Epurarea Biologică

Introducere

Metoda cea mai eficientă şi mai ieftină de eliminare a substanţelor organice din apele uzate este utilizarea procesului de epurare biologică. Epurarea biologică a apelor uzate nu este o operaţie unică, ci o combinaţie de operaţii intercorelate care pot fi diferite în variate puncte ale staţiei de epurare, au loc cu viteze diferite şi sunt efectuate cu o cultură mixtă de microorganisme (biomasa), în care rolul principal îl deţin bacteriile. Mai mult, prin epurarea biologică se înţelege complexul de operaţiuni şi faze tehnologice prin care materiile organice existente în apele uzate provenind din cele mai diverse activităţi antropice sunt transformate cu ajutorul unor culturi de microorganisme, în produşi de degradare fără nocivitate, (CO2, H2O, CH4 şi altele) şi o masă celulară nouă (biomasă), inofensivă.

În epurarea biologică o importanţă deosebită ȋl are transferul de impurităţi din apa uzată spre biomasă prin contactul interfacial şi prin fenomenele imediat următoare de absorbţie şi adsorbţie. Altfel spus, din apa uzată cu aerare suficientă se dezvoltă nămol care, în prezenţa unei cantităţi suficiente de oxigen, absoarbe şi degradează substanţele organice din apă. Nămolul activ reprezintă o comunitate microbiană complexă în cadrul căreia se produc interacţiuni care pot influenţa controlul procesului de epurare biologică, ceea ce explică importanţa studierii lui.

O serie de parametri ai sistemului de epurare, cum ar fi concentraţia oxigenului dizolvat, încărcarea cu nutrienţi, temperatura, pH-ul, vârsta nămolului, prezenţa substanţelor toxice, reglează numărul microorganismelor şi diversitatea speciilor, ceea ce implică o variaţie mare - atât zilnică cât şi sezonieră – a calităţii nămolului activ, elementul-cheie al epurării biologice.

Cunoaşterea alcătuirii şi principiilor de funcţionare ale treptelor de epurare precum şi a importanţei diferitelor procese care stau la baza mineralizării materiei organice prezintă o importanţă teoretică şi practică deosebită din perspectiva impactului pe care apele epurate îl pot avea asupra apelor de suprafaţă şi subterane.

Din aceste considerente, lucrarea de faţă reprezintă o prezentare a noţiunilor principale de epurare a apelor uzate şi de aprofundare a principiilor de funcţionare a epurării biologice.

1. METODE DE EPURARE BIOLOGICĂ

1.1 Epurarea biologică cu nămol activ

Epurarea biologică cu nămol activ a fost inventată în Anglia la începutul secolului al XX-lea (1914). La acea vreme, Anglia era ţara cu cele mai grave probleme de poluare ale apei, datorită populaţiei dense şi industriei avansate. Procesul de epurare cu nămol activ şi-a găsit apoi rapid aplicabilitatea şi în afara Angliei. În 1915 a fost construită în S.U.A. (Milwaukee) prima staţie experimentală de tratare a apelor uzate, iar în 1926 s-a construit prima staţie în Europa (Essen-Rellinghausen). Chiar înainte de al doilea război mondial, epurarea biologică a ajuns şi pe alte continente (India, Australia, şi Africa de Sud).

Tratarea convenţională a apei uzate constă într-o combinaţie de procese (fizice, chimice şi biologice) şi operaţii de îndepărtare a solidelor, materiei organice şi, uneori, a nutrienţilor, din apa uzată. Treptele procesului de tratare a apei uzate sunt:

•tratare preliminară

•tratare primară

•tratare secundară

•tratare terţiară şi/sau avansată (Fig. 1).

Uneori, ultima treaptă de epurare este urmată de o dezinfecţie pentru îndepărtarea microorganismelor patogene.

Fig. 1 Liniile tehnologice de tratare a apei uzate şi a nămolului

Obiectivul tratării preliminare este îndepărtarea corpurilor în suspensie şi a altor materiale mari, adesea prezente în apa uzată. Îndepărtarea acestora este necesară pentru a asigura desfăşurarea normală a procesului tehnologic. Tratarea primară are drept scop îndepărtarea grăsimilor, a substanţelor organice şi anorganice prin sedimentare. În faza primară sunt îndepărtate aproximativ 25-50% din CBO5 (Cerere Biochimică de Oxigen), 50-70% din solidele totale în suspensie şi 65% din grăsimi. De asemenea, în cursul sedimentării primare mai sunt îndepărtate azot organic, fosfor organic şi metale grele asociate cu solidele, dar constituenţii coloidali sau dizolvaţi nu sunt afectaţi. Efluentul provenit din etapa primară de tratare se numeşte efluent primar, iar nămolul brut cu o umiditate de 96% obţinut în decantoarele primare este nămolul primar. Nămolul primar este ulterior tratat biologic prin fermentare anaerobă, după ce a fost în prealabil omogenizat cu nămolul activ.