CUPRINS:
Alegerea tehnologiei de epurare
Echipamente SEAU
Justificare
Necesitate
Schita echipamentului
Studiul de impact al SEAU asupra mediului
Managementul SEAU
Optimizarea energetica a SEAU
Bilant energetic
Solutii de reducere al consumului de energie
Determinarea costului apei epurate
1.ALEGEREA TEHNOLOGIEI DE EPURARE
Natura actioneaza cu mijloace proprii in directia mentinerii indicatorilor de calitate ai apei. Dar, in conditiile unei poluari tot mai accentuate, indicatorii de calitate nu mai pot fi pastrati in limitele normale numai prin autoepurare. In aceste conditii, este necesara interventia omului pentru prevenirea si combaterea poluarii. Prevenirea poluarii se face mai ales prin masuri de supraveghere si control, iar combaterea poluarii se realizeaza prin constructii, instalatii, echipamente etc prin asa-numitele statii de epurare a apelor.
Epurarea apelor uzate reprezinta ansamblul de masuri si procedee prin care impuritatile de natura chimica( minerala si organica) sau bacteorologica continute in apele uzate sunt reduse sub anumite limite, astfel incat aceste ape sa nu mai dauneze receptorului in care se evacueaza si sa nu mai pericliteze folosirea apelor acestuia.
Procesele de epurare sunt, in mare masura, asemanatoare cu cele care au loc in timpul autoepurarii, numai ca sunt dirijate de catre om si se desfasoara cu o viteza mult mai mare. Instalatiile de epurare sunt realizate tocmai in scopul intensificarii si favorizarii proceselor care se desfasoara in decursul autoepurarii.
Procesele de epurare sunt de natura fizico-mecanica, chimica si biologica. In urma aplicarii acestor procese rezulta ca principale produse: apele epurate( efluentul epurat)- care sunt evacuate in receptor sau pot fi valorificate in irigatii sau alte folosinte-; namoluri- care sunt indepartate din statie si valorificate.
Epurarea apelor uzate cuprinde urmatoarele doua mari grupe de operatii succesive:
retinerea si/sau transformarea substantelor nocive in produsi nenocivi;
prelucrarea substantelor rezultate sub diverse forme ( namoluri, emulsii, spume etc.) din prima operatie.
Procedeele de epurare a apelor epuzate, denumite dupa procesele pe care se bazeaza, sunt:
procedee mecanice- in care procesele de epurare sunt de natura fizica;
procedee chimice- in care procedeele de epurare sunt de natura fizico-chimica;
procedee biologice- in care procesele de epurare sunt atat de natura fizica cat si biochimica.
Valorificarea sau tratarea in continuare a produselor obtinute la epurare se face utilizand, in mare, aceleasi procedee mecanice, fizica-chimica si biologice. In acest sens, se poate da ca cel mai bun exemplu tratarea namolului provenit din statiile de epurare orasenesti, care se poate realiza prin: deshidratare, fermentare anaeroba, stabilizare aeroba, conditionare chimica, incinerare etc.
ECHIPAMENTE SEAU
GRATARE- retin corpurile si murdariile plutitoare aflate in suspensie in apele uzate ( carpe, hartii, cutii, fibre etc.). Materialele retinute pe gratare sunt evacuate ca atare, pentru a fi depozitate in gropi sau incinerate. In unele cazuri pot fi maruntite prin taiere la dimensiunea de 0.5-1.5 mm in dezintegratoare mecanice. Dezintegratoarele se instaleaza direct in canalul de acces al apelor uzate brute, in asa fel incat suspensiile dezintegrate pot trece prin gratare si pot fi evacuate in acelasi timp cu retinerile.
SEPARATOARELE
DE GRASIMI SAU BAZINELE DE FLOTARE - Au
ca scop indepartarea din apele uzate a uleiurilor , grasimilor si , in general, a tuturor substantelor mai usoare
decat apa, care se ridica care se ridica la suparafate acestora in zonele
linistite si cu viteze orizontale micinale apei.Aseparatoarele de grasimi sunt
amplasate supa desnisipatoare , daca reteaua de canalizare a fost construita in
sistem unitar , si tupa gratare , cand reteaua a fost construita in sistem
divizor si din schema lipseste deznisipatorul. 
Flotarea este folosita drept treapta suplimentara de epurare, inaintea epurarii biologice.
Pentru epurarea apelor uzate industriale , flotarea este utilizata in numeroase cazuri, de exemplu pentru apele provenite din industria petroliera , miniera, alimentara in special cand apele uzate industriale trebuiesc sa fie tratate biologic, fie separat , fie impreuna cu apele uzate orasanesti.
Separatoarele de grasimi pot utiliza pt indepartarea impuritatilor flotarea naturala sau flotarea cu aer.Flotarea naturala se realizeaza in bazine obisnuite, in care, din cauza vitezelor mici cu care se deplaseaza apa , particulele usoare se ridica la suprafata.Flotarea cu aer poate fi de joasa presiune sau sub presiune; in ultimul caz , bulele de aer introduse in apa adera la materialul in suspensie si ajuta la deplasarea la suprafata lichidului a particolelor solide sau coloidale aflate in masa acestora.
Procedeele de flotare sunt utilizate si pentru indepartarea din apa a particulelor mai grele decat aceasta ( exemplu sterilul de la prelucarerea minereurilor).
DEZNISIPATOARELE- Sunt indismensabile unei statii de epurare , in conditiile in care exista un sistem de canalizare unitar deoarece nisipurile sunt aduse in special de apele de ploaie. Nisipul nu trebuie sa ajunga in treptele avansate ale statiei de epurare , pentru a nu aparea inconveniente cum ar fi:
deteriorarea instalatiilor de pompare;
dificultati in functionarea decantoarelor;
reducerea capacitatii utile a rezervoarelor de fermentare a namolurilor si stanjenirea circulatiei namolului .
Deznisipatoarele trebuie sa retina prin sedimentare particule mai mari in diametru de 0.2 mm; in acelasi timp, trebuie sa evite depunerea materialelor organice , pentru a nu se produce fermentarea lor.
DECANTOARELE -Sunt constructii in care sedimenteaza cea mai mare parte a materialelor in suspensie din apele uzate.
Procesul de separare prin sedimentare este deosebit de important in epurarea apelor uzate.
JUSTIFICAREA
EPURAREA MECANICA - Metodele de epurare mecanica asigura eliminarea din apele uzate a corpurilor mari vehiculate de acestea, a impuritatilor care se depun si acelora care plutesc sau pot fi aduse in stare de plutire. Metoda este lar folosita ca epurare prealabila sau ca epurare unica (finala), in functie de gradul de epurare necesar , dupa cum trebuie sa fie urmata sau nu de alte trepte de epurare.
EPURARE BIOLOGICA - Este procesul tehnologic prin care impruritatile organice di apele uzate sunt transformate , de catre o cultura de microorganisme , in produsi de degredare inofensivi (CO2,H2O,alte produse) si in masa celulara noua (biomasa). Cultura de microorganisme poate fi dispersata in volumul de reactie al instalatiilor de epurare sau poate fi fixata pe un suport inert. In primul caz cultura se cheama , generic "namol activ" , iar epurarea se numeste biologica cu namol activ. In al doilea caz , cultura se dezvolta in film (pelicula) biologica , iar epurarea se realizeaza in constructii cu filtre biologice , cu biodiscuri ect. Namolul activ fiind un material in suspensie ,trebuie separat de efluentul epurat prin: sedimentare, flotatie, filtrare , centrifugare etc. Cea mai aplicata este separarea gravitationala(sedimentarea). In cazul filmului biologic nu se pune problema separarii acestuia de apa epurata , intrucat este fixat pe un suport.Cu toate acestea , ca uramare a cresterii biologice, se desprind des portiuni di filmul biologic care trebuie inlaturate din apa epurata , prin sedimentare.
Rolul principal in epurarea biologica este detinut de bacterii.Aceste microorganisme care consuma substantele organice din apele uzate pot trai in prezenta sau in absenta oxigenului(obligat aerobe, facultativ aerobe si obligat anaerobe).
In functie , deci , de necesarul de oxigen , procesul de epuarare poate fi: aerob sau anaerob.Procesul aerob se utilizeaza cu prioritate la indepartarea poluantilor din apele uzate, pe cand cel anaerob la prelucarerea namolurilor.
In stransa asociere cu bacteriile in procesele aerobe traiesc protozoare (ciliate, flagelate metazoare(rotiferi, nematode) si ciuperci sau fungi.Aceste asociatii de microorganisme se numesc biocenoze.Desi biocenozele sunt formate aproximativ din acelsasi microorganisme au totusi un caracter puternic pentru fiecare proces de epurare.
1.3 NECESITATEA
Viata nu poate exista fara apa. In activitatea celulelor vii, care stau la baza existentei si functionarii organismelor, apa se gaseste sub trei forme: intracelulara- in proportie de 50%, interstitiala- de 15% si circulanta-de 5%. Reducerea cantitatii de apa pune in pericol insasi existenta celulelor vii, a organismelor vii, a florei si faunei in general. Organismele vii elimina apa prin procese de transpiratie, respiratie si excretie. Un om adult are nevoie de 2 litri apa/zi in medie, cantitate care se mareste mult in conditiile dificile de lucru ce favorizeaza pierderea apei ( caldura excesiva, vant, efort fizic etc). Reducerea cantitatii de apa din corpul uman cu 10% intr-un interval scurt de timp poate avea consecinte grave asupra sanatatii, iar la pierderea de peste 20% viata nu mai este posibila.
Epurarea apelor uzate apeleaza la procedee, tehnologii, instalatii si echipamente care trebuie sa raspunda unor cerinte grele de functionare continua intr-un mediu coroziv, puternic agresiv chimic si biochimic. Daca se compara procesele de epurare cu cele de fabricatie a aurului atunci trebuie remarcat faptul ca exploatarea zacamintelor de metal pretios este rentabil incepand de la o concentratie de 1.5%, in timp ce cea mai incarcata apa uzata contine 10000 ppm, deci 1%. Asadar, procedeele si echipamentele de epurare trebuie sa raspunda acolo unde exploatarea aurului nu este rentabila. Privita din acest punct de vedere pregatirea de specialitate in domeniul epurarii apelor- mai general- protectia mediului capata o semnificatie si o importanta deosebita.
1.4 SCHITA ECHPAMENTULUI
STUDIUL DE IMPACT AL SEAU ASUPRA MEDIULUI
Apa marilor si oceanelor , cu un continut ridicat de saruri , improprie utilizarii industriale , agricole, urbane reprezinta 98% din totalul de apa de pe glob.Rezervele de apa dulce ale globului sunt apreciate la circa 5oo de mii km3 ,desi dupa unii autori aceasta cifra este exagerata.Trebuie subliniat ca asceste rezerve de apa dulce sunt neuniform repartizate pe glob si se mentioneaza ca cea mai mare parte se gaseste sub forma de gheata in calotele glaciare de la poli si din ceea ce a mai ramas o mare parte este impurificata si improprie oricarei utilizari.
Romania , contrar parerii majoritatii cetatenilor este o tara saraca in apa; ea nu dispune de surse de apa in corelatie cu cerintele si actualmente nu se mai dispune de debit de apa potabila in regim neamenajat.Un recensamant al apelor arata ca pe teritoriul tarii noastre sunt in total 60 mii km de rauri curgatoare din care numai 18 mii km prezinta impotatanta pt economie; dintre acestia 2500 km sunt puternic impurificati , 3000km sunt degradati complet si numai 5500km sunt ape de categoria intai in zona carora se interzice cu desavarsire orice deversare susceptibila sa modifice starea actuala. Bucurestiul necesita un debit de peste 17m3 /s (rau mare)prelevat din Arges si Dambovita.
Efectele poluaraii resurselor de apa sunt complexe si variate in functie de natura si concentratia substantelor impurificatoare.Un prim efect , deosebit de important cu efecte economice foarte mari este eliminarea din lista resurselor de apa a unor cursuri naturale , puternic inpurificate.Efectele cele mai importante sunt cele care apar in legatura cu organismele vii. Fauna acvatica este mai afectata de poluare decat flora.Prin reducerea concentratiei oxigenului dizolvat apar frecvent situatii de asfixiere care pot conduce la adevarate ecodezastre acvatice.Poluarea cu substante chimice oxidante si cu substante organice are ca efect consumul oxigenului dizolvat in masa de apa, procesc care conduce la distrugerea sursei principale de viata pentru formarea florei si faunei acvatice.
Pelicula petroliera sau de grasimi formata la suprafata apelor poluate impiedica desfasurarea procesului de reaerare si contribuie la reducerea concentratiei oxigenului dizolvat , cu efecte negative asupra florei si faunei acvatice.In acest caz se mentioneaza si efectele indirecte care apar in mediu - cazul pasarilor carora li se imbiba penele si mor in zona respectiva.
Poluarea cu substante in suspensie(exemplu praf de carbune de la exloatarile carbonifere) colmateaza malurile si dau o culoare negru-cenusie care modifica mult conditiile proprii de purificare a raului (autopurificare).Apele uzate de la combinatele de celuloza si hartie care contin multa celuloza - sulfit , daca vin in contact cu sarurile de fier (prezente in multe rauri din tara noastra) dau o coloratie de cerneala greu de eliminat; aceleasi ape formeaza coloni mari de ciuperci care blocheaza gratarele, infunda filtrelesi dau depuneri mari in canale si rezervoare.
Dezvoltare bacteriilor si microbilor patogeni este puternic influentata de apele deversate de la abatoare , latarii , tabacari- industria alimentara in general - care evacueaza in emisar ape cu un continut ridicat de proteine si grasimi.Efectele pe care le are aceasta dezvoltare de microorganisme sunt uneori de nebanuit si in orice caz incalculabile.
Apa cu urme de substante chimice nevatamatoare poate fi folosita de catre om , fara a-i dauna , daca aceasta utilizare nu se realizeaza un timp indelungat.In industrie utilizarea apelor poluate duce la depuneri de saruri , pietris , namol provocand infundari ale conductelor si pericol de explozie la cazanele de abur in care s-a depus piatra.Totodata ele produc coroziunea metalelor in agregatele industriale si modificari ale consumurilor de putere cu 25-40%.Mentinerea in stare curata a apelor naturale , mai ales in zonele industriale, prin purificarea satisfacatoare a apelor uzate , reprezinta modul cel mai bun si mai economic de a asigura industriei si populatiei apa de care are nevoie.Criteriul teoretic este de a restitui circuitului natural apa utilizata cu acelasi grad de puritate pe care-l avea cand a fost captata pe baza principiului ca criteriile sociale primeaza celor tehnico-economice.In practica se tine seama , pe deoparte de exigentele unor consumatori specifici local , iar pe de alta de proprietate de autopurificare pe care o au apele naturale.
3. MANAGEMENTUL SEAU
Statiile de epurare functioneaza pe baza unor procese mecanice , chimice , si biologice.Buna desfasurare a acestor procese trebuie asigurata printr-o exploatare si intretinere constiincioase.Conducerea operatiilor de exploatare trebuie incredintata unui personal bine pregatit profesional , care sa cunoasca instalatiile pe care le manuieste.
Organizarea activitatii unei statii de epurare trebuie sa fie indreptata spre obtinerea unui randament maxim posibil al epurarii , respectiv, realizarea gradului de epurere impus la toti indicatorii in conditiile desfasurarii unui proces tehnologic normal.
O statie de epurare , chiar daca este proiectata si executata fara nici o greseala , nu poate avea o eficienta corespunzatoare fara a fi exloatata si intretinuta corect.Pentru asigurarea exloatarii si intretinerii corecte este necesara aplicarea unui complex de masuri prin care se poate defini organizarea exploatarii.
Principalele aspecte ale asigurarii productiei intr-o statie de epurare a apelor uzate se poate clasifica in felul urmator:
organizarea locurilor de munca;
organizarea peronalului;
dotarea tehnico materiala;
dotarea cu materiale documentare ;
masuratori si analize ;
evidenata si exploatare;
masuri de tehnica a securitatii muncii;
organizarea lucarilor de intretinere si reparatii;
evidente tehnico-economice.
4.OPTIMIZAREA ENERGETICA A SEAU
BILANT ENERGETIC
Echipamentele cu care este prevazuta statia de epurare a apelor uzate au urmatoarele consumuri energetice:
-Gratar unul (Tip gratar GPM 1250); Putere P = 1,5 KW
-Deznisipator N2A-1.6 P = 0.63 kW;
-Suflanta pentru separator SRD20-N=1500rot/min P=5 kW.
-Decantorul primar cu raclorul de tip DLP 8 P = 0,5 kW;
-Pompa de tulbureala tip PT100 n=1500rot/min P=5.5 kW
-Suflante tip SRD 20 n=1000 rot/min P= 13kW
-Decantorul secundar cu raclorul DRSH 30 P = 2*1 = 3 kW;
-Consumul energetic zilnic (toate echipamentele functioneaza 24 h/zi) este 29.13kW.
Ţinānd cont ca pretul pt energie este 1kWh = 3 000 lei, atunci:
-costul zilnic al energiei electrice: 2 097 360 lei/zi=3000*29.13*24
-costul lunar al energiei electrice este de: 62 920 800 lei/luna=2 097 360 *30;
-costul anual al energiei electrice este de: 755 049 600 lei/an =62 920 800 *12= 75 505 RON
4.2 SOLUTI DE REDUCERE A CONSUMULI ENERGETIC
Retinerea simultana a azotului si fosforului pe cale biologica.
Īn ultimii ani au fost dezvoltate o serie de procedee biologice care vizeaza reducerea simultana a azotului si fosforului. Multe dintre acestea utilizeaza procedeul cu namol activate, introducānd suplimentar combinatii de zone sau compartimente anaerobe, anoxe si aerobe pentru asigurarea retinerii azotului si fosforului. Unele dintre aceste procedee s-au dezvoltat pe baza unor sisteme a caror destinatie initiala a fost de īndepartare a fosforului.
Procedeele de īndepartare simultana a azotului si fosforului cele mai des utilizate sunt:
-Procedeul A2/O;
-procedeul Bardenpho īn 5 stadii;
-procedeul UCT;
-procedeul VIP.
Procedeul A2/O
Acest sistem este o modificare a procedeului A/O, avānd prevazuta īn plus o zona anoxica pentru denitrificare. Perioada de retentie hidraulica ģn zona anoxica este de aproximativ 1 h. Zona anoxica este deficitara īn oxigen dizolvat, dar oxigenul legat chimic īn forma nitratilor sau nitritilor este introdus prin recircularea amestecului nitrificat īn zona aeroba.
Procedeul BARDENPHO īn 5 trepte
Procedeul BARDENPHO initial proiectat pentru asigurarea nitrificarii/denitrificarii īn treapta de epurare biologica, poate fi modificat pentru a asigura retinerea combinata a azotului si a fosforului pe cale biologica.Modificarea facuta pentru retinerea fosforului este adaugarea celei de-a cincea zone (anaeroba). Succesiunea stadiilor este urmatoarea:trei compartimente : aerob, anoxic 1, aerob - pentru retinerea azotului, fosforului si oxidarea carbonului;
Procedeul UCT
Studiat de University of Town(UCT), acest system este similar procedeului A2/O, cu doua exceptii :namolul activate recirculat este returnat zonei anoxe īnainte de zona anaeroba; recircularea interna se face din zona anoxica īn zona anaeroba.
Procedeul VIP
Sistemul
VIP (Virginia Initiative Plant,
Avantajele si dezavantajele procedeelor de retinere simultana a azotului si fosforului:
O concluzie generala cu privire la avantajele tuturor acestor procedee arata ca, cantitatile de namol generate sunt comparabile cu productia de namol caracteristica sistemelor de epurare convetionala cu namol active si, la fel de important, necesita foarte putini sau deloc reactivi chimici pentru īndepartarea fosforului. Unele dintre aceste procedee, īntr-o forma modificata, pot fi utilizate fie pentru retinerea numai a fosforului, fie numai pentru a azotului.
DETERMINAREA COSTULUI APEI EPURATE
Aprecierea eficientei unei statii de tratare a apei trebuie facuta si din punct de vedere al aspectelor economice. Pentru aceasta este necesar a stabili costul apei.
Exploatarea statiilor de epurare se reflecta īn costul epurarii apei (lei/m3 apa epurata), īn conditiile īn care se realizeaza integral indicii stabiliti, conform normelor īn vigoare pentru primirea apelor epurate īn receptor.
Cheltuielile anuale de exploatare se calculeaza cu relatia:
A = a + b + c + d + e + f + g + h - V=208 137 600 RON
unde
A - totalul cheltuielilor care se fac īn timp de 1 an pentru exploatarea tehnica a statiei de epurare;
a - cotele de amortisment ale statiei de epurare;
b - costul energiei electrice necesare pentru: pompare, miscarea mecanismelor, iluminat, semnalizari, īncalzit tehnologic etc.;
c - costul combustibililor si energiei calorice consumate la fermentare, deshidratare, dezghetare si īncalzit;
d - costul reactivilor folositi pentru epurare, dezinfectie si deshidratare;
e - costul apei potabile si de incendiu sau alte folosinte;
f - cheltuieli de transporturi tehnologice;
g - retributii si alte drepturi banesti ale personalului;
h - cheltuieli generale de exploatare;
V - venituri rezultate din valorificarea produselor.
Costul energiei electrice se stabileste pentru fiecare obiect luānd consumul pe durata de functionare respectiva; calculul se face pentru un consum annual īn vigoare la data proiectului sau a exploatarii.
Costul energiei calorice se stabileste pentru fiecare obiect, īn functie de sursele de energie folosite.
Costul reactivilor se stabileste pentru fiecare material, pe obiect, se aplica preturile de la magazia statiei de epurare.
Costul apei potabile si pentru combaterea incendiilor sau alte folosinte se apreciaza pe baza altor statii de epurare similare.
Cheltuielile de transport privesc evacuarea gazelor, namolului si depunerilor la lacul de depozitare si consum.
Retributiile si alte drepturi banesti ale personalului se stabilesc conform indicatiilor oficiale si experientei pentru statii similare.
Veniturile pot rezulta din vānzarea gazelor produse prin fermentare a namolului deshidratat, a nisipului de la deznisipatoare si a grasimilor retinute īn separatoarele de grasimi.
Toate cheltuielile aratate se stabilesc īn proiect pentru fiecare varianta de statie de epurare studiata si pentru fiecare etapa de dezvoltare a acestuia.
Costul apei epurate se stabileste cu relatia:
unde
A - cheltuielile anuale de exploatare;
Q - cantitatea de apa epurata īntr-un an.
Īn continuare este prezentat un calcul aproximativ pentru o statie de epurare īn ipoteza īn care īn statie avem un numar de 17 de persoane cu urmatoarele salarii:
-Inginer-sef de statie: 3 000 lei;
-Inginer adjunct de sef de statie (2): 2 200 lei;
-Inginer responsabil cu exploatarea (3 1 700 lei;
-Chimist (2):1 000 lei;
-Laborant : 900 lei;
-Contabil: 1 500 lei;
-Secretara: 700 lei;
-Electrician (2): 800 lei;
-Mecanic (2 750 lei;
-Sudor: 850 lei;
-Femeie de serviciu: 400
-La nivelul statiei se mai fac urmatoarele cheltuieli:
-
-somaj: 3 000 lei/luna 36 000 lei/an;
-Sporuri: 2 500 lei/luna 30 000 lei/an;
-CAS 7 000 lei/luna 84 000 lei/an;
-Impozit: 15 000 lei/luna 180 000 lei/an;
-Concedii medicale: 2 000 lei/luna 24 000 lei/an;
-Iluminat: 500 lei/luna 6 000 lei/an;
-Motorina: 1 500 lei/luna 18 000 lei/an;
-Gaz: 1 200 lei/luna 14 400 lei/an;
-Apa potabila si menajera: 600 lei/luna 7 200 lei/an;
-Reactivi: 2 000 lei/luna 24 000 lei/an;
-Echipamente de protectie: 200 lei/luna 2 400 lei/an;
-Ulei si vaselina: 100 lei/luna 1 200 lei/an;
-Scule si aparate: 400 lei/luna →4 800 lei/an;
-Consumabile: 500 lei/luna 6 000 lei/an;
Īn total cheltuielile cu activitatea pe statie calculate lunar sunt 500 lei(Ron).
Cheltuielile anuale ajung la suma de: 486 000 lei/an(Ron/an). Pentru a calcula costul apei epurate se tine seama de bilantul energetic pe statie.
Debitul mediu anual de apa epurata este:
Qm anual=Qzi med * 365*24*3600 = 10 293 000 m3/an
Īn consecinta se poate determina pretul apei epurate raportānd volumul cheltuielilor anuale la debitul mediu anual de apa epurata:
C = A/Qm anual =20.22RON/m3/an
|
