Procese Unitare pentru Tratarea Apelor

Orice tehnologie de transformare este constituită dintr-o serie de operaţii succesive, continue sau ciclice, de natură mecanică, fizică, chimică sau mixtă. Oricât de complicată ar fi o tehnologie, ea constă dintr-un număr limitat de operaţii simple, distincte care se realizează în instalaţii şi aparate corespunzătoare, comune pentru diverse variante de tehnologii.

Pentru fiecare operaţie sau proces unitar sunt importante următoarele aspecte:

- studiul principiilor ştiinţifice de bază

- experimentarea la scară de laborator sau pilot urmată de prelucarea datelor experimentale pentru stabilirea de relaţii care să permită dimensionarea instalaţiilor (stabilirea parametrilor optimi)

- alegerea instalaţiilor şi utilajelor adecvate pentru realizarea în condiţii optime a transformărilor dorite.

Între procesele unitare prin care se realizează tratarea apei naturale pentru obţinerea apei potabile şi cele de epurare a apelor uzate nu există deosebiri esenţiale, diferenţa constând în natura apei brute supuse tratării şi în calitatea efluentului final care trebuie obţinută. In ambele cazuri, substanţele nedorite sunt îndepărtate din apă şi transformate în substanţe acceptabile. Există totuşi unele procese unitare care din considerente economice sau tehnologice, îşi găsesc aplicare curentă numai în tratarea apei sau numai în epurarea apei.

În cele ce urmează se adoptă termenul de proces unitar pentru toate transformările care intervin într-o schemă tehnologică de tratare a apelor, indiferent dacă sunt de natură fizică, chimică sau biologică.

Produsul unei staţii de tratare este o apă de calitate superioară care corespunde cerinţelor unei folosinţe, iar acela al unei staţii de epurare un efluent acceptabil care nu înrăutăţeşte calitatea resurselor naturale de apă.

Cele mai multe procese de tratare şi de epurare a apelor aduc schimbări ale concentraţiilor unor substanţe care sunt fie scoase, fie introduse în apă, intervenind astfel un transfer de fază între cele trei faze existente : gazoasă, lichidă, solidă.

În fig. 5.1 se prezintă schematic tipurile de dispersii de poluanţi din apele uzate, dimensiunea particulelor componente, câteva caracteristici principale şi procesele unitare de epurare care pot fi aplicate pentru îndepărtarea poluanţilor respectivi.

Scopul prezentării acestei scheme este orientativ şi oferă o imagine sintetică a sistemului de procese utilizabile pentru epurarea apelor.

Fig. 5.1. Categorii de poluanţi ai apei şi procese utilizate pentru îndepărtarea lor

Tehnologii de epurare a apelor

O multitudine de metode fizice, biologice şi chimice sunt utilizate pentu îndepărtarea contaminanţilor din apele uzate.Pentru obţinerea nivelului de epurare dorit procedeele individuale de tratare a apelor sunt combinate într-o varietate de sisteme clasificate de obicei ca siteme de epurare primară, secundară şi terţiară. Cerinţele actuale de calitatea apei includ, de asemenea îndepărtarea contaminaţilor specifici precum şi îndepărtarea nutrienţilor (Azot şi fosfor).Sisteme naturale de tipul iazurilor sunt de asemenea utilizate pentru epurarea apelor uzate, în special a apelor uzate menajere şi acelor provenite din industria alimentară sau agricultură. Nămolurile rerultate în urma operaţiilor de epurare sunt tratateprin diverse procedee în vederea reducerii conţinutului de apăşi de materii organice pentru a putea fi depoziate sau reutilizate.

A. Metode de epurare a apelor uzate

Aceste metode pot fi clasificate în procese fizice, chimice şi bilogice. Tabelul următor prezintă operaţiile unitare incluse în fiecare dintre aceste aceste categorii

Figure 2. Operaţii şi procese unitare de epurare a apelor uzate.

Operaţii unitare fizice - Reţinerea pe grătare, site

- Mărunţirea în dezintegratoare a corpurilor pentru a permite trecerea printre barele sistemului

- Egalizarea debitelor

- Sedimentarea

- Flotaţia

- Filtrarea în medii granulare

Operaţii unitare chimice Precipitarea chimică

Adsorbţia

Dezinfecţia

Operaţii unitare biologice Procese cu nămol activ

Iazuri de aerare

Biofiltre

Biodiscuri

Iazuri de stabilizare

Egalizarea apelor uzate, uniformizarea debitelor

şi a compoziţiei apelor industriale

Apele uzate, indiferent de sursă, prezintă variaţii în timp ale debitelor şi compoziţiei, datorită lipsei de uniformitate a consumurilor de apă, a cantităţilor de apă eliminată din proces şi a conţinutului acestora în substanţe poluante. Sunt relativ rare cazurile în care debitul şi compoziţia sunt constante, cum ar fi procesele industriale cu caracter continuu, ce funcţionează în regim staţionar şi în care nu intervin operaţii ciclice, cum sunt industria de sinteză a amoniacului, acidului azotic, metanolului, prepararea minereurilor, unele procese metalurgice, etc. În majoritatea industriilor intervin operaţii discontinue care, pe ansamblu, conduc la evacuarea de ape uzate cu caracter aleator. Prezenţa mai multor surse de evacuare discontinue, cu periodicitate diferită, determină variaţii dezordonate ale debitului şi compoziţiei apelor uzate.

Variabilitatea compoziţiei apelor uzate poate fi o consecinţă şi a modificării în timp a profilului şi a capacităţii de producţie. De exemplu, în fabricile de zahăr şi conserve, debitele de ape uzate sunt sezoniere iar în industria chimică de sinteză, de obţinere a medicamentelor şi coloranţilor, unde se obţin cantităţi mici de produse pe perioade variabile de timp, se produc ape uzate numai în aceste perioade.

În aceste condiţii, pe platformele industriale complexe, compoziţia apelor uzate este aleatoare, iar debitele prezintă fluctuaţii, până la limita maximă determinată de capacitatea sistemului din care se face alimentarea cu apă. Aceste debite sunt influenţate şi de gradul de recirculare a apelor din industria respectivă, iar în cazul sistemelor de canalizare mixte şi de regimul precipitaţiilor. Variaţiile de debit sunt întotdeauna însoţite şi de variaţii de concentraţii ale substanţelor poluante. Concentraţiile poluanţilor sunt determinate de evacuările specifice de apă pe unitatea de produs, precum şi de evacuarea materialelor nedorite.

În instalaţiile de tratare a apelor uzate, rezultatele depind de stabilitatea, respectiv uniformitatea regimului de intrare a apelor uzate în sistemul de tratare. Variaţiile de debit în staţiile de tratare au ca rezultat salturi de viteză ce perturbă regimul de curgere. Instabilitatea vitezelor de curgere este dăunătoare mai ales în bazinele de decantare, în care vitezele mari de curgere antrenează în efluent materiale în suspensie sau chiar materiale deja sedimentate.

Uniformizarea debitelor şi a compoziţiei apelor uzate se face în bazine de uniformizare amplasate în serie sau în derivaţie cu colectorul de canalizare şi permite dimensionarea staţiei de tratare la nivelul debitelor medii.