SlideShare a Scribd company logo
1 of 27
1
ARGUMENT
Pentru a proteja mediul înconjurător în adevăratul sens al cuvântului, este nevoie de
cunoaştere şi de voinţa de a o face.
Poluarea în zilele noastre tinde spre maximum, totodată efectele negative ce le produce ne
afectează în mod serios, atât pe noi, cât şi plantele și animalele.
E limpede că pentru a proteja trebuie să cunoşti bine ceea ce vrei să protejezi.
Aceasta înseamnă aprecierea corectă a felului în care un ecosistem care intră în regim de
protecţie, va ,,reacţiona” la noua situaţie pe care omul o va impune. Pentru a putea lua măsuri
practice de reducere şi combatere a unor fenomene negative ca poluarea, dispariţia speciilor de
plante şi animale, ingineria mediului face referire la interpretarea clasică.
Reglementările, aplicate fie la nivel naţional, fie la nivel internaţional, privesc în mod
separat apa, plantele, animalele şi sănătatea umană, iar pe lângă acestea se adaugă aerul şi solul.
Pentru a putea aborda problemele protecţiei mediului în România, trebuie să definim mai întâi
cadrul care permite desfăşurarea acţiunilor concrete.
Identificarea factorilor poluanţi, interpretarea efectelor acestora nu ar avea nici un impact
asupra reducerii poluării mediului, fără elaborarea unor soluţii şi măsuri tehnice, dar și legislative,
de combatere a poluării.
Aceasta, de regulă, se referă în primul rând la controlul surselor de poluare a diferitelor
componente a mediului: apă, aer, sol, faună şi floră.
Din momentul în care omul s-a transformat, din vânător şi culegător, în crescător de animale
şi cultivator de plante, a început şi transformarea ecosistemelor naturale.
Creşterea populaţiei umane a determinat dezvoltarea industriei şi aceasta a însemnat, pe
lângă producerea bunurilor necesare, eliberarea în aer, în ape şi în sol a zgurii, cenuşii, fumului şi a
tot felul de deşeuri în stare solidă, lichidă sau gazoasă. Devenind conştientă de impactul tot mai
puternic produs la nivelul mediului, societatea umană a început să adopte şi să aplice măsuri şi
tehnici de combatere a poluării şi de protecţie a ecosistemelor.
Apa constituie o componentă de bază a mediului înconjurător, care prin proprietăţile ce le
posedă, întreţine viaţa pe planeta noastră.
Apa ca şi aerul, este un factor de mediu indispensabil vieţii. Apa se găseşte întotdeauna
acolo unde există viaţă şi formează substanţa cea mai răspândită pe pământ. Ea a avut un rol de
prim ordin în apariţia vieţii pe planeta noastră. Combaterea poluării apelor se realizează prin măsuri
ce urmăresc, în primul rând, prevenirea poluării. Pentru multe ramuri industriale, pentru zootehnie
şi diverse activităţi sociale, modalitatea cea mai eficientă de combatere şi limitare a poluării
este epurarea apelor uzate înainte de evacuare. În această operaţie, apele uzate sunt supuse unor
tratamente succesive, prin care conţinutul de poluanţi este diminuat astfel încât, în urma diluării cu
apele râurilor în care ajung, să înregistreze concentraţii cât mai mici.
Tratamentele care se aplică includ tehnologii bazate pe procese şi fenomene naturale: fizice,
chimice şi biologice, aplicate diferenţiat la diferite categorii de apă uzată, iar în cadrul acestora se
deosebesc diferite tehnici şi metode de lucru în funcţie de compoziţia apelor uzate.
Calitatea apelor este cel mai mult afectată de deversarea de către om de ape uzate. Prin
urmare, principala măsură practică de protecţie a calităţii apelor de suprafaţă este să epurăm apele
uzate. Primul pas spre epurare este colectarea apelor uzate, care se face prin sisteme de canalizare.
Aceste sisteme sunt mai simple la poluanţi industriali, dar foarte vaste şi complicate în cazul
2
canalizării localităţilor, deoarece trebuie să preia ape uzate fecaloid-menajere de la un foarte mare
număr de surse; toate chiuvetele, WC-urile, căzile de duş sau baie. Apele acestea trebuie apoi
conduse la staţia de epurare de unde apoi de regulă sunt restituite în emisar, de obicei un râu.
În România începe să se acorde prioritate problemelor de poluare a mediului după 1989,
când se înfiinţează Ministerul Apelor, Pădurilor şi Mediului Înconjurător.
De protecţia apelor naturale este responsabilă Regia Autonomă-Apele Române.
Legislaţia în domeniul protecţiei apelor naturale constituie bază legală a organizării şi a
măsurilor de ordin tehnic şi organizatoric în domeniul protecţiei calităţii apelor. Rolul legislaţiei
este de a crea prin prevedere de sancţiuni penale şi contravenţionale, în interesul celor care sunt în
situaţia de a impurifica apele naturale şi a limita impurificarea apelor la nivelul impus de societate.
Indiciile de calitate pentru apele naturale sunt stabilite printr-o serie de reglementări. Legea
mediului menţionează că protecţia apelor de suprafaţă şi subterane şi a ecosistemelor acvatice, are
ca obiectiv menţinerea şi ameliorarea calităţii şi productivităţii naturale a acestora în scopul evitării
unor efecte negative asupra mediului, sănătăţii umane şi bunurilor materiale.
Stimată Comisie, mă numesc Vulpe Alexandra Roxana, mă aflu aici pentru a vă prezenta
proiectul meu cu tema “ Epurarea biologică a apelor uzate”.
În capitolul 1 am detaliat clasificarea poluanţilor şi influenţa lor asupra mediului.
În capitolul 2 intitulat Metode de epurare am descris epurarea mecanică, epurarea chimică,
epurarea biologică şi epurarea avansată.
În capitolul 3 am detaliat epurarea biologică.
În capitolul 4 am prezentat partea experimentală a proiectului desfăşurată la staţia de epurare
Apa Regio Târgu Jiu, în perioada ianuarie - decembrie 2015.
La final sunt prezentate concluziile şi bibliografia.
3
INTRODUCERE
Poluarea apei reprezintă modificarea în mod direct sau indirect a compoziţiei apei normale
ca urmare a activităţii omului într-o astfel de măsură încât influenţează negativ caracteristicile
apelor, împiedicând folosirea lor în stare naturală.
Apa conţine în urma poluării mai multe categorii de substanţe şi particule cum ar fi:
particule solide (fibre de lemn), produse chimice organice (săruri de fier, zinc, crom, săruri
amoniacale) şi produse ale industriei metalurgice, extractive (ape acide, cianuri, cloruri, benzen).
Pentru determinarea acestor categorii de substanţe poluante, apele naturale ce se
intenționează a fi utilizate într-un anumit domeniu sunt supuse unor analize. Aciditatea apei este
determinată de prezenţa dioxidului de carbon liber, a acizilor minerali şi a sărurilor cu hidroliză
acidă.
Complexitatea acţiunilor de protecţie a calităţii apelor, depinde de normele şi standardele
aflate în vigoare la nivelul fiecărei ţări şi pe plan mondial.
Protecţia calităţii apelor constituie partea integrantă a protecţiei mediului înconjurător, ea
fiind o necesitate obiectivă a civilizaţiei sub orice formă.
Protecţia calităţii apelor se realizează în cadrul bunei gospodăriri a apelor care, în ansamblu,
asigură dezvoltarea judicioasă a tuturor folosinţelor, ca de exemplu cele privind alimentarea cu apă
a oraşelor, industriilor şi unităţilor agrozootehnice, irigarea terenurilor agricole, navigaţie şi
piscicultură.
Toate resursele de apă de suprafaţă şi subterane constituie un bun de preţ naţional, care
trebuie gospodărite în mod unitar, urmărindu-se păstrarea proprietăţilor lor naturale, împiedicarea
impurificării, a poluării lor, îmbunătăţirea caracteristicilor fizico-chimice şi biologice a apelor, în
scopul unei cât mai bune gospodăriri a acestora.
Prin ape uzate se înţelege amestecul de ape menajere, industriale, de drenaj şi de suprafaţă;
apele uzate menajere care conţin uneori şi cantităţi mici de impurităţi caracteristice apelor uzate
industriale, provenite din gospodarii sunt asemănătoare celor orăşeneşti. Pe lângă apele uzate
menajere şi subterane provenite din infiltraţii în canale în canalizarea localităţilor se colectează şi
alte ape cum ar fi:
- ape uzate publice;
- ape uzate industriale;
- ape uzate de la unităţile agricole;
- ape colectate din bălţi, mlaştini, lacuri;
- ape provenite de la transporturi, construcţii;
- ape meteorice, provenite din precipitaţii;
- ape de suprafaţă;
- ape subterane din desecări naturale sau artificiale.
Unele din aceste ape sunt curate şi pot fi evacuate în emisar fără epurare, amestecul lor cu
apele menajere uşurând epurarea acestora. Cele mai mari cantităţi de asemenea ape sunt furnizate
de precipitaţii, de apele de suprafaţă, precum şi de apele subterane.
4
Procesul de epurare constă în îndepărtarea din apele uzate a substanţelor toxice, a
microorganismelor, în scopul protecţiei mediului înconjurător (emisar, în primul rând, aer, sol). O
epurare corespunzătoare trebuie să asigure condiţii favorabile dezvoltării în continuare a tuturor
folosinţelor (alimentări cu apă, piscicultură, agricultură). Evacuarea apelor uzate neepurate în mod
corespunzător poate prejudicia, printre altele, în primul rând, sănătatea publică. Ca o primă măsură,
se prevede ca apele uzate să fie evacuate întotdeauna în aval de punctele de folosinţă. De asemenea,
se stabilesc o serie de condiţii tehnice de calitate care trebuie să le îndeplinească amestecul dintre
apă uzată şi a emisarului în aval de punctul de evacuare a apelor uzate, astfel încât folosinţele în
aval să nu fie afectate.
Epurarea apelor uzate se realizează în staţii de epurare. Acestea fac parte integrantă din
canalizarea oraşului sau industrie, mărimea lor fiind determinată de gradul de epurare necesar, de
debitele şi caracteristicile apelor uzate şi ale emisarului, de folosinţele prezente şi viitoare ale apei.
Apele uzate orăşeneşti, constituie un amestec între apele uzate menajere şi apele uzate
industriale. Compoziţia acestora variază de la oraş la oraş, în special pentru oraşele cu un grad mare
de industrializare. Compoziția trebuie determinată cu atenţie evitând pe cât posibil literatura de
specialitate care se referă la apele menajere. Pentru stabilirea compoziţiei apelor uzate se determină
prin analize de laborator caracteristicile fizice, chimice, bacteriologice şi biologice ale apelor uzate.
Analizele au drept scop:
a) să furnizeze informaţii asupra gradului de murdărie a apelor uzate şi asupra condiţiilor în
care trebuie tratate acestea, respectiv folosite;
b) să stabilească eficiența staţiilor de epurare şi condiţiile în care se produce autoepurarea;
c) să determine influenţa pe care o va avea deversarea apelor uzate în emisari.
Determinările se pot grupa în cinci mari categorii:
 determinări care stabilesc cantitatea şi starea materiilor conţinute în apă precum şi aspectul
acestora: materii solide totale, separabile prin decantare, dizolvate, culoare, turbiditate;
 determinări care definesc cantitatea, starea şi condiţiile în care se găsesc materiile organice:
materii solide în suspensie separabile prin decantare, materii solide dizolvate organice,
CBO5, CCO, azot total;
 determinări care stabilesc prezența materiilor specifice apelor uzate: azotul sub toate
formele sale, O2, grăsimile, clorurile, sulfurile, pH;
 determinări care indică procesul de descompunere a apei uzate: CBO5, O2, azotul sub
diferite forme, H2S, miros, temperatură;
 determinări care stabilesc prezența şi felul organismelor din apă în scopul cunoaşterii
stadiului epurării în diferitele trepte ale staţiei de epurare, necesarul de clor, gradul de
murdărie al emisarului.
5
CAPITOLUL I
CLASIFICAREA POLUANȚILOR ȘI EFECTELE LOR ASUPRA
MEDIULUI
Se consideră poluanţi acele substanţe care în concentraţie suficientă, pot produce un efect
măsurabil asupra omului, animalelor, plantelor şi materialelor. Dată fiind multitudinea şi varietatea
surselor de poluare, precum şi numărul mare al elementelor poluante a apărut şi necesitatea unei
clasificări a lor.
A) După provenienţa şi caracterele comune se disting mai multe categorii de poluanţi:
 Substanţe organice (hidrocarburi, detergenţi, pesticide);
 substanţe anorganice (metale grele, azot, fosfor);
 suspensii (fibre de lemn şi celuloză, păr, deşeuri de carne, steril de la exploatări
miniere sau din cariere);
 substanţe radioactive (din atmosferă, în urma exploziilor nucleare, de la
reactoarele uzinelor nuclearo-electrice, din laboratoarele de cercetări cu izotopi
radioactivi);
 produse petroliere (de la foraj-extracţie, din rafinării, din uzinele petrochimice,
de la transportul naval, auto şi prin conducte);
 ape fierbinţi (din industrie sau centrale termoelectrice);
 microorganisme patogene (din spitale, crescătorii de animale, ştranduri şi
locuinţe).
După natura lor, poluanţii de provenienţă artificială pot fi:
 poluanţi fizici (substanţe radioactive şi apele termale);
 poluanţi chimici (plumb, mercur, azot, fosfor, hidrocarburi, detergenţi şi pesticide) şi
 poluanţi biologici (microorganismele).
B). După modificările pe care le produc apei, poluanţii pot fi:
a). Poluanţi care modifică propietăţile chimice şi/sau biologice ale apei:
 compuşi toxici anorganici (plumb, mercur, cupru, zinc, crom şi cianuri);
 compuşi organici greu sau nedegradabili (pesticide, detergenţi);
 săruri organice provenite din mine sau exploatări petroliere;
 substanţe fertilizatoare (azot şi fosfor);
 microorganisme (bacterii, viruşi şi paraziţi);
pH-ul este una dintre proprietățile cel mai puternic influențată de poluare. Este o mărime
adimensională ce reprezintă logaritmul cu sens schimbat al concentraţiei ionilor hidroniu din soluția
de analizat. pH-ul normal al ploii şi zăpezii este de 5,1, în timp ce în apa naturală pH-ul variază în
jurul valorii neutre 7. Apele continentale prezintă variaţii mai mari ale pH-ului decât cele marine
datorită în mare parte poluării.
Valoarea pH-ului este determinată în mare măsură de procese biologice şi chimice și
condiţionează tratamentele aplicate apei. Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice, pH-
ul trebuie să fie cuprins la apele naturale între 5,6 şi 8,5. pH-ul ușor acid sau bazic este datorat
6
prezenţei în apă, în diferite concentraţii, a dioxidului de carbon, și respectiv a carbonaţilor şi
bicarbonaţilor care formează un sistem tampon.
Apele reziduale cu pH acid sau alcalin, împiedică desfăşurarea proceselor biologice, procese
ce asigură autopurificarea apei.
b). Poluanţii care modifică proprietăţile fizice sau organoleptice ale apei pot fi: uleiurile,
coloranţii, substanţe degradabile care consumă oxigenul din apă şi suspensiile. Proprietăţile
organoleptice ale apei sunt cele caracteristice care pot fi detectate cu ajutorul organelor de simţ.
Gustul apei este determinat de substanţele şi gazele dizolvate în apă. Dacă aceste
componente sunt prezente în apă într-o cantitate prea mare sau prea mică, pot da apei un gust
neplăcut, care poate fi: sărat, dulce, amar, metalic, fad sau sălciu. Determinarea gustului apei, o fac
în general, persoanele dotate cu fineţea simţului gustativ. După clătirea gurii cu apă distilată, se
gustă de câteva ori din proba de analizat, după care se compară gustul astfel simţit cu un gust
cunoscut.
Mirosul apei este determinat de prezenţa unor substanţe naturale sau provenite din poluare
precum şi de transformările chimice ale substanţelor dizolvate. Determinarea mirosului apei se
realizează în anumite condiţii de temperatură şi de către persoane care au consumat, în prealabil,
anumite elemente şi băuturi iritante pentru mucoasa buco–nazală. Determinarea constă în
compararea mirosului unei probe de apă de analizat cu o probă de apă cu miros cunoscut. Analiza se
face mai întâi la temperatura camerei, iar apoi la temperatura de 60 oC.
Apa pură nu are miros, gust și nici culoare. Apa pură nu conduce curentul electric.
Exprimarea mirosului şi gustului apei este dată prin intensitate şi grad.
Nr.
Crt.
Caracteristica apei (miros, gust) Intensitate Grade
1. Apă fără miros şi fără gust Inodor/Insipid 0
2. Apă simţită doar de cineva cu experienţă Foarte slabă 1
3. Miros şi gust simţit de un cunoscător Slabă 2
4. Miros şi gust uşor de perceput Perceptiv 3
5. Miros şi gust puternic (apa este neplăcută) Pronunţată 4
6. Miros şi gust puternic (apa nu se poate consuma) Foarte puternică 5
Influenţa poluanţilor apelor asupra mediului.
1. Substanţele organice de origine naturală (vegetală) consumă oxigenul din apă atât
pentru dezvoltare, cât şi după moarte. Lipsa oxigenului din apă are ca efect oprirea proceselor
aerobe printre care şi autoepurarea.
Fenolul este pentru peşti un toxic nervos, el imprimă gust şi miros neplăcut cărnii peştilor.
Detergenţii se plasează la suprafaţa apei sub formă de spumă şi împiedică autoepurarea apei
şi folosirea ei pentru irigaţii.
Pesticidele pot constitui cauza unor boli grave (cancer), tulburări neurologice, afecţiuni ale
glandelor endocrine.
2. Substanţele anorganice pot provoca creşterea durităţii, iar apele cu duritate mare
produc depuneri şi micşorează capacitatea de transfer a căldurii.
Clorurile, peste anumite limite, fac apa improprie pentru alimentare şi pentru irigaţii.
7
Metalele grele au acţiuni toxice asupra organismelor acvatice, inhibând în acelaşi timp şi
procesele de autoepurare. Metalele grele produc intoxicaţii grave ale organismului uman:
 intoxicaţie cu plumb duce la anemie, insomnie, iritabilitate, greaţă, gust metalic
(absorbţia plumbului din apă este mai mică decât a celui prezent în apă).
 intoxicaţia cu mercur are ca manifestări dureri de cap, ameţeli, insomnie, oboseală,
tulburări de memorie (absorbţia mercurului din apă este relativ mică). Mercurul se
acumulează în organism mai ales în rinichi şi ficat.
 intoxicaţia cu cadmiu se manifestă prin afecţiuni ale rinichilor, ficatului, cordului
(absorbţia cadmiului din apă este mică).
8
CAPITOLUL II
Metode de epurare
Combaterea poluării apelor se realizează prin măsuri ce urmăresc, în primul rând, prevenirea
poluării apelor. Pentru multe ramuri industriale, pentru zootehnie şi diverse activităţi sociale,
modalitatea cea mai eficientă de combatere şi limitare a poluării este epurarea apelor uzate înainte
de evacuare. Prin această operaţie, apele uzate sunt supuse unor tratamente succesive, prin care
conţinutul de poluanţi este diminuat, astfel încât, în urma diluării cu apele râurilor în care ajung, să
înregistreze concentraţii cât mai mici.
Epurarea mecanică.
Se mai numeşte epurare primară şi se bazează pe procese fizice de separare a poluanţilor
din apele uzate.
Prin epurarea mecanică se realizează în prima etapă îndepărtarea materiilor grosiere în
suspensie, mai mari de 1 milimetru, în general solide organice plutitoare, prin reţinerea lor pe
grătare şi site. În a doua etapă, prin procese de decantare gravitaţională, în instalaţii numite
deznisipatoare, se îndepărtează suspensiile constituite din particule minerale (sol şi nisip). Materiile
grosiere se îndepărtează pentru protejarea pompelor şi evitarea înfundării conductelor. Apele uzate,
după primele două etape, sunt conduse în instalaţii numite decantoare primare, unde se
sedimentează restul de substanţe în suspensie şi parţial cele aflate în dispersie coloidală, care conţin
şi substanţe organice. Există mai multe tipuri de decantoare, în funcţie de natura apelor şi procedeul
aplicat. Decantoarele sunt construcţii din beton de formă dreptunghilară sau radială în care apa
uzată curge cu viteză mică pentru a grăbi depunerea particulelor în suspensie. Nămolul rezultat din
depuneri e colectat, periodic şi evacuat din instalaţie. Unele staţii de epurare mecanice sunt
prevăzute suplimentar cu separatoare de uleiuri şi grăsimi.
Epurarea chimică
Această metodă se utilizează pentru îndepărtarea poluanţilor prin procese chimice şi fizico-
chimice. Metoda se aplică apelor uzate industriale şi altor categorii de ape când se urmăreşte o
epurare rapidă şi eficientă. Epurarea chimică se aplică atât poluanţilor în suspensie, cât şi celor
dizolvaţi.
Astfel materiile în suspensie fină care nu se decantează în decantorul primar, ele aflându-se
dispersate coloidal, se elimină cu ajutorul unor reactivi chimici, numiţi coagulanţi. Se mai folosesc
şi coagulanţi sintetici numiţi polielectroliţi. Aplicarea produsului de decantare cu coagulanţi,
asigură eliminarea materiilor în suspensie şi reduce conţinutul de substanţe organice dizolvate.
Pentru eliminarea poluanţilor dizolvaţi se recurge la reacţii chimice în care reactivul introdus
formează cu poluantul un produs greu solubil, care se depune pe fundul bazinului de reacţie sau e
descompus sau transformat într-o substanţă inactivă. Astfel se pot elimina din soluţie metale grele,
cianuri, fenoli şi coloranţi. Ca reactivi se utilizează laptele de var, clorul şi ozonul.
Apele uzate acide sau alcaline, datorită agresivităţii lor chimice, se supun preepurării,
operaţie ce constată în neutralizarea lor în bazine cu ajutorul unor reactivi chimici.
9
Epurarea biologică.
I se mai spune epurare secundară şi se aplică pentru eliminarea din apă a poluanţilor
organici biodegradabili, care pot constitui hrană pentru microorganisme.
Eliminarea substanţelor organice dizolvate în apă se face prin adsorbţia lor la suprafaţa
celulelor, microorganismelor, în principal bacterii.
Ca urmare apar noi celule de bacterii şi aşa numiţii metaboliţi (dioxid de carbon, săruri
minerale). Se practică trei procedee principale de epurare biologică:
1. Cu nămol activ .
Instalaţia de epurare include un bazin de aerare numit aerotanc, în care apa uzată provenită
de la decantorul primar este aerată puternic cu ajutorul unor dispozitive de insuflare a aerului şi un
bazin de sedimentare - decantorul secundar. Nămolul sedimentat în decantor este utilizat parţial
pentru însămânţarea aerotancului, iar excesul este îndepărtat sau condus în altă instalaţie a staţiei de
epurare.
2. Cu biofiltre.
Instalaţia de epurare conţine biofiltru propriu-zis, care este un turn de 1-4 metri înălţime, ce
conţine o umplutură de material inert, formată din piatră sau mase plastice, şi un decantor secundar.
Apa uzată provenită de la decantorul primar este introdusă prin partea superioară a
biofiltrului şi cade liber pe materialul de umplutură, în contracurent cu aerul. În timp ce la nămolul
activ biocenoza este relativ uniformă în masa aerotancului, datorită agitării continue a apei, în
biofiltru are loc o stratificare a grupelor pe înălţime, în funcţie de gradul de epurare realizat.
3. Cu iazuri de oxidare.
Se utilizează de obicei ca un procedeu de epurare globală pentru ape uzate cu volum relativ
mic. Iazul biologic poate fi amenajat în bazine de pământ cu adâncime mică, sub un metru şi dotat
sau nu cu instalaţii de agitare şi reaerare. El poate prelua toate operaţiile efectuate în treptele staţiei
de epurare, sau poate fi utilizat în completarea decantoarelor primare ca treaptă de epurare
biologică, aşa cum se practică de obicei pentru epurarea apelor uzate provenite de la fermele
zootehnice. Populaţiile de microorganisme care participă la epurare, în iazuri sunt aceleaşi ca şi în
instalaţii şi în plus se adaugă şi algele care prin procesul de fotosinteză aduc un aport de oxigen. În
plus algele asimilează pentru hrană proprie, ionii de amoniu şi sărurile cu fosfor care rezultă din
descompunerea substanţelor organice şi de către bacterii, realizând în acest mod epurarea apelor şi
sub acest aspect.
Epurarea avansată.
Prin aplicarea procedeelor de epurare mecanică şi biologică nu pot fi eliminate din apele
uzate multe dintre substanţele organice nedegradabile biologic, astfel încât, pentru unele folosinţe
importante, cum sunt alimentările cu apă pentru populaţie şi unele alimentări industriale, epurarea
clasică, convenţională, nu este suficientă. Este necesară o epurare mai avansată din punct de vedere
al îndepărtării poluanţilor şi datorită neutilizării surselor de apă, care conduce la concentrarea
poluanţilor neepuraţi în treaptă primară şi secundară.
Epurarea avansată a apelor uzate, ca şi a apelor reutilizate se poate obţine prin aplicarea
procedeelor care se bazează pe procesele fizico-chimice cunoscute şi folosite deja în tehnologiile
chimice de fabricaţie: adsorbţie, extracţie, distilare, spumarea, denitrificarea, schimbul ionic şi
oxidarea chimică.
a). Procedee de epurare cu adsorbţie.
10
Se aplică pentru eliminarea cantităţilor mici de substanţe organice rămase după epurarea
biologică. În practică se utilizează, în special, pentru epurarea avansată a fenolilor, detergenţilor şi a
substanţelor care pot împrumuta miros şi gust neplăcut apei de băut.
Ca material adsorbant se utilizează, cel mai des cărbunele activ obţinut prin condiţionarea
specială a cărbunelui vegetal sau fosil.
b).Procedeul de epurare cu schimbători de ioni.
Se aplică în general pentru demineralizarea apelor uzate sau de alimentare, sărurile organice
nefiind epurate în instalaţii clasice. Schimbătorii de ioni se utilizează frecvent pentru eliminarea
poluanţilor minerali aflaţi în apă sub formă ionică: fenoli, detergenţi şi coloranţi.
c).Procedeele de oxidare chimică.
Utilizează o gamă largă de produşi chimici cu proprietăţi oxidante, dintre care cele mai
uzuale sunt substanţele care degajă oxigen: ozonul, apa oxigenată şi clorul cu produşii săi.
Epurarea apelor fenolice.
În prezent se procedează la extracţia fenolului prin dizolvare selectivă în hidrocarburi
aromatici, diizopropileter, sau se aplică procedee de epurare biologică, mai lente decât cele
catalitice şi care necesită volum mare de investiţii şi consumuri energetice ridicate.
Dacă se urmăreşte recuperarea fenolului din apele uzate de la fabricarea fenolului se poate
realiza o epurare în trepte; în primul rând prin extracţia fenolului dintr-un amestec rezultat
intermediar şi din care nu poate fi separat prin distilare cu soluţie de hidroxid de sodiu, urmat de
descompunerea acestuia cu acid sulfonic. Distrugerea fenolului din apa reziduală sulfatică în care
concentraţia de fenol este mai mică de 20 ppm se face în continuare prin epurare biologică.
Injectarea profundă - o alternativă la epurare.
O soluţie mai puţin ecologica în locul tratării în staţii de epurare sau altă metodă este
injectarea profundă a apelor uzate, în zone şi adâncimi unde nu contaminează surse de apă
subterană în uz curent sau cunoscute. În funcţie de natura poluantului, unele sperăm să îşi modifice
sau reducă conţinutul de poluanţi, dar la majoritatea se speră doar să nu ne deranjeze în următoarele
secole sau chiar milenii, ceea ce nu este deloc o abordare durabilă, dar se practică, la fel ca
depozitarea deşeurilor nucleare puternic radioactive.
Injectarea se face la adâncimi, de regulă de 500-2000 metri, cu extreme de la câteva sute de
metri până la peste 4000 de metri. Depinde şi de tipul de rocă – formaţiune geologică în care se
injectează, de regulă nisip, gresie, dolomit sau călcare.
Debitul şi presiunea sunt şi ele variabile, iar tipurile de ape uzate care se injectează sunt de
regulă ape grav contaminate şi foarte greu de epurat sau în cantităţi foarte mari.
Categorii de ape uzate injectate profund :
 ape uzate comunale şi industriale;
 ape sărate de la exploatări petroliere;
 ape utilizate la minerit prin dizolvarea diverselor minerale (clorura de sodiu, potasiu,
fosfaţi, uraniu, cupru etc.).
 ape utilizate în procedeul de ardere în situ a combustibililor fosili (cărbune, şisturi
bituminoase, etc.).
Producerea de energie electrică pe baza celei geotermale ;
 ape radioactive sau încărcate cu substanţe de înaltă toxicitate din industria
farmaceutică, chimică etc.
11
 ape de răcire;
 ape meteorice colectate de canalizări municipale şi alte structuri.
Se practică şi reinjectarea de ape neuzate sau puţin uzate din raţiuni hidrogeologice, cum
sunt reîncărcarea acviferelor, injecţii de barare a intruziunii apei sărate în acvifer, injecţii de solide
sub formă de suspensie apoi în golurile de unde au fost extrase, exemplu: steril înapoi în mine.
Evacuarea apelor uzate în reţelele de canalizare ale localităţilor este permisă numai
dacă prin aceasta:
nu se aduc prejudicii igienei şi sănătăţii publice sau personalului de exploatare;
nu se diminuează prin depunere capacitatea de transport a canalelor colectoare;
nu se degradează construcţiile şi instalaţiile reţelelor de canalizare, ale staţiilor de
epurare şi ale echipamentelor asociate;
nu sunt perturbate procesele de epurare din staţiile de epurare, sau nu se diminuează
capacitatea de preluare a acestora;
nu se creează pericole de explozie.
Apele uzate care se evacuează în reţele de canalizare ale localităţilor şi direct în staţiile
de epurare nu trebuie să conţină:
 materii în suspensie, în cantităţi şi dimensiuni care pot constitui un factor activ de
erodare a canalelor, care pot provoca depuneri sau care pot stânjeni curgerea normală
cum sunt: materialele care, la vitezele realizate în colectoarele de canalizare
corespunzătoare debitelor minime de calcul ale acestora, pot genera depuneri;
 diferitele substanţe care se pot solidifica şi astfel pot obtura secţiunea canalelor;
 corpurile solide, plutitoare sau antrenate, care nu trec prin grătarul cu spaţiul liber de
20 mm între bare, iar în cazul fibrelor şi firelor textile ori al materialelor similare
(pene, fire de păr de animale- care nu trec prin sită cu latura fantei de 2 mm);
 suspensiile dure şi abrazive ca pulberile metalice şi granulele de roci, precum şi
altele asemenea, care prin antrenare pot provoca erodarea canalelor;
 păcură, uleiul, grăsimile sau alte materiale care prin formă, cantitate sau aderență pot
conduce la crearea de zone de acumulări şi depuneri pe pereţii canalului colector;
 substanţele care coagulează, singure sau în amestec cu alte substanţe conţinute în apa
din reţelele de canalizare, existând riscul depunerii lor pe pereţii canalelor, sau
conduc la apariţia de substanţe agresive noi.
12
CAPITOLUL III
EPURAREA BIOLOGICĂ
Epurarea biologică este o treaptă superioară a procesului de epurare a apelor uzate orăşeneşti
şi se mai numeşte şi epurare secundară.
În conformitate cu legislaţia Comunităţii Europene privind protecţia mediului cu precădere a
apelor, este obligatorie aplicarea acestui procedeu de epurare pentru a asigura o calitate superioară
procesului de epurare. În prezent în marea majoritate a ţărilor europene s-a trecut la etapa de
epurare terţiară, numită şi epurare avansată, care urmează etapei secundare de epurare biologică.
Treapta de epurare terţiara încă nu se aplică în România, dar în viitorul mai îndepărtat va trebui ca
şi România să introducă în mod obligatoriu această etapă de epurare a apelor care asigură calităţi
net superioare apelor uzate epurate.
Epurarea biologică este procesul tehnologic prin care impurităţile de natură organică din
apele uzate sunt transformate de către o cultură de microorganisme în produşi de degradare mult
mai inofensivi, respectiv, CO2, săruri minerale etc.
Din punct de vedere teoretic, procesul de epurare biologică aerobă are loc după următoarea
schemă:
Figura 1. Schema generală a metabolismului în epurarea aerobă.
Produsele de natură organică din apele uzate sunt adsorbite şi concentrate la suprafaţa
biomasei, unde sub acţiunea enzimelor eliberate de celulele microorganismelor, substanţele
organice sunt descompuse în componente mai mici şi care pot pătrunde în celula microorganismelor
unde sunt metabolizate. Prin metabolizare se obţin produşi de descompunere, cum sunt: CO2, H2O,
energie, dar şi noi microorganisme prin înmulţire.
Spre exemplu procesele de epurare biologică în condiţii aerobe, conduc la oxidarea completă a
substanţelor organice, până la CO2 şi H2O, cu eliberare de energie.
13
Rolul principal în epurarea biologică este deţinut de către bacterii. Aceste microorganisme
care consumă substanţe organice, din apele uzate pot trăi şi se pot înmulţi în prezenţa sau în absenţa
oxigenului, deci procesele pot fi aerobe şi anaerobe. De regulă, procesele aerobe sunt specifice
procesului de epurare a apelor de substanţe organice, în timp ce procesele anaerobe sunt specifice
prelucrării nămolurilor rezultate în staţiile de epurare şi au ca rezultat obţinerea în principal a
biogazului.
În strânsă asociere cu bacteriile în aceste procese aerobe intervin şi protozoare (ciliate şi
flagelate), metazoare (rotiferi şi nematode) şi ciuperci sau fungi. Aceste asociaţii de
microorganisme se numesc biocenoze.
Epurarea biologică se realizează că urmare a metabolismului bacterian, care reprezintă
totalitatea proceselor implicate în activitatea biologică a unei celule, prin intermediul cărora energia
şi elementele nutritive sunt preluate din mediul înconjurător şi utilizate pentru biosinteza şi creştere,
dar şi pentru alte activităţi secundare (mobilitate, luminiscență). În urma acestor procese,
substanţele din apele uzate, respectiv elementele nutritive, sunt transformate în constituenţi celulari,
energie şi produse de uzură.
Din punct de vedere energetic procesele metabolice se pot împărţi în două grupe mari:
procese de dezasimilaţie (exoterme) prin care se eliberează energie în urma degradării
substanţelor organice din apele uzate;
procese de asimilaţie (endoterme) în care se sintetizează componenţi celulari.
Aceste două procese sunt strâns interconectate, astfel încât prin degradarea substanţelor din
mediu se asigura pe lângă energie şi substanţe chimice sau procursori ai acestora, necesari pentru
sinteza elementelor din celulele microorganismelor. În ansamblu diferitele reacţii biochimice ale
metabolismului îndeplinesc patru funcţii esenţiale pentru viaţa celulei şi anume:
producerea componenţilor chimici folosiţi pentru realizarea constituenţilor celulari;
elaborarea de energie şi stocarea acesteia sub diferite forme;
activarea unor elemente de construcţie a celulei pe baza energiei stocate;
formarea de material biologic nou prin utilizarea substanţelor chimice produse prin
descompunerea substanţelor organice.
O caracteristică distinctivă a activităţii metabolice bacteriene este intensitatea excepţională a
proceselor celulare în comparaţie cu activităţile omoloage ale organismelor superioare. Această
caracteristică se datorează faptului că celulele microbiene au un raport deosebit de mare între
suprafaţa de contact cu exteriorul şi greutatea lor. Ca urmare schimbul de substanţe între celule şi
mediu este foarte intens. Acest fapt asigura o viteză extrem de mare de consum al materialelor
organice şi în acelaşi timp o viteză mare de creştere a bacteriilor.
Luate în ansamblu bacteriile îşi pot realiza metabolismul utilizând practic numeroase şi
diferite surse de substanţe nutritive începând de la azotul molecular, dioxidul de carbon, sulf şi
terminând cu cele mai complexe substanţe organice. Aproape orice substanţă din mediu, organică şi
chiar anorganică, din care se poate obţine energie este accesibilă metabolismului bacterian.
Reacţiile biochimice metabolice sunt condiţionate de prezenţă în mediul natural sau în
mediile de cultură artificiale a tuturor materialelor necesare pentru sinteza constituenţilor celulari şi
pentru obţinerea energiei. Deci în mediile uzuale de cultură a microorganismelor trebuie să se
14
găsească în primul rând surse de: C, H, O, N, P, S; cantităţi mici de K, Mg, Mn, Na, Ca, Fe, Cl-,
ŞO4
-, PO4
-3 şi cantităţi foarte mici de Zn, Co, Mo aşa numitele oligoelemente indispensabile
activităţii metabolismului bacterian
Energia necesară reacţiilor de biosinteza a constituenţilor celulari se obţine prin procesul de
dezasimilaţie. Eliberarea de energie se realizează în trei faze distincte:
Faza I este faza degradării macromoleculelor de origine organică datorită enzimelor, când
acestea sunt descompuse până la nivelul unor unităţi de construcţie, adică compuşi chimici ce pot fi
transferaţi prin membrana celulelor în interiorul celulelor microorganismelor. Astfel proteinele sunt
descompuse până la nivelul aminoacizilor, grăsimile la nivelul glicerinei şi a acizilor graşi, iar
glucidele la nivelul de hexoze şi pentoze. În această fază se eliberează mai puţin de 1 % din energia
totală a macromoleculelor. Această energie se pierde în mare parte sub formă de căldură.
Faza II este faza transformărilor esenţiale prin degradare. Moleculele rezultate din
degradarea efectuată în prima fază sunt transformate mai departe în alţi produşi, cu formare de
CO2 şi H2O cu eliberare de energie.
Faza III faza de eliberare a energiei se desfăşoară pe două căi. O primă cale, cea a
descompunerii integrale a substanţelor nutritive la nivelul de CO2 şi H2O cu o degajare mare de
energie şi cea de a doua cale prin care substanţele nutritive sunt descompuse numai parţial,
formându-se o mulţime de produşi intermediari, numiţi produşi de fermentaţie.
Procesele de degradare din cadrul proceselor de dezasimilaţie sunt din punct de vedere chimic
reacţii de oxidoreducere.
Asimilaţia este procesul prin care materialul nutritiv de natura exogenă, din exteriorul
celulei este încorporat în substanţă proprie a unei celule, respectiv a unui organism. Asimilarea se
realizează printr-o serie de reacţii biochimice.
Asimilare din punct de vedere biologic reprezintă un proces de biosinteza în care unii
compuşi chimici sunt modificaţi şi transformaţi în proteine, acizi nucleici, etc. Acest proces de
asimilaţie de sinteză macromoleculară este posibil datorită unor enzime specifice şi a prezenţei în
celulele microorganismului viu a unui material genetic purtător de informaţie ereditară care joacă
rolul de model sau tipar în biosinteză.
Aceste procese biologice sunt influenţate de următorii factori:
 temperatura mediului, respectiv a apei uzate. Există o temperatură optimă, întrucâ la
temperaturi scăzute sau foarte ridicate scade activitatea celulelor;
 prezenţa unor elemente toxice, cianuri, agenţi oxidanţi puternic, oxizi ai metalelor
grele Hg, Ag, Cu, radiaţii, ultrasunete, etc. influenţează negativ procesul de epurare
biologică;
 pH-ul apei., dacă este mult diferit de cel neutru procesele sunt mult mai lente;
 concentraţia excesivă a apei în substanţe nutritive poate duce la inactivitatea
enzimelor ce realizează prima procesare a substanţelor organice.
Pentru ca impurităţile conţinute într-o apă uzată să poată fi îndepărtate prin epurare biologică,
acestea trebuie să fie biodegradabile. Apa uzată care conţine impurităţi biodegradabile este tratabilă
biologic.
15
Biodegradabilitatea unei substanţe este deci calitatea acesteia de a putea fi degradată prin
procedee de oxidare biologică (bio-oxidare).
Apele uzate menajere conţin suficiente cantităţi de substanţe nutritive (glucide, proteine,
lipide şi derivaţi ai acestora), factori de creştere, săruri minerale, pentru a constitui un mediu
adecvat dezvoltării şi multiplicării microorganismelor nămolului activ.
Apele uzate industriale cu conţinut de substanţe organice, de cele mai multe ori de sinteză,
trebuie analizate cu atenţie pentru că pot să conţină şi substanţe toxice pentru microorganisme.
Prin biodegradabilitate se înţeleg procesele fizico-chimice şi biochimice prin care o substanţă
este transformată de către microorganisme în mediu şi condiţii naturale sau în mediu şi condiţii
artificiale, în aşa fel încât îşi pierde identitatea. Cu alte cuvinte, biodegradarea poate fi definită ca
distrugerea compuşilor chimici prin acţiunea biologică a organismelor vii. În domeniul protecţiei şi
epurării apelor pot fi luate în considerare mai multe grade de degradare biologică:
primară;
parţială;
acceptabilă;
totală.
Prin degradarea primară se înţelege biodegradarea unui compus chimic în măsura minim
necesară pentru a schimba identitatea compusului.
Biodegradarea parţială conduce la o succesiune de transformări în molecula substanţei fără
ca aceasta să fie complet transformată în compuşi anorganici (mineralizare).
Biodegradarea acceptabilă este fenomenul ce are o succesiune de transformări ce conduce în
măsura minim necesară pentru îndepărtarea unor proprietăţi specifice nedorite ale substanţei în
cauză (spre exemplu: spumare, colorare, miros, sau o anumită toxicitate etc.).
Biodegradarea totală conduce la transformarea substanţelor respective în oxizi ai elementelor
ce o compun.
Din punct de vedere al protecţiei mediului biodegrabilitatea trebuie apreciată numai sub
aspectul efectului asupra mediului, respectiv numai în ceea ce priveşte îndepărtarea efectelor nocive
a substanţelor asupra mediului înconjurător.
Tratabilitatea unei ape uzate reprezintă capacitatea acesteia de a-şi micşora complexitatea şi
numărul componenţilor organici, datorită acţiunii microorganismelor prezente în staţiile de epurare.
În acelaşi timp este necesar ca biomasa existentă în staţia de epurare să se dezvolte ca urmare a
proceselor de asimilare. Apele uzate ce conţin compuşi degradabili se numesc tratabile biologic.
Tratabilitatea apelor uzate poate fi apreciată prin indicatorul gradului de îndepărtare a
substanţelor organice totale din apa sau prin îndepărtarea substanţelor asimilabile. În acelaşi timp,
concentraţia materiilor aflate în suspensie dă indicaţii asupra creşterii volumului biomasei din
staţiile de epurare.
Pot fi considerate ca ape tratabile biologic, în sensul definiţiei anterioare, apele uzate care în
timpul trecerii prin instalaţiile de epurare, corect dimensionate, permit îndepărtarea substanţelor
organice totale (C.C.O.) în procente de 60-90 %, iar a substanţelor asimilabile (C.B.O.5) în procente
de 80-98 %.
16
Principial, epurarea biologică naturală se face în emisari după deversarea apelor uzate, iar
epurarea biologică artificială se realizează în două moduri şi anume:
 în bazine de epurare artificială cu nămol activ;
 în filtre biologice care sunt fie filtre biologice propriu zise, fie sunt câmpuri de
filtrare şi irigare.
În perioada actuală se preconizează o extindere semnificativă a procedeului de epurare
biologică cu nămol activ pentru că este un procedeu care depinde într-o măsură mai mică de
condiţiile climaterice şi mai ales pentru faptul că procedeul poate fi controlat şi urmărit. De fapt
actuala legislaţie europeană obligă toate oraşele să dispună de treapta biologică de epurare.
Epurarea biologică artificială, spre deosebire de epurarea biologică naturală, este urmată, în
mod obligatoriu, de o decantare secundară unde se reţin elementele biologice din filtrele biologice
şi o cantitate însemnată de nămol.
Epurarea biologică cu nămol activ
Epurarea biologică se realizează în bazine cu nămol activ în care se produce o aerare
artificială, prin introducerea de aer printr-un sistem de conducte. Sunt construcţii în care epurarea
biologică aerată a apei are loc în prezenţa unui amestec de nămol şi apa uzată, accelerarea
procesului se realizează prin introducerea unei cantităţi de nămol activ, numit astfel întrucât conţine
microorganisme ce prelucrează substanţele organice din apă şi prin insuflarea de aer ce conţine
oxigen pentru a susţine procesele de oxidare.
Bazinele de epurare biologică utilizând nămolul de la bazinele de decantare, numit şi nămol
activ pentru ca el conţine cantităţi însemnate de microorganisme şi materii organice, sunt de o
formă alungită, asemenea unor canale longitudinale, în care procesul de epurare avansează pe
măsură ce apele din bazin se apropie de zona de evacuare.
Epurarea este activată pe de o parte de către aerul introdus forţat în apa bazinului, pe de altă
parte de către agitaţia permanentă a apei ce asigură o omogenizare a lichidului din bazin şi în mod
deosebit de către nămolul introdus suplimentar. Nămolul introdus în acest bazin provine din
decantorul secundar, întrucât doar o mică parte din nămol este introdus în bazin, restul nămolului,
numit nămol în exces este trimis la fermentare împreună cu nămolul din decantoarele primare.
Procesul tehnologic de epurare în bazine cu nămol activ are avantajul că poate fi reglat în
funcţie de cantitatea apei uzate, temperatură, precum şi în funcţie de încărcarea apei cu substanţe
organice. Forma clasică a unui bazin pentru epurare este prezentată în figura 2.
Figura 2. Schema de principiu a unui bazin pentru epurare biologică cu nămol activ.
17
Procesul de epurare biologică a fost studiat de mulţi specialişti. S-au realizat modele
matematice pentru studiul evoluţiei consumului biochimic de oxigen CBO, care de fapt
caracterizează procesul de epurare biologică. Epurarea apei într-un bazin cu nămol activ se
datorează în primul rând bioabsorbtiei, proces care se produce la contactul substanţei organice cu
nămolul activ şi care acţionează pe o perioadă relativ scurtă. În al doilea rând, nămolul activ
asimilează substanţele organice, datorită microorganismelor, în prezenţa oxigenului şi prin adsorbţia
compuşilor organici prin membranele celulare în interiorul celulelor se creează noi celule.
Figura 3. Curba teoretică de dezvoltare a nămolului în procesul de epurare biologică.
Procesul de epurare biologică cu nămol activ poate fi exprimat grafic în funcţie de timp şi în
funcţie de cantitatea de nămol activ (fig. 3).
Faza I. Este faza de adsorbţie a materiilor organice de către celule;
Faza II. Este faza dezvoltării lente în care activitatea bacteriilor devine preponderentă în
direcţia transformării substratului de materii organice asimilate în noi celule vii.
Faza III. Este faza autooxidării, în care masa de nămol începe să se diminueze deoarece
substanţele organice sunt utilizate cu precădere pentru consumul energetic al celulelor. În această
fază reducerea CBO este foarte mică deoarece materia organică este complet oxidată.
Procesul evolutiv al nămolului din bazinul de epurare biologică poate fi exprimat matematic
pe cele două faze de bază, astfel:
În formula de mai sus avem următoarele notaţii:
a - fracţia de CBO îndepărtată şi care este sintetizată în nămol într-un anumit moment;
y- valoarea lui CBO îndepărtat;
∆S - concentraţia în nămol.
În formula de mai sus avem următoarele notaţii:
S0- concentraţia iniţială a nămolului;
ay- concentraţia totală de materii organice măsurată prin CBO.
S- concentraţia în nămol la timpul t;
18
Construirea şi funcţionarea instalaţiilor de epurare cu nămol activ
De la bun început trebuie să precizăm că această fază a epurării biologice cu nămol activ este
influenţată şi de altfel nu poate funcţiona performant fără existenţa decantorului primar în care se
sedimentează cantitatea cea mai mare de nămol şi care este instalat în fața bazinului de epurare
biologică precum şi fără decantorul secundar ce precede bazinul de epurare şi unde trebuie să se
sedimenteze rezultatul procesului de epurare biologică. Ambele decantoare au ca produs nămolul
care într-o mare măsură se utilizează la epurarea biologică, întrucât conţin substanţe organice şi
bacterii şi de aceea se mai numeşte şi nămol activ. În fig. 4 este prezentată schema tipică a unei
instalaţii de epurare biologică cu nămol activ.
Figura 4. Schema de principiu a unei instalaţii de epurare
biologică cu nămol activ
Bazinele de epurare biologică cu nămol, din punct de vedere al modului de introducere a
aerului în interiorul apei uzate se împart în două mari grupe:
cu aerare pneumatică;
cu aerare mecanică;
Ambele variante trebuie să îndeplinească trei funcţii esenţiale:
a. să transfere cât mai intens apei uzate şi flocoanelor existente oxigenul necesar ca procesul de
epurare să se desfăşoare în condiţii aerobe;
b. să mijlocească circulaţia flocoanelor în apă uzată şi să creeze un contact cât mai intens între
flocoane şi apă;
c. să împiedice flocoanele să se sedimenteze pe radierul bazinelor unde ar putea să intre în
fermentaţie anaerobă şi să prejudicieze calitatea procesului de epurare biologică.
În cazul bazinelor cu aerare pneumatică oxigenul necesar se introduce o dată cu aerul
atmosferic. Astfel se introduce aer comprimat printr-o serie de conducte subacvatice prevăzute cu
duze, sau placi poroase. Oxigenul poate pătrunde în apă uzată şi din atmosfera la suprafaţă de
contact a apei din bazin cu atmosfera.
În figura 5 este prezentat un bazin de aerare ce utilizează un sistem de conducte subacvatice
ce dispun de plăci poroase prin care aerul este evacuat în bazin sub formă de bule fine.
19
Figura 5. Bazin de aerare cu bule fine pentru epurarea biologică
1 – distribuitor de aer;
2 – racord;
3 – robinet;
4 – conductă flexibilă;
5 – aerator;
6 – conductă de legătură;
7 – inel de prindere;
8 – cablu flexibil de ridicare.
( A - număr de aeratoare; R - distanţele dintre aeratoarele de pe un tub; B - numărul de tuburi
de aerare; L - lungimea tubului )
În cazul bazinelor cu aerare mecanică pătrunderea oxigenului se poate realiza pe următoarele
căi:
 circulaţia intensă a apei uzate la suprafaţă pentru un contact intens cu aerul;
 împingerea aerului în apă uzată prin tuburi de aspiraţie;
 agitaţia intensă a apei când apa este aruncată de agitatori în aer şi se produc mulţi
stropi, crescând astfel contactul cu aerul.
Aerarea pneumatică se caracterizează prin introducerea de bule de aer în apă. În funcţie de
mărimea bulelor avem trei categorii de aeratoare:
 Cu bule fine Ø<1,5 mm
 Cu bule mijlocii 1,5< Ø <3 mm
 Cu bule mari Ø <12 mm
Introducerea aerului în interiorul masei de apă uzată se face prin conducte, iar eliminarea
aerului în apă se face prin intermediul unor difuzoare poroase fine, prin duze cu orificii mici sau
prin plăci poroase.
20
Dimensiunea bulelor depinde de presiunea aerului şi de dimensiunea orificiului. Cele mai
utilizate sisteme în perioada actuală sunt cele cu conducte şi eliminarea aerului prin difuzoare
poroase, sau prin conducte găurite.
Treapta secundară de epurare a apelor uzate (sau treapta biologică de epurare) are ca scop
îndepărtarea din apele uzate a substanţelor organice moarte aflate în stare coloidală sau dizolvate.
Acest proces este realizat de către organisme vii degradatoare – deci de microflora bacteriană şi de
cea fungică. Instalaţiile în care se desfăşoară aceste procese sunt create tocmai pentru a optimiza
activitatea microorganismelor aerobe descompunătoare.
Treapta secundară de epurare (treapta biologică) se compune din:
În instalaţiile biologice de epurare aerobă trebuie asigurate microflorei cantități minime de 2-4
mg oxigen dizolvat/litru, o temperatură de 15-25oC, un timp de staţionare a apei suficient de lung
pentru ca bacteriile să extragă şi să descompună substanţele organice din masa apei.
Principalele obiecte ale treptei secundare de epurare sunt biofiltrele şi aerotancurile. În
ultimele decenii s-au obţinut rezultate semnificative prin utilizarea plantelor plutitoare, cum ar fi
salata de Nil şi zambila de apă.
Biofiltrele reproduc într-un spaţiu restrâns situaţia apelor dintr-un râu de munte, când pe pietre
se depune o masă de organisme fixate pe substrat (denumită biodermă), care extrag din apă
diferitele impurităţi dizolvate.
Un biofiltru este o incintă umplută cu material grosier (rocă spartă, pietriş, tuf vulcanic sau
material plastic cu granulaţie mare şi, pe cât posibil, poros).
Apa uzată, în prealabil epurată în treapta mecano-chimică, este distribuită cât mai uniform la
suprafaţa acestui material de umplutură, ea curgând gravitaţional, lent, sub forma unei pelicule fine.
Pe materialul de umplutură se dezvoltă bacterii şi fungi, care se extrag din peliculă de apă care se
scurge de sus în jos, substanţele organice dizolvate şi cele coloidale şi care le servesc drept hrană.
Această peliculă de apă este pe cealaltă parte în contact permanent cu aerul dintre materialul de
umplutură al biofiltrului, astfel încât microorganismele au condiţii optime de dezvoltare şi de
degradare a substanţelor organice pe cale aerobă. În acest fel, bacteriile au permanent hrană, apă la
o temperatură optimă de înmulţire şi oxigen dizolvat. Dacă la început această peliculă de
microorganisme este subţire, în timp ea se îngroaşă, astfel încât accesul tuturor organismelor la
hrană şi oxigen se reduce, ca urmare la contactul substrat-peliculă de microorganisme condiţiile de
viaţă devin anaerobe, fapt ce determină moartea bacteriilor aerobe şi stimulează înmulţirea celor
anaerobe. În timp, la interfaţa bacterii aerobe-bacterii moarte şi anaerobe, pelicula se desprinde de
substrat şi, antrenată de apă uzată, se scurge, se fragmentează, cade prin bucăţile materialului de
umplutură şi ajunge la fundul biofiltrului, în efluentul acestuia, care devine astfel încărcat în
suspensii de mărimi diferite. După desprinderea peliculei groase, parţial moarte, de pe materialul de
umplutură, pe acesta are loc o regenerare a peliculei biologice primare aerobe şi astfel ciclul se reia.
Trebuie precizat că pelicula din biofiltru nu este compusă numai din bacterii care descompun
substanţele organice moarte. Pe şi în structura sa se găsesc numeroase organisme consumatoare de
bacterii, care contribuie la curăţirea maselor bacteriene, care se hrănesc cu nămolul organic
bacterian, precum şi cu alte organisme predatoare, care-i consumă pe curăţitori. Dintre aceşti
însoţitori ai bacteriilor, menţionăm viermii nematozi, oligocheţi şi rotiferi, unele larve de insecte, iar
Instalaţie biologică de epurare Decantor secundar
21
spre fundul biofiltrului pot fi întâlniţi chiar şi unii crustacei. Putem spune că bioderma de la
suprafaţa materialului de umplutură se constituie într-o adevărată biocenoză, a cărei compoziţie şi
structură se modifică pe măsură ce apele uzate se curăţă de poluanţi. Ca urmare, urmărind structura
biodermei şi cantitatea de substanţă organică dizolvată, se poate constata că procesul de autoepurare
decurge foarte rapid pe verticală, dacă spre partea superioară a biofiltrului se formează o biodermă
groasă din bacterii care descompun substanţele organice aflate în concentraţii ridicate şi care sunt
consumate de organisme polisaprobe. La partea inferioară bioderma este mai subţire, iar
organismele însoţitoare sunt alfa şi apoi chiar beta-mezosaprobe.
Apele care ajung la partea inferioară a biofiltrului conţin cantităţi reduse de substanţe organice
dizolvate, azotaţi şi fosfaţi rezultaţi din descompunerea materiei organice de către bacterii, substanţe
organice greu biodegradabile; mai conţin numeroase bacterii libere şi sub formă de fragmente de
biodermă, precum şi numeroase organisme însoţitoare. Apele sunt dirijate spre decantorul secundar,
pentru îndepărtarea suspensiilor.
Aerotancurile reproduc situaţia unui lac bogat în nămol bacterian, nămol care, fiind distrbuit în
masa apei, este capabil să extragă din apele uzate substanţele organice, dacă au oxigen dizolvat în
cantitate satisfăcătoare (2-5 mg O2 / l în apă uzată). Pentru a fi îndeplinite aceste condiţii, nămolul
trebuie menţinut în masa apei printr-o agitare continuă a acesteia, cu ajutorul unor perii, palete
rotative sau prin insuflare de aer. Ca urmare, bacteriile degradatoare, iniţial libere, se aglutinează
unele de altele prin forţe electrostatice şi apoi, prin mase mucilaginoase secretate de bacterii,
formează aşa-numitele „flocoane de nămol activ”, care, antrenate de apă, vin în contact cu masa de
lichid bogat în substanţe organice şi oxigen, fapt ce le stimulează procesele metabolice şi
înmulţirea. Aceste flocoane cresc. În structura lor intră şi micelii de ciuperci, pe care trăiesc
numeroase protozoare (flagelate, amoebe, ciliate), viermi (nematode, rotiferi), acarieni şi chiar
crustacei, toţi consumând direct sau indirect din masele bacteriene şi fragmentând nămolul activ. O
condiţie pentru buna funcţionare a unui aerotanc este menţinerea apei în permanentă mişcare,
deoarece, în cazul în care aerarea se opreşte, flocoanele de nămol activ se depun pe fundul
bazinului, oxigenul dizolvat nu mai ajunge la ele şi masa bacteriană intră în anaerobie şi moare.
Aceasta duce la compromiterea întregului proces de funcţionare a aerotancului.
În aerotancuri, substanţele dizolvate şi coloidale din apele uzate sunt transformate în substanţe
organice particulate uşor de separat. La ieşirea din aerotanc, apele uzate sunt cvasilipsite de
substanţe organice dizolvate, conţin azotaţi şi fosfaţi şi numeroase flocoane bacteriene. Aceste ape
trec în decantoarele secundare, unde, prin cvasistaţionarea apei, flocoanele de nămol activ cad la
fund, iar apa care iese este bine epurată. „Nămolul biologic” rezultat este parţial recirculat înapoi în
aerotanc, pentru a se asigura o concentraţie ridicată de bacterii degradatoare, iar excesul său este
dirijat spre un îngroşător şi apoi spre sistemele de prelucrare a nămolului.
Bazinele de epurare cu macrofite se bazează pe capacitatea unor plante de a extrage diverşi
poluanţi organici din ape cu ajutorul rădăcinilor. În mod obişnuit, plantele iau din sol sau din apele
în care trăiesc apa şi sărurile minerale, iar din aer dioxidul de carbon. În cursul procesului de
fotosinteză, ele, folosind substanţele sus menţionate, sintetizează noi substanţe organice simple,
care, ulterior, servesc la crearea unei game foarte largi de alte substanţe organice care alcătuiesc
biomasa plantelor. Unele plante sunt însă capabile să ia din mediu şi substanţe organice, mai mult
sau mai puţin simple, economisind astfel energie pentru fotosinteză. Folosind aceste plante în
procesul de epurare, omul curăţă apele şi totodată obţine biomasă, pe care o poate utiliza în diferite
scopuri.
Dintre plantele care se caracterizează printr-o eficienţă mai ridicată în procesul de epurare,
unele sunt plante de mlaştină (numite plante palustre), cum sunt: stuful, papură, pipirigul, altele sunt
22
plante plutitoare (numite plante natante), cum sunt: zambila de apă şi salata de Nil, care, în cazul
unui exces de substanţe organice, se înmulţesc excesiv, aproape numai pe cale vegetativă. Producţia
lor de biomasă proaspătă în aceste condiţii este mult superioară oricăror alte plante acvatice sau
terestre, ea putând atinge şi 800 de tone/hectar/an.
Aceste plante natante sunt puse în canale puţin adânci, prin care apele uzate, în prealabil
preepurate mecanic, se scurg lent. Rădăcinile plantelor care sunt foarte lungi și au o ramificaţie
bogată extrag din apă poluanţii. Cu timpul, pe rădăcini se adsorb suspensii fine, se dezvoltă bacterii
libere sau grupate în flocoane, care contribuie şi ele la scindarea substanţelor organice mai
complexe. În acest „desiş” de rădăcini şi de nămol organic viu şi mort vin să se adăpostească şi/sau
să se hrănească numeroase organisme animale (consumatori de alge, bacterii şi nămol). Aceste
plante natante au capacitatea ca, în procesul fotosintezei, să elibereze în apă prin rădăcini oxigen
care aici se dizolvă. Ca urmare, în „desişul” de rădăcini, toate vieţuitoarele prezente (bacterii,
ciuperci, protozoare, viermi, crustacei, larve de insecte, ba chiar şi peşti) se dezvoltă în condiţii
optime, fapt ce duce la dezvoltarea lor luxuriantă şi, implicit, la o mai bună epurare a apelor. În
cazurile în care în bazinele de epurare finală se pun peşti, aceştia se hrănesc cu organismele de pe
rădăcinile plantelor şi constituie, prin modul în care se dezvoltă, nişte bioindicatori ai gradului de
epurare a apelor uzate.
23
CAPITOLUL IV
PARTE EXPERIMENTALĂ
Lucrarea îşi propune să prezinte rezultatele proprii obţinute în urma studierii proceselor de
defosforizare în staţia de epurare Apa Regio Târgu Jiu, în perioada ianuarie - decembrie 2015.
S-au analizat probe momentane; probele nu au fost conservate, analizele fiind efectuate
imediat după recoltare; la recoltarea probelor s-a respectat standardul de metodă SR ISO 5667-
2/1998, Partea 2.
Materialşi metode
Staţia de Epurare Apa Regio Târgu Jiu este prevăzută cu un sistem de prelevare manuală,
simplă a probelor fără dispozitive speciale şi un sistem de prelevare automat la intrarea apei în
staţie, înainte de grătare.
În acest sens au fost avute în vedere accesibilitatea punctului de prelevare, iluminatul şi
măsurile de protecţie a muncii. Este de preferat ca locul de recoltare a probelor să fie într-un punct
unde există şi sistemul de măsură a debitului astfel încât caracteristica măsurată să poată fi corelată
cu debitul existent pe timpul prelevării probei. Prelevarea de probe din influentul şi efluentul staţiei
sunt esenţiale pentru stabilirea eficienţei generale a staţiei.
Caracterizarea calităţii apelor uzate (influent, efluent) este obligatoriu să fie realizată prin
aplicarea metodelor standardizate în vigoare, conform prevederilor Normativelor NTPA 001/1997 şi
NTPA 002/1997.
Probele supuse analizei au fost prelevate din următoarele puncte: intrare generală staţie,
intrare în treaptă de epurare biologică şi evacuare din treaptă biologică (după decantarea
secundară.).
Determinarea conţinutului de fosfor. Metoda spectrofotometrică cu molibdat de amoniu
Principiul metodei
Compuşii organofosforici sunt transformaţi în ortofosfaţi cu ajutorul peroxodisulfatului.
Ionii de ortofosfaţi reacţionează cu o soluţie acidă care conţine ioni de molibdat şi de stibiu pentru
formarea unui complex fosfomolibdenic de stibiu. Acest complex se reduce cu acid ascorbic pentru
formarea unui complex molibdenic puternic colorat în albastru. Urmează măsurarea absorbanţei la
880 nm a acestui complex pentru determinarea concentraţiei ortofosfaţilor prezenţi.
Domeniul de aplicare
Metoda se aplică la toate tipurile de apă, inclusiv apă de mare şi apă curgătoare. Conţinutul
de fosfor se poate determina fără diluţie pentru probele a căror concentraţie este cuprinsă între 0.005
mg/L şi 0.8 mg/L.
Reactivi
1. Acid sulfuric, soluţie, c(H2SO4) = 4,5 mol/l.
Se introduc 500 mL ± 5 mL apă într-un pahar de laborator de 2 l. Se adaugă, cu precauţie,
sub agitare continuă, 500 mL ± 5 mL acid sulfuric 9 mol/l. Se omogenizează soluţia şi se lasă la
răcit.
24
2. Acid sulfuric, soluţie c(H2SO4) = 2 mol/l.
Se introduc 300 mL ± 3 mL apă într-un pahar de laborator de 1 l. Se adaugă, cu precauţie,
sub agitare continuă, 110 mL ± 2 mL acid sulfuric 9 mol/l. Se omogenizează soluţia şi se lasă la
răcit.
3. Hidroxid de sodiu, soluţie, c(NaOH) = 2 mol/l.
Se dizolvă 80 g ±1 g pastile de hidroxid de sodiu, în apă, se răceşte şi se diluează la 1 l cu
apă.
4. Acid ascorbic, soluţie, ρ = 100g/l.
Se dizolvă 10 g ± 0,5 g acid ascorbic (C6H8O6) în 100 mL ± 5 mL apă.
Notă: Această soluţie este stabilă timp de 2 săptămâni dacă este păstrată în flacon de sticlă
brună la frigider şi se poate utiliza atât timp cât nu apare o colorare a soluţiei.
5. Molibdat acid, soluţie II
Se adaugă 230 ± 5 mL acid sulfuric 9 mol/l la 70 ± 5 mL apă şi se răceşte. Se dizolvă 13 g ±
0,5 g heptamolibdat de amoniu tetrahidrat [(NH4)6Mo7O2
.4H2O] în 100 mL ± 5 mL apă. Se adaugă
la soluţia acidă şi se amestecă bine. Se dizolvă 0,35 g ± 0,05 g tartrat dublu de stibiu şi potasiu
semihidratat [K(SbO)C4H4O6
.1/2H2O] în 100 mL ± 5 mL apă. Se adaugă la soluţia de molibdat
acid şi se omogenizează.
Notă: reactivul este stabil timp de 2 luni dacă este păstrat în flacon de sticlă brună.
6. Peroxodisulfatul de potasiu, soluţie
Se adaugă 5 g ± 0,1 g peroxodisulfat de potasiu (K2S2O8) în 100 mL ± 5 mL apă. Se agită
pentru dizolvare.
Notă: soluţia este stabilă 2 săptămâni, dacă soluţia suprasaturată este păstrată în flacon de
sticlă brună la temperatura mediului ambiant, protejată de lumina directă a soarelui.
7. Ortofosfat, soluţie de bază, ρ = 50mg/l.
Într-un balon cotat de 1000 mL se dizolvă 0,2197 g ± 0,0002 g dihidrogenofosfat de potasiu
uscat în prealabil la 1050C până la masă constantă, în aproximativ 800 ± 10 mL apă. Se adaugă 10
mL ± 0,5 mL acid sulfuric 4,5 mol/l şi se aduce la semn cu apă.
Notă: soluţia este stabilă 3 luni dacă este păstrată la 40C, în flacon de sticlă bine închis.
Materiale şi echipamente
- Sticlărie de laborator;
- Hârtie indicatoare de pH;
- Echipamente: - Spectrofotometru UV - VIS, dublu fascicol şi cuve de 10 mm,
- Unitate de digestie SELECTA, Bloc Digest 6,
- Unitate de control SELECTA, RÂT.
Pregătirea sticlăriei
Înainte de utilizare, toată sticlăria se spală cu o soluţie de acid clorhidric 1,12 mg/L la o
temperatură de 40 – 500C şi se clăteşte bine cu apă. Nu se utilizează detergenţi care conţin fosfaţi!
Sticlăria utilizată pentru faza de dezvoltare a culorii se spală cu soluţie de NaOH 2 mol/l.
După utilizare sticlăria se spală conform indicaţiei de mai sus şi se păstrează închisă până la
reutilizare, de preferat numai la determinări de fosfaţi.
Prelevare probe
Probele de laborator se recoltează în recipiente de polietilenă, policlorură de vinil sau sticlă.
Pentru concentraţii scăzute de fosfaţi se recomandă recipiente de sticlă.
25
Pregătirea probei pentru analiză
Se adaugă câte 0,1 mL acid sulfuric 4,5 mol/l pentru fiecare 10 mL probă nefiltrată; pH-ul
trebuie să fie de aproximativ 1, dacă nu, se corectează cu soluţie de NaOH sau H2SO4. Se păstrează
la rece şi întuneric până la analiză.
Mod de lucru
Proba de analizat
Se introduc 40 mL probă de analizat într-o fiolă de mineralizare. Se adaugă 4 mL soluţie
peroxodisulfat de potasiu şi se fierbe cu refluxare timp de 90 min. la 1200C. Se răceşte, se clăteşte
refrigerentul cu apă distilată şi se transvazează într-un balon cotat de 100 mL, se aduce la semn apoi
se omogenizează. Din balonul cotat de 100 mL se pipetează 10 mL într-un balon cotat de 50 mL şi
se completează la aproximativ 40 mL cu apă distilată. Se verifică şi se ajustează, dacă este necesar,
pH-ul probei la o valoare între 3 şi 10 folosind acid sulfuric sau hidroxid de sodiu.
Se adaugă sub agitare 1 mL acid ascorbic şi după 30 de sec., 2 mL molibdat acid II. Se
aduce la semn cu apă şi se omogenizează.
Se măsoară absorbanța soluţiei într-un interval de timp de 10 – 30 min., utilizând
spectrometrul UV-VIS, GBC, Cintra 5 şi cuve de sticlă de 10 mm şi se citeşte la lungimea de undă
de 880 nm. În cuva de referinţă se utilizează apă bidistilată.
În paralel cu proba se efectuează o probă martor, utilizând 30 mL apă bidistilată tratată cu
0,3 mL acid sulfuric 4,5 mol/L (în locul probei); după mineralizare se aduce conţinutul fiolei direst
în balon cotat de 50 mL unde se realizează dezvoltarea culorii, urmând acelaşi mod de lucru ca la
probă.
Cu valorile citite se calculează concentraţia în fosfor total, utilizând o curbă de etalonare
construită în prealabil.
Etalonare
Într-o fiolă de mineralizare se introduc 20 de mL ortofosfat soluţie de bază (ρ = 50mg/L), 20
mL apă bidistilată, 0,4 mL acid sulfuric 4,5 mol/L şi 4 mL peroxodisulfat de potasiu. Se fierbe cu
refluxare timp de 90 de min. la 1200C.
Se răceşte, se clăteşte refrigerentul cu apă bidistilată, apoi se aduce la semn într-un balon
cotat de 500 mL şi se omogenizează. Se obţine astfel o soluţie etalon de ortofosfat ρ = 2mg/L. Se
transferă cu ajutorul unei pipete volume de 2, 4, 6, 8, 10 mL în baloane cotate de 50 mL şi se
urmează acelaşi mod de lucru ca şi la proba de analizat. Soluţiile obţinute reprezintă concentraţii în
fosfor de 0,08, 0,16, 0,24, 0,32, 0,40 mg/L. Se trasează curba de etalonare cu absorbanța A (axa
ordonatelor) în funcţie de concentraţia fosforului total (axa absciselor). Relaţia între concentraţie şi
absorbanță este liniară.
Calculul şi exprimarea rezultatelor
Concentraţia în fosfor total, exprimată în mg/L, se calculează cu relaţia:
ρ= (A-A0)*f*d
în care:
A este absorbanța probei de analizat;
A0 este absorbanța probei martor;
f este panta curbei de etalonare, în mg/L;
d este factorul de diluţie a probei (Vmax/Vpb; Vmax = 50 mL).
26
CONCLUZII
Sursele de poluare a apei sunt reprezentate de:
1. Poluanţi industriali care ajung în apele naturale în urma deversării apelor industriale în
ape naturale sau în canalizarea oraşelor.
2. Apele menajere care ajung în apele naturale sau în conductele ce aprovizionează cu apă
potabilă oraşele (localităţile).
3. Ape agrozootehnice ce conţin dejecţii de animale, pesticide, detergenţi, microorganisme
deversate în iazuri, râuri sau care ajung în pânze freatice.
4. Apele meteorice îmbogăţite în substanţe toxice ce ajung în atmosferă din industrie
chimică (ploile acide).
5 Apele poluate din diverse surse produc modificări solului, vegetaţiei, animalelor şi omului
după cum urmează:
* cianurile produc afecţiuni ale ficatului, rinichilor, sistemului digestiv.
* metalele grele produc anemii, afecţiuni ale sistemului nervos, circulator şi digestiv.
* fenolul din apele reziduale poate avea urmări grave asupra florei, faunei şi organismului
uman.
* agenţi poluanţi produc eutrofizarea bazinelor acvatice.
* poluanţii industriali duc la moartea peştilor atunci când au loc deversări ale apelor
reziduale în amenajări piscicole.
* substanţe petroliere care ajung în apele naturale acţionează asupra florei şi faunei acvatice.
* detergenţi sunt periculoşi atât pentru viaţă acvatică cât şi pentru populaţia care util
* materiile aflate în suspensie şi reziduul fix duc la colmatarea sistemelor de aducţiune a
apei putând influenţa negativ şi proprietăţile organoleptice ale apei potabile.
27
BIBLIOGRAFIE
BARNEA M. şi col.,Probleme actuale de biologie, vol. III.,Ed. Didactică şi
Pedagogică, Bucureşti, 1978.
BAICU T. Combaterea integrală a bolilor şi dăunătorilor şi limitarea poluării cu pesticide,
Ed.Ceres, Bucureşti 1982.
BALOI V. Apărarea terenurilor agricole împotriva eroziunii, alunecărilor şi inundaţiilor.
Ed. Ceres, Bucureşti.
BOTNARIUC N. Ecologie, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti 1982.
BUZDUGAN Gh. Chimie analitică , manual pentru clasele a-IX-a şi a-X-a, Ed. Didactică şi
Pedagogică, Bucureşti 1985.
CROITORU V. Irigaţii şi drenaje, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti 1981.
CIPLEA L.I. Poluarea mediului ambiant, Ed. Tehnică, Bucureşti 1978.
ANGELESCU A. Protecţia mediului ambiant
CALIN G. Tehnologie şi inovare , Ed.ASE. 2003.
BOTEZAT L. Tehnologii dezvoltate în Europa, Ed. ASE. 2003.
MIRCEA NEGULESCU- Protecţia calităţii apelor.Ed. Tehnica.
CAMELIA CALIN ŞI LIDIA BOTEZAT Catedra de tehnologie industrială, academia de
studii economice, Bucureşti.
TURLEA S. Natura în pericol, Ed. Politica, Bucureşti 1989.
TUFESCU V. ŞI M. Ecologia şi activitatea umană, Ed. Albatros, Bucureşti 1981.
VESPREMEANU E. Mediul inconjurator- Ocrotirea şi conservarea lui., Ed. Ştiinţifică şi
Enciclopedică, Bucureşti 1981.
MINESCU S. Poluarea mediului şi sănătatea , Ed. Ştiinţifică şi enciclopedică, Bucureşti
1978.
PATRU OLIMPIA Cartea operatorului din staţii de epurare a apelor uzate, Ed. Tehnică,
Bucureşti 1997.
CODREANU M. Apele în viaţa poporului român, Ed. Ceres, Bucureşti, 1989.
DIACONU GHIORGHITA Chimia sanitară a mediului, Ed. Medicală, Bucureşti, 1994.
VOICAN V. Ecologia umană Ed. Medicală, Bucureşti, 1979.
SANDU ANA MARIA Vibraţii mecanice, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1979.

More Related Content

What's hot (19)

Poluarea mediului
Poluarea mediuluiPoluarea mediului
Poluarea mediului
 
Sos!
Sos!Sos!
Sos!
 
Copy Of Proectu
Copy Of ProectuCopy Of Proectu
Copy Of Proectu
 
S.O.S.!
S.O.S.!S.O.S.!
S.O.S.!
 
Poluarea
PoluareaPoluarea
Poluarea
 
Omul si mediul
Omul si mediulOmul si mediul
Omul si mediul
 
Sănătatea mediului
Sănătatea mediuluiSănătatea mediului
Sănătatea mediului
 
13644
1364413644
13644
 
Poluarea Mediului îNconjurăTor
Poluarea Mediului îNconjurăTorPoluarea Mediului îNconjurăTor
Poluarea Mediului îNconjurăTor
 
factorii de poluare
factorii de poluarefactorii de poluare
factorii de poluare
 
Factorii poluanti ai mediului
Factorii poluanti ai mediuluiFactorii poluanti ai mediului
Factorii poluanti ai mediului
 
Protectia mediului material didactic
Protectia mediului  material didacticProtectia mediului  material didactic
Protectia mediului material didactic
 
Impactul activitatilor antropice asupra mediului inconjurator
Impactul activitatilor antropice asupra mediului inconjuratorImpactul activitatilor antropice asupra mediului inconjurator
Impactul activitatilor antropice asupra mediului inconjurator
 
Distrugerea Vietii Prin Poluarea
Distrugerea Vietii Prin PoluareaDistrugerea Vietii Prin Poluarea
Distrugerea Vietii Prin Poluarea
 
Protectia mediului inconjurator
Protectia mediului inconjuratorProtectia mediului inconjurator
Protectia mediului inconjurator
 
Poluarea mediului inconjurator
Poluarea mediului inconjuratorPoluarea mediului inconjurator
Poluarea mediului inconjurator
 
Poluarea mediului
Poluarea mediuluiPoluarea mediului
Poluarea mediului
 
Poluare
PoluarePoluare
Poluare
 
Poluarea
PoluareaPoluarea
Poluarea
 

Similar to Epurarea bilogica a_apei

Polution made by a 7th grade for people to learn some things about polution...
Polution made by a 7th grade for people to learn some things about polution...Polution made by a 7th grade for people to learn some things about polution...
Polution made by a 7th grade for people to learn some things about polution...MariaRistoae
 
Natura ne cere ajutor!.pdf
Natura ne cere ajutor!.pdfNatura ne cere ajutor!.pdf
Natura ne cere ajutor!.pdfCiubreiAna
 
Copy Of Proectu
Copy Of ProectuCopy Of Proectu
Copy Of Proectuguest2e927
 
protectia_mediului_1.pptxttttrtttttttttt
protectia_mediului_1.pptxttttrttttttttttprotectia_mediului_1.pptxttttrtttttttttt
protectia_mediului_1.pptxttttrttttttttttalinfarcas161
 
cauze ale degradari mediului.docx
cauze ale degradari mediului.docxcauze ale degradari mediului.docx
cauze ale degradari mediului.docxVladDirius
 
Factori de poluare in orasul Roman
Factori de poluare in orasul RomanFactori de poluare in orasul Roman
Factori de poluare in orasul RomanDia Diana
 
Omul si mediul 1
Omul si mediul 1Omul si mediul 1
Omul si mediul 1Cornelia76
 
poluare proiect bio.pptx
poluare proiect bio.pptxpoluare proiect bio.pptx
poluare proiect bio.pptxGeorgiana291967
 
Powerpointpoluare 140105051636-phpapp02
Powerpointpoluare 140105051636-phpapp02Powerpointpoluare 140105051636-phpapp02
Powerpointpoluare 140105051636-phpapp02Mihai Alex
 
apele-uzate-in-industria-alimentara.pdf
apele-uzate-in-industria-alimentara.pdfapele-uzate-in-industria-alimentara.pdf
apele-uzate-in-industria-alimentara.pdfreko4
 
Poluarea mediului
Poluarea mediuluiPoluarea mediului
Poluarea mediuluisdssabin
 
Comunicat de presa – Seminarii educatie ecologica pentru copii, comuna Magure...
Comunicat de presa – Seminarii educatie ecologica pentru copii, comuna Magure...Comunicat de presa – Seminarii educatie ecologica pentru copii, comuna Magure...
Comunicat de presa – Seminarii educatie ecologica pentru copii, comuna Magure...Campania INPCP
 

Similar to Epurarea bilogica a_apei (20)

Polution made by a 7th grade for people to learn some things about polution...
Polution made by a 7th grade for people to learn some things about polution...Polution made by a 7th grade for people to learn some things about polution...
Polution made by a 7th grade for people to learn some things about polution...
 
Poluarea 2
Poluarea 2Poluarea 2
Poluarea 2
 
Eseu apa
Eseu apaEseu apa
Eseu apa
 
Natura ne cere ajutor!.pdf
Natura ne cere ajutor!.pdfNatura ne cere ajutor!.pdf
Natura ne cere ajutor!.pdf
 
Copy Of Proectu
Copy Of ProectuCopy Of Proectu
Copy Of Proectu
 
protectia_mediului_1.pptxttttrtttttttttt
protectia_mediului_1.pptxttttrttttttttttprotectia_mediului_1.pptxttttrtttttttttt
protectia_mediului_1.pptxttttrtttttttttt
 
cauze ale degradari mediului.docx
cauze ale degradari mediului.docxcauze ale degradari mediului.docx
cauze ale degradari mediului.docx
 
Factori de poluare in orasul Roman
Factori de poluare in orasul RomanFactori de poluare in orasul Roman
Factori de poluare in orasul Roman
 
Omul si mediul 1
Omul si mediul 1Omul si mediul 1
Omul si mediul 1
 
poluare proiect bio.pptx
poluare proiect bio.pptxpoluare proiect bio.pptx
poluare proiect bio.pptx
 
Powerpointpoluare 140105051636-phpapp02
Powerpointpoluare 140105051636-phpapp02Powerpointpoluare 140105051636-phpapp02
Powerpointpoluare 140105051636-phpapp02
 
apele-uzate-in-industria-alimentara.pdf
apele-uzate-in-industria-alimentara.pdfapele-uzate-in-industria-alimentara.pdf
apele-uzate-in-industria-alimentara.pdf
 
Studiul individual i
Studiul individual iStudiul individual i
Studiul individual i
 
Protectia mediului
Protectia mediului Protectia mediului
Protectia mediului
 
Protejati mediul
Protejati mediulProtejati mediul
Protejati mediul
 
Poluarea mediului
Poluarea mediuluiPoluarea mediului
Poluarea mediului
 
Poluare
PoluarePoluare
Poluare
 
Chim2
Chim2Chim2
Chim2
 
Comunicat de presa – Seminarii educatie ecologica pentru copii, comuna Magure...
Comunicat de presa – Seminarii educatie ecologica pentru copii, comuna Magure...Comunicat de presa – Seminarii educatie ecologica pentru copii, comuna Magure...
Comunicat de presa – Seminarii educatie ecologica pentru copii, comuna Magure...
 
Chim2
Chim2Chim2
Chim2
 

More from DanMarian3

Eugen Dorcescu Pildele in versuri
Eugen Dorcescu   Pildele in versuriEugen Dorcescu   Pildele in versuri
Eugen Dorcescu Pildele in versuriDanMarian3
 
10 sfaturi de toamna pentru gradina ta
10 sfaturi de toamna pentru gradina ta10 sfaturi de toamna pentru gradina ta
10 sfaturi de toamna pentru gradina taDanMarian3
 
10 moduri de a ti usura munca in gradina
10 moduri de a ti usura munca in gradina10 moduri de a ti usura munca in gradina
10 moduri de a ti usura munca in gradinaDanMarian3
 
3 utilizari inedite ale scortisoarei la care nici nu te ai fi gandit
3 utilizari inedite ale scortisoarei la care nici nu te ai fi gandit3 utilizari inedite ale scortisoarei la care nici nu te ai fi gandit
3 utilizari inedite ale scortisoarei la care nici nu te ai fi ganditDanMarian3
 
3 trucuri pentru ingrijirea tufelor de liliac
3 trucuri pentru ingrijirea tufelor de liliac3 trucuri pentru ingrijirea tufelor de liliac
3 trucuri pentru ingrijirea tufelor de liliacDanMarian3
 
3 pasi pentru inmultirea coniferelor prin butasi
3 pasi pentru inmultirea coniferelor prin butasi3 pasi pentru inmultirea coniferelor prin butasi
3 pasi pentru inmultirea coniferelor prin butasiDanMarian3
 
3 metode eficiente de gradinarit mai putin cunoscute
3 metode eficiente de gradinarit mai putin cunoscute3 metode eficiente de gradinarit mai putin cunoscute
3 metode eficiente de gradinarit mai putin cunoscuteDanMarian3
 
Capcana in negocieri_acceptul_imediat
Capcana in negocieri_acceptul_imediatCapcana in negocieri_acceptul_imediat
Capcana in negocieri_acceptul_imediatDanMarian3
 
35 tehnici de_negociere
35 tehnici de_negociere35 tehnici de_negociere
35 tehnici de_negociereDanMarian3
 
Fizica generala Timur Chis
Fizica generala   Timur ChisFizica generala   Timur Chis
Fizica generala Timur ChisDanMarian3
 
Pr.Epifanie Teodoropulos-Familiei ortodoxe, cu smerita dragoste
Pr.Epifanie Teodoropulos-Familiei ortodoxe, cu smerita dragostePr.Epifanie Teodoropulos-Familiei ortodoxe, cu smerita dragoste
Pr.Epifanie Teodoropulos-Familiei ortodoxe, cu smerita dragosteDanMarian3
 
Pr.Epifanie Teodoropulos-Cele doua extreme. ecumenismul si stilismul
Pr.Epifanie Teodoropulos-Cele doua extreme. ecumenismul si stilismulPr.Epifanie Teodoropulos-Cele doua extreme. ecumenismul si stilismul
Pr.Epifanie Teodoropulos-Cele doua extreme. ecumenismul si stilismulDanMarian3
 
John F.Haught - Stiinta si religie. de la conflict la dialog
John F.Haught - Stiinta si religie. de la conflict la dialogJohn F.Haught - Stiinta si religie. de la conflict la dialog
John F.Haught - Stiinta si religie. de la conflict la dialogDanMarian3
 
Iosif D'Agapitos - Sf.Nectarie
Iosif D'Agapitos - Sf.NectarieIosif D'Agapitos - Sf.Nectarie
Iosif D'Agapitos - Sf.NectarieDanMarian3
 
Pr..Calinic Argatu - Vesnicia de zi cu zi
Pr..Calinic Argatu -  Vesnicia de zi cu ziPr..Calinic Argatu -  Vesnicia de zi cu zi
Pr..Calinic Argatu - Vesnicia de zi cu ziDanMarian3
 
Pr.Calinic Argatu - Traista cu stele. convorbiri duhovnicesti
Pr.Calinic Argatu - Traista cu stele. convorbiri duhovnicestiPr.Calinic Argatu - Traista cu stele. convorbiri duhovnicesti
Pr.Calinic Argatu - Traista cu stele. convorbiri duhovnicestiDanMarian3
 
Pr.Alexandru Argatu - Despre vraji si farmece si lupta impotriva lor
Pr.Alexandru Argatu - Despre vraji si farmece si lupta impotriva lorPr.Alexandru Argatu - Despre vraji si farmece si lupta impotriva lor
Pr.Alexandru Argatu - Despre vraji si farmece si lupta impotriva lorDanMarian3
 

More from DanMarian3 (17)

Eugen Dorcescu Pildele in versuri
Eugen Dorcescu   Pildele in versuriEugen Dorcescu   Pildele in versuri
Eugen Dorcescu Pildele in versuri
 
10 sfaturi de toamna pentru gradina ta
10 sfaturi de toamna pentru gradina ta10 sfaturi de toamna pentru gradina ta
10 sfaturi de toamna pentru gradina ta
 
10 moduri de a ti usura munca in gradina
10 moduri de a ti usura munca in gradina10 moduri de a ti usura munca in gradina
10 moduri de a ti usura munca in gradina
 
3 utilizari inedite ale scortisoarei la care nici nu te ai fi gandit
3 utilizari inedite ale scortisoarei la care nici nu te ai fi gandit3 utilizari inedite ale scortisoarei la care nici nu te ai fi gandit
3 utilizari inedite ale scortisoarei la care nici nu te ai fi gandit
 
3 trucuri pentru ingrijirea tufelor de liliac
3 trucuri pentru ingrijirea tufelor de liliac3 trucuri pentru ingrijirea tufelor de liliac
3 trucuri pentru ingrijirea tufelor de liliac
 
3 pasi pentru inmultirea coniferelor prin butasi
3 pasi pentru inmultirea coniferelor prin butasi3 pasi pentru inmultirea coniferelor prin butasi
3 pasi pentru inmultirea coniferelor prin butasi
 
3 metode eficiente de gradinarit mai putin cunoscute
3 metode eficiente de gradinarit mai putin cunoscute3 metode eficiente de gradinarit mai putin cunoscute
3 metode eficiente de gradinarit mai putin cunoscute
 
Capcana in negocieri_acceptul_imediat
Capcana in negocieri_acceptul_imediatCapcana in negocieri_acceptul_imediat
Capcana in negocieri_acceptul_imediat
 
35 tehnici de_negociere
35 tehnici de_negociere35 tehnici de_negociere
35 tehnici de_negociere
 
Fizica generala Timur Chis
Fizica generala   Timur ChisFizica generala   Timur Chis
Fizica generala Timur Chis
 
Pr.Epifanie Teodoropulos-Familiei ortodoxe, cu smerita dragoste
Pr.Epifanie Teodoropulos-Familiei ortodoxe, cu smerita dragostePr.Epifanie Teodoropulos-Familiei ortodoxe, cu smerita dragoste
Pr.Epifanie Teodoropulos-Familiei ortodoxe, cu smerita dragoste
 
Pr.Epifanie Teodoropulos-Cele doua extreme. ecumenismul si stilismul
Pr.Epifanie Teodoropulos-Cele doua extreme. ecumenismul si stilismulPr.Epifanie Teodoropulos-Cele doua extreme. ecumenismul si stilismul
Pr.Epifanie Teodoropulos-Cele doua extreme. ecumenismul si stilismul
 
John F.Haught - Stiinta si religie. de la conflict la dialog
John F.Haught - Stiinta si religie. de la conflict la dialogJohn F.Haught - Stiinta si religie. de la conflict la dialog
John F.Haught - Stiinta si religie. de la conflict la dialog
 
Iosif D'Agapitos - Sf.Nectarie
Iosif D'Agapitos - Sf.NectarieIosif D'Agapitos - Sf.Nectarie
Iosif D'Agapitos - Sf.Nectarie
 
Pr..Calinic Argatu - Vesnicia de zi cu zi
Pr..Calinic Argatu -  Vesnicia de zi cu ziPr..Calinic Argatu -  Vesnicia de zi cu zi
Pr..Calinic Argatu - Vesnicia de zi cu zi
 
Pr.Calinic Argatu - Traista cu stele. convorbiri duhovnicesti
Pr.Calinic Argatu - Traista cu stele. convorbiri duhovnicestiPr.Calinic Argatu - Traista cu stele. convorbiri duhovnicesti
Pr.Calinic Argatu - Traista cu stele. convorbiri duhovnicesti
 
Pr.Alexandru Argatu - Despre vraji si farmece si lupta impotriva lor
Pr.Alexandru Argatu - Despre vraji si farmece si lupta impotriva lorPr.Alexandru Argatu - Despre vraji si farmece si lupta impotriva lor
Pr.Alexandru Argatu - Despre vraji si farmece si lupta impotriva lor
 

Epurarea bilogica a_apei

  • 1. 1 ARGUMENT Pentru a proteja mediul înconjurător în adevăratul sens al cuvântului, este nevoie de cunoaştere şi de voinţa de a o face. Poluarea în zilele noastre tinde spre maximum, totodată efectele negative ce le produce ne afectează în mod serios, atât pe noi, cât şi plantele și animalele. E limpede că pentru a proteja trebuie să cunoşti bine ceea ce vrei să protejezi. Aceasta înseamnă aprecierea corectă a felului în care un ecosistem care intră în regim de protecţie, va ,,reacţiona” la noua situaţie pe care omul o va impune. Pentru a putea lua măsuri practice de reducere şi combatere a unor fenomene negative ca poluarea, dispariţia speciilor de plante şi animale, ingineria mediului face referire la interpretarea clasică. Reglementările, aplicate fie la nivel naţional, fie la nivel internaţional, privesc în mod separat apa, plantele, animalele şi sănătatea umană, iar pe lângă acestea se adaugă aerul şi solul. Pentru a putea aborda problemele protecţiei mediului în România, trebuie să definim mai întâi cadrul care permite desfăşurarea acţiunilor concrete. Identificarea factorilor poluanţi, interpretarea efectelor acestora nu ar avea nici un impact asupra reducerii poluării mediului, fără elaborarea unor soluţii şi măsuri tehnice, dar și legislative, de combatere a poluării. Aceasta, de regulă, se referă în primul rând la controlul surselor de poluare a diferitelor componente a mediului: apă, aer, sol, faună şi floră. Din momentul în care omul s-a transformat, din vânător şi culegător, în crescător de animale şi cultivator de plante, a început şi transformarea ecosistemelor naturale. Creşterea populaţiei umane a determinat dezvoltarea industriei şi aceasta a însemnat, pe lângă producerea bunurilor necesare, eliberarea în aer, în ape şi în sol a zgurii, cenuşii, fumului şi a tot felul de deşeuri în stare solidă, lichidă sau gazoasă. Devenind conştientă de impactul tot mai puternic produs la nivelul mediului, societatea umană a început să adopte şi să aplice măsuri şi tehnici de combatere a poluării şi de protecţie a ecosistemelor. Apa constituie o componentă de bază a mediului înconjurător, care prin proprietăţile ce le posedă, întreţine viaţa pe planeta noastră. Apa ca şi aerul, este un factor de mediu indispensabil vieţii. Apa se găseşte întotdeauna acolo unde există viaţă şi formează substanţa cea mai răspândită pe pământ. Ea a avut un rol de prim ordin în apariţia vieţii pe planeta noastră. Combaterea poluării apelor se realizează prin măsuri ce urmăresc, în primul rând, prevenirea poluării. Pentru multe ramuri industriale, pentru zootehnie şi diverse activităţi sociale, modalitatea cea mai eficientă de combatere şi limitare a poluării este epurarea apelor uzate înainte de evacuare. În această operaţie, apele uzate sunt supuse unor tratamente succesive, prin care conţinutul de poluanţi este diminuat astfel încât, în urma diluării cu apele râurilor în care ajung, să înregistreze concentraţii cât mai mici. Tratamentele care se aplică includ tehnologii bazate pe procese şi fenomene naturale: fizice, chimice şi biologice, aplicate diferenţiat la diferite categorii de apă uzată, iar în cadrul acestora se deosebesc diferite tehnici şi metode de lucru în funcţie de compoziţia apelor uzate. Calitatea apelor este cel mai mult afectată de deversarea de către om de ape uzate. Prin urmare, principala măsură practică de protecţie a calităţii apelor de suprafaţă este să epurăm apele uzate. Primul pas spre epurare este colectarea apelor uzate, care se face prin sisteme de canalizare. Aceste sisteme sunt mai simple la poluanţi industriali, dar foarte vaste şi complicate în cazul
  • 2. 2 canalizării localităţilor, deoarece trebuie să preia ape uzate fecaloid-menajere de la un foarte mare număr de surse; toate chiuvetele, WC-urile, căzile de duş sau baie. Apele acestea trebuie apoi conduse la staţia de epurare de unde apoi de regulă sunt restituite în emisar, de obicei un râu. În România începe să se acorde prioritate problemelor de poluare a mediului după 1989, când se înfiinţează Ministerul Apelor, Pădurilor şi Mediului Înconjurător. De protecţia apelor naturale este responsabilă Regia Autonomă-Apele Române. Legislaţia în domeniul protecţiei apelor naturale constituie bază legală a organizării şi a măsurilor de ordin tehnic şi organizatoric în domeniul protecţiei calităţii apelor. Rolul legislaţiei este de a crea prin prevedere de sancţiuni penale şi contravenţionale, în interesul celor care sunt în situaţia de a impurifica apele naturale şi a limita impurificarea apelor la nivelul impus de societate. Indiciile de calitate pentru apele naturale sunt stabilite printr-o serie de reglementări. Legea mediului menţionează că protecţia apelor de suprafaţă şi subterane şi a ecosistemelor acvatice, are ca obiectiv menţinerea şi ameliorarea calităţii şi productivităţii naturale a acestora în scopul evitării unor efecte negative asupra mediului, sănătăţii umane şi bunurilor materiale. Stimată Comisie, mă numesc Vulpe Alexandra Roxana, mă aflu aici pentru a vă prezenta proiectul meu cu tema “ Epurarea biologică a apelor uzate”. În capitolul 1 am detaliat clasificarea poluanţilor şi influenţa lor asupra mediului. În capitolul 2 intitulat Metode de epurare am descris epurarea mecanică, epurarea chimică, epurarea biologică şi epurarea avansată. În capitolul 3 am detaliat epurarea biologică. În capitolul 4 am prezentat partea experimentală a proiectului desfăşurată la staţia de epurare Apa Regio Târgu Jiu, în perioada ianuarie - decembrie 2015. La final sunt prezentate concluziile şi bibliografia.
  • 3. 3 INTRODUCERE Poluarea apei reprezintă modificarea în mod direct sau indirect a compoziţiei apei normale ca urmare a activităţii omului într-o astfel de măsură încât influenţează negativ caracteristicile apelor, împiedicând folosirea lor în stare naturală. Apa conţine în urma poluării mai multe categorii de substanţe şi particule cum ar fi: particule solide (fibre de lemn), produse chimice organice (săruri de fier, zinc, crom, săruri amoniacale) şi produse ale industriei metalurgice, extractive (ape acide, cianuri, cloruri, benzen). Pentru determinarea acestor categorii de substanţe poluante, apele naturale ce se intenționează a fi utilizate într-un anumit domeniu sunt supuse unor analize. Aciditatea apei este determinată de prezenţa dioxidului de carbon liber, a acizilor minerali şi a sărurilor cu hidroliză acidă. Complexitatea acţiunilor de protecţie a calităţii apelor, depinde de normele şi standardele aflate în vigoare la nivelul fiecărei ţări şi pe plan mondial. Protecţia calităţii apelor constituie partea integrantă a protecţiei mediului înconjurător, ea fiind o necesitate obiectivă a civilizaţiei sub orice formă. Protecţia calităţii apelor se realizează în cadrul bunei gospodăriri a apelor care, în ansamblu, asigură dezvoltarea judicioasă a tuturor folosinţelor, ca de exemplu cele privind alimentarea cu apă a oraşelor, industriilor şi unităţilor agrozootehnice, irigarea terenurilor agricole, navigaţie şi piscicultură. Toate resursele de apă de suprafaţă şi subterane constituie un bun de preţ naţional, care trebuie gospodărite în mod unitar, urmărindu-se păstrarea proprietăţilor lor naturale, împiedicarea impurificării, a poluării lor, îmbunătăţirea caracteristicilor fizico-chimice şi biologice a apelor, în scopul unei cât mai bune gospodăriri a acestora. Prin ape uzate se înţelege amestecul de ape menajere, industriale, de drenaj şi de suprafaţă; apele uzate menajere care conţin uneori şi cantităţi mici de impurităţi caracteristice apelor uzate industriale, provenite din gospodarii sunt asemănătoare celor orăşeneşti. Pe lângă apele uzate menajere şi subterane provenite din infiltraţii în canale în canalizarea localităţilor se colectează şi alte ape cum ar fi: - ape uzate publice; - ape uzate industriale; - ape uzate de la unităţile agricole; - ape colectate din bălţi, mlaştini, lacuri; - ape provenite de la transporturi, construcţii; - ape meteorice, provenite din precipitaţii; - ape de suprafaţă; - ape subterane din desecări naturale sau artificiale. Unele din aceste ape sunt curate şi pot fi evacuate în emisar fără epurare, amestecul lor cu apele menajere uşurând epurarea acestora. Cele mai mari cantităţi de asemenea ape sunt furnizate de precipitaţii, de apele de suprafaţă, precum şi de apele subterane.
  • 4. 4 Procesul de epurare constă în îndepărtarea din apele uzate a substanţelor toxice, a microorganismelor, în scopul protecţiei mediului înconjurător (emisar, în primul rând, aer, sol). O epurare corespunzătoare trebuie să asigure condiţii favorabile dezvoltării în continuare a tuturor folosinţelor (alimentări cu apă, piscicultură, agricultură). Evacuarea apelor uzate neepurate în mod corespunzător poate prejudicia, printre altele, în primul rând, sănătatea publică. Ca o primă măsură, se prevede ca apele uzate să fie evacuate întotdeauna în aval de punctele de folosinţă. De asemenea, se stabilesc o serie de condiţii tehnice de calitate care trebuie să le îndeplinească amestecul dintre apă uzată şi a emisarului în aval de punctul de evacuare a apelor uzate, astfel încât folosinţele în aval să nu fie afectate. Epurarea apelor uzate se realizează în staţii de epurare. Acestea fac parte integrantă din canalizarea oraşului sau industrie, mărimea lor fiind determinată de gradul de epurare necesar, de debitele şi caracteristicile apelor uzate şi ale emisarului, de folosinţele prezente şi viitoare ale apei. Apele uzate orăşeneşti, constituie un amestec între apele uzate menajere şi apele uzate industriale. Compoziţia acestora variază de la oraş la oraş, în special pentru oraşele cu un grad mare de industrializare. Compoziția trebuie determinată cu atenţie evitând pe cât posibil literatura de specialitate care se referă la apele menajere. Pentru stabilirea compoziţiei apelor uzate se determină prin analize de laborator caracteristicile fizice, chimice, bacteriologice şi biologice ale apelor uzate. Analizele au drept scop: a) să furnizeze informaţii asupra gradului de murdărie a apelor uzate şi asupra condiţiilor în care trebuie tratate acestea, respectiv folosite; b) să stabilească eficiența staţiilor de epurare şi condiţiile în care se produce autoepurarea; c) să determine influenţa pe care o va avea deversarea apelor uzate în emisari. Determinările se pot grupa în cinci mari categorii:  determinări care stabilesc cantitatea şi starea materiilor conţinute în apă precum şi aspectul acestora: materii solide totale, separabile prin decantare, dizolvate, culoare, turbiditate;  determinări care definesc cantitatea, starea şi condiţiile în care se găsesc materiile organice: materii solide în suspensie separabile prin decantare, materii solide dizolvate organice, CBO5, CCO, azot total;  determinări care stabilesc prezența materiilor specifice apelor uzate: azotul sub toate formele sale, O2, grăsimile, clorurile, sulfurile, pH;  determinări care indică procesul de descompunere a apei uzate: CBO5, O2, azotul sub diferite forme, H2S, miros, temperatură;  determinări care stabilesc prezența şi felul organismelor din apă în scopul cunoaşterii stadiului epurării în diferitele trepte ale staţiei de epurare, necesarul de clor, gradul de murdărie al emisarului.
  • 5. 5 CAPITOLUL I CLASIFICAREA POLUANȚILOR ȘI EFECTELE LOR ASUPRA MEDIULUI Se consideră poluanţi acele substanţe care în concentraţie suficientă, pot produce un efect măsurabil asupra omului, animalelor, plantelor şi materialelor. Dată fiind multitudinea şi varietatea surselor de poluare, precum şi numărul mare al elementelor poluante a apărut şi necesitatea unei clasificări a lor. A) După provenienţa şi caracterele comune se disting mai multe categorii de poluanţi:  Substanţe organice (hidrocarburi, detergenţi, pesticide);  substanţe anorganice (metale grele, azot, fosfor);  suspensii (fibre de lemn şi celuloză, păr, deşeuri de carne, steril de la exploatări miniere sau din cariere);  substanţe radioactive (din atmosferă, în urma exploziilor nucleare, de la reactoarele uzinelor nuclearo-electrice, din laboratoarele de cercetări cu izotopi radioactivi);  produse petroliere (de la foraj-extracţie, din rafinării, din uzinele petrochimice, de la transportul naval, auto şi prin conducte);  ape fierbinţi (din industrie sau centrale termoelectrice);  microorganisme patogene (din spitale, crescătorii de animale, ştranduri şi locuinţe). După natura lor, poluanţii de provenienţă artificială pot fi:  poluanţi fizici (substanţe radioactive şi apele termale);  poluanţi chimici (plumb, mercur, azot, fosfor, hidrocarburi, detergenţi şi pesticide) şi  poluanţi biologici (microorganismele). B). După modificările pe care le produc apei, poluanţii pot fi: a). Poluanţi care modifică propietăţile chimice şi/sau biologice ale apei:  compuşi toxici anorganici (plumb, mercur, cupru, zinc, crom şi cianuri);  compuşi organici greu sau nedegradabili (pesticide, detergenţi);  săruri organice provenite din mine sau exploatări petroliere;  substanţe fertilizatoare (azot şi fosfor);  microorganisme (bacterii, viruşi şi paraziţi); pH-ul este una dintre proprietățile cel mai puternic influențată de poluare. Este o mărime adimensională ce reprezintă logaritmul cu sens schimbat al concentraţiei ionilor hidroniu din soluția de analizat. pH-ul normal al ploii şi zăpezii este de 5,1, în timp ce în apa naturală pH-ul variază în jurul valorii neutre 7. Apele continentale prezintă variaţii mai mari ale pH-ului decât cele marine datorită în mare parte poluării. Valoarea pH-ului este determinată în mare măsură de procese biologice şi chimice și condiţionează tratamentele aplicate apei. Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice, pH- ul trebuie să fie cuprins la apele naturale între 5,6 şi 8,5. pH-ul ușor acid sau bazic este datorat
  • 6. 6 prezenţei în apă, în diferite concentraţii, a dioxidului de carbon, și respectiv a carbonaţilor şi bicarbonaţilor care formează un sistem tampon. Apele reziduale cu pH acid sau alcalin, împiedică desfăşurarea proceselor biologice, procese ce asigură autopurificarea apei. b). Poluanţii care modifică proprietăţile fizice sau organoleptice ale apei pot fi: uleiurile, coloranţii, substanţe degradabile care consumă oxigenul din apă şi suspensiile. Proprietăţile organoleptice ale apei sunt cele caracteristice care pot fi detectate cu ajutorul organelor de simţ. Gustul apei este determinat de substanţele şi gazele dizolvate în apă. Dacă aceste componente sunt prezente în apă într-o cantitate prea mare sau prea mică, pot da apei un gust neplăcut, care poate fi: sărat, dulce, amar, metalic, fad sau sălciu. Determinarea gustului apei, o fac în general, persoanele dotate cu fineţea simţului gustativ. După clătirea gurii cu apă distilată, se gustă de câteva ori din proba de analizat, după care se compară gustul astfel simţit cu un gust cunoscut. Mirosul apei este determinat de prezenţa unor substanţe naturale sau provenite din poluare precum şi de transformările chimice ale substanţelor dizolvate. Determinarea mirosului apei se realizează în anumite condiţii de temperatură şi de către persoane care au consumat, în prealabil, anumite elemente şi băuturi iritante pentru mucoasa buco–nazală. Determinarea constă în compararea mirosului unei probe de apă de analizat cu o probă de apă cu miros cunoscut. Analiza se face mai întâi la temperatura camerei, iar apoi la temperatura de 60 oC. Apa pură nu are miros, gust și nici culoare. Apa pură nu conduce curentul electric. Exprimarea mirosului şi gustului apei este dată prin intensitate şi grad. Nr. Crt. Caracteristica apei (miros, gust) Intensitate Grade 1. Apă fără miros şi fără gust Inodor/Insipid 0 2. Apă simţită doar de cineva cu experienţă Foarte slabă 1 3. Miros şi gust simţit de un cunoscător Slabă 2 4. Miros şi gust uşor de perceput Perceptiv 3 5. Miros şi gust puternic (apa este neplăcută) Pronunţată 4 6. Miros şi gust puternic (apa nu se poate consuma) Foarte puternică 5 Influenţa poluanţilor apelor asupra mediului. 1. Substanţele organice de origine naturală (vegetală) consumă oxigenul din apă atât pentru dezvoltare, cât şi după moarte. Lipsa oxigenului din apă are ca efect oprirea proceselor aerobe printre care şi autoepurarea. Fenolul este pentru peşti un toxic nervos, el imprimă gust şi miros neplăcut cărnii peştilor. Detergenţii se plasează la suprafaţa apei sub formă de spumă şi împiedică autoepurarea apei şi folosirea ei pentru irigaţii. Pesticidele pot constitui cauza unor boli grave (cancer), tulburări neurologice, afecţiuni ale glandelor endocrine. 2. Substanţele anorganice pot provoca creşterea durităţii, iar apele cu duritate mare produc depuneri şi micşorează capacitatea de transfer a căldurii. Clorurile, peste anumite limite, fac apa improprie pentru alimentare şi pentru irigaţii.
  • 7. 7 Metalele grele au acţiuni toxice asupra organismelor acvatice, inhibând în acelaşi timp şi procesele de autoepurare. Metalele grele produc intoxicaţii grave ale organismului uman:  intoxicaţie cu plumb duce la anemie, insomnie, iritabilitate, greaţă, gust metalic (absorbţia plumbului din apă este mai mică decât a celui prezent în apă).  intoxicaţia cu mercur are ca manifestări dureri de cap, ameţeli, insomnie, oboseală, tulburări de memorie (absorbţia mercurului din apă este relativ mică). Mercurul se acumulează în organism mai ales în rinichi şi ficat.  intoxicaţia cu cadmiu se manifestă prin afecţiuni ale rinichilor, ficatului, cordului (absorbţia cadmiului din apă este mică).
  • 8. 8 CAPITOLUL II Metode de epurare Combaterea poluării apelor se realizează prin măsuri ce urmăresc, în primul rând, prevenirea poluării apelor. Pentru multe ramuri industriale, pentru zootehnie şi diverse activităţi sociale, modalitatea cea mai eficientă de combatere şi limitare a poluării este epurarea apelor uzate înainte de evacuare. Prin această operaţie, apele uzate sunt supuse unor tratamente succesive, prin care conţinutul de poluanţi este diminuat, astfel încât, în urma diluării cu apele râurilor în care ajung, să înregistreze concentraţii cât mai mici. Epurarea mecanică. Se mai numeşte epurare primară şi se bazează pe procese fizice de separare a poluanţilor din apele uzate. Prin epurarea mecanică se realizează în prima etapă îndepărtarea materiilor grosiere în suspensie, mai mari de 1 milimetru, în general solide organice plutitoare, prin reţinerea lor pe grătare şi site. În a doua etapă, prin procese de decantare gravitaţională, în instalaţii numite deznisipatoare, se îndepărtează suspensiile constituite din particule minerale (sol şi nisip). Materiile grosiere se îndepărtează pentru protejarea pompelor şi evitarea înfundării conductelor. Apele uzate, după primele două etape, sunt conduse în instalaţii numite decantoare primare, unde se sedimentează restul de substanţe în suspensie şi parţial cele aflate în dispersie coloidală, care conţin şi substanţe organice. Există mai multe tipuri de decantoare, în funcţie de natura apelor şi procedeul aplicat. Decantoarele sunt construcţii din beton de formă dreptunghilară sau radială în care apa uzată curge cu viteză mică pentru a grăbi depunerea particulelor în suspensie. Nămolul rezultat din depuneri e colectat, periodic şi evacuat din instalaţie. Unele staţii de epurare mecanice sunt prevăzute suplimentar cu separatoare de uleiuri şi grăsimi. Epurarea chimică Această metodă se utilizează pentru îndepărtarea poluanţilor prin procese chimice şi fizico- chimice. Metoda se aplică apelor uzate industriale şi altor categorii de ape când se urmăreşte o epurare rapidă şi eficientă. Epurarea chimică se aplică atât poluanţilor în suspensie, cât şi celor dizolvaţi. Astfel materiile în suspensie fină care nu se decantează în decantorul primar, ele aflându-se dispersate coloidal, se elimină cu ajutorul unor reactivi chimici, numiţi coagulanţi. Se mai folosesc şi coagulanţi sintetici numiţi polielectroliţi. Aplicarea produsului de decantare cu coagulanţi, asigură eliminarea materiilor în suspensie şi reduce conţinutul de substanţe organice dizolvate. Pentru eliminarea poluanţilor dizolvaţi se recurge la reacţii chimice în care reactivul introdus formează cu poluantul un produs greu solubil, care se depune pe fundul bazinului de reacţie sau e descompus sau transformat într-o substanţă inactivă. Astfel se pot elimina din soluţie metale grele, cianuri, fenoli şi coloranţi. Ca reactivi se utilizează laptele de var, clorul şi ozonul. Apele uzate acide sau alcaline, datorită agresivităţii lor chimice, se supun preepurării, operaţie ce constată în neutralizarea lor în bazine cu ajutorul unor reactivi chimici.
  • 9. 9 Epurarea biologică. I se mai spune epurare secundară şi se aplică pentru eliminarea din apă a poluanţilor organici biodegradabili, care pot constitui hrană pentru microorganisme. Eliminarea substanţelor organice dizolvate în apă se face prin adsorbţia lor la suprafaţa celulelor, microorganismelor, în principal bacterii. Ca urmare apar noi celule de bacterii şi aşa numiţii metaboliţi (dioxid de carbon, săruri minerale). Se practică trei procedee principale de epurare biologică: 1. Cu nămol activ . Instalaţia de epurare include un bazin de aerare numit aerotanc, în care apa uzată provenită de la decantorul primar este aerată puternic cu ajutorul unor dispozitive de insuflare a aerului şi un bazin de sedimentare - decantorul secundar. Nămolul sedimentat în decantor este utilizat parţial pentru însămânţarea aerotancului, iar excesul este îndepărtat sau condus în altă instalaţie a staţiei de epurare. 2. Cu biofiltre. Instalaţia de epurare conţine biofiltru propriu-zis, care este un turn de 1-4 metri înălţime, ce conţine o umplutură de material inert, formată din piatră sau mase plastice, şi un decantor secundar. Apa uzată provenită de la decantorul primar este introdusă prin partea superioară a biofiltrului şi cade liber pe materialul de umplutură, în contracurent cu aerul. În timp ce la nămolul activ biocenoza este relativ uniformă în masa aerotancului, datorită agitării continue a apei, în biofiltru are loc o stratificare a grupelor pe înălţime, în funcţie de gradul de epurare realizat. 3. Cu iazuri de oxidare. Se utilizează de obicei ca un procedeu de epurare globală pentru ape uzate cu volum relativ mic. Iazul biologic poate fi amenajat în bazine de pământ cu adâncime mică, sub un metru şi dotat sau nu cu instalaţii de agitare şi reaerare. El poate prelua toate operaţiile efectuate în treptele staţiei de epurare, sau poate fi utilizat în completarea decantoarelor primare ca treaptă de epurare biologică, aşa cum se practică de obicei pentru epurarea apelor uzate provenite de la fermele zootehnice. Populaţiile de microorganisme care participă la epurare, în iazuri sunt aceleaşi ca şi în instalaţii şi în plus se adaugă şi algele care prin procesul de fotosinteză aduc un aport de oxigen. În plus algele asimilează pentru hrană proprie, ionii de amoniu şi sărurile cu fosfor care rezultă din descompunerea substanţelor organice şi de către bacterii, realizând în acest mod epurarea apelor şi sub acest aspect. Epurarea avansată. Prin aplicarea procedeelor de epurare mecanică şi biologică nu pot fi eliminate din apele uzate multe dintre substanţele organice nedegradabile biologic, astfel încât, pentru unele folosinţe importante, cum sunt alimentările cu apă pentru populaţie şi unele alimentări industriale, epurarea clasică, convenţională, nu este suficientă. Este necesară o epurare mai avansată din punct de vedere al îndepărtării poluanţilor şi datorită neutilizării surselor de apă, care conduce la concentrarea poluanţilor neepuraţi în treaptă primară şi secundară. Epurarea avansată a apelor uzate, ca şi a apelor reutilizate se poate obţine prin aplicarea procedeelor care se bazează pe procesele fizico-chimice cunoscute şi folosite deja în tehnologiile chimice de fabricaţie: adsorbţie, extracţie, distilare, spumarea, denitrificarea, schimbul ionic şi oxidarea chimică. a). Procedee de epurare cu adsorbţie.
  • 10. 10 Se aplică pentru eliminarea cantităţilor mici de substanţe organice rămase după epurarea biologică. În practică se utilizează, în special, pentru epurarea avansată a fenolilor, detergenţilor şi a substanţelor care pot împrumuta miros şi gust neplăcut apei de băut. Ca material adsorbant se utilizează, cel mai des cărbunele activ obţinut prin condiţionarea specială a cărbunelui vegetal sau fosil. b).Procedeul de epurare cu schimbători de ioni. Se aplică în general pentru demineralizarea apelor uzate sau de alimentare, sărurile organice nefiind epurate în instalaţii clasice. Schimbătorii de ioni se utilizează frecvent pentru eliminarea poluanţilor minerali aflaţi în apă sub formă ionică: fenoli, detergenţi şi coloranţi. c).Procedeele de oxidare chimică. Utilizează o gamă largă de produşi chimici cu proprietăţi oxidante, dintre care cele mai uzuale sunt substanţele care degajă oxigen: ozonul, apa oxigenată şi clorul cu produşii săi. Epurarea apelor fenolice. În prezent se procedează la extracţia fenolului prin dizolvare selectivă în hidrocarburi aromatici, diizopropileter, sau se aplică procedee de epurare biologică, mai lente decât cele catalitice şi care necesită volum mare de investiţii şi consumuri energetice ridicate. Dacă se urmăreşte recuperarea fenolului din apele uzate de la fabricarea fenolului se poate realiza o epurare în trepte; în primul rând prin extracţia fenolului dintr-un amestec rezultat intermediar şi din care nu poate fi separat prin distilare cu soluţie de hidroxid de sodiu, urmat de descompunerea acestuia cu acid sulfonic. Distrugerea fenolului din apa reziduală sulfatică în care concentraţia de fenol este mai mică de 20 ppm se face în continuare prin epurare biologică. Injectarea profundă - o alternativă la epurare. O soluţie mai puţin ecologica în locul tratării în staţii de epurare sau altă metodă este injectarea profundă a apelor uzate, în zone şi adâncimi unde nu contaminează surse de apă subterană în uz curent sau cunoscute. În funcţie de natura poluantului, unele sperăm să îşi modifice sau reducă conţinutul de poluanţi, dar la majoritatea se speră doar să nu ne deranjeze în următoarele secole sau chiar milenii, ceea ce nu este deloc o abordare durabilă, dar se practică, la fel ca depozitarea deşeurilor nucleare puternic radioactive. Injectarea se face la adâncimi, de regulă de 500-2000 metri, cu extreme de la câteva sute de metri până la peste 4000 de metri. Depinde şi de tipul de rocă – formaţiune geologică în care se injectează, de regulă nisip, gresie, dolomit sau călcare. Debitul şi presiunea sunt şi ele variabile, iar tipurile de ape uzate care se injectează sunt de regulă ape grav contaminate şi foarte greu de epurat sau în cantităţi foarte mari. Categorii de ape uzate injectate profund :  ape uzate comunale şi industriale;  ape sărate de la exploatări petroliere;  ape utilizate la minerit prin dizolvarea diverselor minerale (clorura de sodiu, potasiu, fosfaţi, uraniu, cupru etc.).  ape utilizate în procedeul de ardere în situ a combustibililor fosili (cărbune, şisturi bituminoase, etc.). Producerea de energie electrică pe baza celei geotermale ;  ape radioactive sau încărcate cu substanţe de înaltă toxicitate din industria farmaceutică, chimică etc.
  • 11. 11  ape de răcire;  ape meteorice colectate de canalizări municipale şi alte structuri. Se practică şi reinjectarea de ape neuzate sau puţin uzate din raţiuni hidrogeologice, cum sunt reîncărcarea acviferelor, injecţii de barare a intruziunii apei sărate în acvifer, injecţii de solide sub formă de suspensie apoi în golurile de unde au fost extrase, exemplu: steril înapoi în mine. Evacuarea apelor uzate în reţelele de canalizare ale localităţilor este permisă numai dacă prin aceasta: nu se aduc prejudicii igienei şi sănătăţii publice sau personalului de exploatare; nu se diminuează prin depunere capacitatea de transport a canalelor colectoare; nu se degradează construcţiile şi instalaţiile reţelelor de canalizare, ale staţiilor de epurare şi ale echipamentelor asociate; nu sunt perturbate procesele de epurare din staţiile de epurare, sau nu se diminuează capacitatea de preluare a acestora; nu se creează pericole de explozie. Apele uzate care se evacuează în reţele de canalizare ale localităţilor şi direct în staţiile de epurare nu trebuie să conţină:  materii în suspensie, în cantităţi şi dimensiuni care pot constitui un factor activ de erodare a canalelor, care pot provoca depuneri sau care pot stânjeni curgerea normală cum sunt: materialele care, la vitezele realizate în colectoarele de canalizare corespunzătoare debitelor minime de calcul ale acestora, pot genera depuneri;  diferitele substanţe care se pot solidifica şi astfel pot obtura secţiunea canalelor;  corpurile solide, plutitoare sau antrenate, care nu trec prin grătarul cu spaţiul liber de 20 mm între bare, iar în cazul fibrelor şi firelor textile ori al materialelor similare (pene, fire de păr de animale- care nu trec prin sită cu latura fantei de 2 mm);  suspensiile dure şi abrazive ca pulberile metalice şi granulele de roci, precum şi altele asemenea, care prin antrenare pot provoca erodarea canalelor;  păcură, uleiul, grăsimile sau alte materiale care prin formă, cantitate sau aderență pot conduce la crearea de zone de acumulări şi depuneri pe pereţii canalului colector;  substanţele care coagulează, singure sau în amestec cu alte substanţe conţinute în apa din reţelele de canalizare, existând riscul depunerii lor pe pereţii canalelor, sau conduc la apariţia de substanţe agresive noi.
  • 12. 12 CAPITOLUL III EPURAREA BIOLOGICĂ Epurarea biologică este o treaptă superioară a procesului de epurare a apelor uzate orăşeneşti şi se mai numeşte şi epurare secundară. În conformitate cu legislaţia Comunităţii Europene privind protecţia mediului cu precădere a apelor, este obligatorie aplicarea acestui procedeu de epurare pentru a asigura o calitate superioară procesului de epurare. În prezent în marea majoritate a ţărilor europene s-a trecut la etapa de epurare terţiară, numită şi epurare avansată, care urmează etapei secundare de epurare biologică. Treapta de epurare terţiara încă nu se aplică în România, dar în viitorul mai îndepărtat va trebui ca şi România să introducă în mod obligatoriu această etapă de epurare a apelor care asigură calităţi net superioare apelor uzate epurate. Epurarea biologică este procesul tehnologic prin care impurităţile de natură organică din apele uzate sunt transformate de către o cultură de microorganisme în produşi de degradare mult mai inofensivi, respectiv, CO2, săruri minerale etc. Din punct de vedere teoretic, procesul de epurare biologică aerobă are loc după următoarea schemă: Figura 1. Schema generală a metabolismului în epurarea aerobă. Produsele de natură organică din apele uzate sunt adsorbite şi concentrate la suprafaţa biomasei, unde sub acţiunea enzimelor eliberate de celulele microorganismelor, substanţele organice sunt descompuse în componente mai mici şi care pot pătrunde în celula microorganismelor unde sunt metabolizate. Prin metabolizare se obţin produşi de descompunere, cum sunt: CO2, H2O, energie, dar şi noi microorganisme prin înmulţire. Spre exemplu procesele de epurare biologică în condiţii aerobe, conduc la oxidarea completă a substanţelor organice, până la CO2 şi H2O, cu eliberare de energie.
  • 13. 13 Rolul principal în epurarea biologică este deţinut de către bacterii. Aceste microorganisme care consumă substanţe organice, din apele uzate pot trăi şi se pot înmulţi în prezenţa sau în absenţa oxigenului, deci procesele pot fi aerobe şi anaerobe. De regulă, procesele aerobe sunt specifice procesului de epurare a apelor de substanţe organice, în timp ce procesele anaerobe sunt specifice prelucrării nămolurilor rezultate în staţiile de epurare şi au ca rezultat obţinerea în principal a biogazului. În strânsă asociere cu bacteriile în aceste procese aerobe intervin şi protozoare (ciliate şi flagelate), metazoare (rotiferi şi nematode) şi ciuperci sau fungi. Aceste asociaţii de microorganisme se numesc biocenoze. Epurarea biologică se realizează că urmare a metabolismului bacterian, care reprezintă totalitatea proceselor implicate în activitatea biologică a unei celule, prin intermediul cărora energia şi elementele nutritive sunt preluate din mediul înconjurător şi utilizate pentru biosinteza şi creştere, dar şi pentru alte activităţi secundare (mobilitate, luminiscență). În urma acestor procese, substanţele din apele uzate, respectiv elementele nutritive, sunt transformate în constituenţi celulari, energie şi produse de uzură. Din punct de vedere energetic procesele metabolice se pot împărţi în două grupe mari: procese de dezasimilaţie (exoterme) prin care se eliberează energie în urma degradării substanţelor organice din apele uzate; procese de asimilaţie (endoterme) în care se sintetizează componenţi celulari. Aceste două procese sunt strâns interconectate, astfel încât prin degradarea substanţelor din mediu se asigura pe lângă energie şi substanţe chimice sau procursori ai acestora, necesari pentru sinteza elementelor din celulele microorganismelor. În ansamblu diferitele reacţii biochimice ale metabolismului îndeplinesc patru funcţii esenţiale pentru viaţa celulei şi anume: producerea componenţilor chimici folosiţi pentru realizarea constituenţilor celulari; elaborarea de energie şi stocarea acesteia sub diferite forme; activarea unor elemente de construcţie a celulei pe baza energiei stocate; formarea de material biologic nou prin utilizarea substanţelor chimice produse prin descompunerea substanţelor organice. O caracteristică distinctivă a activităţii metabolice bacteriene este intensitatea excepţională a proceselor celulare în comparaţie cu activităţile omoloage ale organismelor superioare. Această caracteristică se datorează faptului că celulele microbiene au un raport deosebit de mare între suprafaţa de contact cu exteriorul şi greutatea lor. Ca urmare schimbul de substanţe între celule şi mediu este foarte intens. Acest fapt asigura o viteză extrem de mare de consum al materialelor organice şi în acelaşi timp o viteză mare de creştere a bacteriilor. Luate în ansamblu bacteriile îşi pot realiza metabolismul utilizând practic numeroase şi diferite surse de substanţe nutritive începând de la azotul molecular, dioxidul de carbon, sulf şi terminând cu cele mai complexe substanţe organice. Aproape orice substanţă din mediu, organică şi chiar anorganică, din care se poate obţine energie este accesibilă metabolismului bacterian. Reacţiile biochimice metabolice sunt condiţionate de prezenţă în mediul natural sau în mediile de cultură artificiale a tuturor materialelor necesare pentru sinteza constituenţilor celulari şi pentru obţinerea energiei. Deci în mediile uzuale de cultură a microorganismelor trebuie să se
  • 14. 14 găsească în primul rând surse de: C, H, O, N, P, S; cantităţi mici de K, Mg, Mn, Na, Ca, Fe, Cl-, ŞO4 -, PO4 -3 şi cantităţi foarte mici de Zn, Co, Mo aşa numitele oligoelemente indispensabile activităţii metabolismului bacterian Energia necesară reacţiilor de biosinteza a constituenţilor celulari se obţine prin procesul de dezasimilaţie. Eliberarea de energie se realizează în trei faze distincte: Faza I este faza degradării macromoleculelor de origine organică datorită enzimelor, când acestea sunt descompuse până la nivelul unor unităţi de construcţie, adică compuşi chimici ce pot fi transferaţi prin membrana celulelor în interiorul celulelor microorganismelor. Astfel proteinele sunt descompuse până la nivelul aminoacizilor, grăsimile la nivelul glicerinei şi a acizilor graşi, iar glucidele la nivelul de hexoze şi pentoze. În această fază se eliberează mai puţin de 1 % din energia totală a macromoleculelor. Această energie se pierde în mare parte sub formă de căldură. Faza II este faza transformărilor esenţiale prin degradare. Moleculele rezultate din degradarea efectuată în prima fază sunt transformate mai departe în alţi produşi, cu formare de CO2 şi H2O cu eliberare de energie. Faza III faza de eliberare a energiei se desfăşoară pe două căi. O primă cale, cea a descompunerii integrale a substanţelor nutritive la nivelul de CO2 şi H2O cu o degajare mare de energie şi cea de a doua cale prin care substanţele nutritive sunt descompuse numai parţial, formându-se o mulţime de produşi intermediari, numiţi produşi de fermentaţie. Procesele de degradare din cadrul proceselor de dezasimilaţie sunt din punct de vedere chimic reacţii de oxidoreducere. Asimilaţia este procesul prin care materialul nutritiv de natura exogenă, din exteriorul celulei este încorporat în substanţă proprie a unei celule, respectiv a unui organism. Asimilarea se realizează printr-o serie de reacţii biochimice. Asimilare din punct de vedere biologic reprezintă un proces de biosinteza în care unii compuşi chimici sunt modificaţi şi transformaţi în proteine, acizi nucleici, etc. Acest proces de asimilaţie de sinteză macromoleculară este posibil datorită unor enzime specifice şi a prezenţei în celulele microorganismului viu a unui material genetic purtător de informaţie ereditară care joacă rolul de model sau tipar în biosinteză. Aceste procese biologice sunt influenţate de următorii factori:  temperatura mediului, respectiv a apei uzate. Există o temperatură optimă, întrucâ la temperaturi scăzute sau foarte ridicate scade activitatea celulelor;  prezenţa unor elemente toxice, cianuri, agenţi oxidanţi puternic, oxizi ai metalelor grele Hg, Ag, Cu, radiaţii, ultrasunete, etc. influenţează negativ procesul de epurare biologică;  pH-ul apei., dacă este mult diferit de cel neutru procesele sunt mult mai lente;  concentraţia excesivă a apei în substanţe nutritive poate duce la inactivitatea enzimelor ce realizează prima procesare a substanţelor organice. Pentru ca impurităţile conţinute într-o apă uzată să poată fi îndepărtate prin epurare biologică, acestea trebuie să fie biodegradabile. Apa uzată care conţine impurităţi biodegradabile este tratabilă biologic.
  • 15. 15 Biodegradabilitatea unei substanţe este deci calitatea acesteia de a putea fi degradată prin procedee de oxidare biologică (bio-oxidare). Apele uzate menajere conţin suficiente cantităţi de substanţe nutritive (glucide, proteine, lipide şi derivaţi ai acestora), factori de creştere, săruri minerale, pentru a constitui un mediu adecvat dezvoltării şi multiplicării microorganismelor nămolului activ. Apele uzate industriale cu conţinut de substanţe organice, de cele mai multe ori de sinteză, trebuie analizate cu atenţie pentru că pot să conţină şi substanţe toxice pentru microorganisme. Prin biodegradabilitate se înţeleg procesele fizico-chimice şi biochimice prin care o substanţă este transformată de către microorganisme în mediu şi condiţii naturale sau în mediu şi condiţii artificiale, în aşa fel încât îşi pierde identitatea. Cu alte cuvinte, biodegradarea poate fi definită ca distrugerea compuşilor chimici prin acţiunea biologică a organismelor vii. În domeniul protecţiei şi epurării apelor pot fi luate în considerare mai multe grade de degradare biologică: primară; parţială; acceptabilă; totală. Prin degradarea primară se înţelege biodegradarea unui compus chimic în măsura minim necesară pentru a schimba identitatea compusului. Biodegradarea parţială conduce la o succesiune de transformări în molecula substanţei fără ca aceasta să fie complet transformată în compuşi anorganici (mineralizare). Biodegradarea acceptabilă este fenomenul ce are o succesiune de transformări ce conduce în măsura minim necesară pentru îndepărtarea unor proprietăţi specifice nedorite ale substanţei în cauză (spre exemplu: spumare, colorare, miros, sau o anumită toxicitate etc.). Biodegradarea totală conduce la transformarea substanţelor respective în oxizi ai elementelor ce o compun. Din punct de vedere al protecţiei mediului biodegrabilitatea trebuie apreciată numai sub aspectul efectului asupra mediului, respectiv numai în ceea ce priveşte îndepărtarea efectelor nocive a substanţelor asupra mediului înconjurător. Tratabilitatea unei ape uzate reprezintă capacitatea acesteia de a-şi micşora complexitatea şi numărul componenţilor organici, datorită acţiunii microorganismelor prezente în staţiile de epurare. În acelaşi timp este necesar ca biomasa existentă în staţia de epurare să se dezvolte ca urmare a proceselor de asimilare. Apele uzate ce conţin compuşi degradabili se numesc tratabile biologic. Tratabilitatea apelor uzate poate fi apreciată prin indicatorul gradului de îndepărtare a substanţelor organice totale din apa sau prin îndepărtarea substanţelor asimilabile. În acelaşi timp, concentraţia materiilor aflate în suspensie dă indicaţii asupra creşterii volumului biomasei din staţiile de epurare. Pot fi considerate ca ape tratabile biologic, în sensul definiţiei anterioare, apele uzate care în timpul trecerii prin instalaţiile de epurare, corect dimensionate, permit îndepărtarea substanţelor organice totale (C.C.O.) în procente de 60-90 %, iar a substanţelor asimilabile (C.B.O.5) în procente de 80-98 %.
  • 16. 16 Principial, epurarea biologică naturală se face în emisari după deversarea apelor uzate, iar epurarea biologică artificială se realizează în două moduri şi anume:  în bazine de epurare artificială cu nămol activ;  în filtre biologice care sunt fie filtre biologice propriu zise, fie sunt câmpuri de filtrare şi irigare. În perioada actuală se preconizează o extindere semnificativă a procedeului de epurare biologică cu nămol activ pentru că este un procedeu care depinde într-o măsură mai mică de condiţiile climaterice şi mai ales pentru faptul că procedeul poate fi controlat şi urmărit. De fapt actuala legislaţie europeană obligă toate oraşele să dispună de treapta biologică de epurare. Epurarea biologică artificială, spre deosebire de epurarea biologică naturală, este urmată, în mod obligatoriu, de o decantare secundară unde se reţin elementele biologice din filtrele biologice şi o cantitate însemnată de nămol. Epurarea biologică cu nămol activ Epurarea biologică se realizează în bazine cu nămol activ în care se produce o aerare artificială, prin introducerea de aer printr-un sistem de conducte. Sunt construcţii în care epurarea biologică aerată a apei are loc în prezenţa unui amestec de nămol şi apa uzată, accelerarea procesului se realizează prin introducerea unei cantităţi de nămol activ, numit astfel întrucât conţine microorganisme ce prelucrează substanţele organice din apă şi prin insuflarea de aer ce conţine oxigen pentru a susţine procesele de oxidare. Bazinele de epurare biologică utilizând nămolul de la bazinele de decantare, numit şi nămol activ pentru ca el conţine cantităţi însemnate de microorganisme şi materii organice, sunt de o formă alungită, asemenea unor canale longitudinale, în care procesul de epurare avansează pe măsură ce apele din bazin se apropie de zona de evacuare. Epurarea este activată pe de o parte de către aerul introdus forţat în apa bazinului, pe de altă parte de către agitaţia permanentă a apei ce asigură o omogenizare a lichidului din bazin şi în mod deosebit de către nămolul introdus suplimentar. Nămolul introdus în acest bazin provine din decantorul secundar, întrucât doar o mică parte din nămol este introdus în bazin, restul nămolului, numit nămol în exces este trimis la fermentare împreună cu nămolul din decantoarele primare. Procesul tehnologic de epurare în bazine cu nămol activ are avantajul că poate fi reglat în funcţie de cantitatea apei uzate, temperatură, precum şi în funcţie de încărcarea apei cu substanţe organice. Forma clasică a unui bazin pentru epurare este prezentată în figura 2. Figura 2. Schema de principiu a unui bazin pentru epurare biologică cu nămol activ.
  • 17. 17 Procesul de epurare biologică a fost studiat de mulţi specialişti. S-au realizat modele matematice pentru studiul evoluţiei consumului biochimic de oxigen CBO, care de fapt caracterizează procesul de epurare biologică. Epurarea apei într-un bazin cu nămol activ se datorează în primul rând bioabsorbtiei, proces care se produce la contactul substanţei organice cu nămolul activ şi care acţionează pe o perioadă relativ scurtă. În al doilea rând, nămolul activ asimilează substanţele organice, datorită microorganismelor, în prezenţa oxigenului şi prin adsorbţia compuşilor organici prin membranele celulare în interiorul celulelor se creează noi celule. Figura 3. Curba teoretică de dezvoltare a nămolului în procesul de epurare biologică. Procesul de epurare biologică cu nămol activ poate fi exprimat grafic în funcţie de timp şi în funcţie de cantitatea de nămol activ (fig. 3). Faza I. Este faza de adsorbţie a materiilor organice de către celule; Faza II. Este faza dezvoltării lente în care activitatea bacteriilor devine preponderentă în direcţia transformării substratului de materii organice asimilate în noi celule vii. Faza III. Este faza autooxidării, în care masa de nămol începe să se diminueze deoarece substanţele organice sunt utilizate cu precădere pentru consumul energetic al celulelor. În această fază reducerea CBO este foarte mică deoarece materia organică este complet oxidată. Procesul evolutiv al nămolului din bazinul de epurare biologică poate fi exprimat matematic pe cele două faze de bază, astfel: În formula de mai sus avem următoarele notaţii: a - fracţia de CBO îndepărtată şi care este sintetizată în nămol într-un anumit moment; y- valoarea lui CBO îndepărtat; ∆S - concentraţia în nămol. În formula de mai sus avem următoarele notaţii: S0- concentraţia iniţială a nămolului; ay- concentraţia totală de materii organice măsurată prin CBO. S- concentraţia în nămol la timpul t;
  • 18. 18 Construirea şi funcţionarea instalaţiilor de epurare cu nămol activ De la bun început trebuie să precizăm că această fază a epurării biologice cu nămol activ este influenţată şi de altfel nu poate funcţiona performant fără existenţa decantorului primar în care se sedimentează cantitatea cea mai mare de nămol şi care este instalat în fața bazinului de epurare biologică precum şi fără decantorul secundar ce precede bazinul de epurare şi unde trebuie să se sedimenteze rezultatul procesului de epurare biologică. Ambele decantoare au ca produs nămolul care într-o mare măsură se utilizează la epurarea biologică, întrucât conţin substanţe organice şi bacterii şi de aceea se mai numeşte şi nămol activ. În fig. 4 este prezentată schema tipică a unei instalaţii de epurare biologică cu nămol activ. Figura 4. Schema de principiu a unei instalaţii de epurare biologică cu nămol activ Bazinele de epurare biologică cu nămol, din punct de vedere al modului de introducere a aerului în interiorul apei uzate se împart în două mari grupe: cu aerare pneumatică; cu aerare mecanică; Ambele variante trebuie să îndeplinească trei funcţii esenţiale: a. să transfere cât mai intens apei uzate şi flocoanelor existente oxigenul necesar ca procesul de epurare să se desfăşoare în condiţii aerobe; b. să mijlocească circulaţia flocoanelor în apă uzată şi să creeze un contact cât mai intens între flocoane şi apă; c. să împiedice flocoanele să se sedimenteze pe radierul bazinelor unde ar putea să intre în fermentaţie anaerobă şi să prejudicieze calitatea procesului de epurare biologică. În cazul bazinelor cu aerare pneumatică oxigenul necesar se introduce o dată cu aerul atmosferic. Astfel se introduce aer comprimat printr-o serie de conducte subacvatice prevăzute cu duze, sau placi poroase. Oxigenul poate pătrunde în apă uzată şi din atmosfera la suprafaţă de contact a apei din bazin cu atmosfera. În figura 5 este prezentat un bazin de aerare ce utilizează un sistem de conducte subacvatice ce dispun de plăci poroase prin care aerul este evacuat în bazin sub formă de bule fine.
  • 19. 19 Figura 5. Bazin de aerare cu bule fine pentru epurarea biologică 1 – distribuitor de aer; 2 – racord; 3 – robinet; 4 – conductă flexibilă; 5 – aerator; 6 – conductă de legătură; 7 – inel de prindere; 8 – cablu flexibil de ridicare. ( A - număr de aeratoare; R - distanţele dintre aeratoarele de pe un tub; B - numărul de tuburi de aerare; L - lungimea tubului ) În cazul bazinelor cu aerare mecanică pătrunderea oxigenului se poate realiza pe următoarele căi:  circulaţia intensă a apei uzate la suprafaţă pentru un contact intens cu aerul;  împingerea aerului în apă uzată prin tuburi de aspiraţie;  agitaţia intensă a apei când apa este aruncată de agitatori în aer şi se produc mulţi stropi, crescând astfel contactul cu aerul. Aerarea pneumatică se caracterizează prin introducerea de bule de aer în apă. În funcţie de mărimea bulelor avem trei categorii de aeratoare:  Cu bule fine Ø<1,5 mm  Cu bule mijlocii 1,5< Ø <3 mm  Cu bule mari Ø <12 mm Introducerea aerului în interiorul masei de apă uzată se face prin conducte, iar eliminarea aerului în apă se face prin intermediul unor difuzoare poroase fine, prin duze cu orificii mici sau prin plăci poroase.
  • 20. 20 Dimensiunea bulelor depinde de presiunea aerului şi de dimensiunea orificiului. Cele mai utilizate sisteme în perioada actuală sunt cele cu conducte şi eliminarea aerului prin difuzoare poroase, sau prin conducte găurite. Treapta secundară de epurare a apelor uzate (sau treapta biologică de epurare) are ca scop îndepărtarea din apele uzate a substanţelor organice moarte aflate în stare coloidală sau dizolvate. Acest proces este realizat de către organisme vii degradatoare – deci de microflora bacteriană şi de cea fungică. Instalaţiile în care se desfăşoară aceste procese sunt create tocmai pentru a optimiza activitatea microorganismelor aerobe descompunătoare. Treapta secundară de epurare (treapta biologică) se compune din: În instalaţiile biologice de epurare aerobă trebuie asigurate microflorei cantități minime de 2-4 mg oxigen dizolvat/litru, o temperatură de 15-25oC, un timp de staţionare a apei suficient de lung pentru ca bacteriile să extragă şi să descompună substanţele organice din masa apei. Principalele obiecte ale treptei secundare de epurare sunt biofiltrele şi aerotancurile. În ultimele decenii s-au obţinut rezultate semnificative prin utilizarea plantelor plutitoare, cum ar fi salata de Nil şi zambila de apă. Biofiltrele reproduc într-un spaţiu restrâns situaţia apelor dintr-un râu de munte, când pe pietre se depune o masă de organisme fixate pe substrat (denumită biodermă), care extrag din apă diferitele impurităţi dizolvate. Un biofiltru este o incintă umplută cu material grosier (rocă spartă, pietriş, tuf vulcanic sau material plastic cu granulaţie mare şi, pe cât posibil, poros). Apa uzată, în prealabil epurată în treapta mecano-chimică, este distribuită cât mai uniform la suprafaţa acestui material de umplutură, ea curgând gravitaţional, lent, sub forma unei pelicule fine. Pe materialul de umplutură se dezvoltă bacterii şi fungi, care se extrag din peliculă de apă care se scurge de sus în jos, substanţele organice dizolvate şi cele coloidale şi care le servesc drept hrană. Această peliculă de apă este pe cealaltă parte în contact permanent cu aerul dintre materialul de umplutură al biofiltrului, astfel încât microorganismele au condiţii optime de dezvoltare şi de degradare a substanţelor organice pe cale aerobă. În acest fel, bacteriile au permanent hrană, apă la o temperatură optimă de înmulţire şi oxigen dizolvat. Dacă la început această peliculă de microorganisme este subţire, în timp ea se îngroaşă, astfel încât accesul tuturor organismelor la hrană şi oxigen se reduce, ca urmare la contactul substrat-peliculă de microorganisme condiţiile de viaţă devin anaerobe, fapt ce determină moartea bacteriilor aerobe şi stimulează înmulţirea celor anaerobe. În timp, la interfaţa bacterii aerobe-bacterii moarte şi anaerobe, pelicula se desprinde de substrat şi, antrenată de apă uzată, se scurge, se fragmentează, cade prin bucăţile materialului de umplutură şi ajunge la fundul biofiltrului, în efluentul acestuia, care devine astfel încărcat în suspensii de mărimi diferite. După desprinderea peliculei groase, parţial moarte, de pe materialul de umplutură, pe acesta are loc o regenerare a peliculei biologice primare aerobe şi astfel ciclul se reia. Trebuie precizat că pelicula din biofiltru nu este compusă numai din bacterii care descompun substanţele organice moarte. Pe şi în structura sa se găsesc numeroase organisme consumatoare de bacterii, care contribuie la curăţirea maselor bacteriene, care se hrănesc cu nămolul organic bacterian, precum şi cu alte organisme predatoare, care-i consumă pe curăţitori. Dintre aceşti însoţitori ai bacteriilor, menţionăm viermii nematozi, oligocheţi şi rotiferi, unele larve de insecte, iar Instalaţie biologică de epurare Decantor secundar
  • 21. 21 spre fundul biofiltrului pot fi întâlniţi chiar şi unii crustacei. Putem spune că bioderma de la suprafaţa materialului de umplutură se constituie într-o adevărată biocenoză, a cărei compoziţie şi structură se modifică pe măsură ce apele uzate se curăţă de poluanţi. Ca urmare, urmărind structura biodermei şi cantitatea de substanţă organică dizolvată, se poate constata că procesul de autoepurare decurge foarte rapid pe verticală, dacă spre partea superioară a biofiltrului se formează o biodermă groasă din bacterii care descompun substanţele organice aflate în concentraţii ridicate şi care sunt consumate de organisme polisaprobe. La partea inferioară bioderma este mai subţire, iar organismele însoţitoare sunt alfa şi apoi chiar beta-mezosaprobe. Apele care ajung la partea inferioară a biofiltrului conţin cantităţi reduse de substanţe organice dizolvate, azotaţi şi fosfaţi rezultaţi din descompunerea materiei organice de către bacterii, substanţe organice greu biodegradabile; mai conţin numeroase bacterii libere şi sub formă de fragmente de biodermă, precum şi numeroase organisme însoţitoare. Apele sunt dirijate spre decantorul secundar, pentru îndepărtarea suspensiilor. Aerotancurile reproduc situaţia unui lac bogat în nămol bacterian, nămol care, fiind distrbuit în masa apei, este capabil să extragă din apele uzate substanţele organice, dacă au oxigen dizolvat în cantitate satisfăcătoare (2-5 mg O2 / l în apă uzată). Pentru a fi îndeplinite aceste condiţii, nămolul trebuie menţinut în masa apei printr-o agitare continuă a acesteia, cu ajutorul unor perii, palete rotative sau prin insuflare de aer. Ca urmare, bacteriile degradatoare, iniţial libere, se aglutinează unele de altele prin forţe electrostatice şi apoi, prin mase mucilaginoase secretate de bacterii, formează aşa-numitele „flocoane de nămol activ”, care, antrenate de apă, vin în contact cu masa de lichid bogat în substanţe organice şi oxigen, fapt ce le stimulează procesele metabolice şi înmulţirea. Aceste flocoane cresc. În structura lor intră şi micelii de ciuperci, pe care trăiesc numeroase protozoare (flagelate, amoebe, ciliate), viermi (nematode, rotiferi), acarieni şi chiar crustacei, toţi consumând direct sau indirect din masele bacteriene şi fragmentând nămolul activ. O condiţie pentru buna funcţionare a unui aerotanc este menţinerea apei în permanentă mişcare, deoarece, în cazul în care aerarea se opreşte, flocoanele de nămol activ se depun pe fundul bazinului, oxigenul dizolvat nu mai ajunge la ele şi masa bacteriană intră în anaerobie şi moare. Aceasta duce la compromiterea întregului proces de funcţionare a aerotancului. În aerotancuri, substanţele dizolvate şi coloidale din apele uzate sunt transformate în substanţe organice particulate uşor de separat. La ieşirea din aerotanc, apele uzate sunt cvasilipsite de substanţe organice dizolvate, conţin azotaţi şi fosfaţi şi numeroase flocoane bacteriene. Aceste ape trec în decantoarele secundare, unde, prin cvasistaţionarea apei, flocoanele de nămol activ cad la fund, iar apa care iese este bine epurată. „Nămolul biologic” rezultat este parţial recirculat înapoi în aerotanc, pentru a se asigura o concentraţie ridicată de bacterii degradatoare, iar excesul său este dirijat spre un îngroşător şi apoi spre sistemele de prelucrare a nămolului. Bazinele de epurare cu macrofite se bazează pe capacitatea unor plante de a extrage diverşi poluanţi organici din ape cu ajutorul rădăcinilor. În mod obişnuit, plantele iau din sol sau din apele în care trăiesc apa şi sărurile minerale, iar din aer dioxidul de carbon. În cursul procesului de fotosinteză, ele, folosind substanţele sus menţionate, sintetizează noi substanţe organice simple, care, ulterior, servesc la crearea unei game foarte largi de alte substanţe organice care alcătuiesc biomasa plantelor. Unele plante sunt însă capabile să ia din mediu şi substanţe organice, mai mult sau mai puţin simple, economisind astfel energie pentru fotosinteză. Folosind aceste plante în procesul de epurare, omul curăţă apele şi totodată obţine biomasă, pe care o poate utiliza în diferite scopuri. Dintre plantele care se caracterizează printr-o eficienţă mai ridicată în procesul de epurare, unele sunt plante de mlaştină (numite plante palustre), cum sunt: stuful, papură, pipirigul, altele sunt
  • 22. 22 plante plutitoare (numite plante natante), cum sunt: zambila de apă şi salata de Nil, care, în cazul unui exces de substanţe organice, se înmulţesc excesiv, aproape numai pe cale vegetativă. Producţia lor de biomasă proaspătă în aceste condiţii este mult superioară oricăror alte plante acvatice sau terestre, ea putând atinge şi 800 de tone/hectar/an. Aceste plante natante sunt puse în canale puţin adânci, prin care apele uzate, în prealabil preepurate mecanic, se scurg lent. Rădăcinile plantelor care sunt foarte lungi și au o ramificaţie bogată extrag din apă poluanţii. Cu timpul, pe rădăcini se adsorb suspensii fine, se dezvoltă bacterii libere sau grupate în flocoane, care contribuie şi ele la scindarea substanţelor organice mai complexe. În acest „desiş” de rădăcini şi de nămol organic viu şi mort vin să se adăpostească şi/sau să se hrănească numeroase organisme animale (consumatori de alge, bacterii şi nămol). Aceste plante natante au capacitatea ca, în procesul fotosintezei, să elibereze în apă prin rădăcini oxigen care aici se dizolvă. Ca urmare, în „desişul” de rădăcini, toate vieţuitoarele prezente (bacterii, ciuperci, protozoare, viermi, crustacei, larve de insecte, ba chiar şi peşti) se dezvoltă în condiţii optime, fapt ce duce la dezvoltarea lor luxuriantă şi, implicit, la o mai bună epurare a apelor. În cazurile în care în bazinele de epurare finală se pun peşti, aceştia se hrănesc cu organismele de pe rădăcinile plantelor şi constituie, prin modul în care se dezvoltă, nişte bioindicatori ai gradului de epurare a apelor uzate.
  • 23. 23 CAPITOLUL IV PARTE EXPERIMENTALĂ Lucrarea îşi propune să prezinte rezultatele proprii obţinute în urma studierii proceselor de defosforizare în staţia de epurare Apa Regio Târgu Jiu, în perioada ianuarie - decembrie 2015. S-au analizat probe momentane; probele nu au fost conservate, analizele fiind efectuate imediat după recoltare; la recoltarea probelor s-a respectat standardul de metodă SR ISO 5667- 2/1998, Partea 2. Materialşi metode Staţia de Epurare Apa Regio Târgu Jiu este prevăzută cu un sistem de prelevare manuală, simplă a probelor fără dispozitive speciale şi un sistem de prelevare automat la intrarea apei în staţie, înainte de grătare. În acest sens au fost avute în vedere accesibilitatea punctului de prelevare, iluminatul şi măsurile de protecţie a muncii. Este de preferat ca locul de recoltare a probelor să fie într-un punct unde există şi sistemul de măsură a debitului astfel încât caracteristica măsurată să poată fi corelată cu debitul existent pe timpul prelevării probei. Prelevarea de probe din influentul şi efluentul staţiei sunt esenţiale pentru stabilirea eficienţei generale a staţiei. Caracterizarea calităţii apelor uzate (influent, efluent) este obligatoriu să fie realizată prin aplicarea metodelor standardizate în vigoare, conform prevederilor Normativelor NTPA 001/1997 şi NTPA 002/1997. Probele supuse analizei au fost prelevate din următoarele puncte: intrare generală staţie, intrare în treaptă de epurare biologică şi evacuare din treaptă biologică (după decantarea secundară.). Determinarea conţinutului de fosfor. Metoda spectrofotometrică cu molibdat de amoniu Principiul metodei Compuşii organofosforici sunt transformaţi în ortofosfaţi cu ajutorul peroxodisulfatului. Ionii de ortofosfaţi reacţionează cu o soluţie acidă care conţine ioni de molibdat şi de stibiu pentru formarea unui complex fosfomolibdenic de stibiu. Acest complex se reduce cu acid ascorbic pentru formarea unui complex molibdenic puternic colorat în albastru. Urmează măsurarea absorbanţei la 880 nm a acestui complex pentru determinarea concentraţiei ortofosfaţilor prezenţi. Domeniul de aplicare Metoda se aplică la toate tipurile de apă, inclusiv apă de mare şi apă curgătoare. Conţinutul de fosfor se poate determina fără diluţie pentru probele a căror concentraţie este cuprinsă între 0.005 mg/L şi 0.8 mg/L. Reactivi 1. Acid sulfuric, soluţie, c(H2SO4) = 4,5 mol/l. Se introduc 500 mL ± 5 mL apă într-un pahar de laborator de 2 l. Se adaugă, cu precauţie, sub agitare continuă, 500 mL ± 5 mL acid sulfuric 9 mol/l. Se omogenizează soluţia şi se lasă la răcit.
  • 24. 24 2. Acid sulfuric, soluţie c(H2SO4) = 2 mol/l. Se introduc 300 mL ± 3 mL apă într-un pahar de laborator de 1 l. Se adaugă, cu precauţie, sub agitare continuă, 110 mL ± 2 mL acid sulfuric 9 mol/l. Se omogenizează soluţia şi se lasă la răcit. 3. Hidroxid de sodiu, soluţie, c(NaOH) = 2 mol/l. Se dizolvă 80 g ±1 g pastile de hidroxid de sodiu, în apă, se răceşte şi se diluează la 1 l cu apă. 4. Acid ascorbic, soluţie, ρ = 100g/l. Se dizolvă 10 g ± 0,5 g acid ascorbic (C6H8O6) în 100 mL ± 5 mL apă. Notă: Această soluţie este stabilă timp de 2 săptămâni dacă este păstrată în flacon de sticlă brună la frigider şi se poate utiliza atât timp cât nu apare o colorare a soluţiei. 5. Molibdat acid, soluţie II Se adaugă 230 ± 5 mL acid sulfuric 9 mol/l la 70 ± 5 mL apă şi se răceşte. Se dizolvă 13 g ± 0,5 g heptamolibdat de amoniu tetrahidrat [(NH4)6Mo7O2 .4H2O] în 100 mL ± 5 mL apă. Se adaugă la soluţia acidă şi se amestecă bine. Se dizolvă 0,35 g ± 0,05 g tartrat dublu de stibiu şi potasiu semihidratat [K(SbO)C4H4O6 .1/2H2O] în 100 mL ± 5 mL apă. Se adaugă la soluţia de molibdat acid şi se omogenizează. Notă: reactivul este stabil timp de 2 luni dacă este păstrat în flacon de sticlă brună. 6. Peroxodisulfatul de potasiu, soluţie Se adaugă 5 g ± 0,1 g peroxodisulfat de potasiu (K2S2O8) în 100 mL ± 5 mL apă. Se agită pentru dizolvare. Notă: soluţia este stabilă 2 săptămâni, dacă soluţia suprasaturată este păstrată în flacon de sticlă brună la temperatura mediului ambiant, protejată de lumina directă a soarelui. 7. Ortofosfat, soluţie de bază, ρ = 50mg/l. Într-un balon cotat de 1000 mL se dizolvă 0,2197 g ± 0,0002 g dihidrogenofosfat de potasiu uscat în prealabil la 1050C până la masă constantă, în aproximativ 800 ± 10 mL apă. Se adaugă 10 mL ± 0,5 mL acid sulfuric 4,5 mol/l şi se aduce la semn cu apă. Notă: soluţia este stabilă 3 luni dacă este păstrată la 40C, în flacon de sticlă bine închis. Materiale şi echipamente - Sticlărie de laborator; - Hârtie indicatoare de pH; - Echipamente: - Spectrofotometru UV - VIS, dublu fascicol şi cuve de 10 mm, - Unitate de digestie SELECTA, Bloc Digest 6, - Unitate de control SELECTA, RÂT. Pregătirea sticlăriei Înainte de utilizare, toată sticlăria se spală cu o soluţie de acid clorhidric 1,12 mg/L la o temperatură de 40 – 500C şi se clăteşte bine cu apă. Nu se utilizează detergenţi care conţin fosfaţi! Sticlăria utilizată pentru faza de dezvoltare a culorii se spală cu soluţie de NaOH 2 mol/l. După utilizare sticlăria se spală conform indicaţiei de mai sus şi se păstrează închisă până la reutilizare, de preferat numai la determinări de fosfaţi. Prelevare probe Probele de laborator se recoltează în recipiente de polietilenă, policlorură de vinil sau sticlă. Pentru concentraţii scăzute de fosfaţi se recomandă recipiente de sticlă.
  • 25. 25 Pregătirea probei pentru analiză Se adaugă câte 0,1 mL acid sulfuric 4,5 mol/l pentru fiecare 10 mL probă nefiltrată; pH-ul trebuie să fie de aproximativ 1, dacă nu, se corectează cu soluţie de NaOH sau H2SO4. Se păstrează la rece şi întuneric până la analiză. Mod de lucru Proba de analizat Se introduc 40 mL probă de analizat într-o fiolă de mineralizare. Se adaugă 4 mL soluţie peroxodisulfat de potasiu şi se fierbe cu refluxare timp de 90 min. la 1200C. Se răceşte, se clăteşte refrigerentul cu apă distilată şi se transvazează într-un balon cotat de 100 mL, se aduce la semn apoi se omogenizează. Din balonul cotat de 100 mL se pipetează 10 mL într-un balon cotat de 50 mL şi se completează la aproximativ 40 mL cu apă distilată. Se verifică şi se ajustează, dacă este necesar, pH-ul probei la o valoare între 3 şi 10 folosind acid sulfuric sau hidroxid de sodiu. Se adaugă sub agitare 1 mL acid ascorbic şi după 30 de sec., 2 mL molibdat acid II. Se aduce la semn cu apă şi se omogenizează. Se măsoară absorbanța soluţiei într-un interval de timp de 10 – 30 min., utilizând spectrometrul UV-VIS, GBC, Cintra 5 şi cuve de sticlă de 10 mm şi se citeşte la lungimea de undă de 880 nm. În cuva de referinţă se utilizează apă bidistilată. În paralel cu proba se efectuează o probă martor, utilizând 30 mL apă bidistilată tratată cu 0,3 mL acid sulfuric 4,5 mol/L (în locul probei); după mineralizare se aduce conţinutul fiolei direst în balon cotat de 50 mL unde se realizează dezvoltarea culorii, urmând acelaşi mod de lucru ca la probă. Cu valorile citite se calculează concentraţia în fosfor total, utilizând o curbă de etalonare construită în prealabil. Etalonare Într-o fiolă de mineralizare se introduc 20 de mL ortofosfat soluţie de bază (ρ = 50mg/L), 20 mL apă bidistilată, 0,4 mL acid sulfuric 4,5 mol/L şi 4 mL peroxodisulfat de potasiu. Se fierbe cu refluxare timp de 90 de min. la 1200C. Se răceşte, se clăteşte refrigerentul cu apă bidistilată, apoi se aduce la semn într-un balon cotat de 500 mL şi se omogenizează. Se obţine astfel o soluţie etalon de ortofosfat ρ = 2mg/L. Se transferă cu ajutorul unei pipete volume de 2, 4, 6, 8, 10 mL în baloane cotate de 50 mL şi se urmează acelaşi mod de lucru ca şi la proba de analizat. Soluţiile obţinute reprezintă concentraţii în fosfor de 0,08, 0,16, 0,24, 0,32, 0,40 mg/L. Se trasează curba de etalonare cu absorbanța A (axa ordonatelor) în funcţie de concentraţia fosforului total (axa absciselor). Relaţia între concentraţie şi absorbanță este liniară. Calculul şi exprimarea rezultatelor Concentraţia în fosfor total, exprimată în mg/L, se calculează cu relaţia: ρ= (A-A0)*f*d în care: A este absorbanța probei de analizat; A0 este absorbanța probei martor; f este panta curbei de etalonare, în mg/L; d este factorul de diluţie a probei (Vmax/Vpb; Vmax = 50 mL).
  • 26. 26 CONCLUZII Sursele de poluare a apei sunt reprezentate de: 1. Poluanţi industriali care ajung în apele naturale în urma deversării apelor industriale în ape naturale sau în canalizarea oraşelor. 2. Apele menajere care ajung în apele naturale sau în conductele ce aprovizionează cu apă potabilă oraşele (localităţile). 3. Ape agrozootehnice ce conţin dejecţii de animale, pesticide, detergenţi, microorganisme deversate în iazuri, râuri sau care ajung în pânze freatice. 4. Apele meteorice îmbogăţite în substanţe toxice ce ajung în atmosferă din industrie chimică (ploile acide). 5 Apele poluate din diverse surse produc modificări solului, vegetaţiei, animalelor şi omului după cum urmează: * cianurile produc afecţiuni ale ficatului, rinichilor, sistemului digestiv. * metalele grele produc anemii, afecţiuni ale sistemului nervos, circulator şi digestiv. * fenolul din apele reziduale poate avea urmări grave asupra florei, faunei şi organismului uman. * agenţi poluanţi produc eutrofizarea bazinelor acvatice. * poluanţii industriali duc la moartea peştilor atunci când au loc deversări ale apelor reziduale în amenajări piscicole. * substanţe petroliere care ajung în apele naturale acţionează asupra florei şi faunei acvatice. * detergenţi sunt periculoşi atât pentru viaţă acvatică cât şi pentru populaţia care util * materiile aflate în suspensie şi reziduul fix duc la colmatarea sistemelor de aducţiune a apei putând influenţa negativ şi proprietăţile organoleptice ale apei potabile.
  • 27. 27 BIBLIOGRAFIE BARNEA M. şi col.,Probleme actuale de biologie, vol. III.,Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1978. BAICU T. Combaterea integrală a bolilor şi dăunătorilor şi limitarea poluării cu pesticide, Ed.Ceres, Bucureşti 1982. BALOI V. Apărarea terenurilor agricole împotriva eroziunii, alunecărilor şi inundaţiilor. Ed. Ceres, Bucureşti. BOTNARIUC N. Ecologie, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti 1982. BUZDUGAN Gh. Chimie analitică , manual pentru clasele a-IX-a şi a-X-a, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti 1985. CROITORU V. Irigaţii şi drenaje, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti 1981. CIPLEA L.I. Poluarea mediului ambiant, Ed. Tehnică, Bucureşti 1978. ANGELESCU A. Protecţia mediului ambiant CALIN G. Tehnologie şi inovare , Ed.ASE. 2003. BOTEZAT L. Tehnologii dezvoltate în Europa, Ed. ASE. 2003. MIRCEA NEGULESCU- Protecţia calităţii apelor.Ed. Tehnica. CAMELIA CALIN ŞI LIDIA BOTEZAT Catedra de tehnologie industrială, academia de studii economice, Bucureşti. TURLEA S. Natura în pericol, Ed. Politica, Bucureşti 1989. TUFESCU V. ŞI M. Ecologia şi activitatea umană, Ed. Albatros, Bucureşti 1981. VESPREMEANU E. Mediul inconjurator- Ocrotirea şi conservarea lui., Ed. Ştiinţifică şi Enciclopedică, Bucureşti 1981. MINESCU S. Poluarea mediului şi sănătatea , Ed. Ştiinţifică şi enciclopedică, Bucureşti 1978. PATRU OLIMPIA Cartea operatorului din staţii de epurare a apelor uzate, Ed. Tehnică, Bucureşti 1997. CODREANU M. Apele în viaţa poporului român, Ed. Ceres, Bucureşti, 1989. DIACONU GHIORGHITA Chimia sanitară a mediului, Ed. Medicală, Bucureşti, 1994. VOICAN V. Ecologia umană Ed. Medicală, Bucureşti, 1979. SANDU ANA MARIA Vibraţii mecanice, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1979.