Procese de epurare avansată utilizate pentru eliminarea poluanților organici persistenți din apele uzate

Apa este una dintre cele mai importante resurse pentru om si pentru intregul regn vegetal si animal. Ea reprezinta viata, dar si calitatea vietii. Apa, element indispensabil vietii, este, in acelasi timp, resursa naturala fundamentala, fara de care nu ar fi posibila desfasurarea activitatilor omului si nici viata de pa Pamant. Calitatea apei se apreciaza in raport cu utilizarea acesteia, prin determinarea unor indicatori fizici, chimici si biologici. Conditiile ce trebuie indeplinite de apa potabila sunt prevazute in normative (in Romania Legea nr. 458/2002, privind calitatea apei potabile, modificata si completata de Legea nr. 311/2004), precizandu-se caracteristicile organoleptice, fizice, chimice, radiochimice, biologice si alimentare. Ca agent de racire trebuie limitat continutul apei in suspensii si substante corozive, iar pentru apa de irigat este foarte importanta concentratia de saruri solubile. In cazul utilizarii industriale, apa va indeplini caracteristici fizico-chimice specifice pentru procesele respective (puritatea maxima pentru productia de medicamente).

Prin poluarea apelor se intelege, conform concluziilor Conferintei de la Geneva (1961), modificarea compozitiei sau starii apelor unei surse, survenita ca urmare a activitatii omului, astfel incat apele devin mai putin adecvate tuturor, sau numai unora dintre utilizarile pe care le pot capata in stare naturala". Poluantul poate fi reprezentat de o substanta, un microorganism sau un transfer de energie care produce poluare. Apele uzate (poluate prin procesele de productie in care au participat) care se varsa intr-o apa curgatoare sau statatoare se numesc efluenti. Cand receptorii (ape curgatoare, statatoare, bazine artificiale etc.) au posibilitatea de a curge catre o alta apa de suprafata, careia ii pot transmite substantele poluate, acestia devin emisari. Amestecarea efluentului cu apele receptorului nu se face uniform si instantaneu. In cazul raurilor si fluviilor ca receptori, deversarea efluentilor este conditionata de adancimea, viteza si orientarea curgerii acestora in raport cu adancimea, viteza si orientarea curgerii receptorului. In cazul receptorilor lacuri si ape marine, deversarea si omogenizarea apelor uzate este conditionata de adancimea si viteza de curgere a emisarului, precum si de curentii marini, temperatura apei si prezenta vanturilor. Debitul efluentului depinde de caracterul activitatii industriale care-l genereaza. Cum activitatea industriala este relativ constanta in tot timpul anului, rezulta ca si debitul efluentului este relativ constant.

Debitul receptorului insa prezinta unele variatii in functie de prezenta si cantitatea precipitatiilor din zona (variatii sezoniere). Astfel, in anii secetosi, vara, debitul apelor curgatoare scade, iar in perioadele cu precipitatii abundente debitul acestora creste. Din aceasta cauza, concentratia substantelor poluante (gradul de poluare) a receptorilor va fi mai ridicata in perioada de seceta si in anii secetosi, deci exact in perioadele cand este nevoie de mai multa apa, in special in agricultura, pentru irigatii. Pentru caracterizarea complexa a apelor este necesar sa fie luati in considerare mai multi parametri fizico-chimici ai apelor.

Caracterizarea apei din punct de vedere fizic implica determinarea temperaturii, culorii si turbiditatii, precum si suspensiile. Astfel, la temperaturi ridicate, procesul de oxidare a impuritatilor organice se va produce mai rapid, dar, in acelasi timp, solubilitatea gazelor scazand, continutul in oxigen al apei va scadea si se va produce o franare a procesului de oxidare. Ridicarea temperaturii datorita activitatii oamenilor, spre exemplu prin deversari de ape de racire in rauri si lacuri, duce la poluarea termica a apelor, cu perturbarea biocenozelor traditionale si scaderea productivitatii apelor.

La temperaturi ale apelor de peste 20 C, se va ridica productia de toxina de catre Clostridium botulinum, cu urmari grave asupra faunei. Culoarea si turbiditatea apei influenteaza absorbtia luminii, deci extinderea zonei fotice si in ultima analiza posibilitatea de existenta a algelor fotosintetizoare. Suspensiile creeaza noi posibilitati de vehiculare a unor agenti poluanti, prin absorbtia acestora pe suprafata particulelor in suspensie si in acelasi timp pot influenta in mod negativ conditiile de existenta ale comunitatilor acvatice.

Din punct de vedere chimic, apa se caracterizeaza prin continutul sau in mai multe substante, dintre care amintim urmatoarele substante:

-clorura de sodiu de concentratia acesteia depinde foarte mult viabilitatea unor populatii acvatice. Poluarea poate interveni cand apele sarate patrund in zona apelor dulci (Delta Nilului);

-oxigen dizolvat deosebit de important pentru organismele aerobe, si care poate fi grav periclitat prin intrerpunerea unei pelicule de substante straine la suprafata apei. (De ex., petrolul), impiedicand aerarea ei. In acelasi timp poate fi periclitat cintinutul de oxigen din apa de prezenta unor substante (poluante), care prezinta o afinitate mare la oxigen (produse lactate). In acelasi timp cresterea temperaturii apei duce la o diminuare a concentratiei de oxigen, mai alei in cazul apelor statatoare;

-substantele organice oxidabile care consuma prin descompunere oxigenul dizolvat in apa, necesar respiratiei vietuitoarelor acvatice. Continutul ridicat de substante organice in apele curgatoare sau statatoare provin mai ales din apele menajere, care sunt deversate in rauri si fluvii de catre orasele si centrele industriale riverane. Ajunse in apa, aceste substante creeaza o crestere a cerintei de oxigen, pe langa cea necesara pentru respiratia organismelor acvatice. De obicei aceasta caracteristica a apelor se exprima prin consumul biochimic de oxigen (CBO ) sau prin consumul chimic de oxigen (CCO).

Poluantii din apa

Poluantii din ape sunt constituiti din substante organice si anorganice, care se prezinta sub forma de substante dizolvate, substante in stare de dispersie coloidala si de suspensii variate.

Contaminarea apei cu substanţe chimice toxice si efectul acestora asupra organismelor vii:

Dintre toxicele vehiculate prin apă, o parte au origine naturală, dar majoritatea provin din poluarea acviferelor.

Nitraţii (NO3-) pot constitui o problemă majoră, concentraţia lor în apa potabilă peste limitele admise fiind frecventă la noi în ţară. În legume, nitraţii sunt puternic concentraţi. Azotaţii sunt propriu-zis nocivi numai la concentraţii foarte mari, ce rareori sunt atinse în apă. Nocivi sunt în fapt nitriţii ce rezultă din nitraţi în anumite condiţii, în organism dar şi abiotic în rezervoare şi ţevi zincate, unde nitraţii sunt reduşi la nitriţi generând o toxicitate secundară a nitraţilor.

Nitriţii (NO2-) rezultă din nitraţi fie înaintea consumului (reducere în fântâni etc.) fie în lumenul tubului digestiv, în cazul migrării, în diverse împrejurări, spre stomac şi intestinul subţire a elementelor reducătoare din biocenoza intestinală. Consecinţa este methemoglobinemia, ce afectează vârstele mici, dar uneori şi adulţi (cum ar fi cei cu rezecţii gastrice). Ţara noastră are o incidenţă ridicată a methemoglobinemiei, cu mortalitate semnificativă. În 1984-1995, s-au înregistrat 2346 cazuri de methemoglobinemie la copii sub 1 an şi 80 de decese. Sunt indicii că cifra este mult subestimată, din cauza dificultăţii diagnosticului. Sursa este şi contaminarea fecaloidă a apei, dar morbiditatea a crescut puternic în principal prin utilizarea pe scară largă a substanţelor fertilizante în agricultură. În 1988, 36 % din fântânile din România aveau concentraţii de nitraţi de peste 45 mg / l. În judeţul Iaşi, de la cazuri sporadice de methemoglobinemie în urmă cu două decenii, s-a ajuns la sute de cazuri anual. Nitriţii sunt incriminaţi şi pentru cancer gastric, prin intermediul nitrozaminelor pe care le formează în anumite condiţii ("toxicitatea terţiară a nitraţilor")....

Arsenul (As) a fost semnalat în apă în concentraţii uneori semnificativ peste normele admise. As este mai toxic în formă trivalentă decât în stare pentavalentă şi în compuşi anorganici decât în formă organică. În forma metalică e puţin toxic. Are şi un rol biologic în organism, de aceea nici absenţa totală nu e dezirabilă. El poate da intoxicaţii acute sau hiperkeratoză, hiperpigmentaţie şi cancer al pielii. Intoxicaţii colective s-au semnalat în Taiwan, Argentina şi Chile, în special în zone cu activitate vulcanică, şi în Mexic şi Japonia din cauza contaminării cu ape industriale cu arsenic.