Variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale - epurare mecanica, chimica, biologica

Epurarea apelor uzate se poate realiza prin metode ce se bazeaza pe procese fizice, chimice si biologice, care difera functie de tipul poluantilor si concentratia lor in apa uzata. Se poate face o clasificare a acestor metode luand in considerare tipul procesului care sta la baza metodei de epurare:

Epurare mecanica

Epurare chimica

Epurare biologica

Epurare avansata

sau considerand operatiile si procesele unitare necesare pentru a realiza indepartarea poluantilor, intr-un anumit stadiu al sistemului de epurare in:

Epurare primara

Epurare secundara

Epurare tertiara (avansata)

Schita care reprezinta succesiunea si amplasarea obiectelor principale din statia de epurare cu aratarea pozitiilor relative intre ele precum si indicatii asupra fluxului tehnologic al apei, namolului, energiei electrice, al aburului si al altor agenti necesari epurarii constituie schema de epurare.

1. Procedeele de epurare mecanica

Asigura retinerea, prin procese fizice, a substantelor poluante sedimentabile din apele uzate, folosind in acest scop, constructii si instalatii in a caror alcatuire difera marimea suspensiilor retinute. Astfel, pentru retinerea corpurilor si suspensiilor mari se folosesc gratare si site; in unele situatii de scheme de epurare, aceasta operatie se numeste epurare preliminara. Pentru separarea, prin flotare sau gravitationala, a grasimilor si emulsiilor care plutesc in masa apei uzate, se folosesc separatoare de grasimi, iar sedimentarea sau decantarea materiilor solide, in suspensie separabile prin decantare, are loc in deznisipatoare, decantoare, fose septice etc. Acest procedeu de epurare este folosit frecvent in epurarea apelor uzate menajere, constituind o etapa intermediara de realizare totala a epurarii apelor, indeosebi pentru localitatile in care statia de epurare se construieste simultan cu canalizarea localitatii. In cazul cand in canalizarea oraseneasca sunt deversate mari cantitati de ape uzate industriale, pentru a proteja desfasurarea normala a proceselor de epurare in treapta mecanica, se prevede o epurare preliminara alcatuita din bazine de egalizare a debitelor de uniformizare a concentratiilor (in cazul apelor uzate industriale evacuate in sarje tehnologice), sau in bazine de neutralizare pentru apele puternic acide sau alcaline.

G/S – gratare/site;

DZ – deznisipator;

D.P. – decantor primar.

Epurarea mecanica consta in retinerea prin procedee fizice a substantelor insolubile care se afla in apele uzate. Metoda este larg folosita in epurarea apelor uzate menajere ca epurare prealabila sau ca epurare unica in functie de gradul de epurare necesar impus de conditiile sanitare locale, adica dupa cum ea trebuie sa fie urmata sau nu de alte trepte de epurare. Se obisnuieste insa ca la toate statiile de epurare – indiferent de gradul de epurare necesar – sa se prevada epurare mecanica, deoarece prin aceasta se poate realiza o simtitoare reducere a substantelor in suspensie si cresterea productivitatii instalatiilor de epurare. Retinerea substantelor din apele uzate se realizeaza prin constructii si instalatii, a caror alcatuire difera dupa marimea suspensiilor si procedeelor utilizate si anume: gratare, site, deznisipatoare, separatoare de grasimi, decantoare. Prelucrarea suspensiilor retinute din apele uzate, adica namolurile, care alcatuiesc o masa vascoasa, se realizeaza in functie de conditiile sanitare locale: ele pot fi indepartate si depozitate in stare proaspata in care se obtin, sau trebuie in prealabil supuse unor operatii care le modifica o parte din calitati si anume: gradul de nocivitate, vascozitatea, mirosul, aspectul si umiditatea. Modificarea acestor calitati se obtine prin fermentare si reducerea umiditatii namolurilor.

Fermentarea are drept efect principal mineralizarea substantelor organice retinute si transformarea acestora in elemente mai simple cum ar fi: bioxidul de carbon, metan, azot, etc. Reducerea umiditatii are drept scop crearea conditiilor pentru o mai usoara manipulare a namolurilor care se depoziteaza sau se utilizeaza cu folos. Aceste operatii au loc atat in spatiile prevazute la decantoarele in care au fost retinute namolurile, rezervoare sau bazine de fermentare a namolurilor, cat si pe platformele de uscare, in instalatii de deshidratare sub vacuum, instalatii de uscare termica, instalatii de incinerare, etc.

Realizarea acestor procese tehnologice impune existenta unor constructii si instalatii de deservire si anume:

conducte si canale de legatura intre elementele tehnologice de baza;

dispozitive si aparate de reglari automate sau comandate, masura, control si semnalizari;

rezervoare de inmagazinare a gazelor produse la fermentarea namolurilor;

centrala termica pentru producerea energiei calorice necesare prelucrarii namolurilor;

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

statii de pompare pentru ape uzate si pentru namol;

constructii pentru varsarea in emisar a apelor epurate;

platforme pentru depozitarea namolului fermentat;

reteaua de alimentare cu apa potabila si industriala;

drum de acces si de exploatare;

cladiri administrative;

instalatii electrice exterioare si interioare de forta si lumina;

laborator (in functie de marimea statiei)

plantatii, imprejurimi.

Schema de epurare mecanica

Aceasta schema cuprinde in mod obisnuit gratare, dezintegratoare de deseuri, deznisipatoare, separatoare de grasimi, decantoare, varsarea apei in emisar si rezervoare sau bazine de fermentare a namolurilor, instalatii de deshidratare a namolurilor.

Fig. 3.1. Schema de epurare mecanica

2. Procedeele de epurare mecano – chimica

Epurarea mecano – chimica consta in retinerea substantelor in suspensie, coloidale si dizolvate prin tratarea apelor uzate cu substante chimice (reactivi). Procedeele folosite sunt: neutralizarea, diluarea, coagularea si altele care reduc concentratia substantelor continute in apele uzate. Epurarea chimica este insotita este de obicei si de o epurare mecanica, aceasta fiind alcatuita din gratare, decantoare, centrifuge si de aceea metoda poarta denumirea de epurare mecano – chimica. La apele uzate menajere epurarea chimica se aplica la dezinfectarea apelor epurate partial prin alte metode, la coagularea namolurilor, la dezinfectarea instalatiilor, etc. Tot printre aceste metode de epurare mecano – chimice trebuie incluse si metodele electrolitice. Metoda consta in trecerea unui curent electric prin apa uzata. Ionii de electrolit care se formeaza se colecteaza in mod corespunzator spre electrozi, care se fac din otel, si cu care intra in combinatie; se formeaza oxizi de fier care actioneaza ca un coagulant. Epurarea chimica se face cu clor gazos sau hipoclorit de calciu, ceea ce va duce la instalatii diferite. Amestecul clorului cu apa uzata se poate realiza in canalul de varsare a apei epurate in emisar, sau intr-un bazin de contact. Namolurile retinute in bazinul de contact sunt conduse in decantoarele primare iar de aici, la instalatiile fermentare. Se aplica la apele uzate in compozitia carora predomina materii solide in suspensie, coloidale si dizolvate care nu pot fi retinute decat numai prin tratarea acestor ape cu reactivi chimici de coagulare. Pentru a creste eficienta procesului chimic, apele vor fi supuse, in prealabil, epurarii mecanice, de aceea acest procedeu poarta denumirea de epurare mecano – chimica. La apele uzate menajere, acest procedeu se aplica la dezinfectarea apelor uzate, procedeul fiind aplicat frecvent in epurarea apelor uzate industriale. In mod obisnuit epurarea mecanica si epurarea mecano – chimica constituie epurarea primara a apelor uzate, iar constructiile si instalatiile aferente alcatuiesc trepta mecanica a unei statii de epurare.

Epurare mecano-chimica

G/S – gratare/site;

Dz – deznisipator;

C-F – separator grasimi;

D.P. – decantor primar;

Aceasta schema cuprinde obiectele pentru epurarea mecanica, la care se adauga obiectele corespunzatoare tratarii cu coagulanti sau statia de dezinfectare.

Fig. Schema de epurare mecano-chimica

3. Procedeele de epurare mecano – biologica

Epurarea mecano – biologica foloseste activitatea unor microorganisme pentru oxidarea si

mineralizarea substantelor organice aflate in apa uzata.Epurarea biologica este precedata in

mod obisnuit de epurare mecanica, necesitatea acesteia nefiind impusa de fenomenele

biologice, ci de faptul ca mareste productivitatea intregii instalatii de epurare.

Bacteriile folosite in epurarea biologica difera in functie de tipul apei uzate. Astfel, pentru apele uzate menajere, epurarea biologica se bazeaza pe bacterii aerobe care preiau din aer sau din apa oxigenul de care au nevoie, ceea ce implica o buna aerare, capabila sa furnizeze oxigenul necesar. Mineralizarea substantelor organice din apele uzate se poate realiza de asemenea in conditii anaerobe prin procese de reducere, insa necesita mai mult timp, se produc mirosuri neplacute si de aceea acest procedeu poate fi utilizat in locuri izolate care sa nu creeze folosintelor vecine nocivitati necorespunzatoare.

Epurarea biologica poate fi realizata prin doua grupe mari de constructii si anume:

Constructii in care epurarea se petrece in conditii apropiate de cele naturale; intre acestea se incadreaza campurile de irigatii, iazurile biologice si campurile de infiltratii.

Constructii in care epurarea biologica se realizeaza in conditii create artificial sub actiunea bacteriilor aerobe puternic alimentate cu oxigen si anume: filtre biologice numite biofiltre si bazine cu namol activ numite si aerotancuri; la apele uzate menajere, aceasta epurare se face intr-una sau cel mult doua trepte. In constructiile din prima treapta se realizeaza o epurare foarte inaintata 99-99,5[%] astfel incat apele pot fi varsate direct in emisari.

In constructiile de epurare din cea de-a doua treapta, apele rezultate contin cantitati importante de namol activ, adica bogat populat in bacterii oxidante si care nu pot fi evacuate in emisar pentru ca ar provoca acolo aproximativ aceleasi pagube ca si apele uzate netrecute prin statia de epurare. Aceste namoluri trebuie retinute in statia de epurare intocmai ca si depunerile si namolurile separate prin epurarea mecanica, operatie ce se realizeaza in decantoare, asemanatoare decantoarelor folosite la epurarea primara. Pentru diferentiere, decantoarele poarta denumirea treptei de epurare din care fac parte. Astfel, la epurarea mecanica se numesc decantoare primare, la epurarea biologica cu o singura treapta – decantoare secundare, iar cele de la epurarea biologica cu doua trepte – decantoare tertiare. Dupa decantarea secundara apele uzate mai contin inca bacterii banale si patogene, intrucat constructiile pentru epurarea mecanica si biologica nu asigura distrugerea totala a acestora. Pentru distrugerea bacteriilor se foloseste dezinfectarea apelor prin clorinare sau prin alte mijloace. In asemenea cazuri, epurarea mecano – biologica se completeaza deci cu o epurare chimica. Namolul retinut dupa epurarea biologica este supus prelucrarii odata cu acela provenit de la epurarea mecanica. Cum insa el contine o mare cantitate mare de apa 98-99[%], inainte de a fi trimis la fermentare este uneori trecut prin bazine de concentrare a namolului; se obtine astfel o oarecare reducere a cheltuielilor pentru fermentare.Epurarea biologica cu namol activat necesita pe langa constructiile de baza indicate anterior si constructii si instalatii de deservire suplimentare celor indicate la epurarea mecanica si anume:

instalatii pentru producerea sau introducerea artificiala a aerului;

statii de pompare si conducte pentru transportul si distributia namolului activ, a aburului;

recipiente si dispozitive pentru conditionarea namolului.

Epurarea biologica asigura un grad inalt de epurare, adeseori fiind practic completa. Se bazeaza pe actiunea comuna a proceselor mecanice, chimice si biologice si pot avea loc in conditii naturale (campuri de irigare si de infiltrare, iazuri biologice etc), sau in bazine de aerare cu namol activ de mica sau de mare incarcare, cu aerare normala sau prelungita. Pentru apele uzate industriale in compozitia carora lipsesc substantele nutritive (azot si fosfor) necesare bacteriilor aerobe, se prevad bazine speciale pentru introducerea acestor substante chimice (este mai economica solutia de epurare in comun a acestor ape industriale cu apele uzate menajere, deoarece deseurile orasenesti contin suficiente cantitati de azot si fosfor). Constructiile si instalatiile in care se realizeaza procesele biochimice de epurare biologica, alcatuiesc treapta secundara a statiei de epurare, avand drept scop final, retinerea materiilor solide in solutii si in special a celor organice. Namolul produs in treapta biologica este retinut prin decantare, in decantoarele secundare, numite si bazine clarificatoare. In aceasta treapta de epurare sunt necesare, dat fiind complexitatea proceselor, unele constructii si instalatii de deservire (instalatii pentru producerea si introducerea artificiala a aerului, statii de pompare si conducte pentru transportul si distributia namolului activ etc). In conditiile functionarii normale a treptei de epurare primare si secundare, eficienta acestora exprimata prin gradul de epurare realizat in ceea ce priveste materiile organice si a materiilor in suspensie, separabile prin decantare, poate fi apreciat la 75 – 92 %. De exemplu, apele uzate menajere epurate complet ( primar si secundar), vor contine 15 – 20 mg CBO5 / dm si 20 – 30 mg suspensii / dm la deversare in receptor. Apele uzate orasenesti vor avea valori superioare acestora, marimea lor depinzand de incarcarea in poluanti a apelor uzate industriale. In acest caz obtinerea de valori mai mici presupune suplimentarea schemei clasice a statiei de epurare (de exemplu, introducerea da mai multe trepte de epurare biologica).

Epurare mecano-biologica

G/S – gratare/site;

Dz – deznisipator;

D.P. – decantor primar;

B.N.A. – bazin cu namol activ;

D.S. – decantor secundar.

Aceasta schema de epurare mecano – biologica cuprinde o treapta de epurare mecanica si una de epurare biologica. Treapta de epurare mecanica este asemanatoare celei precedente; ea poate fi completata cu biocoagulatoare, in cazul  in care in statie exista namol activ, sau in lipsa acestuia – cu bazine de preaerare. O parte din instalatiile de epurare mecanica pot fi folosite si pentru recircularea si prelucrarea namolurilor care fac parte din epurarea biologica. Epurarea biologica prin filtre biologice poate fi facuta in una sau doua trepte. Decantoarele secundare se prevad dupa fiecare treapta de filtre sau numai dupa ultima treapta. Pentru obtinerea unui grad de epurare mai ridicat apa poate fi recirculata in cadrul fiecarei trepte de epurareEpurarea biologica prin bazine cu namol activ (bazine de aerare) se realizeaza prin constructii de diferite tipuri si poate fi: completa sau partiala. Dupa bazinele de aerare se prevad decantoare secundare, namolul retinut in aceste decantoare fiind trimis in concentratoare de namol si apoi prin pompare ca namol de recirculare in bazinele cu namol activ, ceea ce prisoseste (namol in exces) fiind trimis in biocoagulatoare si decantoare primare. Pentru dezinfectarea apelor la care se foloseste clorinarea, ca bazine de contact la filtrele biologice pot folosi decantoarele secundare; la bazinele cu namol activ trebuie construite bazine de contact speciale deoarece in cazul utilizarii decantoarelor secundare speciale, bacteriile aerobe ar fi distruse prin clor pierzandu-se calitatile namolului activ.

Fig. 3.3. Schema de epurare mecano – biologica