Epurarea apelor uzate

Epurarea apelor uzate industriale sau menajere constituie un ansamblu de procedee fizico-chimice si biologice prin care impurificatorii de origine minerala, organica sau bacteriana sunt redusi pana la limite care nu pericliteaza mediul inconjurator, facand posibila utilizarea apelor pentru diferite necesitati ale consumatorilor.

Prelucrarea apelor uzate se realizeaza in statii de epurare, marimea acestora fiind determinata de debitele si caracteristicile apelor uzate, de gradul de epurare necesar, de scopul in care se utilizeaza apele epurate, etc. Epurarea apelor uzate are loc in trei etape: epurarea primara sau mecanica, in care are loc separarea particulelor grosiere, epurarea secundara sau biologica, in care substanta organica este redusa si epurarea tertiara, care presupune indepartarea chimica a substantelor biogene si a altor substante prezente in apele reziduale (figura 5.6).

Figura 5.6. Schema generala de epurare a apelor uzate (S. Stoianovici si D. Robescu, 1989)

Epurarea primara sau mecanica a apelor menajere si industriale nepoluate chimic se realizeaza prin procedee mecanice, iar a celor provenite din industrie poluate chimic si prin metode chimice de neutralizare, fapt pentru care se mai numeste si treapta fizico-chimica.

Epurarea mecanica cuprinde metode de indepartare a materiilor solide in suspensie, separabile prin decantare. Suspensiile grosiere sunt retinute prin trecerea apelor uzate prin gratare, site sau denisipatoare. Uleiurile si grasimile sunt separate in bazine speciale prin flotatie naturala sau cu insuflare de aer, iar evacuarea acestora se realizeaza prin deversare sau cu dispozitive bazate pe adeziune. Separarea materialelor in suspensie se realizeaza prin sedimentare, in bazine decantoare primare, in care suspensiile depuse formeaza namolul primar, iar apa limpede este colectata si evacuata in treapta urmatoare.

Epurarea secundara are ca scop descompunerea substantelor organice dizolvate sau in stare coloidala din apa decantata, cu ajutorul microorganismelor. Din acest motiv, treapta secundara de epurare se numeste si treapta biologica. Dupa natura proceselor utilizate, epurarea biologica poate fi naturala sau artificiala.

Epurarea biologica naturala se realizeaza in campuri de irigare si filtrare sau in iazuri de oxidare si stabilizare. Campurile de irigare si filtrare sunt amenajate pe terenuri nisipoase sau nisipo-argiloase. Filtrarea se face prin patura superficiala pe sol, dupa care apele sunt colectate printr-un sistem de canale de drenare si deversare in rauri. Iazurile de oxidare si stabilizare, numite si iazuri biologice, sunt bazine putin adanci, construite in asa fel incat suprafata de contact dintre apa si aer sa fie maxima. Deseurile organice se descompun pe substrat, iar microfitele planctonice din masa apei asigura aerarea. Aceste sisteme de epurare necesita spatii intinse, au o capacitate limitata si sunt relativ lente pentru a prelucra cantitatile foarte mari de ape uzate provenite din industrie sau din aglomerarile urbane.

Epurarea biologica artificiala se realizeaza cu ajutorul filtrelor biologice, in bazine cu namol activ, bazine cu regenerarea namolului, santuri oxidante, etc.

Filtrele biologice sau biofiltrele sunt formate din materiale dure si rezistente (piatra sparta, bolovanii materiale plastice usoare, etc.) pe care se formeaza o pelicula biologica alcatuita din diverse organisme (bacterii, protozoare, ciuperci), care mineralizeaza substantele organice biodegradabile. Desi randamentul biofiltrelor este de circa 80%, utilizarea lor este limitata la debite mici de ape uzate.

Lucrare: Concursul scolar de geografie - clasa a ix – a Lucrare: Europa - regiuni si tari - relieful, clima, hidrografia, vegetatia

Bazinele de aerare cu namol activ reprezinta procedeul cel mai utilizat in statiile de epurare. In bazinele de aerare se introduce namol activ ce contine populatii de bacterii, protozoare, ciuperci care descompun substantele organice. Metoda este eficienta si permite prelucrarea unei cantitati mari de apa uzata.

Santurile de oxidare sunt instalatii de epurare biologica cu aerare prelungita. Procesele de oxidare a materiei organice sunt similare celor  cu namol activ, durata de aerare este prelungita iar namolul este stabilizat si partial mineralizat. Dupa realizarea descompunerii substantelor organice in filtre biologice, bazine de aerare sau santuri de oxidare, apa intra in bazine decantoare secundare, de unde trece in treapta urmatoare, iar namolul este indepartat.

Epurarea tertiara are ca scop eliminarea prin procedee chimice a substantelor minerale si organice nebiodegradabile. Aceasta treapta se aplica apelor uzate industrial pentru neutralizarea si indepartarea substantelor ce nu au fost descompuse in treapta primara si secundara. In statiile mari de prelucrare a apelor menajere se aplica in aceasta treapta si procedee de defosfatare si denitrificare a apelor.

Dupa amestecul apelor cu reactivi, sunt trecute in bazine de floculare apoi in decantoare tertiare, in care se separa apa epurata de namol. In functie de utilizarea ulterioara a apelor astfel prelucrate ele pot fi supuse unui nou proces de filtrare pe nisip sau carbune activ apoi sunt dezinfectare prin diferite metode.

Namolurile rezultate din decantoarele primare si secundare sunt prelucrate, facandu-le astfel mai putin nocive si mai usor de manipulat in cadrul operatiunilor ulterioare (figura 5.7).

Dupa eliminarea unei parti din apa continuta de acestea, namolurile sunt supuse fie unei deshidratari mecanice urmate de incinerare, fie descompunerii anaerobe si aerobe, urmate de utilizarea lor ca ingrasamant.

Fermentarea anaeroba are loc in metantancuri si se desfasoara in doua etape:

in prima etapa are loc degradarea si lichefierea materiei organice solide supuse fermentarii si transformarea ei in acizi grasi, aminoacizi, aldehide, cetone sub actiunea enzimelor extracelulare produse de microorganismele anaerobe;

in etapa a doua, molecule simple sunt asimilate de celulele bacteriene sau alte microorganisme si degradate de enzimele intracelulare pana la apa, bioxid de carbon, metan. Gazele degajate in procesul de fermentatie anaeroba sunt captate si utilizate drept combustibil pentru incalzirea namolurilor care se introduc in metantancuri.

Figura 5.7. Schema de tratare a namolurilor din statiile de epurare

(S. Stoianovici si D. Robescu, 1989)

Namolurile rezultate din epurarea primara si secundara pot fi stabilizate si pe cale aeroba prin aerarea separata a acestora in bazine deschise. Metoda este simpla, namolul rezultat are un numar redus de germeni patogeni, cantitati mici de grasimi, dar exista dezavantajul consumului de energie pentru utilajele de aerare.

Dupa fermentarea anaeroba sau stabilizarea aeroba namolurile rezultate sunt deshidratate mecanic sau sunt uscate pe paturi de uscare, inainte de a fi utilizate ca ingrasaminte in agricultura.