Coordonator: Studeni: Asist.Dr.Ing. Corina Mustre Achiei Ana-Maria Fedorcea Victoria Grupa: 2408

2012-2013Cuprins

Capitolul I : Tema de proiectare.................................................................................................3

Capitolul II: Memoriu tehnic ....................................................................................................

Capitolul III: Aspecte privind apele uzate municipale:3.1. Poluanicaracteristici............................................................................................................................................. 3.2. Condiii de calitate pentru factorul de mediu .Normative ...............................................................................3.3. Caracteristicile apelor uzate municipale.............................................................................................................

Capitolul IV: Tehnologia adoptata pentru epurarea apelor uzate:4.1. Variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale...........................................................4.2. Factorii ce influeneaz selecia operaiilor si proceselor unitare in alctuirea schemei tehnologice .....4.3. Determinarea gradului de epurare necesar.....................................................................................................4.4. Calculul concentraiei intermediare ..............................................................................................................4.5. Alegerea variantei tehnologice optime si descrierea detaliata a procesului tehnologic adoptat........4.6. Schema bloc a procesului de epurare mecano-chimico-biologica...........................................................4.7. Materii prime si utilitati..................................................................................................................................4.8. Subproduse material si energetic,deeuri ...................................................................................................

Capitolul V: Proiectarea tehnologica a utilajelor5.1. Debite de calcul si de verificare utilizate in staiile de epurare municipal ............................................5.2. Dimensionarea utilajelor din cadrul treptei mecanice de epurare 5.2.1. Dimensionarea grtarelor ................................................................................................................. 5.2.2. Dimensionarea deznisipatoarelor.................................................................................................... 5.2.3. Dimensionarea bazinului de egalizare............................................................................................ 5.2.4. Dimensionarea decantoarelor primare............................................................................................5.3. Dimensionarea utilajelor din cadrul treptei biologice de epurare: 5.3.1. Dimensionarea bazinului cu nmol activ......................................................................................... 5.3.2. Dimensionarea decantorului secundar..............................................................................................5.4. Tratarea nmolurilor......................................................................................................................................5.5. Fie tehnice ale utilajelor..............................................................................................................................

Capitolul VI: Construcii si instalaii prevzute in cadrul staiei municipale 6.1.Constructii si instalaii legate direct de procesul tehnologic al staiei de epurare............ 6.2. Construcii si instalaii anexa staiei de epurare municipala........................................................................

Capitolul VII: Bibliografie......................................................................................................

Capitolul I. Tema deproiectare

S se elaboreze proiectul tehnologic al unei staii de epurare ape uzate urbane. Se dau urmtoarele date:

A. Debite de calcul:

Qzi ,med = 0,220 m3/sQzi ,max = 0,280 m3/sQorar,min = 0,210 m3/sQorar,max = 0,310 m3/s

B.Compozitia apelor uzate care sunt introduse in staia de epurare:

Solide in suspensie : Ciss = 310 mg/lSubstane organice : CBO5 = 245 mg/l CCOCr= 315 mg/lAzot total : CiN = 11 mg/lTemperatura apei uzate : 20 oCpH-ul = 7Constanta de consum a oxigenului din apele uzate : Kl =0,1 zi-1

C. Analizele de laborator ale receptorului natural in care se deverseaz apele uzate epurate:

Oxigen dizolvat : COr= 6 mg/l (concentraia oxigenului dizolvat din receptor)Solideinsuspensie :Cess = 50 mg/lSubstane organice : CBO5 = 20 mg/l CCOCr= 50 mg/lAzot total: CeN =2,5 mg/lTemperatura apei uzate : 10 oCConstanta de consum a oxigenului din apele uzate : K2 = 0,2 zi-1

D. Studiile hidrologice ale emisarului indica:

Viteza medie a apei v = 1,5 m/s ;Debitul emisarului : Qe =5 m3/s ;Coeficientul de sinuozitate al rului : = 1,2 ;Constanta vitezei de consum a oxigenului din apele uzate: Klr= 0,1 zi-1

Capitolul III. Aspecte privind apele uzate municipale

Apele uzate municipale sunt reprezentate de amestecul a doua categorii de ape uzate: ape uzate menajere si ape uzate industriale. Epurarea acestora reprezint o necesitate a societarii contemporane care este in permanenta dezvoltare. Odat cu creterea nivelului de trai si cu industrializarea accentuata creste si necesarul de apa iar odat cu acesta si numrul/cantitatea poluanilor din apa. Modernizarea societarii si creterea numerica a populaiei Terrei a condus la creterea volumului de ape uzate rezultate din activitile industriale dar si a celor menajere. Ulterior receptorii naturali colecteaz aceste ape bogate in diverse categorii de poluani. Dar pentru a menine echilibrul ecosistemelor naturale apele uzate sunt epurate anterior deversrii lor in receptorii naturali.Volumele mari de ape uzate conin poluani care sunt toxici att pentru flora si fauna acvatica cat si pentru om. Coninutul mare de poluani mpiedica autoepurarea receptorilor naturali si pot provoca boli care sa fie contactate de om(boli hidrice). Din aceste motive receptorii naturali sunt protejai la nivelul fiecrui stat de legislaia naionala si/sau internaionala prin impunerea anumitor condiii de calitate pe care trebuie sa le aib apele uzate industriale si menajere atunci cnd sunt deversate in receptorii naturali. (Macoveanu M s.a., 1997)

3.1. Poluani caracteristici

Apele uzate municipale conin diveri poluani care sunt clasificai in mai multe categorii. Astfel, principalele categorii de poluani ce se regsesc in apele uzate municipale sunt: reziduuri organice ; substane toxice (poluani prioritari) ; nutrienti ; solide in suspensie si coloizi ; sruri, grsimi, uleiuri, acizi, baze, ageni reductori ; contaminare bacteriologica ; apa calda .( note de curs )Reziduurile organice pot proveni att din activitatea menajera cat si din cea industriala, nsa cu preponderenta se remarca cea industriala. Printre sectoarele industriale din care rezulta aceasta categorie de poluani se numra si industria organica de sinteza, industria textila, industria celulozei si hrtiei, industria alimentara. Reziduuri organice rezulta si din complexele de cretere a animalelor. Caracterul poluator al reziduurilor organice este dat de capacitatea acestora de a consuma oxigenul dizolvat in apa. Aceti compui organici,avnd un caracter instabil si fiind puternici reductori, se oxideaz in prezenta oxigenului dizolvat in apa. Urmarea imediata este micorarea concentraiei de oxigen dizolvat din apa receptorilor naturali care are aciune nefasta asupra dezvoltrii florei si faunei, respectiv asupra capacitaii de autoepurare a receptorului natural.Substanele toxice care se gsesc in apele uzate municipale sunt reprezentate de compui halogenai ai hidrocarburilor saturate si nesaturate, compui organici monociclici, compui fenolici, compui organici policiclici, eteri, esteri ai acidului ftalic, pesticide, compui policlorurati ai fenilbenzenului, compui cu azotul. Ali poluani prioritari sunt metalele grele, cianuri, compui organici clorurai. Aceti poluani prezint o toxicitate mare precum si un caracter cancerigen si/sau mutagen. Cele mai importante surse de substane toxice sunt industria organica de sinteza, industria textila, industria celulozei si hrtiei, industria chimica si petrochimica, industria metalurgica, industria automotivelor.In categoria nutrientilor se regsesc azotul, fosforul, compui cu aceste doua elemente chimice, siliciul si sulfaii. Aceti poluani se ntlnesc in apele uzate menajere, dar in cea mai mare parte provin din industria ingrasamintelor chimice. Intrucat aceti nutrienti stimuleaz creterea si dezvoltarea florei acvatice, algele se dezvolta alert si provoac fenomenul de eutrofizare.Materiile solide in suspensie si coloizii rezulta in cea mai mare parte din splarea utilajelor din diferite activitati industriale, cum ar fi industria alimentara, textila. Aceti poluani perturba buna dezvoltare a biocenozei acvatice, intricat se formeaz acumulri pe fundul receptorului natural, dar sunt si asimilai de ctre fauna acvatica provocndu-i o aciune nefasta.Agenii reductori ( sulfii , sruri firoase ) au proprietatea de a se oxida in prezenta oxigenului dizolvat in apa, drept urmare concentraia oxigenului dizolvat in apa receptorului natural scade si astfel se perturba buna dezvoltare a florei si faunei acvatice, cu implicare directa asupra capacitaii de autoepurare deoarece procesele aerobe de autoepurare sunt compromise . Srurile influeneaz negativ dezvoltarea vieii acvatice atunci cnd se gsesc in cantitatea mari, intricat creste duritatea apei. Acizii si bazele provoac o modificare a ph-ului iar uleiul si grsimile mpiedica transferul oxigenului din aer in apa.Contaminarea bacteriologica se produce atunci cnd efluenii rezultai din industria alimentara, de la cresctoriile de animale sau din canalizarea apelor municipale ajung in emisar. In urma contaminrii bacteriologice a apei receptorului natural, se pot rspndi anumite boli hidrice att la fauna acvatica cat si la om. Apa calda rezulta din activitile industriale in care este utilizata ca agent de rcire. Printre industriile cu un aport semnificativ al apei calde se numra industria energetica, industria organica de sinteza, industria petrochimica. Apa calda este privita ca un poluator deoarece perturba desfurarea proceselor biologice de autoepurare, provoac nflorirea algelor si mpiedica dezvoltarea normala a faunei piscicole . (Macoveanu M. s.a., 1997)

3.2. Condiii de calitate pentru factorul de mediu apa. Normative

Intrucat apa este sursa de viaa, de calitatea acesteia se leag att sntatea si integritatea omului, buna dezvoltare a plantelor si animalelor cat si desfurarea activitilor social economice. Pentru a se proteja acest factor natural, exista legislaie naionala si internaionala care impune anumite restricii de calitate pentru apele uzate care sunt deversate in receptorii naturali.In vederea asigurrii condiiilor de calitate privind evacurile de ape uzate in mediul acvatic se iau in considerare HG 351 / 2005 privind aprobarea programului de eliminare treptata a evacurilor, emisiilor si pierderilor de substane prioritar periculoase, care abroga HG 118 / 2002, respectiv HG 352 / 2002 privind modificarea si completarea HG 188 / 2002 pentru aprobarea unor norme privind condiii de descrcare in mediul acvatic a apelor uzate ( NTPA 001 / 2005 si NTPA 002 / 2005 ) (http://www.gnm.ro/otherdocs/nsbhrtjqp.pdf ) Conform domeniului de utilizare, apele de suprafaa se clasifica in 3 categorii conform tabelului de mai jos ( Dima M. ,1981)

Tabelul 3.1. Domeniul de utilizare a apelor de suprafaa si valorile limita pentru unele caracteristici de calitate a apeiCategoriaDomenii de utilizare

I

- alimentare cu apa a unor procese tehnologice industriale ;

- alimentarea centralizata cu apa potabila ;

- alimentarea centralizata cu apa a unitarilor de cretere a animalelor ;

- alimentarea cu apa pentru anumite culturi agricole irigate ;

- alimentarea centralizata cu apa a ntreprinderilor din industria alimentara si din alte ramuri de activitate (care necesita apa de calitatea celei potabile) ;

- reproducerea si dezvoltarea salmonidelor, precum si alimentarea cu apa a amenajrilor piscicole salmonicole ;

- standuri organizate,piscine ;

II

- alimentarea cu apa a amenajrilor piscicole cu excepia celor salmo-nicole ;

- alimentarea cu apa a unor procese tehnologice industriale ;

- reproducerea si dezvoltarea fondului piscicol natural din apele de es ;

- scopuri urbanistice si de agrement ;

III- alimentarea cu apa a sistemelor de irigaii ;

- alimentarea cu apa a industriilor pentru scopuri tehnologice .

Valorile limita admisibile ale principalelor substane poluante sau ale indicatorilor de incarnare pentru apele uzate, n funcie de gradul de diluare in receptor, nainte de evacuarea acestora in cursurile de apa, conform Decretului 414 / 84, sunt trecute in tabelul de mai jos. ( Dima M. ,1981)

Tabelul 3.2. Valorile limita admisibile ale principalelor substane poluante in funcie de gradul de diluie care se realizeaz

Nr.crt.Substana poluanta sau indicatorulde incarcare

UMValorile limita admisibile in funcie de gradul de diluie care se realizeaz

Gradul de diluie

150100

1.Materii in suspensiemg/l25100200

2.Consumul biochimic de oxigen (CBO5)mg/l1560100

3.Hidrogen sulfurat (H2S) si sulfuri (S2-)mg/l0.112

4Cianuri (CN)mg/l0.112

5Fier total ionicmg/l258

6Mercur (Hg)mg/l0.010.010.01

7Cadmiu (Cd)mg/l0. 10. 10. 1

8Plumb (Pb)mg/l0.20.20.2

9Zinc (Zn)mg/l0.10.51

10Detergeni anionici biodegradabilimg/l0.51530

11Fenoli antrenabili cu vapori de apamg/l0.020.30.6

12Concentraia ionilor de hidrogen (pH)unitati pH6.5-8.56.5-8.56.5-8.5

Se recomanda ca evacuarea n receptorul natural a apelor uzate ale cror grade de diluie sunt cuprinse ntre 50-100 sa se realizeze prin guri de vrsare speciale de difuzie in vederea obinerii de valori limita admise iar apele uzate evacuate trebuie sa fie epurate intr-o asemenea msura, incat in amestec cu apele de suprafaa, valorile caracteristicilor de calitate sa nu scad sub valorile limita corespunztoare categoriei a III-a de folosina. Numai n acest fel se poate ajunge la o utilizare cat mai completa a apelor de suprafaa si la realizarea normala a proceselor de autoepurare.(Dima M., 1981) Normativele care se gsesc in HG 188 / 2002 sunt normativul din 28 februarie 2002 privind stabilirea limitelor de incarnare cu poluani a apelor uzate industriale si orasenesti la evacuarea in receptorii naturali, NTPA-001/2002 publicat in Monitorul Oficial, Partea I nr. 187 din 20 martie 2002 si normativul din 28 februarie 2002 privind condiiile de evacuare a apelor uzate in reelele de canalizare ale localitilor si direct in staiile de epurare, NTPA-002/2002 publicat in Monitorul Oficial, Partea I nr. 187 din 20 martie 2002 (http:// www.gnm.ro/otherdocs/nsbhrtjqp.pdf )Cele doua normative au ca scop stabilirea condiiilor generale de calitate a tuturor categoriilor de ape uzate, nainte de evacuarea acestora in receptorii naturali sau in sistemele de canalizare, precum si a valorilor limita admisibile ale principalilor indicatori de calitate ai acestor ape astfel incot sa se asigure protejarea mediului de efectele adverse ale evacurilor de ape uzate.Tabelul 3.3. Valori limita de ncrcare cu poluani a apelor uzate industriale i urbane evacuate n receptori naturali ( NTPA 001 / 2002 ) sau in reelele de canalizare ale localitilor ( NTPA 002 / 2002 )

Nr. Ctr.Indicatorul de calitateU.MValorile limite admisibile

NTPA001/2002NTPA002/2002

AIndicatori fizici

1TemperaturaC3540

BIndicatori chimici

2Concentraia ionilor de hidrogen ( pH)unitati pH6.5 8.56.5 8.5

Pentru fluviul Dunrea6.5 9.0

3Materii in suspensie (MS)mg/dmc35 ( 60 )350

4Consum biochimic de oxigen la cinci zile (CBO5)mg O2/dmc25300

5Consum chimic de oxigen - metoda cu decromat de potasiu (CCOCr)mg O2/dmc125500

6Azot amoniacal (NH4+)mg/dmc2 ( 3 )30

7Azot total (N)mg/dmc10 ( 15 )

8Azotai (NO3)mg/dmc25 ( 37 )

9Azotai (NO2 -)mg/dmc1( 2 )

10Sulfuri si hidrogen sulfurat (H2S)mg/dmc0.51

11Sulfii (SO3 2-)mg/dmc12

12Sulfai (SO4 2-)mg/dmc600600

13Fenoli antrenabili cu vapori de apa(C6H5OH)mg/dmc0.330

14Substane extractibile cu solveni organicimg/dmc2030

15Produse petrolieremg/dmc5

16Fosfor total (P)mg/dmc1 ( 2 )5

17Detergeni sintetici anion activimg/dmc0.525

18Cianuri totale (CN)mg/dmc0.11

19Clor rezidual liber (Cl2)mg/dmc0.20.5

20Cloruri (Cl)mg/dmc500

21Fluoruri (F)mg/dmc5

22Reziduu filtrat la 105Cmg/dmc2000

23Arsen (As+)mg/dmc0.1

24Aluminiu (Al+)mg/dmc5

25Calciu (Ca+)mg/dmc300

26Plumb (Pb+)mg/dmc0.20.5

27Cadmiu (Cd+)mg/dmc0.20.3

28Crom total (Cr+,Cr6+)mg/dmc11.5

29Crom hexavalent (Cr6+)mg/dmc0.10.2

30Fier total ionic (Fe+,Fe+)mg/dmc5

31Cupru (Cu+)mg/dmc0.10.2

32Nichel (Ni+)mg/dmc0.51

33Zinc (Zn+)mg/dmc0.51

34Mercur (Hg+)mg/dmc0.05

35Argint (Ag+)mg/dmc0.1

36Molibden (Mo+)mg/dmc0.1

37Seleniu (Se+)mg/dmc0.1

38Mangan (Mn+)mg/dmc12

39Magneziu (Mg+)mg/dmc100

40Cobalt (Co+)mg/dmc1

3.3. Caracteristicile apelor uzate municipale

Pentru a putea proteja o staie de epurare capabila de a elimina poluarea receptorilor este necesar ca, in prealabil, sa fie cunoscute caracteristicile apei care intra in staia de epurare. In continuare se vor face referiri la caracteristicile apelor uzate municipale ( M. Dima ,1998 )

3.3.1. Caracteristicile fizice si organoleptice Apa uzata municipala este caracterizata de urmtorii parametri : temperatura, culoare, miros, materii solide totale, turbiditate si conductivitate. Temperatura apelor uzate influeneaz majoritatea reaciilor fizice si biochimice care au loc inprocesul de epurare. Apele uzate menajere au o temperatura de 2- 3 oC mai ridicata dect temperatura apelor de alimentare, cu excepia cazului de deversri de ape calde tehnologice sau cnd in reea se infiltreaz ape subterane. Turbiditatea apelor uzate este data de particulele foarte fine aflate in suspensie, care nu sedimenteaz in timp. Turbiditatea nu constituie o determinare curenta a apelor uzate, deoarece nu exista o proporionalitate directa intre turbiditate si coninutul lor in suspensii. Culoarea apelor uzate menajere proaspete este gri deschis, iar culoarea gri nchis indica nceputul procesului de fermentare a materiilor organice existente in aceste ape. Pentru apele uzate care prezint alte nuane de culori, rezulta ca amestecul acestora cu apele uzate industriale care ptrund in reeaua de canalizare este dominat de aceasta din urma (ape verzi de la industriile de legume, ape galbene de la industriile prelucrtoare clor, ape roii de la uzine metalurgice, etc.) Mirosul apelor uzate proaspete este aproape perceptibil ; intrarea in fermentaie a materiilor organice este indicata de mirosul de hidrogen sulfurat, de putregai sau de alte mirosuri de produse de descompunere. Materiile solide totale (MST) se gsesc in apa uzata in stare de suspensie (organice si minerale) si materii solide dizolvate (organice si minerale). Materiile solide in suspensie, la rndul lor pot fi separabile prin filtrare,centrifugare,decantare. Turbiditatea . Noiunea de turbiditate realizeaz o corelare cu prorprietatile optice ale apelor,exprimnd reducerea transparentei acestora datorita att materiilor in suspensie cat si materiilor coloidale.

Conductivitatea apelor constituie unul dintre indicatorii cei mai utilizai n aprecierea gradului de mineralizare a apelor cel puin din urmtoarele considerente: - msurtorile de conductivitate (rezistivitate) a apei permit determinarea coninutului total de sruri dizolvate n ap ; - au avantajul diferenierii dintre sruri anorganice i organice pe baza mobilitilor ionice specifice;

3.3.2. Caracteristici chimice Caracteristicile chimice se mpart in 3 categorii: organice, anorganice si gaze dizolvate. Pentru o evaluare corect a calitii apelor este necesar s se verifice dac indicatorii fizico-chimici sunt n conformitate cu legislaia in vigoare. Conform legislaiei naionale si internaionale, indicatorii chimici se mpart in :-indicatori generali: sruri dizolvate (cloruri , sulfai , azotii , fosfai) , duritate ( ioni de Ca 2+, Mg 2+ duritate totala), clor rezidual, CO2, O2 dizolvat, ioni metalici (Al 3+ , Fe 3+, Cu 2+, Zn2+ ) ;-indicatori toxici : amine aromatice, arsen, azotai , cadmiu, cianuri, crom, hidrocarburi policiclice aromatice, mercur, nichel, pesticide, plumb, seleniu, triahalometani.A. Caracteristici chimice anorganice Compoziia chimica a apelor uzate menajere este foarte mult influenata de coninutul de proteine, grsimi si hidrocarbonai din produsele alimentare, precum si de compoziia apei din reeaua de alimentare cu apa, care conine in anumite limite, carbonai, sulfai, cloruri etc. Analizele de laborator, care se realizeaz in scopul determinrii caracteristicilor chimice anorganice sunt urmtoarele: aciditatea, alcalinitatea, pH-ul, potenialul de oxidoreducere, clorurile si sulfurile, metalele grele, nitriii si nitraii. Aciditatea apelor uzate este determinata de prezenta bioxidului de carbon liber, a acizilorminerali si a srurilor acizilor tari cu baze slabe. Acest parametru este necesar a fi determinat pentru apele uzate industriale care ajung in staia de epurare urbana. Alcalinitatea apelor uzate este data de prezenta bicarbonailor, carbonailor alcalini si hidroxizilor. Apele uzat menajere sunt uor alcaline caracterizate prin valoarea pH-ului in limitele 7,2 - 7,6. pH-ul apelor uzate poate fi acid sau alcalin si poate cauza perturbatoarea proceselor biologice din cadrul unei staii de epurare. Spre deosebire de aciditatea sau alcalinitatea unei ape, acest parametru exprima numai intensitatea aciditii sau alcalinitii, adic nu exista o legtura directa intre pH-ul unei ape si cantitatea de acizi sau alcalii care este in compoziia apei. Caracterul apei va fi acida pentrupH intre 0-7 si alcalina pentru valoarea pH-ului intre 7-14. Clorurile si sulfurile din apele uzate pot influenta procesele biologice de epurare daca cantitatile lor depesc anumite limite. Clorurile sub forma de ioni de clor din apa uzata menajeraprovin in special din dejeciile de origine animala sau umana ca urmare a consumului in alimentaie a clorurii de sodiu. Sulfurile pot fi determinate si puse in evidenta sub forma de sulfuri totale,sulfuri de carbon si hidrogen sulfurat (care ne da indicaii asupra oxigenului din apa si apariiaproceselor anaerobe). Potenialul de oxidoreducere (redox) exprima logaritmul cu semn schimbat al presiunii hidrogenului gazos n echilibru cu oxigenul molecular din soluie. rH-ul da informaii asupra capacitaii de oxidare sau reducere a apei uzate. Astfelpentru rH < 15 proba analizata se afla n stare de reducere corespunztoare fermentrii anaerobe, iar rH > 25, caracerizeaza o proba n faza de oxidare aeroba. Metalele grele existente n apele uzate industriale sunt toxice pentru microorganismele careparticipa la epurarea biologicaa apelor si la fermentarea anaeroba a nmolurilor. Cele mai ntlnite metale grele in apele uzate sunt : Cu, Zn, Cd, Pb, Hg, Co, iar determinarea lor in laborator se face prin metoda spectrofotometrica cu absorbie atomica. Nitriii si nitraii sunt prezeni n apa uzata municipala n cantitati mai reduse. Nitriii din apa uzata provin din oxidarea incomplete a amoniacului, n prezenta bacteriilor nitrificatoare. Cantitatile maxime de nitrii din apele uzate menajere nu depesc 0,1mg/dm3.Nitraii provin din mineralizarea substanelor organice poluante de natura proteica ce conin azot. Cantitatile de nitrai n apa uzata variaz in medie ntre 0,1-0,4 mg/dm3. B. Gazeledizolvate(O2, H2S, CH4 )Principalele gaze solvite n ap sunt: oxigenul, hidrogenul sulfurat i metanul. Concentraia acestor gaze depinde de solubilitatea lor, de presiunea atmosferic, de temperature i de salinitatea apei. Oxigenul din ap provine din difuzia oxigenului din atmosfer, n urmaprocesului de fotosintez a plantelor acvatice i pe seama reducerii oxizilor. Oxigenul joac un rol considerabil n procesul de schimb de substani mai ales n respiraie. De concentraia oxigenului dizolvat n ap depind intensitatea proceselor de descompunere biochimic a materiilororganice, a oxidrii unor substane minerale i popularea cu organisme a sistemelor acvatice. Deasemenea, scderea oxigenului reduce capacitatea de autoepurare a apelor naturale. Cantitatea minim de oxigen necesar este de 3-5mg/l. Hidrogenul sulfurat. Prezena H2S se datoreaz proceselor de descompunereanaerob (putrefacie) a materiei organice sau este produsul reaciei de reducere a sulfailor pn la sulfuri sau provine din sursele sulfuroase.Metanulse formeaz n apele stagnante n urma descompunerii celulozei macrofitelormoarte sub aciunea metan-bacteriilor si este un gaz toxic. Prezena acestui gaz n apa indic un grad avansat de eutrofizare, un proces intens de acumulare a substanelor organice i un deficit pronunat de oxigen.

C. Caracteristici chimice organiceSubstanele oranice din apele uzate menajere provin din dejeciile umane si animaliere, din resturile de alimente, precum si din alte materii organice evacuate in reeaua de canalizare. Prezenta substanelor organice in apa poate reduce oxigenul din apa pana la zero, iar in lipsa acestuia, substanele organice se descompun prin procese anaerobe. Detergenii din apele uzate sunt substane tensioactive a cror structura moleculara este formata din doua grupri una hidrofoba si una hidrofila. Detergenii sintetici pot favoriza aciunea nociva a unor toxine, uurnd absorbia acestora. Produsele petroliere, grsimile, uleiurile formeaz o pelicula plutitoare deasupra apei, care mpiedica dizolvarea oxigenului din atmosfera in apa. Prezenta acestor substane n staia de epurare este daunatoare deoarece pot colmata filtrelebiologice sau pot mpiedica dezvoltarea proceselor biochimice in bazinele de aerare cu nmol activ si in procesele de fermentare a nmolurilor .

Scopul analizei compoziiei apelor de suprafaa l reprezint stabilirea caracteristicilor fizice si organoleptice, chimice, biologice si bacteorologice, in raport cu condiiile impuse in legislaia in vigoare . Testele pentru coninutul de compui organici din apele uzate pot fi grupate in 2 categorii: 1) Testele care masoara concentraii mari de compui organici (> 1 mg/l ) si pot fi : Consumul biochimic de oxigen (CBO5) , consumul teoretic de oxigen ( C.T.O) , consumul chimic de oxigen efectuata cu bicromat de potasiu (CCO-Cr) , consumul total de carbon organic (C.T.C.O) ; Teste care determina urme de compui organici utiliznd metode instrumentale precum cromatografia in faza lichida sau gazoasa, spectrometria, spectrofotometria etc. (Dima M. ,1998)

3.3.3. Caracteristici biologice si bacteorologice

Apele uzate in compoziia crora se gsesc materii organice, sunt populate si cu specii de organisme care valorifica resursele de hrana respective si care in decursul dezvoltrii lor, s-au adaptat unor condiii unilaterale de mediu. Din punct de vedere al nutriiei, bacteriile se mpart in : autotrofe si heterotrofe. Bacteriile autotrofe utilizeaz pentru hrana substanele minerale iar bacteriile heterotrofe au nevoie de materii organice ca sursa de energie si carbon. Din grupa acestor bacterii fac parte: saprofitele care utilizeaz materii organice moarte si care joaca rolulprincipal in procesul de autoepurare, si parazite, care se dezvolta in corpul organismelor animale si umane si apar numai intamplator in apele poluate. An apele uzate se gsesc si bacterii sunt patogene, care prezint unpericol pentru sntatea omului ( bacteriile tifosului intestinal, a dezinteriei, a holerei, a febrei tifoide, etc.) Fata de analiza chimica, analiza biologica a apelor uzate prezint unele avantaje si dezavantaje. Avantajul cel mai important consta in valoarea ei retrospectiva, daca analiza chimica ofer informaii asupra unor caracteristici ale apei valabile numai pentru momentul prelevriiprobelor, analiza biologica furnizeaz date medii ce oglindesc situaia in trecut pe o perioada ndelungata de timp. Analiza biologica, in schimb, nu poate furniza valori cantitative asupra proceselorde poluare si nici nu poate indica natura poluantului.

A. Caracteristici bacteriologiceCaracteristicile bacteriologice sunt impregnate apelor uzate funcie de numrul, genul i condiiile de dezvoltare ale bacteriilor n emisar sau n efluenii staiilor de epurare. Apele uzate conin foarte multe specii bacteriene, care s-au adaptat unor condiii specifice de poluare. Pentru determinarea gradului de impurificare a apei cu bacterii, se utilizeaz titrul coli, care pune n evidenta existenta bacteriilor din grupa coli-bacterii.

B. Caracteristici biologiceDeterminarea organismelor existente n apele uzate dup sistemul saprobic i gsete o aplicare din ce in ce mai larga. Caracteristicile biologice se refera la determinarea speciilor de organisme si a densitilor acestora, oferind informaii asupra gradului de poluare sau a capacitaii de autoepurare a apelor. Astfel prezena sau absena unor tipuri de organisme poate oferi indicaii asupra desfurrii procesului de epurare biologic sau de fermentare a nmolurilor. Un exemplu de organism microbiologic des ntlnit n apele uzate este Escherichia coli (E. coli) i de asemenea, Enterococi (Streptococi fecali). (Dima M. ,1998)CAP. IV. Tehnologia adoptata pentru epurarea apelor uzate municipale4.1. Variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale

Epurarea epelor uzate constituie ansamblul de operatii si procese prin care sunt eliminati poluantii continuti in apele uzate astfel incat aceste ape epurate la deversarea in receptori naturali sa nu afecteze caracteristicile calitative ale acestora.Epurarea apelor uzate se poate realiza prin metode ce se bazeaza pe procese fizice, chimice, biologice care difera in funtie de tipul poluantilor care trebuie eliminati precum si concentratia acestora in apa uzata.Clasificarea metodelor de epurare a apelor uzate:In functie de tipul procesului care sta la baza metodei de epurare : Epurare mecanica Epurare chimica Epurare biologica Epurare avansanta sau tertialaDupa tipul operatiilor si proceselor unitare utilizate pentru eliminarea poluantilor din apele uzate: Epurare primara Epurare secundara Epurare tertiara (avansata) In cadrul epurarii primare (mecanice) sunt folosite operatii fizice pentru eliminarea poluantilor prezenti in apele uzate dupa cum urmeaza: retinerea solidelor mari pe gratare, site si cominutoare; retinerea pietrisului si a nisipului in deznisipatoare; separerea uleiurilor si a grasimilor prin flotatie in separatoare de grasimi; sedimentarea solidelor in suspensie in decantoare.Efluentul rezultat in urma epurarii primare contine materii solide in suspensie , coloizi si substante organice dizolvate in concentratii mari.In cadrul epurarii secundare se utilizeaza procese chimice si biologice pentru eliminarea solidelor in suspensie, a coloizilor si a substantelor organice.Epurarea chimica (precipitare chimica sau coagulare - floculare) urmata de epurarea biologica( bazine cu namol activ) realizeaza eliminarea materiilor solide in suspensie si a substantelor organice.Epurarea mecanica chimica si biologica nu realizeaza eliminarea unei categorii de poluanti (poluanti refractari ) chiar si in concentratii foarte mici au efecte negative asupra organismelor vii si asupra echilibrului ecologic in natura.

4.2. Factori care influeneaz selecia operaiilor i proceselor unitare din shema tehnologic de epurare

Selectia utilajelor si proceselor unitare in vederea stabilirii proceselor de epurare a apelor uzate este cea mai importanta etapa in proiectarea statiilor de epurare a apelor uzate.Proiectarea statiilor de epurare a apelor uzate reprezinta unul dintre aspectele cele mai interesante ale ingineriei mediului si se bazeaza atat pe cunostinte teoretice cat si pe studii cu caracter aplicativ din domeniile : hidrologic, fizico-chimic, geotehnic etc.Staibilirea procesului tehnologic de epurarea apelor uzate, respectiv a schemei tehnologice se face ca urmare a analizei procesului de epurare in ansamblul sau, tinand cont de urmatoarele aspecte: 1. Cerintele consumatorului : aceste cerinte se pot exprima sub forma unor limitari legate de: costul instalatiilor de epurare; posibilitatile de exploatare a instalatiilor si de folosirea personalului existent ; impactul asupra mediului si scopul pentru care se realizeaza epurarea apelor uzate. 2. Experienta existenta :este importanta in proiectarea instalatiilor de epurare a apelor uzate, informatiile asupra performantelor, controlului, fiabilitatii si adaptabilitatii la conditii variabile, putandu-se obtine de la sistemele de epurare a apelor uzate care functioneaza deja. 3. Standarde sau norme care reglementeaza valorile principalilor indicatori de calitate ai apelor epurate in vederea deversarii in receptorii naturali. 4. Selectia proceselor : este un aspect esential in proiectare instalatiilor de epurare, evaluarea alternativelor propuse presupunand atat experienta teoretica cat si practica.5. Compatibilitatea cu instrumente existente este deosebit de importanta in selectia proceselor deoarece introducerea unor operatii sau procese implica schimbarea conditiilor de operare precum si pregatirea corespunzatoare a personalului.6. Consideratii economice : in aprecierea diferitorr scheme de operare se au in vedere costurile cu investitia exploatarea precum si cheltuielile de amortizare a investitiei.Alte consideratii generale, cum ar fi posibilitatea procurarii utilajelor si aparaturii necesare, folosirea personalului existent, sursa de energie utilizata.Factorii cei mai importanti care intervin in evaluarea si selectia proceselor unitare sunt prezentati in tabelul urmator:

Nr. Crt.FactorObservatii

1.Debit de ape uzateProcesul tehnologic propus trebuie sa corespunda debitul estimat de ape uzate.

2.Posibilitatea de aplicarea procesului de epurare propusAceste posibilitati sunt evaluate pe baza experimentelor anterioare a datelor din literatura obtinuta pe baza studiilor efectuate in statii de epurare existente sau statii pilot.

3.Variatia de debit si compozitie a apei uzateCele 2 tipuri de variatie sunt analizate avand ca scop uniformizarea debitelor si a concentratiilor ( bazine de uniformizare)

4.Caracteristitecile si compozitia apelor uzateInfluenteaza direct operatiile si procesele unitare

Identificarea poluantilor prioritariIn funtie de prezenta / absenta lor se va propune sau nu o treapta de epurare avansata (inainte sau dupa treapta de epurare biologica)

6.Conditii climaticeTemperatura si umiditatea sunt factori importanti care au rol in alegerea tipului de proces biologic

7.Performante realizateDe obicei se propun operatii si procese care au eficinte mari obtinute la eliminarea poluantilor din apele uzate

8.Deseurile rezultate din procesPentru fiecare varianta tehnologica propusa pentru epurarea apelor uzate vor fi propuse procesele de neutralizare si valorificare a deseurilor rezultate(namoluri)

9.Factorii de mediu in generalAmplasarea statiilor de epurare a apelor uzate se propune tinandu-se cont de directia vantului, de zgomot, de caracteristicile receptorului natural si de distanta dintre statiile de epurare si zonele rezidentiale

10.Necesarul de substante chimiceTrebuie evaluat tinandu-se cont de procesul de epurare chimica sau de necesarul de adjuvanti utilizati in epurarea biologica

11.Necesarul de personalSe evalueaza de la inceput necesarul de pregatire a personalului

12.Necesarul de utilitatiAcesta se stabileste pentru fiecare proces tehnologic tinandu-se cont de debitul de ape uzate sau de numarul de locuitori echivalenti

13.Costuri de exploatare a instalatiilor de epurare a apelor uzate

14.Costuri privind investitia si amortizarea instalatiei de epurare a apelor uzate

15.Complexitatea proceselorInfluenteaza costurile de operare si necesarul de pregatire a personalului

16.Compatibilitatea cu instalatiile existenteExistand compatibilitatea , expansiunea statiei de epurare a apei uzate se face cu usurinta

17.Spatiu necesar instalatiei in ansamblul sauSe prefera statii de epurare compacte deoarece terenurile sunt foarte scumpe

4.3 Determinarea gradului de epurare necesar

Determinarea capacitii statiei de epurare, precum i eficienta sa, sunt calculate funcie de valorile gradului de epurare necesare pentru principalii indicatori de calitate ai apelor uzate.Prin grad de epurare se nelege procentul de reducere, ca urmare a epurrii, a unei pri din compusii poluanti de natur fizic, chimica si biologic din apele uzate, astfel nct, procentele rmase s satisfaca cerintele legislative impuse apei uzate epurate avand in vedere diluatia si amestecarea acesteia cu apa emisarului considerat.

, (1)Relatia de calcul (1) n care:Ci reprezint valoarea concentraiei iniiale a indicatorului fizic, chimic din apele uzate, pentru care se determin gradul de epurare, (mg/L);Cf - reprezint valoarea concentraiei finale a aceluiai indicator dup epurarea apei uzate, (mg/L);Un parametru care intervine n calculele de proiectare a unei staii de epurare de ape uzate urbane, care deverseaz n emisar apa de suprafa este gradul sau raportul de diluie notat cu d i care este dat de relaia (2) :

, (2)n care:Q - este debitul emisarului, (m3/s) Q = 5 m3/s;q - reprezint debitul maxim zilnic ape uzate, (m3/s) - q = 0,280m3/s.

ntr-o seciune intermediar de la gura de vrsare pn la seciunea de amestecare complet raportul de diluie real va fi exprimat prin relaia (3) i anume :

,(3)n care:a - coeficientul de amestecare corespunztor seciunii considerate a crei valori poate varia ntre 0,7 - 0,9. Alegem a = 0,8.

n cazul n care amestecarea ar fi perfect valoarea lui va fi a = 1 i corespunde formulei de calcul (2).n unele calcule i studii hidraulice valoarea coeficientului de amestecare este dat de relaia lui I.D. Rodziler:

n care:a - reprezint coeficientul de amestec ;

- reprezint coeficientul exprimat prin relaia lui V.A. Frolov ;

,n care: = coeficient ce ine cont de locul i tipul evacurii apei uzate n emisar; Se adopt = 1,5 corespunztor evacurii la talveg; = coeficient de sinuozitate al receptorului; = 1,2.

; n care: v- viteza medie a receptorului, m/s v=1,5 m/s ; H- adncimea medie a receptorului, m H= 1,8 m ; q debitul maxim zilnic al apei uzate, m3/s q=0,280 m3/s;

L distana reala dup talveg de la puctul de vrsare al apei uzate pn la seciunea examinat privind calitatea emisarului, m (n calcule seciunea examinat se consider situat la 1 km amonte de seciunea de folosin). L = Ltem 1 km = 15 1 = 14 km = 14000 m Se adopta L tem = 15 km .

Se calculeaz lungimea de amestecare indicat cu ajutorul relaiei (se calculeaz utiliznd ambele valori ale lui a) . [Dima M.-1981].

Dup determinarea gradului de diluie real se calculeaz gradul de epurare necesar pentru poluanii importani considerai n tema de proiectare, aa nct, dup epurare i amestecare cu apele emisarului s se ncadreze n condiiile de calitate, categoria a doua de ape de suprafa.

4.3.1. Determinarea gradului de epurare dupa materii n suspensii

Se va aplica formula general de determinare a GE particularizat pentru materiale n suspensii:

%n care:

-reprezint cantitatea de materii n suspensii din apele uzate brute, ce intr n staia de epurare, mg/l

= 310 mg/l ;

- valoarea finala a concentratiei materiei solide in suspensie, conform NTPA 001/2005, mg/l.

= 35 mg/l

4.3.2. Determinarea gradului de epurare necesar pentru CCO-Cr

Se va aplica formula general de determinare a GE particularizat pentru consumul chimic de oxigen prin metoda CCOCr

consumul chimic de oxigen initial, mg O2/l

consumul chimic de oxigen final,conform NTPA 001/2005, mg O2/l

4.3.3. Determinarea gradului de epurare necesar dupa substane organice (CBO5)

Acest calcul se definete n urmtoarele situaii: cnd n afar de diluii i amestecare intervine i procesul natural de autoepurare a apei prin oxigenare la suprafa; cnd n ecuaia de bilan calculele se bazeaz numai pe diluie i amestecare i nu iau n considerare procesul de autoepurare; funcie de condiiile impuse prin NTPA 001/2005. Se ia n considerare diluia, amestecarea i procesul de autoepurare prin oxigenarea apei.

unde:CBO5 a.m reprezint cantitatea de CBO5 admisibil a fi evacuat n emisar pentru amestec, n seciunea de calcul (7 mg/L);k1 - coeficient de oxigenare sau constanta de consum a oxigenului n ape uzate;k1 = 0,1 zi-1 k1r - constanta de consum a oxigenului din apele emisarului n amonte de gura de vrsare;k1r = 0,1 zi-1 q debitul zilnic maxim, m3/s q = 0,280 m3/s ; Q debitul emisarului, m3/s;Q = 5 m3/sa = 0,8;t timpul de curgere a apei ntre seciunea de evacuare i seciunea de calcul;

CBO5 r - reprezint cantitatea de substan organic, exprimat prin CBO5, al apelor emisarului n amonte de gura de vrsare, (2 mg/l);

b)Se ia n consideraie numai amestecarea i diluia, ecuaia de bilan fiind:

c)Se ia n calcul valoarea impus de NTPA 001/2005. CBO5 NTPA 001/2005 = 25 mg/l

Se constat c valorile gradelor de epurare n ceea ce privete CBO5-ul variaz intre 66,97 89,79 funcie de modul de diluie i raportare.

4.3.4. Determinarea gradului de epurare necesar dupa oxigenul dizolvat

n general, GE privind oxigenul dizolvat se va calcula funcie de CBO5 la amestecare folosind relaia:CBO5am = FDmaxn care : factor cu valori ntre 1,5 - 2,5. Se adopt F= 2

Dmax- deficit maxim de oxigen n aval de seciunea de evacuare i rezult din diferentele intre concentraia oxigenului dizolvat la saturaie (= 9,2 mg/l) i concentraia oxigenului dizolvat ce trebuie s existe n orice moment n apa receptorului (COr = 6 mg/l)Dmax = COsat20 COr = 9,2 6 = 3,2 mg/lCBO5a.m. = 2 3,2 = 6,4 mgO2/lConcentraia CBO5 , intr-o ap uzat, se determin folosind urmtoarea relaie de calcul care ia n consideraie bilanul n ceea ce privete CBO5.

Se calculeaz n continuare CBO20 pentru ape uzate:

CBO20r = 1,46 CBO5r = 1,46 2 = 2,92 mgO2/l

Se calculeaz deficitul de oxigen ca fiind :DO = COs - COr COs(la 100C)= 11,35 mgO2/lDO = 11,35 6 = 5,35 mgO2/lSe determin timpul critic la care se realizeaz deficitul maxim de oxigen (dup gura de vrsare) din apa rului:

Calculul deficitului critic (maxim de oxigen)

K2 = coeficient de reaerare in functie de caracteristicile emisarului, zi-1K2 = 0,2 zi-1Se compar concentraia oxigenului necesar vieii acvatice ntr-o ap de suprafa (>4mg/l) cu concetraia minim de oxigen.Comin = COs - Dcr = 11,35 4,911 = 6,439 mg O2/lCOs = 11,35mgO2/l (la 10C)Daca Comin>4mg/l , atunci amestecul emisarului cu apa uzata epurata indeplineste conditia pentru viata ecosistemului.

4.3.5. Calculul gradului de epurare pentru azot total

Se va aplic formula general a GE privind Ntotal considernd valoarea maxim admis a concentraiei Ntotal conform NTPA 001/2005.CNtotal(conform NTPA 001/2005) = 10 mgN/l

n care:

CiN - reprezint cantitatea de azot total, care intr n staia de epurare, n ;CiN = 11 mg/l;

CfN - reprezint cantitatea de azot total, la evacuarea din staia de epurare, n .

4.4. Calculul concentraiei intermediare

Pentru alegerea variantei tehnologice optime vom propune urmatoarele variante tehnologice:

Varianta A

G/SDZBEDPBNADSa.u. a.e.

Varianta B

G/SDZC-FDPBNADSa.u. a.e.

Varianta C

G/SDZFlC-FDPBNAa.u.

DS a.e

Varianta D

G/SDZC-FDPBNADSa.u.

Ads a.e

Varianta E

G/SDZFlDPFBAdsa.u. a.e.

G/S - gratare si siteDZ -deznisipatorC-F -coagulare floculareDP -decantor primarDS -decantor secundarFB -filtru biologicBE -bazin de egalizareBNA -bazin cu namol activAds-adsorbtie pe carbine activNr.crtProcese/operatii sau combinatii ale acestoraProcese/ operatii implicateEficienta epurarii

CBO5CCO-CrMTSN total

1.Epurare preliminataRetinerea pe gratare si sitemicamicamicamica

2.Sedimentare primaraDz/separare grasimi si sedimentare particule in suspensie30-4030-4050-6520-40

3.Epurare biologica cu namol activProcese aerobe in care microorganismele din apa uzata consuma substante oraganice 80-8580-8580-9060-85

4.Epurare biologica cu filtru bilogicBioxidarea poluantilor din apa de catre microorganism depuse pe filtrele biologice60-8060-8060-8560-80

5.Coagulare si sedimentare Coagularea pericinetica , floculare, separarea flocoanelor prin sedimentare40-7040-7050-8050-90

6.Adsorbtia pe carbune activAdsorbtia compusilor organic pe carbune activ50-8550-8550-8530-50

Varianta A

G/SDZBEDPBNADSa.u. a.e.

1) MTS

2) CBO5

3)CCO-Cr

4) N total

Varianta B

G/SDZC-FDPBNADSa.u. a.e.

2) MTS

2) CBO5

3)CCO-Cr

4) N total

Varianta C

G/SDZFlC-FDPBNAa.u.

DS a.e

1) MTS

2) CBO5

3)CCO-Cr

4) N total

Varianta D

G/SDZC-FDPBNADSa.u.

Ads a.e

1) MTS

2) CBO5

3)CCO-Cr

4) N total

Varianta E

G/SDZFlDPFBAdsa.u. a.e.

3) MTS

2) CBO5

3)CCO-Cr

4) N total

4.5. Alegerea variantei tehnologice optime si descrierea detaliata a procesului tehnologic adoptat

Varianta

Indicator I IIIIIIV VConditiiNTPA001/2002

MTS,mg/l19,4812,9819,485,1920,7735

CBO5, mgO2/l21,621,619,458,6420,1725

CCOCr, mgO2/l40,1337,0433,3314,8134,57125

Azot total, mgN/l1,981,11,0890,662,1110

Dintre variantele tehnologice propuse si analizate, respectiv I, II, III ,IV si V , constatm c toate cele 5 variante se ncadreaz din punct de vedere ecologic, deoarece concentraiile calculate sunt n conformitate cu Legea 188/2002, NTPA 001/2002, valorile indicatorilor de calitate nedepasind CMA-ul.La alegerea variantei tehnologice optime de epurare a apelor uzate, se tine cont de mai multi factori, printre care se enumera :- factorul economic;- factorul ecologic;- factorul tehnologic.Analizand varintele tehnologice de epurare propuse, din punct de vedere economic, observm c cea mai economic este varianta tehnologic de epurare I, deoarece aceasta are un cost de intreinere mai sczut, iar procesele i utilajele nu sunt att de pretenioase, necesarul de reactivi fiind scazut. Din punct de vedere ecologic, varianta tehnologica se accepta intrucat valorile indicatorilor de calitate rezultati nu depasesc concentratiile maxime admisibile, in cazul MTS, CCOCr, azot total neatingand nici pragul de alerta.Varianta aleasa nu este pretentioasa nici din punct de vedere tehnologic deoarece inglobeaza operatii si procese unitare mai putin laborioase.Apa uzata bruta intrata in statia de epurare, trece initial prin gratare si site, unde are loc retinerea corpurilor solide de dimensiuni mari( hartii, materiale textile, resturi animale si vegetale etc). Ulterior, se realizeaza separarea materiilor solide (nisip, pietris de dimensiuni mici, particule grele) prin sedimentare in deznisipator. Din deznisipator, apa ajunge intr-un bazin de egalizare, unde are loc egalizarea de debit si de concentratii.In decantorul primar se realizeaza sedimentarea primara, a carei scop este reducerea continutului de materii solide care sedimenteaza. La partea inferioara a decantorului primar, se depoziteaza namolul rezultat din sedimentare care este colectat si trimis la bazinul de fermentare, dupa care are loc deshidratarea acestuia cu ajutorul unor filtre rotative.In bazinul cu namol activ, apa uzata continand compusi organici biodegradabili dizolvati sau dispersii coloidale, este pusa in contact cu cultura bacteriana mixta de microorganisme, care consuma impuritatile biodegradabile drept substrat cu obtinere de materie celulara noua si produsi ai degradarii.In decantorul secundar, se afla namolul in exces, care este trimis catre bazinul de frementare. In final, din decantorul secundar este evacuata apa epurata care se deverseaza in receptorul natural, este reutilizata sau recirculata.Optam pentru aceasta varianta in detrimentul celorlalte 4 variante propuse deoarece contine mai putine operatii si procese unitare, este mai economa si nu prezinta un grad de poluare peste limita admisibila impusa.

4.6. Schema bloc a procesului de epurare mecano-chimico-biologica

Schema bloc a procesului de epurare mecano-chimico-biologica este prezentata in figura de mai jos:

apa uzata

G/S

DZ

DP

BNA

DS

apa epurata

G/S - gratare si siteDZ deznisipator DP -decantor primar BE -bazin de egalizareBNA -bazin cu namol activDS-decantor secundar

4.7. Materii prime si utilitati

Materia prim reprezint un ansamblu de material destinat prelucrrii, ntr-o statie de epurare, n vederea obinerii de ap epurat de caliate corespunztoare normelor legale in vigoare. n cadrul staiei de epurare, materia prim utilizat este apa uzat rezultata din industria de celuloza si hartie. Apa, aburul i energia electric sunt uzual nglobate n denumirea de utiliti si se incadreaza in sfera problemelor energetice ale statiei de epurare a apelor uzate municipale ( Tudose si altii , 1990 ) Apa. Functie de scopul in care se utilizaeaza apa, se deosebesc mai multe categorii: apa tehnologic, apa de rcire, apa potabil, apa de incendiu, apa de nclzire. Ca agent de incalzire se foloseste apa calda cu temperatura pn la 90C sau ap fierbinte, sub presiune pn la temperatura de 130-150C. Apa este un agent termic cu capacitate caloric mare, si care este uor de procurat in comparatie cu alti agenti termici,deoarece se gaseste in cantitate mai mare in natura. Pentru nclzire este de preferat a se folosi apa dedurizat, pentru a evita depunerile de piatra care pot avea loc pe/in utilajele pe care le folosim,afectand buna funtionare a instalatiei . Aburul poate fiutilizat agent de nclzire i este de mai multe feluri: abur umed, abur saturat sau abur supranclzit.Aburul umed conine picturi de ap i rezult de la turbinele cu contrapresiune sau din operaiile de evaporare, ca produs secundar.Aburul umed mai este cunoscut si sub denumirea de abur mort.Aburul saturat are cldura latent de condensare mare i coeficieni individuali de transfer de cldur mari, fapt care explica utilizarea pe scara larga. Temperatura acestuia poate fi reglat uor prin modificarea presiunii iar inclzirea cu abur saturat se poate realiza direct, prin barbotare, sau indirect, prin intermediul unei suprafee ce separ cele dou fluide intre care are loc transferul termic. Aburul supranclzit cedeaz, n prima faz, cldur sensibil de rcire, pn la atingerea temperaturii de saturaie, cnd coeficientul individual de transfer de cldur este mic i apoi cldura latent prin condensare. Aburul se utilizeaza mai putin ca agent de nclzire, intrucat este n general scump, comparativ cu alti agenti de incalzire( apa ).Energia electric. Aceasta reprezint una dintre cele mai folosite forme de energie, deoarece este usor transportabila,astfel poate ajunge cu usurinta la distante mari,unde se afla punctele de consum. Energia electrica se utilizeaza frecvent si datorita faptului ca poate fi transformata relativ usor in energie mecanica, luminoasa, termica.Se recurge la transformarea energiei electrice n energie mecanic, deoarece aceasta din urma este intrebuintata pentru acionarea electromotoarelor cu care sunt dotate diversele utilaje din statia de epurare ( pompe, ventilatoare, reactoare cu agitare mecanic) . Energia electric este folosit i in scopul obtinerii energiei termice (caldura), aceasta realizandu-se folosind mai multe tehnici:-trecerea curentului prin rezistene electrice;-transformarea energiei electrice n radiaii infraroii;-folosirea curenilor de nalt frecven, medie i mic;-folosirea pierderilor dielectrice;-nclzirea n arc electric. Folosirea energiei electrice in scopurile aratate mai sus prezinta atat avantaje cat si dezavantaje. Printre avantajele folosirii acestei surse se enumera: temperatura poate fi reglata usor, se poate genera incalzirea doar intr-un punct dat, intr-un volum mic se poate stoca o cantitate mare de caldura, incalzirea se poate face direct fara a impurifica mediul si la o presiune dorita . Iar printre dezavantaje se enumera costul ridicat si respectarea unor masuri speciale de protectia muncii ( Tudose si altii, 1990 )

4.8. Subproduse materiale si energetice,deeuri

Pe gratare si site sunt retinute urmatoarele deseuri: hartii, materiale textile, materiale plastic, material de lemn, resturi vegetale si animale . Acestea sunt colectate si tratate prin incinerare, fermentare, compostare dup ace in prealabil sunt trecute prin prese sau centrifuge pentru retinerea apei. Trebuie eviatata depozitarea acestora in aer liber sau transportul cu utilaje neacoperite (Oros si Draghici,2002).In urma operatiei de deznisipare rezulta nisip,pietris de dimensiuni mici,particule solide de dimensiuni mici care sedimenteaza sub actiunea fortei gravitationale. Alte deseuri care rezulta din statia de epurare a apelor uzate menajere sunt hartii, recipient de la reactivi, cutii, ambalaje,deseu menajer.Nmolul activ n exces. Reprezint cantitatea de nmol activ care nu mai este necesar procesului de epurare si se exprima in kilograme evacuate zilnic din instalatia de epurare. Cantitatea evacuata mai poate fi exprimata i n volume de nmol, in acest caz luandu-se in considearare i umiditatea acestuia care poate fi cuprinsa intre 98,5-99,5%. Cantitatea de nmol activ n exces depinde de mai muli factori, printre care se enumera: consumul biochimic de oxigen( CBO5 ) din apa uzat , factorul privind meninerea concentraiei constante a nmolului activ n bazinul de aerare.Nmolul activ de recirculare i mrete nencetat volumul, prin proliferarea microorganismelor datorit hranei asigurat de cantitatea de apa uzat introdusa in bazin,iar nmolul activ n exces poate fi trimis, spre tratare, n rezervoarele de fermentare metanic, dup ce n prealabil a fost supus unui proces de reducere a umiditii n bazine special( ngrotoare de nmol ). Daca schema tehnologic a staiei de epurare prezint un amplasament corespunztor, se recomanda ca acest nmol s fie pompat ntr-un cmin din faa decantoarelor primare, prezentnd urmtoarele avantaje:- creterea eficienei decantoarelor primare, deoarece flocoanele de nmol activ au efectul unui coagulant;- amestecul celor dou feluri de nmoluri conine mai puin ap i n consecin volume reduse de nmol vor fi dirijate spre rezervoarele de fermentare, eliminnd necesitatea obligatorie a ngrotorului de nmol. (Dima, 1995)

CAP V. Proiectarea tehnologica a utilajelor

1)Debite de apa uzata:

Determinarea debitului de apa uzata reprezinta o etapa fundamentala pentru proiectarea sistemului de canalizare si a utilajelor dintr-o statie de epurare. Cunoscand tipurile de apa uzata (menajere, industriale) este necesar sa se determine si sa se analizeze debitele respective pentru a obtine inforimatiile necesare in proiectare. Conform datelor statistice aproximativ o treime din apa uzata municipala provine din utilizarile domestice ( apa utilizata la spalare). Consumul de apa si debitele de apa uzata se pot estima din evidentele tinute de regiile autonome de apa. In aceste evidente sunt informatii referitoare la volumul apei potabile produsa si trimisa in sistemul de distributie si volumul de apa consumata. Pentru a estima corect debitele de apa uzata este absolut necesar sa se determine prin contorizare volumele reale consumate de populatie sau industrie.

2) Factorii principali:1. Factori specifici comunitatii (climatul , temperatuta , irigatiile)2. Populatia nu influenteaza valorile medii ale debitelor de apa uzata, insa influenteaza valorile extreme ale debitelor (orele de varf 9:00 si 22:00)3. Densitatea locuintelor si tipul acestora afecteaza atat consumul interior cat si cel exterior4. Posibilitatile economice ale comunitatii ( prezentarea obiectivelor industriale sau agricole)5. Calitatea si cantitatea surselor de alimentare ( o calitate corespunzatoare a apei potabile furnizate duce la un consum mare)6. Conservarea apei pentru cazuri extreme7. Posibilitatea inregistrarii corecte a consumului individual de apa ( prin contorizare platile se vor face in functie de consum). In sistemele contorizate, pierderile sunt de 15-20 % in comparatie cu cele necontorizate unde pierderile sunte de 30 %.

3) Fluctiatii

Cele mai mari consumuri de apa apar vara, cand consumul creste foarte mult datorita irigatiilor si in lunile de iarna, cand se utilizeaza volume mari de apa cu scopul prevenirii inghetului conductelor. Variatiile consumului de apa in industrie sunt mici iar apa uzata rezultata depinde de profilul de productie, utilizarea proceselor continue/discontinue.

5.1. Debite de calcul i de verificare utilizate n staiile de epurare municipale

Aceste debite de calcul i verificare sunt specifice fiecrei trepte din procesul de epurare a apei uzate. Valorile acestora sunt prezentate sintetic n urmtorul tabelul 5.1. :

UtilajDebite de calcul (Qc)Debite de verificare (Qv)

Grtare, Site=2 =0.62m3/s==0.21m3/s

Deznisipator=2 =0.62m3/s==0.21m3/s

Decantor primar= =0.28m3/s

=2 =0.62m3/s

Bazin cu nmol activ==0.28m3/s

==0.31m3/s

Decantor secundar==0.28m3/s

==0.31m3/s

5.2. Calculul utilajelor din cadrul treptei mecanice de epurare

5.2.1. Grtare

Grtarele , conform STAS 12431-86, se prevd la toate staiile de epurare, indiferent de sistemul de canalizare adoptat i independent de procentul de intrare a apei n staia de epurare-prin curgere gravitaional sau sub presiune. n acest caz grtarele se prevd naintea staiei de pompare.Scopul grtarelor este de a reine corpurile plutitoare i suspensiile mari din apele uzate (crengi i alte buci din material plastic, de lemn, animale moarte, legume, crpe i diferite corpuri aduse prin plutire, etc.), pentru a proteja mecanismele i utilajele din staia de epurare i pentrua reduce pericolul de colmatare ale canalelor de legtur dintre obiectele staiei de epurare.Grtarele se confecioneaz sub forma unor panouri metalice, plante sau curbe, n interiorul creia se sudeaz bare de oel paralele prin care sunt trecute apele uzate. n funcie de distana dintre aceste bare, se deosebesc grtare rare i grtare dese. Grtarele rare ndeplinesc de obicei rolul de protecie a grtarelor dese mpotriva corpurilor mari plutitoare. Distana ntre barele acestui grtar variaz n limetele 50 - 100mm.Grtarele dese prezint deschiderile dintre bare de 16 - 20mm, cnd curirea lor este manual i de 25 - 60 mm, la curirea lor mecanic. Cele din faa stailor de pompare a apelor uzate brute au interspaiile de 50 - 150 mm. (Dima,1998)Grtarele sunt alctuite din bare metalice dispuse in parale,dupa distanta dintre acestea,gratarele putand fi :- cu deschidere mare (2,5-5 cm.);- cu deschidere mai mic (1,5-2,5 cm.).( note de curs, TBE )Pentru grtarele plasate naintea staiei de pompare, distana dintre bare se recomand a fi ntre 5-15 cm. nclinarea grtarelor fa de orizontal, depinde de modul lor de curire (mecanic sau manual). Se recomand pentru grtare cu curare manual nclinarea de 30 - 45, iar pentru cele mecanice, nclinarea va fi mai mare de 45 - 90.nclinrile mai mici favorizeaz curirea grtarelor mai repede i descresc cderea de presiune pe grtar. Viteza de curgere a apei prin grtare se recomand a fi ntre 60 - 100 cm/s pentru a se evita depunerile.( Dima,1998 ) Curirea manual a grtarelor se realizeaz pentru instalaii mai mici, cu cantiti mai reduse de reinere i se efectueaz cu o grebl de pe o patform situat deasupra nivelului maxim al apei ( note de curs, TBE ).

Grtarele cu curire manual se utilizeaz numai la staiile de epurare mici cu debite pan la 0,1, care deservesc maximum 15000 locuitori. Curirea se face cu greble, cngi, lopei, etc., iar pentru uurarea exploatrii se vor prevedea platforme de lucru la nivelul prii superioare a grtarului, limea minim a acestora fiind de 0,8 m. avend n vedere variaiile mari de debite ce se nregistreaz n perioadele ploioase sau uscate de-a lungul unui an, exploatarea va fi mult uurat dac se prevd dou panouri grtare aferente debitelor respective.Grtarul de curire mecanic constituie soluia aplicat la staiile de epurare ce deservesc peste 15000 locuitori, deoarece, n afar de faptul c elimin necesitatea unui personal de deservire contin asigur condiii bune de curgere a apei prin interspaiile grtarului fr a exista riscul apariiei mirosurilor neplcute n zon (Dima, 1998).Curirea mecanic, se realizeaz atunci cnd cantitatea de materii obinute sunt mari, astfel nct, este necesar curarea continu i frecvent. Se pot utiliza grtare cu curare rotativ i greble de curare cu micri de translaie pentru bazinele drepte cu adncimi mari ( note de curs, TBE ). Dimensionarea grtarelora) Debite de calcul: = 0.62 m3/s = 0.21 m3/sSe specific gradul de reinere a solidelor : GE = 2 %;Viteza apei uzate prin interspaiile grtarului variaz ntre 0.7 1 m/s. Se adopt: vg = 0.8 m/sCaracteristicile grtarelor din tehnologia de epurare:Limea barelor: s = 10 mm = 0.01 m;Coeficientul de form a barelor: = 1.83;Distana dintre bare: b = 20 mm = 0.02 m;Unghiul de nclinare: = 75Viteza n amonte de grtar trebuie s varieze ntre 0.4 0.6 m/s i n condiii de precipitaii abundente poate varia ntre 0.4 0.9 m/s. Aceast vitez se poate calcula cu relaia:

unde:Qc = debit de calcul;Bc = nlimea grtarului, Bc = 2 m;hmax = nlimea lichidului n amonte de grtar. Acesta variaz ntre 0.25 0.65 m. Vom adopta hmax = 0.4 m.

Se calculeaz suma limilor interspaiilor dintre bare:

Se calculeaz numrul de bare:

unde :c = limea pieselor de prindere a barelor grtarului. Se adopt 0.3 m. Se verific viteza apei n amonte de grtar:

[m/s]

= 74 = 0.7177m/sunde:R = raza hidraulic

j = panta grtarului;j = 0.5 mm = 0.0005 m.

Se calculeaz pierderea de sarcin pe grtar

B*= coeficient de form al barelor; B* = 1.83 m.

5.2.2.Deznisipatoare

Deznisiparea este operaia unitar prin care se elimin pietri i alte materii solide cu dimensiuni 0,2 mm., care au densitatea mult mai mare dect a apei sau a componenilor organici din apele uzate.n general,materialul eliminat prin deznisipare este considerat inert i destul de uscat. Compoziia materialului care se elimin prin deznisipatoare este:- umidatatea, cuprins ntre 13 60 %;- substane volatile, cuprins ntre 1 56 %;- densitatea specific, cuprins ntre 1300 - 2700 kg/m. Pentru proiectare se va folosi densitatea de 1600 kg/m.Bazinele de deznisipare sunt realizate pentru:- a proteja echipamentul mecanic n micare de abraziune;- a reduce depunerile cu densitate mare n canale, n conducte;- a reduce frecvena curirii decantoarelor i instalaia de epurare biologic.Este absolut necesar plasarea acestor bazine naitea centrifugelor, schimbtoarelor de cldur, a pompelor de presiuni mari. Localizarea deznisipatoarelor se face de obicei dup grtare/site i instalaia de flotaie i naintea decantoarelor primare. Se recomand folosirea acestor utilaje atunci cnd curba de sedimentare indic faptul c ntr-un interval de timp relativ scurt, aproximativ 2 3 minute, se depun 25-30% din totalul solidelor din apa uzata.Prin deznisipatoare se mbuntete procesul tehnologic n celelalte trepte de epurare, cu implicaii directe asupra funcionrii decantoarelor. Viteza de trecere a apei prin deznisipatoare este de obicei cuprins ntre 0,1-0,5 m/s, iar timpul de deznisipare este de 30 - 120 s ( note de curs, TBE ).Necesitatea tehnologic a desnisipatoarelor n cadrul unei staii de epurare este justificat de protecia instalaiilor mecanice n micare mpotriva aciunii abrazive a nisipului, de reducerea volumelor utile a rezervoarelor de fermentare a nmolului organic ocupate cu acest material inert, preum i pentru a evita formarea de depuneri pe conductele sau canalele de legtur care pot modifica regimul hidraulic a influentului.Amplasamentul deznisipatoarelor, din considerentele menionate, se va prevedea la nceputul liniei zehnologice de epurare mecanic a apelor uzate, imediat dup grtare.

Normativul prevede construierea de deznisipatoare la toate staiile de epurare indiferent de sistemul de canalizare adoptat cu meniunea c pentru apele uzate din sistemul separativ de canalizare opotunitatea lor este justificata pentru debite care depesc 3000.n deznisipatoare sunt reinute particule de nisip cu diameetrul mai mare de 0,2-0,3mm i pn la maximum 1mm.Dup direcia de micare a apei n aceste bazine se deosebesc deznisipatoare orizontale cu micarea apei n lungul bazinului i deznisipatoare verticale , unde micarea apei se face pe vertical.n funcie de modul de curire a depunerilor, se deosebesc deznisipatoare cu curire manual, desnisipatoare cu curire mecanic i hidraulic.Alegerea soluiei constructive de deznisipator i a procedeului lui de curire depinde de mrimea debitului, de cantitatea i calitatea nisipului, de tipul de echipament mecanic ce poate fi uor procurat, spaiul disponibil pe amplasamentul staiei de epurare, etc.Se va avea n vedere c n deznisipatoare dunt reinute i cantiti mici de materii organice antrenate de particule minerale sau depuse mpreun cu acetea, mai ales la viteze mici ( Dima, 1998 )Gradele de epurare pentru solide n deznisipator sunt cuprinse ntre 25 45%. Vom alege 5 %. Debite de calcul: Qc =0.62 m3/s Debite de verificare: Qv = 0.21 m3/s

Pentru dimensionarea deznisipatorului, sunt importante ariile urmtoare:Aria orizontal a deznisipatorului:

L = lungimea deznisipatorului;B = limea deznisipatorului;vs = viteza de sedimentare.Se adopta vs = 2.3 cm/s = 0.023 m/s

Aria transversal a deznisipatorului:

H = nlimea deznisipatorului;va = viteza apei n deznisipator;

Se calculeaz volumul util al deznisipatorului:

tdez = timpul de deznisipate care variaz ntre 30 50 s. Se adopt 50 s. Calculul suprafeei orizontale:

= coeficient ce ine seama de regimul de curgere, = 1.5.vs se adopt 2,3 cm/s = 0.023 m/sncrcarea superficial:

d) Calculul ariei transversale:

va = 0.05 0.3 m/s, funcie de diametrul particulei de nisip. Se adopt va = 0.15 m/s.e) Se calculeaz lungimea i limea deznisipatorului:

L =[m] L = 1.5 0.15 50 = 11.25 m B = == 3.594 m

f) Se calculeaz nlimea deznisipatorului:

H = == 0.7667 m

g) Se mparte deznisipatorul ntr-un numr de canale de deznisipare separate, iar limea unui compartiment canal b1 trebuie s fie cuprins ntre 0.6 2 m iar n cazuri extreme poate fi cuprins ntre 3 - 6 m. Se adopt b1 = 1.4 m.Numrul de compartimente utilizate va fi:n = = = 2.567

5.2.3. Decantoare primare

Decantoarele sunt bazine deschise n care se separ substanele insolubile mai mici de 0,2 mm,care se prezint sub form de particule floculente, precum i substane uoare care plutesc la suprafaa apei.( Dima, 1998 )Bazinele de sedimentare primara au rol important in epurare,ca atare(unic proces) sau ca etapa preliminara pentru alte operatii si procese.Cand se utilizeaza ca unic proces, au rol de:eliminare a solidelor in suspensie;eliminare a uleiurilor si grasimilor (la partea superioara);eliminare a unei parti a compusilor organici atasati de solidele in suspensie,miscorand astfel incarcarea biologica a efluentilor deversati ( note de curs, TBE )n funcie de gradul necesar de epurare a apelor uzate, procesul de decantoare poate fi folosit, fie n scopul prelucrrii preliminare a acestora naintea epurrii lor n treapta biologic, fie ca procedeu de epurare final.Dup direcia de deplasare a apei uzate n decantoare, acestea se mpart n dou grupe:- decantoare orizontale - apele uzate circul aproape orizontal;- decantoare verticale - apa circul de jos n sus.Randamentul sedimentrii particoleleor floculente depinde de numeroi factori, dintre acetia cei mai importanti, pot fi considerai, timpul de decantare, ncrcarea suprficial sau viteza de sedimentare i accesul sau evacuarea ct mai uniform a apei din decantor.La decantoare o deosebit semnificaie este timpul de decantare. Durata de decantare, conform STAS 4162/1-89 Canalizri. Decantoare primare, se recomand de minimum 1,5 ore corespunztor debitului de calcul.

n ceea ce privete viteza de sedimentare sau de ridicare la suprafa a materiilor n suspensie , exprimat global, prin ncrcarea superficial sau hidraulic, n /h. Conform STAS 4162/1-89, mrimea acestei ncrcri de suprafa, variaz n funcie de concentraia iniial meteriilor n suspensie din apa uzat i de eficiena decantoarelor n ceea ce privete eliminarea suspensiilor conform tabelului 5.2.

Tabelul 5.2. Incrcarea superfcial (viteza de sedimentare) la decantoarele primare.

Eficiena reduceriisuspensiilor ndecantor (%)

ncrcarea superficial, n /h, pentru concentraiile:

40-452,32,73

45-501,82,32,6

50-551,21,51,9

55-600,71,11,5

n scopul mririi eficienei de reducere a suspensiilor n decantorul primar, n afar de decantorul primar, n afar de creterea duratei de decantare se mai folosesc urmtoarele soluii tehnologice:- adugarea unor substane n suspensie care sedimenteaz uor, n spe nmolul activ din deantorul secundar, care ndeplinete rolul de adjuvant i de biocoagulator;- aerarea preliminar a apelor uzate care contribuie la formarea flocoanelor, separatorul de grsimi care funcioneaz prin flotare contribuie la preaerarea apelor;- pentru apele uzate industriale se recomand tratarea preliminar cu coagulani chimici care contribuie la creterea dimensiunilor aglomerrilor.Eficiena decantrii primare asupra reducerii materiilor organice exprimat n CBO5 , este de 20-25%.( Dima, 1998 )Pentru proiectarea decantoarelor sunt necesare studii privitoare la viteza de sedimentare sau de ridicare la suprafa a materiilor n suspensie, exprimat global, prin ncrcarea superficial sau hidraulic. Conform STAS 4162-1/89, mrimea acestei ncrcri de suprafa, variaz n funcie de concentraia iniial a materiilor n suspensie din apa uzat i de eficiena decantoarelor n ceea ce privete eliminarea suspensiilor.

Tabel 5.3. Durata de decantare in ore

ncrcarea superficial(m3/m2h)Adncimi medii ale decantorului (m)

22,53

122,53

1,41,61,82,25

1,71,251,41,75

Dimensionarea tehnologic const n stabilirea numrului i dimensiunilor geometrice ale decantoarelor n conformitate cu prevederile STAS 4162/89.a) Debit de calcul: Qc = 0.28 m3/s ; Qv = 0.62 m3/s .Se adopt un grad de epurare pentru solide n suspensie de 55 % i pentru CBO5 de 40 %.

b) Determinarea vitezei de sedimentare (vs), se face n funcie de eficiena sedimentrii, care se urmrete i de concentraia iniial a suspensiilor. n cazul acesta se adopt vs:vs = 1.5 m/h=0.00041666 m/sc) Se calculeaz ncrcarea hidraulic: vs= = 1.5 = 0.000625 m/s unde = coeficient ce ine seama de regimul de curgere i GE. = 1,5.Viteza de circulaie a apei prin decantor: va = 10 mm/s = 0.01 m/s Timpul de staionare n decantor:ts = 1.5 2.5 h. Se adopt ts = 2 h = 7200 s.Se calculeaz volumul spaiului de decantare:Vs=Qc ts = 0.28 7200 = 2016 m3

Se calculeaz ariile transversale i orizontale: Atr = = = 28 m2 Ao = == 672 m2

Se calculeaz lungimea decantorului: L = v ts = 0.01 7200 = 72 mSe calculeaz nlimea total a decantorului:

H = 0.4 + 2.999 + 0.45 = 3.849 mHs = nlimea de siguran a decantorului primar, 0.2 0.6 m. Se adopt Hs = 0.4 m.Hd = nlimea depunerilor n decantorul primar, 0.2 0.6 m.Se adopt Hd = 0.45 m Hu = vs ts = 0.00041666 7200 = 2.999 mSe calculeaz limea decantorului:B = = = 9.333 mDac limea decantorului primar este mai mare dect valorile standardizate (3-5) m se recurge la compartimentarea bazinelor de sedimentare. Se adopt limea unui compartiment b1 = 3.5 m i se calculeaz:n === 2.666

Se calculeaz volumul total de nmol depus:

Vt namol = 0.28 0.31 = 0.1339 m3/s

unde:n = densitatea nmolului;n = 1100 1200 kg/m3;Se adopt n = 1150 kg/m3.P = umiditatea nmolului.P = 95 %.CiSS = 310 mg/l = 0.31 kg/m3

5.3. Calculul utilajelor din cadrul treptei biologice de epurare

Epurarea biologica constituie un proces prin care se elimina prin fenomene biochimice continutul de substante organice dizolvate i uneori a unor suspensii coloidale de natura organica. n cadrul procesului ce are loc n epurarea biologica sunt folosite microorganisme care participa la procese aerobe i anaerobe.Microorganismele aerobe sunt folosite n mod curent la epurarea majoritaii apelor uzate cu caracter preponderent organic i n ultima vreme i la fermentarea aeroba a namolului.Dei procedeele aerobe de epurare biologica n biofiltre, n bazine cu nmol activ, pe campuri de irigatii i n iazuri difer ntre ele cu privire la timpul de contact ntre microorganisme i apa uzata, necesarul de oxigen, modul de utilizare a namolurilor biologice, fenomenele biochimice esentiale sunt identice.Procesele de epurare biologica nu pot avea loc decat n cazul n care apele uzate supuse epurarii au valoare biologica, respectiv contin, pe de o parte suficiente substante nutritive, iar pe de alta parte, dispun de substantele necesare sintezei organice. Apele uzate menajere, prin natura lor, avand un coninut complex de substante organice biodegradabile, intrunesc conditiile unei epurari biologice.Componenta organica a apelor uzate industriale variaz n funcie de specificul industriei i a materiilor prime prelucrate. Unele substante organice existente n apele uzate industriale sunt degradate cu uurint de ctre microorganisme, alte substante solicita, pentru ndepartarea lor, o flor selectionata adecvat, iar alte substante sunt rezistente la atacul microorganismelor sau sunt degradate n timp indelungat.n momentul n care apa uzat ntlnete o suprafata de contact, pe interfata dintre apa uzata i suprafata de contact se dezvolta colonii de bacterii i alte numeroase microorganisme. Aceste populaii mixte de bacterii, ciuperci i alte microorganisme (n special protozoarele i unele metazoare inferioare) poarta denumirea de biomasa sistemului respectiv de epurare. Astfel, la filtrele biologice i la campurile de irigare i de infiltrare, biomasa se prezint sub forma unei pojghite (membrane) fixate pe suprafata materialului filtrant. La bazinele cu namol activ, biomasa se prezint sub forma unor flocoane care plutesc n masa apei, fiind definita, calitativ i cantitativ, de namolul activat existent n bazin.Indepartarea substantelor organice se face prin metabolism de ctre o cultur mixta de microorganisme iar eficienta va fi maxima atunci cand sunt asigurate toate condiiile realizarii unei suprafete de contact cat mai mari (epurarea biologic este un fenomen de suprafata) i a meninerii parametrilor favorabili desfurrii procesului (temperatura, alimentarea cu oxigen, incarcarea organica sau hidraulica, etc.). Transferul de substante organice din apa uzat spre biomasa prin contact interfacial i prin fenomenul imediat urmator, de sorbtie (adsorbtie i absorbtie) va fi deci condiionat de marimea principalului parametru care este interfata apa uzata biomasa (este foarte important a se urmri ca s nu se formeze pelicule de apa pe aceasta interfata care va impiedica transferul de substante in si din celulele microorganismelor, sau sa se acumuleze substante toxice).In filtrele biologice mrime suprafetelor pe unitatea de volum variaza in functie de marimea granulelor si a formei acestora care alcatuiesc materialul filtrant. In bazinele cu namol activ suprafaa flocoanelor nu este fixa ca in cazul filtrelor biologice, ci variaza n functie de mai multi factori. Marimea acestei suprafete este mult mai mare decat cea a peliculei biologice, situatie ce exprima eficienta de epurare ridicata a bazinelor cu namol activ.Schematic, procesul de epurare biologica se desfasoar astfel: substantele organice din apele uzate sunt adsorbite si concentrate la suprafata biomasei; aici prin activitatea enzimelor eliberate de celula substantele sunt descompuse in unitti mici care patrund in celula microorganismelor unde sunt metabolizate; o parte a reaciilor de oxidare care au loc, furnizeaza energie reactiilor prin care se formeaza masa celulara noua, iar produsii finali ai descompunerilor sunt eliberati in mediu.Rezulta, ca prin epurarea biologica a apelor uzate, concomitent cu eliminarea substantei organice impurificatoare, se obtine cresterea biomasei sub forma materialului celular insolubil, sedimentabil, precum i produsi reziduali, unii uor de indeprtat, altii care raman dispersati in mediul lichid.Dezvoltarea biomasei, respectiv grosimea membranei biologice i volumul de flocoane, trebuie sa ramana intre anumite limite. Mentinerea biomasei n limitele normale se realizeaza prin evacuarea ei din sistem.La bazinele cu namol activ cantitatea de biomasa necesara procesului poate fi reglata, ca fiind mai mare sau mai mica n functie de ncrcarea organica a apelor uzate supuse epurarii. Biomasa suplimentara procesului este eliminata fie spre rezolvarea unor anecesitti tehnologice proprii, fie spre stabilizarea finala n bazinele de fermentare a namolului. ( Dima, 1998 )n tratarea biologica se folosesc urmtoarele echipamente ce trebuie dimensionate: bazinul de nmol activ, sistemul de aerare i decantorul secundar.Bazinul de nmol activ, are ca principal scop principal degradarea sau eliminarea substantelor organice din apele uzate prin procese biochimice care conduc la scaderea CBO5 si a materiei solide coloidale preponderent de materie organica. Procesul epurrii biologice n bazinul de namol activ este asemanator celui care se dezvolt n locurile sau cursurile naturale cnd se produce autoepurarea apei, aici aplicandu-se un complex de msuri care contribuie la intensificarea proceselor: marimea concentraiei namolului activ, aerarea artificiala a operatiei, pentru intensificarea oxigenarii acesteia, agitarea artificiala a apei in vederea dispersarii n apa uzat bruta a namolului recirculat.Avantajele folosirii bazinului cu namol activ sunt: realizarea unei eficiente mai ridicate, atat iarna cat i vara, sunt lipsite de mirosul neplacut i de prezenta mustelor, suprafetele specifice constituente sunt mai reduse, permite o mai buna adaptare a procesului tehnologic din staia de epurare la modificri de durata ale caracteristicilor apelor uzate, etc.Marele inconvenient al acestui proces este de ordin energetic deoarece necesita un consum specific de energie mai ridicat, aceast energie fiind absorbita de utilajele care furnizeaza oxigenul necesar proceselor aerobe.Din punct de vedere constructiv, un bazin de aerare se prezinta sub forma unui bazin rectangular din beton armat, unde epurarea biologica are loc n prezenta unui amestec de namol activ i apa uzata. Pentru asigurarea unui contact intim si continuu a celor doi componeni ai amestecului, se impune o agitare permanent a acestora cu ajutorul aerului care asigur, n atimp i oxigenul necesar coloniilor de microorganisme aerobe existente in compozitia namolului activ, sub form de flocoane. In bazin se urmrete a se mentine o concentratie cvasiconstant a namolului activ in decantorul secundar.Simultan cu eliminarea substantei organice impurificatoare, se obtine cresterea namolului activ sub forma materialului celular insolubil si sedimentabil in decantoarele secundare. O parte din acest namol este utilizat n scopuri tehnologice proprii (namolul activ de recirculare), iar diferenta numita namolul activ n exces, este dirijata in decantoarele primare pentru a le mari productivitatea de eliminare a suspensiilor datorita prezentei flocoanelor care au efectul unui coagulant.Pentru apele uzate cu concentratii mari n CBO5, viteza reducerii materiilor organice, raportata la unitatea celulara va ramane constanta pana la o anumit limita de concentratie a substratului, dup care, pentru valori ale acestuia mai reduse, viteza variaza numai n functie de concentratia materiilor organice i va fi descrescatoare.Apele uzate intra n bazinul de namol activ apoi intra n decantorul secundar de unde o parte din namolul in exces este eliminat iar o parte este recirculat.( Dima, 1998 )Ipotezele considerate in proiect pentru treapta biologica sunt:1. bazinul de namol activ este asimilat cu un bazin cu amestecare perfect n care se consider c in orice punct din bazin concentraia substratului cat si a namolului activ este egala cu cea de la iesirea din bazin;2. epurarea biologica se realizeaz n ansamblul format din bazinul de namol activ i decantorul secundar;3. procesul biologic de degradare a materiei organice care are loc numai n bazinul de nmol activ, n decantorul secundar se realizeaza separarea flocoanelor biologice de apa epurata i recircularea unei pri a namolului activ n bazinul de namol activ;4. n decantorul secundar, namolul activ trebuie meninut in stare proaspata prin evacuarea excesului si recircularea unei pri de namol activ n bazinul de namol activ n conformitate cu raportul de recirculare;5. principalele caracteristici ale namolului activ ce sunt avute in vedere in proiect n treapta biologica, sunt:indicele volumetric a namolului IVN;Incarcarea organic a namolului ION;materiile totale n suspensie MTS.

5.3.1 Dimensionare BNA

a) Concentratia materiei organice exprimat n CBO5 ce intr n treapta biologica :

CCBO5 = 144.06 mg/l

b) Debitul de calcul al instalaiei de epurare biologic:

QC = Qzi max = 0.28 m3/s c) Eficiena epurarii biologice : Gradul de eficienta global

GEb =

In general, bazinele cu namol activ permit reducerea continutului de CBO5 la valori mai mici de 25mg/l, conform NTPA 001/2005 , asigurand un grad de epurare cuprins intre 85-95%.

4. Incrcrea organic a bazinului cu nmol activ (IOB). IOB reprezint cantitatea de CBO5 din influent exprimat n kg CBO5/zi care poate fi ndeprtat dintr-un m3 de bazin de aerare.Datele din literatura ofera posibilitatea calcularii IOB n trei variante:a)Funcie de GE, de coninutul de materii n suspensie i de timpul de aerare:

K coeficient ce depinde de temperatur dupa cum urmeaza:t = 10 20oC K = 5; t = 20 30oC K = 6;t = 30 40oC K = 7;

b) Funcie numai de gradul de epurare:GE = 89 % IOB = 1,66 kg CBO5/m3zi GE = 94 % IOB = 1,24 kg CBO5/m3zi;

c)In conformitate cu definiia lui Imhoff:Pentru GE = 60 80 % IOB = 3,6 kg CBO5/m3zi.Pentru GE = 85 90 % IOB = 1,8 kg CBO5/m3zi

5. Se calculeaza ncrcarea organic a nmolului activ (ION):a) Pentru GE= 93% ION=0,22 CBO5/kg nmol activ zisaub)

CN concentraia nmolului; CN = 2,5 4 kg/m3 alegem 3 kg/m3Sau

c) ION = K(1 GEb) = 5 (1 0.85) = 0.75 kg CBO5/kg NA zi;

;6. Indicele volumetric al nmolului (IVN) IVN reprezint volumul unui gram de nmol total n suspensie dup 30 minute de sedimentare. IVN = 50 - 150 cm3/g n cazul n care nmolul activ acioneaz n condiii ce asigur o eficien corespunztoare procesului biologic de reinere a CBO5. IVN > 200 cm3-g n cazul n care nmolul activ se consider c este bolnav. Indicele de ncrcare organic: Variz n funcie de caracteristicile nmulului activ. Coninutul n materii totale solide (MTS)

7. Se calculeaz volumul bazinului de aerare:

V =

8. Calculul debitului de nmol activ recirculat (QR)

r = coeficient de recirculare

r = ;CR concentraia nmolului recirculat.Se va adopta CR = 10 kg /m3

9. Timpul de aerare, se poate determina n dou situatii:a)Cnd se consider c recircularea nmolului poate fi neglijat:

b)Luand in considerare namolul recirculat :

ta = Se considera ca valoarea maxima ce poate fi recirculata este asigurata de o valoare rmax=0.7 Pentru aceast valoare se calculeaz:

;

;Se vor verifica datele cu cele existente in literatura.

10. Se calculeaza debitul de nmol n exces:

;LSB = cantitatea de CBO5 pentru apa uzata ce urmeaz a fi prelucrata biologic, exprimat n kg/zi;LSB = V IOB kg/zi ;LSB = 1812.5 1.93 = 3498.12 kg/zi.

11. Se calculeaza necesarul de oxigen( CO ) necesar respiratiei endogene in procesul de nitrificare.Co reprezinta necesarul de oxigen pentru respiratia substratului si a respiratiei endogene a microorganismelor, iar in cazul in care sunt luate in considerare procesele de nitrificare, se adauga si necesarul de oxigen in nitrificare.

a. Calcului necesarului de oxigen se face pentru un proces de epurare fara nitrificare:

C0 = a GEb c + b CNtot , kg O2/zi ;C0 = 0.5 0.85 3485.099 + 0.15 4646.79 = 2178.18 kg O2/zia coeficient corespunztor utilizrii substanelor de ctre microorganisme; n cazul apelor uzate oreneti, a = 0,5 kg O2/kg CBO5;b oxigenul consumat de unitatea de nmol activ aflat n BNA n timp de o zi;b = 0,15 0,17 kgO2/kgCBO5 zi. Se adopt b = 0,15 kgO2/kg CBO5 zi.c coeficientul care defineste cantitatea total de materii organice exprimat prin CBO5 adus de apele uzate influenta n treapta biologic.

CNtot cantitatea total de nmol activ din bazinul de nmol activ exprimat prin fracia volatil;

12. Capacitatea de oxigenare(CO) - este definit ca fiind cantitatea de oxigen ce trebuie introdus n bazinul de nmol activ.

;Co necesarul de oxigen pentru consumarea materiei organice de catre microorganisme; raportul de eficien al transformrii de oxigen n apa epurata a unui sistem de oxigenare = 0,9; COS concentraia oxigenului la saturaie n condiii standard de temperatur(100C). COS =11,35 mgO2/l;CSA concentraia la saturaie a oxigenului n amestecul de ape uzate i nmol activ la temperatura de lucru (200C); CSA = 7,4 mg O2/l (STAS 11566/1991);CB concentraia efectiv de oxigen n amestecul de ape uzate i nmol activ, CB = 1,5 2 mg O2/l. Se adopt CB = 1,75 mg O2/l;K10, KT = coeficienti de transfer ai oxigenului in apa pentru t = 10 0 C si respectiv t= 20 0 C

= 0.83; p presiunea barometric calculat ca o medie a valorilor zilnice n oraul unde realizm epurarea apelor uzate;variaza intre 780-785 mm Hg. Se adopta p = 783 mmHg.

l3.Sisteme de aerare pneumatica Se folosesc dispozitive pneumatice de dispersie a aerului generat de compresoare sau turbosuflante. Dispersia se poate face cu :- bule fine, diametrul bulei este mai mic de 0,3 mm;- bule de diametru mijlociu = 0,3 3 mm;- bule mari, diametru este mai mare de 3 mm.Se va alege aerarea cu bule fine care utilizeaz sistemul de distribuie cu plci poroase. Se calculeaz capacitatea de oxigenare orar :

- coeficient funcie de msura sistemului de aerare;

= 24. Se calculeaz debitul de aerare necesar :

Qaer = Himersie adncimea de imersie a sistemului de distribuie a aerului care poate varia ntre 1,5 5 m. Se adopt Himersie = 4 m; COsp capacitatea specific de oxigenare a sistemului de insuflare a aerului, a crui valoare variaz ntre 8 10 g O2/m m3aer. Se adopta COsp = 9 g O2/m m3aer corespunztoare bulelor fine; Se calculeaza suprafaa plcilor poroase (Ap). Pozitionarea distribuitorul de aer se realizeaz la inaltimea de imersie pe toat suprafaa bazinului de aerare :

Ap = Qaer debitul de aer;i aer intensitatea aerrii;Se adopt i aer = 1 m3/m2min = 60 m3/m2h

Se calculeaza energia brut a sistemului de aerare: Eb = Himersie Es ,Wh/m2 ;Es consumul specific de energetic ;Se adopta Es = 5,5 Wh/m3;Eb = 4 5.5 = 22 Wh/m2.

Dimensionarea bazinului cu nmol activ

Pentru bazinul de nmol activ folosit n epurarea apelor uzate oreneti, se recomand nlimea bazinului de nmol activ:Hbazin = 3 5 m;

Inaltimea totala a bazinului va fi:Htotal = Himersie + Hs (m);Hs = 0,5 0,8 m ; Se adopta Hs = 0,7 ;Htotal = 4 + 0.7 = 4.7 m;

Limea bazinului de nmol activ:B = (1 1,5 ) Htot , m ;B = 1.25 4.7 = 5.875 m;

Lungimea bazinului de nmol activ:L = (8 18) B ,m ;L = 10 5.875 = 58.75 m; Determinarea numrului de compartimente necesar :V = n V1 ;n = V1 = B Htotal L ;V1 = 5.875 4.7 58.75 = 1622.23 m3;

5.3.2 Decantorul secundar

Decantorul secundar radial

Particularitatea regimului de functionare a decantorului consta in aceea ca viteza de circulatie a apelor variaza de la o valoare maxima in centrul decantorului pana la o valoare minima in dreptul jgheabului periferic colector.Din punct de vedere constructiv, decantoarele radiale se prezinta sub forma unor bazine de beton avand forma circulara in plan, in care apa uzata intra prin conducte (intrare