

- staţii de epurare mixte, la care unele procedele de epurare utilizate în cadrul staţiei au loc în condiţii artificiale, iar celelalte procedele de epurare utilizate în cadrul staţiei au loc în condiţii naturale.

După modul de distribuţie a obiectelor tehnologice componente, staţiile de epurare a apelor uzate se clasifică în:

- staţii de epurare cu structură dispersată, la care obiectele tehnologice sunt distincte şi independente şi ocupă diferite poziţii pe suprafaţă arondată staţiei de epurare, situaţie întâlnită în cazul staţiilor de epurare urbane de medie şi mare capacitate;

- staţii de epurare compacte, la care obiectele tehnologice sunt dispuse într-o structură unitară de tip monobloc, situaţie întâlnită mai ales în cazul staţiilor de epurare de mică capacitate care deservesc consumatori individuali (de exemplu, locuinţe independente sau grupuri mici de locuinţe).

19. Filtre biologice principiu de functionare

Filtrele biologice (biofiltrele) sunt obiecte tehnologice ale staţiilor de epurare în care impurităţile organice din apele uzate sunt eliminate de către o cultură de microorganisme aerobe care se găseşte sub formă de peliculă biologică fixată pe suprafaţa unui material granular de umplutură inert din punct de vedere biologic.

Pe scurt, procesul de epurare biologică într-un biofiltru are loc astfel: apa uzată cu conţinut de impurităţi organice este introdusă pe la partea superioară a biofiltrului, străbate materialul granular la suprafaţa căruia se dezvoltă pelicula biologică şi părăseşte instalaţia pe la partea inferioară. Ca urmare a activităţii microorganismelor, pelicula biologică se îngroaşe şi la anumite intervale de timp se desprinde de pe umplutura (fenomen de năpârlire) şi este antrenată de către efluent. Bucăţile desprinse de peliculă biologică se îndepărtează din efluent în cadrul unui decantor secundar cu care filtrul biologic lucreză în agregat. De menţionat că rolul principal în procesul de epurare îl au bacteriile aerobe, dar pe mai lângă acestea, în filtrele biologice mai trăiesc şi număr mare de alte microorganisme şi organisme cum ar fi: protozoare, viermi, crustacee, larve de insecte, etc. În general o singură parcurgere a materialului de umplutură nu este suficientă pentru obţinerea unei eficienţe corespunzătoare de epurare a efluentului şi din această cauză în cele mai multe cazuri efluentul se recirculă după decantare.

Schema de principiu a unei instalaţii de epurare cu biofiltru este prezentată în figura 4.1.

Fig. 4.1 Schema de principiu a unei instalaţii de epurare bilogică cu biofiltruConstructiv filtrele biologice sunt ansambluri de construcţii supraterane şi instalaţii compuse, în

principiu, din următoarele subansambluri principale (vezi figura 4.2):

21. clasificarea filtrelor biologice

Filtrele biologice se pot clasifica după mai multe criterii şi anume: după modul de exploatare, după numărul de trepte succesive de filtre biologice din instalaţie, după modul în care se face alimentarea şi se realizează contactul dintre apa uzată şi biomasa bacteriană şi după numărul de straturi de umplutură.

După modul de exploatare, filtrele biologice pot fi clasificate în: filtre biologice de mică încărcare, filtre biologice de încărcare medie, filtre biologice cu încărcare normală şi filtre biologice de mare încărcare. De menţionat că după modul cum sunt exploatate filtrele bilogice se obţin diferite valori ale indicatorilor de eficienţă (eficienţa de îndepărtare a CBO5, concentraţia de CBO5 a efluentului, stabilizarea conţinutului de nitraţi din efluent) în funcţie de încărcare, obţinerea unor valori corespunzătoare pentru unii parametri făcându-se în defavoarea celorlalţi.

După numărul de trepte succesive de filtre biologice din instalaţie, instalaţiile cu filtre biologice se clasifică în: instalaţii cu o singură treaptă de filtre biologice şi instalaţii cu două trepte de filtre biologice. De menţionat că, la instalaţiile cu o singură treaptă de filtre biologice, fluxul influent de apă uzată parcurge filtrele biologice după care este dirijat la decantorul secundar unde este clarificat, după care o parte din efluentul decantorului este recirculată la intrarea în filtrele biologice, iar cealaltă parte de efluent este evacuată, în timp ce la instalaţiile cu două trepte de filtre biologice, fluxul influent de apă uzată parcurge succesiv treptele de filtre biologice după care o parte din efluentul treptei a doua de filtre biologice este recirculat la intrarea în prima treaptă de filtre biologice, în timp ce cealaltă parte de efuentului treptei a doua este dirijată la decantorul secundar în vederea clarificării.

După modul în care se face alimentarea şi se realizează contactul dintre apa uzată şi biomasa bacteriană, filtrele biologice pot fi clasificate în:

- filtre biologice clasice - a căror construcţie şi funcţionare au fost descrise anterior;- filtre biologice de contact - care sunt instalaţii sunt constituite din bazine puţin adânci (sub 1m)

umplute cu material granular inert (de obicei piatră spartă) în care apa uzată este introdusă o dată sau de două ori pe zi şi este reţinută timp de 3-4 ore, după care este evacuată; în restul timpului biofiltrul rămâne fără apă în scopul aerării şi formarii peliculei biologice;

- filtrele biologice scufundate – care sunt instalaţii în care materialul granular de umplutură este menţinut în permanenţă sub apă; această categorie de filtre lucrează numai cu aerare artificială, aerul furnizat de către o suflantă sau un compresor fiind insuflat permanent prin intermediul unor conducte perforate care se găsesc în partea inferioară a materialului granular de umplutură; pelicula biologică, care se formează la suprafaţa materialului de umplutură, se dezvoltă şi „năpârleşte”, bucăţile de peliculă biologică desprinse fiind antrenate de curentul ascendent de apă şi bule de aer către partea superioară a biofiltrului de unde sunt evacuate împreună cu efluentul de apă tratată biologic către decantorul secundar; avantajul filtrelor biologice scufundate este realizarea unor eficienţe pe unitatea de volum ridicate, mai mari chiar decât cele obţinute în bazinele cu nămol activ, dar prezintă şi dezavantajul major al înfundărilor rapide în condiţiile unei exploatări necorespunzătoare.

După numărul de straturi de umplutură, filtrele biologice pot fi clasificate în:

- filtre biologice obişnuite – care au un singur strat de umplutură, cu caracteristicile prezentate anterior;-filtre biologice turn - alcătuite din 2 – 4 straturi din material granular de umplutură, fiecare având

înălţimi de 2 – 4 m (în general materialul granular de umplutură utilizat la biofiltrele turn are o granulaţie mai grosieră şi anume: 40 – 100 mm); între straturile succesive se lasă interspaţii cu dimensiuni de 0,4 – 0,5 m; înălţimea mare a acestui tip de biofiltru precum şi interspaţiile mari dintre straturile de umplutură creează un tiraj natural foarte pronunţat care contribuie la o aerare foarte accentuată; filtrele biologice turn se utilizează mai ales pentru epurarea apelor uzate orăşeneşti cu încărcătură organică mare.

22. Biodiscuri

Un alt tip de instalaţie pentru epurarea biologică a apelor uzate la care cultura bacteriană aerobă este sub formă de peliculă dezvoltată pe suporţi inerţi din punct de vedere biologic sunt contactoarele biologice rotative denumite şi biodiscuri.

Constructiv o instalaţie cu biodiscuri este constituită dintr-un număr de discuri (care formează o baterie) din material plastic sau metalice fixate pe un arbore orizontal rotativ (vezi figura.4.3). bateria de discuri este parţial imersată în bazinul de reacţie în care este introdusă apa uzată supusă tratamentului. În timpul procesului de epurare biologică pe suprafeţele discurilor se formează ţi se peliculă biologică care elimină încărcarea organică din apa. De menţionat că atâta timp cât o porţiune de peliculă biologică este imersată în apa cu încărcare organică, îi este asigurată hrană, iar atunci când se găseşte în afara apei, îi este asigurată aerarea, aceste două faze succesive repetându-se la fiecare rotaţie a biodiscurilor

Fig. 4.3 Biodiscuri (schema constructivă, plasare, principiu de funcţionare)

23. Bazine aerate cu namol activ(procesul clasic)

Bazinele aerate cu nămol activ sunt reactoare biologice în care apa uzată supusă tratamentului este pusă în contact cu cultura de microorganisme (care poartă denumirea generică de nămol activ) care este dispersată în aceasta, în condiţii de aerare corespunzătoare. În figura 4.4 este prezentată schema tipică a unei trepte biologice dotată cu bazine de aerare cu nămol activ care are următoarea funcţionare: influentul de apă uzată cu încărcare organică (dizolvată sau coloidală), care provine de la treaptă mecanică a staţiei de epurare, pătrunde în bazinul de aerare cu nămol activ, unde are loc fenomenul de fermentare aerobă în urma căruia apa este eliberată de impurităţile organice biodegradabile; apoi amestecul de apă epurată biologic şi nămol activ părăseşte bazinul de aerare cu nămol activ şi este dirijat către decantorul secundar unde apa epurată se separă gravitaţional de nămolul activ rezultând efluentul clarificat al treptei biologice; o parte din nămolul activ separat în decantorul secundar este recirculată către bazinul de aerare, în scopul menţinerii unei concentraţii relativ constante de nămol activ, iar cealaltă parte este evacuată ca nămol secundar în exces şi transmisă către treapta de prelucrare a nămolurilor a staţiei de epurare. De menţionat că în bazinul de aerare cu nămol activ cultura de microorganisme este menţinută permanent în condiţii de aerare prin asigurarea unui aport corespunzător de aer sau oxigen. De asemenea trebuie menţionat că o mică parte din nămolul recirculat este dirijat şi către decantorul din treapta mecanică (decantorul primar) pentru inocularea apei cu microorganisme înainte de ajungerea acesteia în treapta biologică, în scopul învingereii lagului biologic şi asigurării unui proces biologic normal încă de la pătrunderea efluentului treptei mecanice în bazinul de aerare cu nămol activ.

24. Variante ale procesului de epurare bilogica cu namol activ

5 Schemele de principiu ale celor mai reprezentative variante de sisteme de epurare biologică cu nămol activI - influent, E - efluent, BA - bazin de aerare, DS - decantor secundar, BR - bazin de regenerare a nămolului

NR - nămol recirculat, NE - nămol în exces

- schema epurării cu nămol activ clasică convenţională (vezi figura 4.5 a) - care a fost prezentată pe larg anterior;

- schema distribuţiei în etape a influentuluide apă uzată cu încărcare organică (vezi figura 4.5 b) - se caracterizează prin alimentarea cu influent în mai multe puncte de-a lungul bazinului realizându-se o alimentare uniformă a culturii de microorganisme cu substanţă organică de-a lungul bazinului de aerare, ceea ce conduce la anularea în parte a efectului variaţiei concentraţiei încărcării organice asupra nămolului activ;

- schema distribuţiei în etape atât a influentuluide apă uzată cu încărcare organică cât şi a nămolului recirculat (vezi figura 4.5 c) - realizează o distribuţie uniformă atât a încărcării organice cât şi concentraţiei nămolului activ în întregul volum al bazinului de aerare; dacă în plus accesul fracţionat al influentului şi nămolului recirculat se face prin deversare pe la suprafaţa apei, atunci se realizează o aerare suplimentară, cu efecte foarte favorabile asupra procesului de fermentare aerobă, şi în plus se combate şi efectul de spumare produs de detergenţi sau alte substanţe tensioactive din apa uzată supusă tratamentului;

- schema epurării în două trepte (vezi figura 4.5 d) - constă în trecerea apei uzate prin două perechi succesive de bazine de aerare şi decantoare secundare, rezultând două calităţii de nămol activ care pot fi mai corespunzător folosite printr-o distribuţie raţională în cadrul instalaţiei;

- schema epurării cu regenerarea nămoluluil activ (vezi figura 4.5 e) - regenerarea nămolului activ separat în decantorul secundar se face într-un bazin special de regenerare în care nămolul este reţinut un timp mai îndelungat şi aerat în vederea îmbunătăţirii calităţii, micşorării volumului şi îmbunătăţirea capacităţilor sale de pompare; în procesul de regenerare a nămolului trebuie să fie adăugată şi hrana corespunzătoare care este supernatant (apă de nămol) provenit de la instalaţiile de fermentare anaerobă a nămolurilor; prin regenerarea nămolului activ se asigură eficienţe superioare ale procesului de epurare biologică cu volume de nămol activ semnificativ reduse, în acelaţi timp evitându-se umflarea nămolului şi mărindu-se decantabilitatea acestuia.

25. Sisteme de aerare ale bazinelor cu namol activ.

- sisteme de aerare pneumatice (vezi figura 4.6 a)- la care aerul este comprimat şi introdus în bazinul de aerare cu nămol activ prin intermediul unor echipamente sub formă de: bule fine (cu diametre de 1 - 1,5 mm), bule mijlocii (cu diametre de 1,5 - 3 mm) sau bule grosire (cu diametre de 3 - 120 mm);

- sisteme de aerare mecanice (vezi figura 4.6 b)- la care conţinutul bazinului cu nămol activ se pune în contact cu aerul atmosferic printr-o agitare (amestecare) foarte intensă;

- sisteme de aerare mixte (vezi figura 4.6 c)- care utilizează atât dizpozitive pneumatice de insuflare a aerului cât şi dispozitive mecanice de agitare a conţinutul bazinului cu nămol activ.