Upload
diana-ioana
View
227
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/17/2019 statie de epurare pentru un oras
1/12
Universitatea Babeş-Bolyai Cluj Napoca
Facultatea de Ştiinţa şi Ingineria Mediului
Specializarea: Gestiunea şi ProtecţiaMediului
GESTIUNE RESURSELOR DE P
ST TIE DE EPUR RE PELOR UZ TE
Pentru un oras
Îndrumător: Student: Prof. dr. Calin BACIU Encica Ioana - Diana
8/17/2019 statie de epurare pentru un oras
2/12
Cuprins
1.
Introducere
2.
Variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale
3.
Fise tehnice ale utilajelor dimensionate
4.
Concluzii
5.
Bibliografie
8/17/2019 statie de epurare pentru un oras
3/12
1.
Introducere
Apele uzate municipale reprezinta amestecul dintre apele uzate menajere si apele uzate
industriale. Apele uzate menajere sunt apele uzate din gospodarii care au fost utilizate pentru
pregatirea alimentelor, pentru spalarea hainelor, pentru igiena personala, etc.
Procesul de epurare constă în îndepărtarea din apele uzate a substanţelor poluante, în scopul
protecţiei calităţii apelor şi a mediului înconjurător. Epurarea apelor uzate se efectuează în
construcţii şi instalaţii grupate într -o anumită succesiune tehnologică în cadrul unei staţii de epurare.
Mărimea staţiei de epurare va depinde de cantitatea şi calitatea apelor uzate ale receptorului, de
condiţiile tehnice de calitate, care trebuie să le îndeplinească amestecul dintre apa uzată şi a
receptorului în aval de punctul de deversare a apelor uzate, astfel încât folosinţele din aval să nu fie
afectate. O caracteristică a staţiilor de epurare o reprezintă ‘’materia primă’’ care este apa uzată a
cărei puritate este destul de ridicată. Randamentul impus la eliminarea poluanţilor din apă (gradul de
epurare) este adesea la ordinul a 80% şi chiar peste 95%.
In vederea elaborarii proiectului tehnologic al unei statii de epurare a apelor uzate municipale avem
nevoie de urmatoarele date de proiectare:
Debite de calcul:
Qzi,med= 0,280 m3/s
Qzi,max= 0.365 m3/s
Qorar,min= 0,255 m3/s
Qorar,max= 0,370 m3/s
Compozitia apelor uzate care sunt introduse in statia de epurare:
Solide in suspensie: CiSS= 250mg/l
Substante organice: CBO5= 300mg/l
CCOCr = 420mg/l
Azot total: CiN= 11.0 mg/l
Temperatura apei uzate: 200C
8/17/2019 statie de epurare pentru un oras
4/12
pH-ul =7
Constanta de consum a oxigenului din apele uzate : K 1=0,1 zi-1
Analizele de laborator al receptorului natural in care se dezvolta apele uzate epurate:
Oxigen dizolvat: COr = 6 mg/l (concentratia oxigenului dizolvat din receptor)
Substante organice: CBO5= 20 mg/l
CCOCr = 50 mg/l
Solide in suspensie: CSS= 50 mg/l
Azot total: C N= 2,5 mg/l
Temperatura medie a apei este de 10
0
C
Constanta de oxigenare a apei: K 2=0,2 zi-1
Standardele sau normativele care reglementeaza valorile principalilor indicatori de calitate
pentru emisari sau pentru recirculare sunt: Normativul din 28/02/2002- privind stabilirea limitelor de
incarcare cu poluanti a apelor uzate industriale si orasenesti la evacuarea in receptorii naturali,
NTPA-001/2005 si Normativul NTPA-002 privind conditiile de evacuare a apelor uzate in retelele
de canalizare ale localitatilor si direct in statiile de epurare. Valorile limita de incarcare cu poluanti a
apelor uzate industriale si urbane evacuate in receptori naturali, se aplica tuturor categoriilor de
efluenti proveniti sau nu din statiile de epurare.
Cea mai importanta etapa in proiectarea unei statii de epurare a apelor uzate o reprezinta
selectia proceselor si operatiilor unitare in vederea alcatuirii procesului tehnologic de epurare a
apelor uzate. In procesul de selectie aspectul cel mai important il reprezinta evaluarea diverselor
operatii si procese unitare precum si interactiunile dintre acestea. Cei mai importanti factori care
intervin in evaluarea si selectia operatiilor si proceselor unitare sunt: debitul de ape uzate, variatiile
de debit si compozitie ale apelor uzate, caracteristicile apei uzate, poluanti care inhiba sau care se
mentin neschimbati in timpul epurarii apelor uzate, conditiile climaterice, conditiile de reactoe si
alegerea reactorului, performantele realizate, reziduuri rezultate, prelucrarea namolurilor rezultate
din procesul de epurare, factorii de mediu, necesarul de substante chimice, necesarul de energie si
alte resurse, performantele procesului de epurare, complexitatea procesului, s.a.
8/17/2019 statie de epurare pentru un oras
5/12
2.
Variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale
Procedeele de epurare mecanică asigură reţinerea prin procese fizice a substanţelor poluante
sedimentabile din apele uzate folosind în acest scop construcţii şi instalaţii a căror alcătuire diferă
după dimensiunea particulelor sau suspensiilor reţinute. Pentru reţinerea corpurilor sau suspensiilor
mari se folosesc grătare şi site. Pentru separarea prin flotare gravitaţională a grăsimilor si a
emulsiilor care plutesc în masa apei uzate se folosesc separatoare de grăsimi, iar sedi mentarea sau
decantarea materialelor solide în suspensie separabile are loc în deznisipatoare, decantoare şi fose
septice.
Procesul de epurare mecano-biologică se bazează pe acţiunea comună a proceselor mecanice,
chimice şi biologice şi pot avea loc în condiţii naturale (câmpuri de irigare ş i de infiltrare, iazuri
biologice, lagune aerate) sau în condiţii artificiale prin filtrare biologică (filtre biologice, filtre
biologice scufundate, filtre turn, aerofiltre) sau în bazine de aerare cu nămol activ de mică sau de
mare încărcare, cu aerare normală sau prelungită.
Alegerea variantei optime din punct de vedere tehnologic se poate realiza prin doua
modalitati: pe baza experientei anterioare existente pentru statii de epurare cu aceeasi capacitate,care
utilizeaza procese combinate(de epurare conventionala si avansata similare) sau pe baza evaluarii
tuturor factorilor ce contribuie la selectia operatiilor si proceselor unitare care alcatuiesc schema
tehnologica de epurare. Evaluarea din punct de vedere tehnic a solutiilor propuse vizeaza in primul
rand analiza eficientelor de epurare pentru diferitele variante tehnologice propuse pentru epurarea
apelor uzate. Considerand o serie de valori medii ale eficientei de eliminare a poluantilor(exprimata
prin gradul de epurare) pentru diferite operatii si procese unitare se pot determina caracteristicile
efuentului pentru diferite solutii tehnologice propuse. Considerand caracteristicile influentului,
diferitele variante tehnologice de epurare propuse si gradele medii de epurare selectate pe baza unui
tabel, se realizeaza o ierarhizare a alternativelor din punct de vedere tehnic.
Pentru fiecare utilaj avem eficienta constructiilor de epurare, exprimata in %. Cu ajutorulacestor grade de epurare standard, calculam concentratia la iesire care reprezinta si intrarea inurmatoarea treapta.
Conform definiţiei, gradul de epurare se calculează cu relaţia:
100Ci Cf
GE Ci
[%],în care:
8/17/2019 statie de epurare pentru un oras
6/12
Ci – reprezintă valoarea concentraţiei iniţiale a indicatorului fizic, chimic din apele uzate, pentrucare se determină gradul de epurare, (mg/L) ;Cf - reprezintă valoarea concentraţiei finale a aceluiaşi indicator după epurarea apei uzate, (mg/L);
Determinarea capacitatii statiei de epurare precum si eficienta sa sunt calculate functie devalorile gradului de epurare necesar pentru principalii indicatori de calitate ai apelor uzate. Prin gradde epurare se intelege procentul de reducere ca urmare a epurarii a unei parti din compusii poluantide natura fizica, chimica si biologica din apele uzate astfel incat procentele ramase sa satisfacacerintele legislative impuse apei uzate epurate avand in vedere amestecarea acesteia cu apaemisarului considerat. În funcţie de valoarea obţinută a gradului de epurare determinat se comparăcu datele care exprimă eficienţa construcţiilor şi staţiilor de epurare stabilindu-se în final mărimeastaţiei de epurare din punct de vedere a metodelor şi procedeelor de epurare ce trebuiesc adoptate.
In urma elaborarii calculelor concentratiilor intermediare, pentru fiecare treapta de epurare in
cazul fiecarei variante propuse,cu ajutorul relatiei: Cf = (−)
100 mg/l, am constatat că cea mai
buna epurare a apelor uzate municipale este reprezentata de catre urmatoarea varianta tehnologica:
a.u. a.e.
In care: a.u. – apa uzataG/S – gratare/siteDZ – deznisipatorSG – separator grasimiDP – decantor primarBNA – bazin cu namor activDS – decantor secundar
a.e. – apa epurataDatele obtinute sunt centralizate in tabelul urmator:Varianta
Indicatori
Varianta
optima
Conditii
NTPA 001
Materii solide în
suspensie, mg/L
11,88
mg/L
35
CBO5, mg/L 23,95
mg/L
25
CCOCr , mg/L 55,90
mg/L
125
Azot total, mg/L 1,46
mg/L
10
G/S DZ SG DP BNA DS
8/17/2019 statie de epurare pentru un oras
7/12
Aceasta varianta corespunde conform NTPA 001 datorita concentratiilor ce au fost calculate,
de aici rezultand faptul ca varianta este viabila din punct de vedere ecologic. Pe langa faptul ca
varianta corespunde din punct de vedere ecologic, este si o metoda economica deoarece aceasta are
un cost de intretinere mai scazut iar procesele si utilajele un sunt atat de pretentioase.
Apa uzata bruta intrata in statia de epurare, trece prin gratare si site, unde are loc retinerea
corpurilor si a suspensiilor de dimensiuni mari. Ulterior, se realizeaza separarea materiilor solide in
suspensie si a solidelor cu dimensiuni mai mari (nisip, pietris) prin sedimentare in deznisipator.In
separatorul de grasimi prin procesul de flotatie sunt eliminate grasimile si uleiurile.
In decantorul primar se realizeaza sedimentarea primara, a carei scop este reducerea
continutului de materii in suspensie si partial a materiei organice. La partea inferioara a decantorului
primar, se depoziteaza namolul rezultat din sedimentare. Acesta este colectat si trimis la bazinul de
fermentare, dupa care are loc deshidratarea acestuia.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.
In decantorul secundar, se afla namolul in exces, care este trimis catre bazinul de frementare.
In final, din decantorul secundar este evacuata apa epurata.
3.
Fise tehnice ale utilajelor dimensionate
In urma elaborarii calculelor de dimensionare a fiecarui utilaj din cadrul variantei optime am
sintetizat rezultatele obtinute in fise tehnice pentru fiecare utilaj dupa cum urmeaza:
1.Fişa tehnică a grătarului
Denumire utilaj: Grătar
Domeniul de utilizare: Gratarele sunt folosite pentru a reţine corpurile plutitoare şi suspensiile mari
din apele uzate (crengi şi alte bucăţi din material plastic, de lemn şi diferite corpuri aduse prin
plutire, etc.), pentru a proteja mecanismele şi utilajele din staţia de epurare şi pentru a reduce pericolul de colmatare al canalelor de legătură dintre obiectele staţiei de epurare
Descriere: Grătarele se confecţionează sub f orma unor panouri metalice, plate sau curbe, în
interiorul căreia se sudează bare de oţel paralele prin care sunt trecute apele uzate. În funcţie de
distanţa dintre aceste bare, se deosebesc grătare rare şi grătare dese.
8/17/2019 statie de epurare pentru un oras
8/12
Funcţionare: Gratarele au rolul de a retine corpurile de dimensiuni mari (gratarele rare) si suspensii
de dimensiuni mari (gratare dese). Gratarele pot fi cu curatire manuala sau mecanica.
Dimensiuni:
Lațimea barelor: s=10 mm;
Coeficientul de formă a barelor: =1,83;Distanţa dintre bare: b=20 mm;
Unghiul de înclinare: =750;
Numărul de bare: n= 80
2. Fişa tehnică a deznisipatorului
Denumire utilaj: Deznisipator
Domeniul de utilizare: Deznisipatorul are rolul de a elimina pietrişul şi alte materii solide cu
dimensiuni ≥ 0,2 mm., care au densitatea mult mai mare decât a apei sau a componenţilor organici
din apele uzate
Descriere: Deznisipatoarele se prezinta sub forma unor bazine din beton armat unde sunt retinute
suspensiile granulare sub forma de particule discrete care sedimenteaza, independent unele de altele,
cu o viteza constanta. Localizarea deznisipatoarelor se face de obicei după grătare ş i site şi înaintea
decantoarelor primare.
Funcţionare: Deznisipatorul are rolul de retinere a suspensiilor granulare care sedimenteaza.
Exploatarea şi întreținerea deznisipatorului constă în curățirea bazinului şi evacuarea nămolului cu
utilaje speciale. În funcţie de modul de curăţire a depunerilor, se deosebesc deznisipatoare cu
curăţire manuală, desnisipatoare cu curăţire mecanică şi hidraulică.
Dimensiuni:
Aria orizontală: A0 = 48,25 m2;
Aria transversală: Atr = 4,93 m2;
Lungimea: L=11,25;
Lăţimea: B=4,28 m;
Înălţimea: H=0.76 ; Numărul de compartimente: n=3.
3. Fişa tehnică a decantorului primar
Denumire utilaj: Decantor primar.
8/17/2019 statie de epurare pentru un oras
9/12
Domeniul de utilizare: Sunt bazine deschise în care se separă substanţele insolubile mai mici de 0,2
mm. care se prezintă sub formă de particule floculente, precum şi substanţe uşoare care plutesc la
suprafaţa apei.
Descriere: decantorul primar prevede trei compartimente cu dispozitive de separare, un canal de
ocolire, camere de repartiţie aşezate în fata decantorului, dotate cu stăvilare şi orificii cu ajutorulcărora se reglează debitul şi nivelurile de apă în fiecare compartiment. În scopul măririi eficienţei de
reducere a suspensiilor în decantorul primar, în afară de creşterea duratei de decantare se mai
folosesc următoarele soluţii tehnologice:
-adăugarea unor substanţe în suspensie care sedimentează uşor,
-aerarea preliminară a apelor uzate care contribuie la formarea flocoanelor, separatorul de grăsimi
care funcţionează prin flotare contribuie la preaerarea apelor;
Eficienţa decantării primare asupra reducerii materiilor organice exprimată în CBO5 , este de 20-
25%.
Funcţionare: Accesul şi evacuarea apei se face cât mai uniform pentru o functionare cat mai buna a
ascetuia.
Dimensiuni:
Aria transversala a decantorului: 36,5 m2
Aria orizontala a decantorului: 876,14 m2
Lungimea: L=72 m;
Lăţimea: B=12,16 ;Înălţimea: H=2,99 m;
Numărul de compartimente: n=3
4. Fişa tehnică a bazinului cu nămol activ
Denumire utilaj: Bazin cu nămol activ
Domeniul de utilizare: Bazinul cu nămol activ are un rol principal în eliminarea materiilor organice
biodegradabile conţinute în apele uzate cu ajutorul organismelor ce intra în alcătuirea nămolului
activat.
Descriere:
Epurarea biologică cu nămol activ a apelor uzate în bazinele de aerare este procedeul cel mai utilizat
în staţiile de epurare ale marilor centre urbane. Aceasta extindere a procedeului este justificată de
următoarele avantaje, în comparaţie cu filtrele biologice: realizarea unei eficenţe de epurare mai
ridicate, atât iarna cât şi vara, sunt lipsite de mirosul neplăcut şi de prezenţa muştelor, suprafeţele
8/17/2019 statie de epurare pentru un oras
10/12
specifice sunt mai reduse, permite o mai uşoară adaptare a procesului tehnologic din staţia de
epurare la modificări de durată ale caracteristicilor apelor uzate.
Funcţionare: In bazinul cu nămol activ au loc procesele metabolice ale microorganismelor ce intra în
alcătuirea nămolului activat având un consum mare de energie.
Dimensiuni:Volumul bazinului de aerare:2974,541m3
Lungimea: L=57.5 m;
Lăţimea: B=5.75 m;
Înălţimea: H=4.6 m;
Numărul de compartimente: n=2.
5.Fişa tehnică a decantorului secundar.
Denumire utilaj: Decantor secundar.
Domeniul de utilizare: Decantorul secundar reţine membrana biologică evacuată odată cu efluentul
din bazinul de nămol activ.
Descriere: Din punct de vedere constructiv, decantoarele secundare utilizate sunt de de obicei de tip
longitudinal şi radial, echipate cu dispozitive adecvate pentru colectarea nămolului.
Funcţionare: Decantorul este echipat cu dispozitive adecvate pentru colectarea şi evacuarea
nămolului în mod continuu sau intermitent.
Dimensiuni:
Diametrul: D = 50;
Înălţimea: H = 4,8 m;
Suprafaţa utilă a decantor ului: Au=1875 m
2;
Volumul decantorului: V= 8928 m3
Suprafata utila a decantorului: 882 m2;
Volumul de namol:99,50 m3/zi ;
Retinerea solidelor in decantorul secundar:6,6 *10-5 kg/s;
Incarcarea superficiala cu materii solide:122,341 kg/zi·m2
Numărul de decantoare: n=1;
8/17/2019 statie de epurare pentru un oras
11/12
4. Concluzii
Epurarea constitue unul din aspectele poluării apei. Stabilirea comportarii multiplelor
substanţe care poluează apele de suprafaţă, precum şi efectelor asupra organismelor vii fac
obiectivul epurării apelor . Staţiile de epurare se realizează cu costuri de investigaţii mari şi cu
cheltuieli de exploatare ridicate, care, numai parţial pot fi recuperate. Se impun studii tehnico-
economice aprofundate în vederea găsirii soluţiilor care să contribuie la reducerea diferitelor costuri.
În acest scop se are în vedere aplicarea unor măsuri preliminare de prevenire a poluării apelor,
respectiv uşurarea epurării apelor uzate. În concluzie epurarea mecano – biologică este varianta
optimă pentru epurarea apei uzate municipale atât din punct de vedere ecologic cât şi economic.
8/17/2019 statie de epurare pentru un oras
12/12
5. Bibliografie
M. Dima „Epurarea apelor uzate urbane”, Editura Junimea, Iaşi, 1998; Tudose R. Z., Stancu A., Vitan F., Horoba D., Petrescu S., Ibănescu I., Popovici L. Băcăoanu
A., Moise A., Cârstea S.“Fenomene de transfer şi utilaje în industria chimică”, Ed. Rotaprint,
Iaşi, 1990;
Macoveanu M, Teodosiu C., Duca Gh. “Epurarea avansată a apelor uzate conţinând compuşi
organici nebiodegradabili”, Ed. Gh. Asachi, Iaşi, 1997;
C.Teodosiu „Tehnologii și Biotehnologii de Epurare a apelor uzate”, Iași, 2010-2011; C.Zaharia „Epurarea chimică a apelor uzate”, Iași, 2006.