Poluarea apelor in Romania

Poluarea apelor in Romania

Calitatea apei este evaluata in Romania potrivit standardelor in vigoare (STAS 4706/1988), existand trei categorii de calitate:

◘ Calitatea I grupeaza apele ce pot fi utilizate, dupa tratare, ca ape potabile sau la alimentarea fermelor zootehnice si pastravarii. In aceasta categorie se situeaza 54% din lungimea de referinta a raurilor din tara noastra.

◘ Calitatea a-II-a include apele ce pot fi folosite in piscicultura, urbanistica si agrement. Lungimea cursurilor de apa din aceasta categorie ajunge la 28% din totalul de 20500 km.

◘ Categoria a-III grupeaza apele ce pot fi folosite la irigarea unor culturi agricole, la producerea energiei electrice, la instalatii de racire, spalatorii. In aceasta categorie se situeaza 11% din lungimea cursurilor de apa din Romania.

◘ Categoria a IV-a grupeaza apele degradate, in care fauna piscicola nu se poate dezvolta; apele degradate constituie 15% din apele de suprafata. Principalele surse de poluare a apelor sunt: industria, agicultura si gospodariile populatiei. Industria joaca un rol important in poluarea unor rauri cum ar fi Ialomita, Prahova, Olt, Siret.Principalele industrii poluatoare sunt: industria chimica, petrochimica, industria celulozei si hartiei.

Lungimea raurilor din Romania cu apele degradate si sursele de poluare

Totalul apelor uzate evacuate in rauri a ajuns la 10 miliarde m³/an; din aceasta cantitate, circa 4,5 miliarde m³/an o reprezinta apa poluata termic, iar restul, apa poluata chimic, mineralier, biologic, bacteriologic, care necesita epurare. De pilda, apele de suprafata primesc peste 6 milioane tone substante poluate din care, numai industria chimica intervine in cazul suspensiilor solide, cu peste 24%. Din volumul de peste 10 miliarde m³ apa uzata, numai 10% este corect tratata, 60% partial tratata, iar 30% se descarca in afluenti naturali fara tratament.

O data cu apa, sunt evacuate si substante utile, cum ar fi: 21200 tone azotiti, 5900 tone fosfor, 189900 tone CBO₃.

Poluarea apei are multiple efecte negative, dintre care cele mai importante sunt:

◊ Disparitia faunei pe segmente importante de rauri (Ialomita, pe o lungime de 52% din traseu, Oltul-43%, Siretul-31%, Argesul-22%, Vedea-23%)

◊ Provocarea unor importante daune agriculturii, prin utilizarea, in sistemele de irigatii, a apelor poluate. Numai in judetul Olt, platforma chimica Rm.Valcea, deverseaza annual 1 milioane tone de sare

◊ Reducerea activitatii piscicole pana la nivele nesemnificative in Marea Neagra, Delta Dunarii, rauri interioare

◊ Scaderea interesului pentru locurile de tratament, pentru litoralul Marii Negre.

◊ Contaminarea straturilor de apa freatica. In anul 1988, circa 36% din numarul de forari in stratul de apa freatica arata existenta azotitilor si nitratilor peste norma admisa. De adaugat ca depoluarea unui bazin hidrografic contaminat cu azotiti si nitrati se face pe perioade lungi de timp (peste 100 ani).

Nu sunt de neglijat consecintele economice manifestate prin cresterea cu 20-100% a cheltuielilor cu tratarea apelor uzate de catre unitatile consumatoare situate in aval de unitatile poluante.

Epurarea apelor uzate este un proces complex de retinere si neutralizare, prin diferite mijloace a substantelor nocive dizolvate, in stare coloidala sau de suspensii prezente in apele industriale reziduale si orasenesti in scopul deversarii lor in emisar fara ca prin acesta sa se aduca prejudicii atat florie si faunei acvatice cat si omului sau pentru reutilizarea si refolosirea lor in procese tehnologice industriale mai putin pretentioase unde nu se cer calitati de ape cu exigenta de potabilitate. Epurarea apelor uzate cuprinde doua mari grupe de operatii succesive: retinerea sau neutralizarea substantelor nocive sau valorificabile continute in apele uzate; si prelucrarea substantelor rezultate din prima operatie, denumite namoluri. De aici vor rezulta ca produse finale:

* ape epurate in grade diferite care sunt varsate in emisar sau pot fi valorificate in irigatii sau alte folosinte;

* namoluri care sunt valorificate depozitate sau descompuse.

In functie de metodele folosite rezulta ape cu calitati diferite si namoluri in cantitati si calitati diferite.

Metode si scheme de statii de epurare

Epurarea apelor uzate cuprinde in linii mari, urmatoarele etape:

epurarea mecanica;

epurarea mecano-chimica (coagularea, decantarea, dezinfectia, etc);

epurarea biologica a apelor reziduale si a namolului rezultat in urma decantarii suspensiilor din apa.

In mod curent, la debite si incarcari mari, se utilizeaza astazi o metoda de epurare care inglobeaza o treapta mecanica si una chimica sau o epurare mecano-biologica.

Statiile de epurare grupeaza constructiile si instalatiile pentru epurarea apelor uzate; ele se clasifica in functie de rolul pe care il au fata de epurarea totalitatii apelor uzate de pe un anumit teritoriu sau centru industrial in:

Θ statie de epurare locala - sau de preepurare- care au rolul de a epura apele uzate pana la un grad de purificare necesar pentru a fi deversate in retelele publice, orasenesti sau uzinele de canalizare precum si pentru retinerea si valorificarea anumitor substante utile pe care le contin;

Θ statii de epurare generala - care purifica totalitatea apelor colectate de pe intrg teritoriul unui oras sau centru industrial.

In masura in care este acceptabil, din punct de vedere tehnico-economic si sanitar, se recomanda ca epurarea tuturor apelor uzate sa se fac in comun. In modul acesta se centralizeaza operatiile creandu-se conditiile pentru o exploatare mai calificata, pentru o conducere a proceselor tehnologice stintific si pentru existenta unui laborator de analiza a apelor bine puse la punct.

La proiectarea unei statii de epurare trebuie avut in vedere ca:

.statia sa fie conceputa pentru o laraga perspectiva de dezvoltare pana la capacitatea maxima previzibila deoarece amplasamentul ei impune si trasee pentru colectoarele principale care sunt in general costisitoare si greu de modificat;

.sa fie prevazute spatii de rezerva, care sa nu fie ocupate cu alte conducte, ce se vor folosi la o eventuala extindere a statiei peste capacitatea maxima cunoscuta;

.linia de tratare a apelor uzate sa fie distincta de accea a namolurilor astfel incat incrucisarile de conducte si canale sa fie minime;

.diversele constructii si instalatii ale statiei de epurare trebuie sa fie stranse pe o suprafata cat se poate de mica pentru ca transportul apelor uzate si al namolului sa se faca pe distante scurte;

.prea plinul trebuie prevazut la toate obiectivele din statia de epurare care se pot deteriora prin suprapresiune;

.canalele de ocolire trebuiesc prevazute la intreaga statie de epurare intre treapta mecanica si cea biologica si pentru ocolirea fiecarui obiect principal in vederea curatirii si intretinerii lui;

.numarul instalatiilor si a obiectivelor se stabileste in cat mai stransa concordanta cu etapele de executie sau de dezvoltare a statie de epurare; trebuie sa se tina seama de numarul minim necesar de obiecte corespunzator incarcarii instalatiei.

Figura 1. Schema generala a unei statii de epurare (dupa S.Stoianovicii)

Eficienta proceselor de epurare si criterii pentru alegerea metodei si schemei de epurare

Alegerea metodei de epurare depinde de gradul de purificare necesar stabilit in conformitate cu STAS 4706-66. La alegerea metodei de epurare trebuie sa se tina cont de eficienta care se poate obtine prin diferite procedee.

Eficienta procedeelor de epurare

Epurarea apelor uzate poate fi, functie de caracteristicile apei si de cerintele evacuarii in emisar, mai mult sau mai putin complexa. Apele uzate cu caracter predominant neorganic vor fi tratate numai prin mijloace fizice-chimice (sedimentare,neutralizare,precipitare,coagulare,adsorbtie pe carbune activ).

Apele uzate cu caracter pronuntat organic pot fi tratate prin mijloace fizico-chimice si biologice. Aplicarea procedeelor biologice se poate face numai in cazul in care substantele organice din apele uzate pot fi metabolizate.

Pentru una si aceeasi apa uzata gradul de eliminare a impuritatilor creste cu complexitatea proceselor folosite.

Pana in prezent specialistii din domeniul epurarii apelor considera ca metoda cea mai eficienta si cea mai economica de eliminare sau de indepartare a substantelor organice din apele uzate este folosirea procedeelor de epurare biologica.

Procedeul biologic asigura un inalt grad de epurare, adeseori practic completa, intrucat factorii participantii: apa,aerul si bacteriile mineralizatoare pot fi manevrati dupa necesitate incat intreg procesul poate fi dirijat.

In cazurile cele mai frecvente in care apel uzate de la diferite industrii sunt apoi deversate in reteaua de canalizare este necesara o tratare preliminara a lor pentru a corespunde normelor in vigoare privind reglementarea deversarii apelor industriale in canalizarea publica. In principiu aceasta tratare preliminara are drept scop egalizarea concentratiilor, uniformizarea debitelor si eliminarea substantelor chimice cu efecte nocive asupra statiei de epurare finala.

Figura 2. Schema de statie de preepurare a apelor uzate

Dupa amplasamentul sau conditiile de preepurare a apelor uzate nu permit evacuarea in canalizarea oraseneasca a apelor uzate este necesar sa se proiecteze o statie de epurare avansata a acestor ape care sa permita evacuarea lor in emisarul cel mai apropiat cu respectarea conditiilor prevazute in STAS 4706-66.

In linii mari,exploatarea statiilor de epurare se rezuma la:

functionarea continua, efectiva si eficienta a statiei;

functionarea corecta a laboratoarelor si mentinerea lor si a inregistrarilor caracteristice statiei;

mentinerea protectiei mediului la nivel corespunzator in statie si in zona invecinata.

Procedee si utilaje pentru retinerea particulelor din apele uzate

In apele uzate se gasesc prezente diferite materiale sub forma de:

. corpuri mari: carpe,metale,gunoaie,pietre mici,bete,crengi,etc;

. suspensii abrasive: ca de ex nisip;

. suspensii de natura minerala sau organica;

. suspensii coloidale- particule de mici dimensiuni care nu se depun gravimetric.

Datorita efectelor negative pe care le au asupra utilajelor mecanice din statiile de epurare ( coroziune, abraziune sau chiar distrugerea agregatului ) se impune retinerea acestor particule solide.

Dependent de natura si marimea corpurilor solide exista mai multe procedee si utilaje de separare . Aceasta constituie treapta de epurare mecanica in ansamblul general al statiei.

Separarea mecanica

Procedeele de separare mecanica, generalizate ca utilizare in toate statiile de epurare, au drept scop retinerea si indepartarea suspensiilor grosiere. Aceste constructii (gratare) si utilaje (site mecanice) sunt amplasate la intrarea apei uzate in statia de epurare pentru a proteja restul utilajelor existente pe fluxul tehnologic.

In ultimii ani, datorita multiplelor avantaje functionale, au luat un puternic avant sitele cu actionare mecanica care pot indeparta materialul depus in mod continuu fara ca prin acesta sa inlocuiasca decantoarele (cercetarile efectuate in acest sens au condus la rezultate necorespunzatoare). Aceste instalatii si utilaje mecanice retin corpurile mari antrenate spre statia de epurare de apele uzate.

Separarea gravitationala

Separarea gravitationala este procedeul cel mai simplu si mai larg utilizat pentru retinerea unor importante cantitati de suspensii din apele uzate. Fenomenul de separare gravitationala poate fi de doua feluri:

a)      sedimentarea -fenomenul de depunere gravitationala a particulelor aflate in suspensie in apele uzate;

b)      flotatia -procesul de antrenare a particulelor sau substantelor grase emulsionate dintr-un lichid la suprafata acestuia cu ajutorul bulelor de gaz aderente.

Sedimentarea

Sedimentarea este procesul de separare din apele uzate a particulelor solide prin depunerea gravimetrica ; un alt termen pentru descrierea acestui proces este cel de limpezire si ingrosare.

In epurarea apelor uzate sedimentarea este folosita pentru indepartarea atat a substantelor solide organice cat si a celor anorganice care se depun in apa sau care au fost aduse intr-o forma ca sa se depuna prin coagulare sau precipitare.

Separarea centrifugala

Centrifugarea, ca si sedimentarea si filtrarea, este o operatie de separare a componentilor sistemelor eterogene.Cracteristicile si aplicatiile centrifugarii rezulta din faptul ca aceasta operatie se petrece intr-un camp de forte mult mai puternic decat operatiile de sedimentare si filtrare.

Ca aplicatii tehnice ale procesului de separare centrifugala in tehnica epurarii apelor uzate putem cita:

→centrifuge de namol;

→hidrociclon.

Hidrociclonul este un dispozitiv static care se preteaza in general la separarea primara a apelor; centrifugele de namol intervin ca utilajele mecanice in etapa de tratare a namolurilor ca o etapa intermediara intre concentrare si incinerare.

Filtrarea

Prin filtrare se intelege procesul de trecere a apei incarcate cu o cantitate oarecare de suspensii printr-un mediu poros cu o granulozitate astfel incat sa poata retine particulele din apa. De regula procesul de filtrare urmeaza dupa decantare si constituie ultima treapta de tratare a apei in vederea unei limpeziri complete. Filtrarea se foloseste chiar la separarea unor solutii coloidale in care caz trebuie sa se foloseasca un material filtrat corespunzator.

Dupa viteza medie de circulatie a apei filtrele se clasifica in: filtre lente, V=35m/zi si filtre rapide, V=510m/h.

Viteza de filtrare se defineste ca fiind cantitatea de filtrat care trece printr-un metru patrat de suprafata in unitatea de timp:

, in care v reprezinta volumul filtratului,m³; A₀ este suprafata de filtarare, m²; t este durata procesului de filtrare, s.

Viteza de filtrare depinde urmatorii factorii principali: presiunea care actioneaza asupra suspensiei, grosimea stratului de precipitat pe filtru, structura precipitatului, compozitia suspensiei si temperature lichidului.

Influenta presiunii asupra vitezei de filtrare este dependenta de caracterul precipitatului:

. precipitat incompresibil-format din particule sub forma cristalina in special care nu se deformeaza. In acest caz continutul de filtrat (apa) ramane constant atat la variatia presiunii cat si la variatia grosimii stratului de precipitat;

. precipitat compresibil -format din particule deformabile in special sub forma amorfa. In acest caz, daca precipitare se face la o presiune care se mareste treptat precipitatul compresibil isi micsoreaza volumul datorita ingustarii canalelor capilare ceea ce provoaca o micsorare a vitezei de filtrare care nu este proportionala cu variatia presiunii. In cazul formarii precipitatelor compresibile cresterea vitezei de filtrare este mai mica decat cresterea presiunii si se poate ajunge la un moment cand majorarea presiunii in continuare sa fie dezavantajoasa.

DEZNISIPATOARE

Deznisipatoarele (conform STAS 3573- sunt bazine care se folosesc pentru separarea din apele uzate a particulelor minerale mai mari ca 0,2 mm, pentru protejarea echipamentelor mecanice si a pompelor de o uzura anormala prin abraziune.In realitate, pe langa substante minerale se retin in deznisipatoare si cantitati reduse de substante organice, de accea nisipul retinut trebuie considerat nociv si tratat ca atare.

Deznisipatoarele se prevad la toate statiile de epurare a apelor uzate menajere si orasenesti cu debite mai mari de 300 m³/zi, canalizate in sistem unitar sau in sistem separativ.

Deznisipatoarele utilizate curent in statiile de epurare a apelor uzate sunt:

deznisipatoare orizontale longitudinale;

deznisipatoare tangentiale;

deznisipatoare cu insuflare de aer (sau aerate);

deznisipatoare-separatoare de grasimi cu insuflare de aer.

Amplasarea deznisipatoarelor se face in mod curent dupa gratare si inaintea separatoarelor de grasimi, a decantoarelor primare sau a statiei de pompare a apelor uzate brute, daca necesitatea acesteia nu poate fi evitata.

In cazul in care statia de pompare este echipata cu transportoare hidraulice, deznisipatoarele pot fi amplasate si in avalul acesteia.

Indiferent de tipul deznisipatorului, exista o serie de prescriptii si recomandarii comune, dintre care se mentioneaza:

.numarul minim de compartimente: n=2; in caz ca este necesar un singur compartiment (la statiile de epurare mici) se va prevedea un canal de ocolire;

.marimea hidraulica u₀ a particulelor de nisip (viteza de sedimentare a unei particule solide intr-un fluid aflat in repaos sau in regim de curgere laminar) si viteza de sedimentare in curent u, pentru particule de nisip cu γ=2,65tf/m³, viteza orizontala v₀=0 m/s si diverse diameter d, se considera ca in tabelul de mai jos:

Valori ale marimii hidraulice si ale vitezei de sedimentare in curent pentru particule de nisip cu γ=2,65 tf/m³

.viteza orizontala a apei in deznisipator (medie pe sectiune):

v₀=0,10..0,30m/s.

La intrarea si iesirea din compartimentele deznisipatoare se vor prevedea stavile de inchidere in scopul izolarii unui compartiment in caz de revizii, avarii sau reparatii. Pentru manevrarea acestora se vor realiza pasarele de acces cu latimea de 0 ..1,20 m, prevazute cu balustrade.

.debitul de calcul

-in procedeul de canalizare unitar si mixt Q_c=2Q_{u orar max}

-in procedeul de canalizare separativ Q_l=Q_{u orar max}

.debitul de verificare, in toate procesele de canalizare:

Q_v=Q_{u orar min}

.incarcarea superficiala u_s (parametru a carui valoare poate fi dictata de proiectant prin adoptarea unei valori corespunzatoare pentru suprafata orizontala A₀) va trebui sa respecte conditia:

u_s=,

in care A₀ este suprafata orizontala a luciului de apa la debitul de calcul.

Deznisipatoarele se prevad la canalizarile in procedeu unitar sau mixt pentru debite Q_{u orar max}≥10 l/s.

La canalizarile in procedeu separativ, se prevad deznisipatoare pentru debite Q_{u orar max}≥35 l/s.

Alegerea tipului de deznisipator se face pe criterii tehnico-economice recomandandu-se insa pentru debite Q_{u orar max} sub 50 l/s in procedeul separativ si sub 100 l/s in procedeele unitar sau mixt, deznisipatorul tangential.

Dupa directia curentului de apa deznisipatoarele pot fi orizontale, verticale si cu deschideri de fund; dupa modul de evacuare a dispersiilor respective curatite manuale sau mecanic ( hidraulic). Normativul P 28-64 prevede ca in mod obijnuit sa se construiasca deznisipatoare orizontale.

a.Deznisipatoare orizontale

Aceste deznisipatoare se construiesc cu cel putin doua compartimente, ambele fiind active.

Alcatuirea deznisipatoarelor orizontale variaza in functie de marimea si de sistemul lor de curatire.In figura 3 este prezentat un deznisipator curatit manual, tip Essen, care se intrebuinteaza din ce in ce mai putin, in cazuri speciale ale statiilor de epurare de capacitate mica.

Figura 3. Deznisipator cu evacuare manuala (tip Essen)

Drenajul serveste pentru evacuarea apei din spatiul situat sub nivelul de iesire a apei in timpul functionarii si pentru partiala deshidratare a nisipului inainte de evacuare.

In figura 4 este prezentat un deznisipator cu indepartarea mecanica a nisipului.

Figura 4. Deznisipator cu evacuare mecanica (cu sectiune parabolica)

Figura 5 prezinta un deznisipator curatit manual. Figura 6 prezinta un deznisipator curatit mecanic, cu pompe sau cu instalatii de gaz-lift.

Figura 5. Deznisipator curatat manual

a-      sectiune;

b-     vedere in plan;

1.gratar

2.batardou (stavila);

3.desnisipator

4.drenaj

5.conducta de aspiratie pompa;

6.bazin de receptie colector.

Figura 6. Deznisipator curatit cu pompe

1.Deznisipator cu doua compartimente;

2.Pompa verticala de evacuare a nisipului;

3.Podul carucior;

4.Motorul de antrenare a podului;

5.Motorul pompei;

6.Canal de evacuare a apei decantate;

7.Canal de evacuare a nisipului.

Un deversor proportional, montat in capatul aval al canalului deznisipator, asigura mentinerea reletiv constanta a vitezei de curgere a apei la variatiile de nivel.

La proiectare se considera ca nisipul retinut are greutatea specifica γ=2,65 kgf/dm³, iar marimea hidraulica w=2cm/s. Viteza de miscare a apei in deznisipator se ia de 0,3 m/s pentru debitul maxim si de 0,1 m/s, la debitul minim. (conform normativului P.28-64). Timpul de sedimentare a apei in deznisipator la debitul maxim se ia de minimum 30 s. In deznisipator trebuie sa se asigure retinerea a 65-70% din cantitatea de nisip continuta in apele uzate menajere.

Evacuarea nisipurilor retinute se efecueaza manual pentru cantitati mai mici decat 0 m³/zi sau mecanic.

Evacuarea mecanica a nisipurilor se face cu hidromonitoare,hidroelevatoare,pompe sau instalatii de tip aer lift.

Nisipul extras prin oricare metoda se transporta le platformele de uscare sau se depoziteaza in depresiuni ale solului servind pentru umplerea lor. Transportul nisipului la platformele de uscare sau la locurile de depozitare si utilizare se poate face hidraulic (folosind hidroelevatoare si hidromonitoare) sau la uscat (prin benzi de transport, vagonete decovil, autocamioane).

Dimensionarea tehnologica a deznisipatoarelor consta in stabilirea formei si a dimensiunilor interioare ale bazinului in alegerea instalatiilor de evacuare a depunerilor si in proiectarea dispozitivelor pentru mentinerea unei viteze constante a apei in deznisipator.

Debitul de calcul pentru deznisipatoare difera dupa procedeul de canalizare, dar indiferent de procedeul ales, bazinele se verifica la debitele orare maxime si minime.

Viteza orizontala a apei in deznisipator este in stransa dependenta de viteza critica, care reprezinta viteza la care sunt antrenate materialele neuniforme si aderente (de exemplu nisipurile)depuse pe fundul deznisipatorului.

Pentru calculul vitezei critice se dau diferite expresii, ca de exemplu aceea a lui R.D.Bloodgood:

[m/s] ,

in care γ este greutatea specifica, in tf/m³, iar d reprezinta diametrul particulelor in mm.

Pentru depunerea nisipurilor intr-un bazin rectangular, viteza orizontala trebuie sa fie de 0 -0,3 m/s.

STAS 4162-66 prevede relatiile in care se tine seama de turbulenta lichidului, viteza de depunere dupa A.Karpinski, estimandu-se la :

V_s [m/s],

unde V_s reprezinta viteza de sedimentare,m/s

W reprezinta marimea hidraulica a particulelor, m/s

U reprezinta viteza medie verticala produsa de turbulenta lichidului, m/s; in care U=0,05V

V reprezinta viteza orizontala de curgere a apei, m/s.

Viteza de sedimentare

Pentru viteza orizontala maxim admisa de 0 m/s marimile W si V_s sunt date in tabelul de mai sus.

Normativul P.28-64 prevede ca pentru apele uzate menajere la temperatura de 15sC, pentru sedimentarea de calcul de 65-70% din cantitatea de nisip continut in apele uzate si pentru particulele de nisip de 0,2-0,26 mm sa se ia pentru viteza de sedimentare valorile 18,7-24,2 mm/s.

Timpul de trecere a apei prin deznisipator se ia de cel putin 30 s,iar la debite mari de 50 s(in S.U.A se ia 1,1 min).

Suprafata orizontala a deznisipatorului rezulta din relatia:

A= [m],

unde Q_max este debitul maxim de calculat, m³/s

Lungimea deznisipatorului L se calculeaza cu relatia

L=,

in care H reprezinta inaltimea de umplere, m

V reprezinta viteza maxima orizontala (0,3m/s).

Latimea totala B a deznisipatorului rezulta din relatia

B [m].

Se fac "n" compartimente de deznisipare (n≥2) cu latimea "b" astfel incat:

b [m].

Latimea b se face ceva mai mare decat latimea canalului de acces, tinand seama de constructia adoptata in aval pentru reglarea debitului.

In general se recomanda B=0,602,00m.

Volumul spatiului de nisip se calculeaza la deznisipatoarele curatite manual precum si pentru platformele de depozitare a nisipului la deznisipatoarele curatite mecanic (figura 7).

Figura 7. Deznisipator cu evacuare mecanica a nisipului prin pompare

Pentru deznisipatoare curatate manual se calculeaza volumul spatiului de nisip cu formula:

V_dep (m³),

unde N reprezinta numarul de locuitori deserviti de canalizare ;

P reprezinta cantitatea unitara de depuneri (se ia din normativul P.28-64 de 0,021 pe locuitor si zi);

t reprezinta timpul intre doua curatiri succesive (se ia de maximum doua zile pentru pentru a preveni putrefactia).

Greutatea volumetrica a substantelor retinute se ia de 1 tf/m³; greutatea specifica, circa 2,65 tf/m³.

Umiditatea depunerilor este de circa 60%.

Cantitatea de nisip retinuta cu greutatea volumetrica de 1,50 tf/m³ si umiditatea de 60% se va lua de 0,02 l/zi-om.

Pentru ape uzate orasenesti, adica ape uzate menajere in amestec cu ape uzate industriale, cantitatile de nisip nu se mai calculeaza pe baza numarului de locuitori, ci prin masuratori si studii la laborator efective asupra apelor de canalizare sau pe baza calculelor continutului in suspensii al fiecarui fel de ape uzate industriale care se pot depune in deznisipator.

In studiul tehnico-economic pentru canalizarea orasului Bucuresti s-au considerat urmatoarele retineri: minime 0,50 m³, medii 7m³ si maxime 9m³ la 100000 m³; la statiile de epurare ale oraselor Pitesti si Baia Mare s-au gasit rezultate asemanatoare.

Dimensionarea instalatiilor de evacuare a depunerilor consta in alegerea pompelor si conductelor. Pierderile de sarcina pe conductele de nisip cu D=150200 mm si viteza critica de 1,201,65 m/s se pot lua din tabele pentru apa curata cu coeficientul de majorare de 1,251,30.

Dispozitivele pentru mentinerea vitezei constante in deznisipator se fac sub forma de deversor cu sectiune de scurgere variabila pe inaltime (cu ecran-denumit de americani deversor proportional-figura 8) sau sub forma de jgheab cu sectiune strangulata (dispozitiv Parshall-figura 9) care se poate folosi atat pentru reglarea cat si pentru controlul debitului si respectiv al vitezei.

Figura 8. Deversor de reglare a debitului (ecran proportional)

Figura 9. Dispozitiv Parshall cu fund denivelat

Deversorul se face din ecran de tabla metalica in care s-au taiat deschideri ca in figura 3 astfel incat la debitul minim apa deznisipata curge numai prin portiunea rectangulara orizontala.

In figura 10 se prezinta doua tipuri de deversoare utilizate in S.U.A .

Figura 10. Deversoare cu ecran pentru reglarea debitelor:

a-proportional

b-"Sutro"

1-nivel de calcul;

2-nivel real al pragului ecranului.

Deversoarele cu ecran pentru deznisipatoarele cu pereti verticali se calculeaza prin diferite metode, dintre care se recomanda metodele indicate de Babbitt si Baumann si de ATV.

Debitul de calcul se stabileste cu relatia:

In aceste relatii Q reprezinta debitul deversorului, in cuft/s; l reprezinta latimea deschiderii la inaltimea h, in ft iar K reprezinta o constanta.

Transformand in unitati metrice, relatia devine:

[m³/s].

Trasarea curbei deschiderii deversorului rezulta din relatia:

,

unde x este semilatimea deversorului cu ecran iar c este o constanta.

Intre elementele sectiunii exista relatiile:

Baza deversorului se amplaseaza cu cel putin 0 m deasupra fundului deznisipatorului.

Inaltimea partii rectangulare a se face de cel putin 0 m. In calcule, din inaltimea a se considera numai 2/3, diferenta de 1/3 considerandu-se drept compensare a portiunilor de curbe taiate de portiunea verticala.

Calculul deversoarelor se desfasoara astfel: cunoscandu-se viteza apei in deznisipator, se alege latimea acestuia, rezultand astfel inaltimea apei H, de unde se deduce inaltimea deversorului h; din relatiile de mai sus se va afla l, produsul lh^1/2 sau valoarea c si celelalte elemente.

Deversoarele proportionale trebuie sa functioneze neanecat, astfel incat impun o pierdere de sarcina egala cu inaltimea apei in deznisipator.

Relatiile de calcul sunt urmatoarele:

X= (m)

Q= (l/s)

Q₁= (l/s).

In aceste relatii de calcul, Q reprezinta debitul total descarcat prin deversor iar Q₁ reprezinta debitul descarcat prin partea rectangulara orizontala.

Dispozitivul Parshall, alcatuit ca un canal cu sectiunea strangulata si nivel liber ce permite calculul debitului cu relatiile empirice:

Q= (m³/s) pentru b=0,15m;

Q=2,365 (m³/s) pentru b=0 1,5m.

("n" se ia din tabelul de mai jos in functie de b).

Relatiile empirice de mai sus dau rezultate corecte cand in punctul y adancimea apei este mai mica decat 0,5H pentru b=15cm si mai mica 0,7H pentru b>30.

Debitele care trec prin canale cu sectiune strangulata si cu nivel liber pot fi inregistrate si semnalizate mechanic intr-un camin lateral in care apa intra prin sifonare si unde se instaleaza un aparat de inregistrare cu plutitor sau prin relee electrice.

b.Deznisipatoare verticale.

Acestea sunt, in general, mai putin utilizate in statiile de epurare a apelor uzate deoarece necesita adancimi de constructie mari, in timp ce eficienta lor este-in functie de alcatuire- adeseori inferioara deznisipatoarelor orizontale.

In ultimii ani insa deznisipatoarele verticale capata o tot mai larga raspandire, folosindu-se diferite tipuri simple, cu ecran interior (figura 11), sau cu intrare pe la fund sau cu intrare tangentiala (figura 12) de constructie speciala, care compenseaza suprafata lor orizontala redusa si le mareste productivitatea.

Figura 11. Deznisipator vertical cu ecran interior.

Figura 12. Deznisipator cu intrare tangentiala a apei.

Deznisipatoarele verticale simple si cu ecrane interioare se dimensioneaza cu relatia urmatoare pe baza incarcarii superficiale.

[m²].

La deznisipatoare cu ecran viteza de admitere se ia de 0,40m/s.

Viteza ascendenta se ia de 2-4cm/s, recomadandu-se insa 3-3,7 cm/s adica de 110-130m³/m²h.

Inaltimea partii cilindrice trebuie sa asigure ramanerea apei in deznisipator timp de 3-5 min.

Studii din U.R.S.S au aratat ca se retin 42-45 l depuneri la 1000 m³ ape uzate (adica circa 0,06-0,07 l/omzi).

Deznisipatoarele tangentiale se dimensioneaza pe baza timpului de trecere, t al apei cu relatia:

[m³],

unde V reprezinta volumul util (fara spatiul de nisip), in m³;

Q reprezinta debitul maxim orar, in m³/s;

t reprezinta timpul de trecere al apei prin deznisipator care se ia, teoretic, de 30-45 s, iar la debitul minim, t=25 s.

c.Deznisipatoare cu deschideri de fund

Aceste deznisipatoare (figura 13) sunt putin utilizate deoarece au o eficienta foarte redusa, iar constructia lor nu permite aplicarea la instalatii de capacitate mare. Totusi ele sunt utilizabile indeosebi in cazurile cand din exploatarea canalizarii rezulta necesitatea unui deznisipator care nu a fost prevazut initial si deci nu se dispune de inaltimea corespunzatoare pierderii de sarcina al unui deznisipator de alt tip.

Lungimea deznisipatorului se ia de 0 -1 ori latimea canalului, distanta intre deschideri de 10-15 cm, iar numarul deschiderilor egal cu minimum 3.

Viteza apei deasupra deschiderilor se ia de 0 m/s.

Inaintea deznisipatorului trebuie sa existe o portiune rectilinie de cel putin 10 m lungime.

Substantele retinute reprezinta circa 0 l/omzi.

Figura 13. Deznisipator cu deschideri de fund.

d.Deznisipatoarele aerate.

Acestea prezinta avantajul ca permit realizarea unei viteze constante.

Figura 14. Deznisipator aerat.

In figura 14 este indicata sectiunea poligonala stabilita ca optima, prin incercari.

Dimensiunile se stabilesc astfel incat viteza orizontala sa fie de 0,01-0,10 m/s, iar viteza perimetrala de 0,25-0,30m/s (in R.F a Germaniei -0,20m/s) care se obtine prin insuflarea unui debit de aer de 2-3 m³/m²h considerat pe suprafata orizontala a deznisipatorului; conductele se monteaza la sub 0,80 m distanta de fund.

Timpul de trecere se ia de 1 -3 min.

Incercarile facute de K.H.Kalbskopf au permis stabilirea urmatoarelor consumuri de aer I, in m³/hm lungime de deznisipator, si de energie W pentru diferite suprafete transversale S, in m², ale deznisipatorului:

Deznisipator orizontal longitudinal cu sectiune transversala parabolica

Parametrii de proiectare specifici deznisipatorului orizontal longitudinal cu sectiune transversala parabolica sunt:

.timpul mediu de trecere a apei prin bazin:

t=30-65 s

.avand sectiunea transversala parabolica, deznisipatorul se poate cupla in aval cu debitmetrul de tip canal Venturi. In acest fel, adancimea H a apei in deznisipator la debitul de calcul, se va considera egala cu adancimea apei din canalul amonte de debitmetrul Venturi (h_m^c).

Ca limite de variatie, se recomanda,

H=0 ...1,5 m

.latimea B₁ a compartimentelor va respecta dimensiunile recomandate pentru utilajul de evacuare a nisipului (podul curatitor).

.ecuatia parabolei:

unde

b-este latimea la oglinda apei;

2p-parametrul parabolei;

h-adancimea apei in deznisipator.

Parametrul parabolei se determina punand conditiile la limita:

b=B₁ si h=H

unde: B₁ si H sunt latimea la oglinda apei si adancimea apei in deznisipator pentru debitul de calcul.

Lungimea deznisipatorului se poate determina din relatiile:

In aceste relatii n reprezinta numarul de compartimente iar (m²).

Cantitatea specifica de nisip ce trebuie evacuata se va considera:

a)      c=4..6 m³ nisip/100000 m³ apa uzata, zi in procedeul separativ;

b)      c=8..12 m³ nisip/100000 m³ apa uzata, zi in procedeele de canalizare unitar sau mixt;

Debitul la care se raporteaza cantitatile specifice de nisip este Q_{u.zi max}.

Rigola centrala longitudinala de colectare a nisipului, va avea dimensiuni de minim 0 m latime si 0,25 m adancime.

Evacuarea nisipului din deznisipator se va face in mai multe moduri si anume:

.cu ajutorul unei lopeti racloare profilata dupa forma rigolei longitudinale, montata pe grinda mobila ce se deplaseaza in lungul bazinului. Nisipul, impins de lopata este dirijat intr-o basa amonte de unde, cu ajutorul unui air-lift sau al unei pompe este extras din bazin si dirijat fie pe o platforma de drenare a nisipului, fie intr-o instalatie de spalat a acestuia de particulele si impuritatile fine de natura organica;

.cu ajutorul unui air-lift sau unei pompe montate pe o grinda mobila care se deplaseaza in lungul deznisipatorului. Amestecul de apa si nisip extras din deznisipator este introdus intr-un jgheab longitudinal, care are prevazut la capatul amonte un radier drenant.

Apa drenata de nisip este reintrodusa in fluxul apei, iar nisipul deshidratat este evacuat periodic manual sau mecanic.

Aerul necesar pentru functionarea air-lifturilor se va asigura de la o statie de suflante.

Pentru evitarea inundarii statiei in caz de colmatare a sistemului de drenaj, se prevad in peretele dintre deznisipator si rigola, ferestre de preaplin.

Nisipul evacuat de pe platforma de nisip poate fi spalat si utilizat la fundarea drumurilor, aleilor, ca material de constructie pentru mortar si betoane.

Deznisipator orizontal tangential

Este alcatuit dintr-o cuva circulara in care accesul apei se face tangential printr-o fereastra laterala prevazuta in perete, de latime F.

( figura

1-air lift;

2-conducta de avacuare a nisipului;

3-conducta de apa;

4-conducta de aer comprimat;

5-platforma pentru drenarea nisipului;

6-tub mobil;

7-palete;

8-electromotor;

9-deschidere de acces a apei in deznisipator;

10-deshidere de evacuare a apei deznisipate

11-clapet de retinere;

12-vana;

13-spatiu pentru colectarea nisipului.

(figura)

Miscarea circulara care se realizeaza este mentinuta si la debite mici cu ajutorul unor palete fixate rigid de un tub mobil care este actionat intr-o miscare de rotatie de un electromotor.

Miscarea circulara imprimata apei admisa tangential, este mentinuta la o viteza periferica de 0,30 m/s, aceasta fiind controlata prin accelerarea sau incetinirea rotatiei paletelor.

Prin interiorul tubului mobil trece conducta air-liftului care evacueaza pe o platforma de drenaj amplasata adiacent bazinului.

Pentru cazul unei eventuale cimentari (intariri) a nisipului din spatiul de colectare, se prevede o conducta de apa epurata, sub presiune, care disloca local nisipul,il afuiaza si permite o mai buna functionare a air-liftului.

In miscarea lui descendenta, nisipul intalneste peretele tronconic (inclinat cu unghiul β=30 fata de orizontala) si se prelinge in zona inferioara de colectare a nisipului.

Apa deznisipata este evacuata printr-o deschidere prevazuta in peretele deznisipatorului, in apropierea ferestrei de intrare.

Deznisipatorul poate fi alcatuit dintr-o singura cuva, deaoarece prin jocul unor stavilare se poate realiza ocolirea bazinului, sau din module de cate doua cuve cuplate si amplasate simetric.

Pentru proiectare, se recomanda urmatoarele elemente specifice:

-suprafata orizontala a luciului de apa:

-adancimea utila la debitul de calcul:

-diferenta adancimilor C se determina cu relatia:

unde si sunt adancimile normale ale apei in canalul de acces pentru debitul de calcul si debitul de verificare. Aceste adancimi se obtin din cheia limnimetrica a canalului de acces.

Rezulta:

B= E+

in care E=0,30.0,40m.

Diametrele caracteristice ale cuvei sunt:

cu pas de 0,5m.

Celelalte elemente geometrice se vor lua constructive ca mai jos:

K=0 .0,40m

≥ 45 si β≥30

D=0 .0,50m, D'=0,40.0,50m

L=C+D+D≥L_o =0 M

unde M este latimea de aspiratie a dispozitivului:

M=H₁+G+B

pentru α =45,

si G=Pּtg β

Timpul de stationare a nisipului in spatiul de colectare intre doua evacuari va fi:

O zile ≤ T ≤ 2 zile.

Volumul de nisip retinut zilnic se determina cu relatia:

(m³/zi)

Volumul de colectare a nisipului ce trebuie asigurat in zona inferioara a cuvei, de inaltime H, intre doua evacuari este:

unde, si

Din aceasta expresie se determina de obicei H₁. Aceasta dimensiune nu trebuie sa fie prea mare deoarece conduce la o adancime de fundare neeconomica si la greutati in executie.

Se recomanda pentru H, valori in limitele: 0,50.2,30m.

Deznisipator cu insuflare de aer

Se mai numeste deznisipator aerat si consta dintr-un canal longitudinal in care se insufla aer comprimat sub forma de bule fine prin intermediul unor tevi perforate, discuri sau placi cu membrana elastica perforata, dispozitivul de insuflare fiind amplasat asimetric in sectiunea transversala, in apropierea unuia dintre peretii bazinului.

Miscarea apei in bazin este de tip elicoidal, nisipul continut in apa uzata fiind proiectat pe peretele opus zonei de insuflare a aerului.

Insuflarea aerului se face pe toata lungimea L a bazinului.

Evacuarea nisipului retinut in rigola longitudinala se face prin intermediul unui air-lift sau a unei pompe amplasate pe un pod curatator care se misca in lungul bazinului. Amestecul de apa cu nisip este refulat intr-o rigola adiacenta deznisipatorului, cu panta radier spre capatul amonte, zona in care este amenajata o portiune cu fundul drenat care permite retinerea nisipului si returnarea apei drenate in deznisipator.

Evacuarea nisipului se mai poate realiza cu ajutorul unei lopeti racloare mobile, montata pe o grinda rulanta care se deplaseaza in lungul deznisipatorului. Lopata impinge nisipul in rigola de colectare intr-o basa amonte de unde, un air-lift sau o pompa refuleaza apa cu nisip pe o platforma drenata sau intr-o instalatie de spalare a nisipului de impuritatile fine de natura organica, in vederea refolosirii lui.

Imbunatatirea salarii nisipului se face prin prevederea la 1/3 L si 2/3 L a unor ecrane transversalesubmersate (min. 30-50 cm) si a unor ecrane longitudinale amplasate in treimile mijlocie si finala, de asemenea submersate.

Evacuarea apei deznisipate se face printr-un orificiu decupat in timpanul aval.

Parametri de proiectare recomandati sunt:

-incarcarea superficiala; pentru separarea nisipului cu d ≥ 0,25 mm la o eficienta de peste 85% se va considera,

-pentru debitul de calcul,

-pentru debitul zilnic maxim,

In cazul deznisipatoarelor aerate, incarcarea superficiala u_s trebuie sa fie mai mica sau cel mult egala cu viteza de sedimentare a unei particule de diametrul "d" care sedimenteaza chiar in conditiile turbulentei sporite existente in bazin.

-viteza medie orizontala:

unde: n - numarul de compartimente;

B₁- latimea unui compartiment;

H - adancimea utila, masurata intre nivelul apei si cota superioara a dispozitivului de insuflare a aerului.

-raportul dintre latime si adancime:

-se recomanda ca suprafata sectiunii transversale

;

-raportul dintre lungimea deznisipatorului si latimea sa (m)

Orientativ, lungimea bazinului se poate determina cu si cu relatia:

(m)

-distanta dintre difuzoarele pentru insuflarea aerului:

d=0 .0,6 m

Aerul poate fi insuflat si prin tevi perforate din inox sau materiale plastice in care se practica orificii avand diametrul Φ=2 .2,5mm, amplasate la 5.10 cm unul de altul.

Viteza de circulatie a aerului prin conducte se va considera intre 8 si 20m/s.

-timpul mediu de stationare a apei in bazin:

t=1.3 min la Q_c=2Q_{u orar max ,}

t=5.10 min la Q_{u zi max}

-debitul specific de aer:

q_aer=0,5.2 m³ aer/h, m³ volum util

Viteza periferica "de rulare" a apei de 0,3m/s, necesara antrenarii nisipului depus pe radierul cu panta mai lina, poate fi mentinuta prin reglarea debitului de aer insuflat functie de debitul de apa vehiculat prin bazin, respectandu-se relatia:

Latimea unui compartiment de deznisipator B₁ se alege functie de deschiderea podului curatitor.

Aerul necesar se va asigura de la o statie de suflante.

Deznisipator - separator de grasimi cu insuflare de aer

Este un obiect tehnologic care reuneste doua obiecte tehnologice distincte (deznisipatorul si separatorul de grasimi) intr-unul singur. Avantajele rezultate sunt multiple: economie de investitie, spatiu ocupat, cheltuieli de exploatare, volum de beton, cantitatea de armatura, etc.

Consta dintr-un deznisipator aerat la care ecranul longitudinal sami-cufundat care separa zona de deznisipare de zona de separare a grasimilor este prevazut la partea inferioara cu un gratar din bare verticale pentru disiparea energiei curentului transversal de apa.

Incarcarea superficiala recomandata:

u ≤ 6.7 mm/s pentru debitul de calcul

u_s ≤ 4.5 mm/s pentru debitul Q_{u zi max}

Timpul mediu de stationare in bazin:

t = 2.5 min la debitul de calcul;

t = 10.15 min la debitul Q_{u zi max}

Debitul specific de aer:

q = 0 .2 m³ aer/h, m³ volum util

Raportul debitelor de aer si apa:

Grasimile separate din apa se colecteaza in zona finala de unde sunt evacuate gravitational sau prin pompare intr-un camin de colectare a grasimilor, in bazinul de aspiratie al statiei de pompare a namolului sau direct la fermentare, daca sunt biodegradabile.