Procese unitare pentru epurarea apelor uzate industriale

Procese tehnologice componente (P.T.C.)

A. Procese fizice

Procesele fizice de epurare sunt acelea n care substantele poluante nu sufera transformari in alte substante, avand la baza principiile:

a) separarea gravitationala a particulelor grele, nedizolvate in apa, sub influenta gravitatiei, prin sedimentare, prin flotatie sau prin centrifugare.

b) flotatia este un proces unitar de separare din apa, sub actiunea campului gravitational terestru, a particulelor cu densitate mai mica decat a apei. Flotatia poate fi naturala sau cu aer introdus in apa sub forma de bule fine. Scopul flotatiei este de a forma o spuma stabila care sa incorporeze particulele insolubile.

c) filtrarea consta in trecerea apei printr-un mediu poros in care are loc retinerea prin fenomene predominant fizice. Filtrarea este un proces de sitare cu ajutorul unei tesaturi fine.

d) retinerea pe gratare si site a impuritatilor mari (crengi, fire, etc) pe gratare si a celor mai mici pe site. Sitele servesc pentru retinerea impuritatilor nedizolvate de dimensiuni mai mici si sunt realizate din table metalice sau din placi de material plastic perforat. Acestea pot fi statice si mobile (ciururi cu miscare de vibratie sau giratoare).

e) epurarea in filtre granulare si filtre cu prestrat. Procesul consta in filtrarea prin straturi de materiale granulare (de ex. din antracit, nisip cuartos, granat) aranjandu-se cu diametrul descrescand in sensul de curgere.

f) epurarea prin membrane. Membrana este o bariera pentru speciile moleculare sau ionice din apa. Procesul de epurare cu membrane se numeste osmoza, care poate fi directa sau inversa.

Alte metode de epurare prin membrane sunt:

* ultrafiltrarea - se folosesc mai multe membrane cu permeabilitate selectiva pentru anumiti componenti.

* electrodializa - foloseste membrane cu permeabilitate selectiva la anioni, respectiv cationi, deplasarea acestora facandu-se sub influenta unui camp electric, ca la electroliza.

g) transferul intre faze se bazeaza pe trecerea poluantilor intr-o alta faza, nemiscibila cu apa, care poate fi lichida, solida sau gazoasa.

h) distilarea consta in trecerea apei in faza de vapori, prin incalzire, urmata de condensarea vaporilor, deoarece impuritatile au o volatilitate mai redusa decat apa.

i) inghetarea consta in trecerea apei in faza solida sub forma de cristale de gheata, care se separa de reziduuri.

j) spumarea este un proces de separare a unor impuritati organice dizolvate in apa.

k) absorbtia are la baza fenomenul de retinere pe suprafata unui corp a moleculelor unei substante dizolvate in apa. Materialul, lichid sau solid, pe care are loc retinerea se numeste absorbant, iar substanta retinuta absorbat.

Ca absorbanti se folosesc materiale solide cu suprafata specifica mare, carbunele activ, cenusa fina, etc. Carbunele activ poate retine o masa de substante organice de pana la 5% din greutatea sa .

B. Procese chimice:  prin procesele chimice de epurare, poluantii sunt transformati in alte substante mai usor de separat, precipitate insolubile, gaze, care pot fi stipale sau care au o activitate nociva mai redusa.

a) neutralizarea este un proces prin care pH-ul unei solutii uzate este reglat prin adaos de acizi sau baze.

b) oxidarea si reducerea

Scopul oxidarii este de a converti compusii chimici nedoriti in altii mai putin nocivi . Reducerea consta in transformarea unor poluanti cu caracter oxidant in substante inofensive care pot fi usor epurate.

c) precipitarea este un proces de epurare bazat pe transformarea poluantilor din apele reziduale in produsi insolubili.

d) coagularea si flocularea

e) schimbul ionic

Schimbatorii de ioni se utilizeaza mai ales pentru dedurizarea apelor, folosind cationati in forma sodiu (Na), iar regenerarea lor se face cu clorura de sodium.

Folosirea schimbatorilor de ioni este o solutie mai scumpa.

C. Procese biologice

Substantele organice pot fi indepartate din apa de catre microorganisme care le utilizeaza ca hrana, respectiv sursa de carbon.

Epuraea apelor reziduale prin procese biologice poate fi :

* Epurarea biologica aeroba

* Epurarea biologica anaeroba

D. Dezinfectia: dezinfectia este necesara in cazul apelor uzate care contin microorganisme. Daca sterilizarea presupune distrugerea tuturor microorganismelor, prin dezinfectie nu se distrug toate. Un dezinfectant pentru apa este clorul. Dintre metodele fizice de dezinfectie, cele mai utilizate sunt metoda termica si iradierea cu radiatii de energie ridicata.

Mecanismul procesului de epurare

In urma colectarii apelor uzate provenite din folosinte, a rezultat un debit mediu de 600 mc./zi. Apa uzata va fi tratata intr-o statie de epurare care cuprinde doua etape tehnologice: tratarea mecanica si tratarea biologica.

A.     Tratarea mecanica are urmatoarea solutie constructiva:

deznisipator – separator de grasimi

bazin de egalizare – omogenizare si pompare

B.     Tratarea biologica se realizeaza utilizandu-se urmatoarele dispozitive:

instalatia automatizata de deshidratare in saci

bazinele de aerare cu:

tanc de hidroliza

tanc de nitrificare – denitrificare heterotrofa

tanc de nitrificare autotrofa

camera de coagulare

tanc de sedimentare secundara

unitate de dozare polielectrolit

instalatie de aerare cu patru compresoare

instalatie de dezinfectie cu ultraviolete.

Apa limpezita si tratata biologic este utilizata si ca apa tehnologica de spalare nisip si platforme in statia de epurare, prin intermediul unei pompe montate in caminul de evacuare efluent, cat si pentru cei doi hidranti proiectati pe linia de spalare.

Apele uzate necesita o epurare pentru a putea fi deversate in mediul inconjurator, respectiv in receptor.

Conform calculului de dimensionare de mai jos, gradul necesar de epurare este de cca. 79,04% pentru materiile solide in suspensie, 91,27% pentru consumul biochimic de oxigen la cinci zile CBO5, 92,72% pentru azot amoniacal, 78,16% pentru azotul total TKN si de 82,53% pentru fosforul total TP.

Deci, statia de epurare pe langa indepartarea unor poluanti clasici ca MTS (materii solide in suspensie) si CBO5, trebuie sa realizeze si reducerea amoniului, azotului si fosforului, precum si a bacteriilor patogene existente in apele uzate.

Epurarea apei in statii de epurare se realizeaza in mai multe trepte si anume: treapta primara, treapta secundara si treapta tertiara. Ca produsi finali ai procesului de epurare dintr-o statie de epurare rezulta: apa purificata in diferite grade, functie de proces si de starea ei initiala, precum si namoluri.

        Schema de epurare se alege pe baza unor calcule tehnico-economice comparative intre mai multe variante facute prin considerarea mai multor factori ca: existenta de terenuri disponibile pentru statii de epurare sau economic inapte pentru alte folosinte, posibilitatea asigurarii zonei de protectie sanitara in jurul statiei de epurare, obligativitatea asigurarii gradului de epurare necesar, distanta fata de emisarul in care se deverseaza apele purificate, cantitatile de namoluri rezultate in fiecare proces de epurare si posibilitatile de depozitare sau de distrugere a lor, posibilitatea asigurarii statiei de epurare cu personal calificat.

Document online: Laborator DEEA - determinarea parametrilor amplificatoarelor operationale prin masuratori Document online: Circuit integrat LM317

        In functie de volumul de apa epurata zilnic si de natura apelor se poate opta din punct de vedere economic si constructiv pentru rezervoare din diferite materiale sau bazine din beton.

Bilant de materiale

Statia de epurare proiectata desavarseste unui oras cu 40.000 locuitori.

Desi apele uzate au o densitate mai mare decat apele naturale si o vascozitate diferita, in calcule se considera ca au aceeasi densitate si vascozitate ca a apelor naturale.

Debitul volumic al apei la intrare in statie este:

Debitul masic al apei la intrare in statie este:

Bilantul de materiale pentru gratare

Ecuatia generala de bilant pentru gratare este:

Conform literaurii:

volumul retinerilor pe gratare este:           (1)

densitatea retinerilor de pe gratare este:                                          (2)

Din (1) si (2) rezulta:

Bilantul de materiale pentru deznisipator

Ecuatia generala de bilant pentru deznisipator este:

Conform literaturii:

volumul retinerilor in deznisipator este:                          (3)

densitatea retinerilor din deznisipator este:                                       (4)

Din (3) si (4) rezulta:

Bilantul de materiale pentru separatorul de grasimi

Ecuatia generala de bilant pentru separatorul de grasimi este:

Conform literaturii:

volumul  retinerilor din separatorul de grasimi este: (5)

densitatea retinerilor din separatorul de grasimi este: (6)

Din (5) si (6) rezulta:

Bilantul de materiale pentru decantorul primar

Conform literaturii:

volumul de namol din decantorul primar este:                                                                      (7)

densitatea namolului din decantorul primar este:                   (8)

Din (7) si (8) rezulta:

Bilantul de materiale pentru decantorul secundar

Ecuatia generala de bilant pentru decantorul secundar este:

Conform literaturii:

volumul de namol din decantorul secundar dupa bazinul cu namol activat este:                                                                     (9)

densitatea namolului din decantorul secundar este:             (10)

Din (9) si (10) rezulta:

Prezentarea bilantului real de materiale sub forma tabelara

Tabelul 3 Bilant de materiale