Cuprins
Argument............................................................. Argument..................................... ................................................... ..............................................1 ...................1 I.
Caracterist Caracteristicile icile apelor apelor uzate uzate şi de suprafaţă suprafaţă ............... ...................... ............... ................ ................ ..............4 ......4
II. III. IV. V.
Surse Surse de poluare poluare – poluanţi poluanţi ............... ....................... ................ ................ ............... ............... ............... ............... .............10 .....10 Recoltarea Recoltarea probelor probelor de ape uzate ............... ...................... ............... ................ ................ ................ ............... ............15 .....15 Debite Debitele le principa principalel lelor or categor categoriiii de ape uzate uzate indust industria riale... le....... ........ ....... ....... ....... ....... ........ ....... ....17 .17 Consid Considera eraţii ţii gener generale ale priv privind ind epur epurare areaa apelor apelor uzat uzatee indust industria riale le ………… …………….. …..18 18 Bibliografie......................................................................................................19
1
Argument
Apa reprezintă sursa de via viață pentru organismele din toate mediile. mediile. Fără apă nu poate exista viață. Calitatea ei a început din ce în ce mai mai mult să se degradeze ca ca urmare a modificărilor de ordin fizic, chimic şi bacteriologic. Principala sursă de poluare permanentă o constituie apele uzate reintroduse în receptori după utilizarea apei apei în diverse domenii. Cu toţii ştim semnificaţia termenului de apă reziduală, însă din punct de vedere stiinţific, biotehnologic şi în sens mai larg apele reziuduale sunt acele ape evacuate după utilizarea lor în diverse activităţi menajere, industriale, sau agrozootehnice, care conţin o mare cantitate de reziduuri suspendate sau dizolvate. Aceste ape nu pot fi deversate în bazinele acvatice naturale deoarece ele vor produce modificări nedorite ale parametrilor fizico-chimici ai apelor respective, precum şi perturbări grave ale echilibrului ecologic, cu efecte nocive asupra faunei, florei şi microbiotei specifice. Natura dispune de mecanisme proprii de epurare. Natura însă nu poate epura debitele mari de ape uzate deversate de industrie şi zonele populate. Rezultatul poluării cu apă uzată este imediat vizibil: râuri şi lacuri în care mor peştii, miros urât şi devin focare de infecţii. Din Din cons consid ider eren ente te de ordi ordinn ecol ecolog ogic ic,, igie igieni nico co-s -san anita itarr şi chia chiarr econ econom omic ic,, evacuarea acestor ape în ecosistemele acvatice sau terestre nu este permisă decât după tratarea acestora prin diverse metode fizico-chimice şi biologice. Am ales această temă, deoarece, deoarece, pentru tratarea cu exactitate exactitate a apelor reziduale trebuie să se cunoască caracteristicile fizice, chimice şi biologice ale acestora. După acest prim pas, aceste ape sunt supuse unor procese care vizează următoarele aspecte: Mineralizarea materiei organice biodegradabile prin utilizarea util izarea microorganismelor şi eliminarea potenţialului lor poluant; Inactivarea sau chiar eliminarea posibilor agenţi patogeni care contaminează apele uzate, de tipul virusurilor, bacteriilor, fungilor microscopici şi protozoarelor; Eliminarea substanţelor minerale produse în cadrul proceselor de tratare; Reducerea volumului de nămol obţinut în finalul proceselor de epurare şi stabilizarea sa biologică, prin inactivare microbiană, ori prin conversia lui sub formă de gaze, ce pot fi colecate şi utilizate drept combustibili alternativi. Însă din păcate aceste proceduri proceduri nu sunt în întregime respectate, respectate, datorită lipsei diverselor aparaturi din staţiile de epurare şi mai ales datorită numărului mic al staţiilor de epurare. epurare. Din aceste cauze cantităţi destul de mari de ape reziduuale 2
ajung în bazinele acvatice naturale şi în ecosistemele terestre modificându-le chiar ireversibil, afectând în final cea mai importantă verigă din lanţul trofic, omul. Resursele de apă ale României sunt relativ sărace şi neuniform distribuite în timp şi spaţiu, însumând 140 de miliarde de metri cubi. În plus, apa noastră nu este de foarte bună calitate, în condiţiile în care bucureştenii deversează zilnic în Dâmboviţa peste 2.000 de tone de dejecţii, trasformând-o în cel mai otrăvit râu din ţară. Poluarea apelor este una dintre cele mai mari probleme cu care ne confruntăm la ora actuală, alături de poluarea atmosferică şi managementul deşeurilor. Oamenii aruncă î n fiecare zi milioane de tone de apă reziduală în oceane şi râuri, intoxicând viaţa marină şi împrăştiind numeroase boli ce ucid milioane de copii anual.
Raportul, numit “Apa bolnavă” şi realizat de Ziua Mondială a Apei, arată că cele două milioane de tone de reziduuri, care contaminează peste două miliarde de tone de apă zilnic, au omorât anumite zone de vegetaţie marină, dar şi peşti. Majoritatea reziduurilor sunt industriale, pesticide sau provin de la agricultur ă şi de la animale şi sunt făcute de ţările în curs de dezvoltare, care aruncă 90% din apa reziduală netratată. Lipsa apelor curate omoară 1,8 milioane de copii cu vârsta de până la cinci ani în fiecare an. Diareea omoară circa 2,2 milioane de persoane pe an, în timp ce mai bine de jumătate din pacienţii din întreaga lume suferă de o boală legată de apa contaminată. În consecinţă se recomandă reciclarea apei şi diverse tratamente ale apei, care costă zeci de milioane de dolari. “Dacă vrem ca în 2050 să supravieţuim pe o planetă pe care se află acum şase miliarde de persoane, iar atunci vor fi nouă miliarde de persoane, trebuie să ştim să ne folosim de apele reziduale”, a declarat directorul UNEP, Achim Steiner.
3
4
I.
Caracteristicile apelor uzate şi de suprafaţă
Caracteristici fizice Turbiditatea apelor uzate şi a emisarilor indică numai în linii mari conţinutul de
materii în suspensie ale acestora, deoarece nu există un raport bine definit între turbiditate şi conţinutul în suspensii. Turbiditatea se măsoară în grade pe scara silicei şi se determină, în principal, pentru apa emisarilor şi numai uneori, pentru apele uzate. Apele uzate orăşeneşti au, în general, o turbiditate cuprinsă între 400 500 grade în scara silicei. Culoarea apelor uzate proaspete este cenuşiu deschis; prin fermentarea
materiilor organice din apă, culoarea apelor uzate devine mai închisă. Pătrunderea în reteaua de canalizare a unor ape industriale puternic uzate colorate, conduce la schimbarea totală a culorii apelor uzate. Mirosul apelor uzate proaspete este aproape inexistent. Apele în curs de
fermentare au miros, mai mult sau mai puţin pronunţat, de ouă clocite, în funcţie de stadiul de fermentare în care se găsesc. Cantităţi importante de ape uzate industriale pot produce mirosuri neplăcute. Temperatura apelor
uzate orăşeneşti este, de obicei, cu 2 - 3 °C mai ridicată decât cea a apelor de alimentare. Unele ape uzate industriale, precum şi apele subterane, pot influenţa, într-un sens sau altul, temperatura apelor uzate, care constituie un factor hotărâtor în epuarea apelor uzate. Coagularea substanţelor în suspensie, procesele biologice, etc. Sunt influenţate în mod deosebit de temperatură.
Caracteristici chimice 5
Materiile solide totale reprezintă suma dintre materiile solide în suspensie şi materiile solide dizolvate. În tabelul 1.1 sunt date, comparativ, valori privind materiile în suspensie, valabile pentru un oraş german şi pentru un cartier din municipiul Bucureşti. Studiind cele două cazuri, se constată că, în general, valorile sunt comparabile, cu deosebirea că, pentru cartierul din municiupiul Bucureşti, substanţele minerale sunt în cantitate mai mare decât cele organice, deşi, în general, aşa cum se precizează în literatura de specialiatate, situaţia este inversă. Această inversare a valorilor se datorează industriei, care evacuează cantităţi masive de substanţe minerale şi demonstrează, încă o dată, influenţa apelor uzate asupra compoziţiei apelor uzate orăşeneşti. Tabelul 1.1
Caracteristicile substanţelor solide din apele uzate
Substanţe solide Substanţe
CBO5
[mgf/dm3 ] / [gf/loc şi zi] Minerale
Organice
Total
[mgf/dm3] / [gf/loc, zi]
Materii solide în suspensie: Separabile prin decantare
Neseparabile prin decantare
Materii solide dizolvate
Total
A
130/20
270/40
400/60
130/19
B
20/10
30/10
50/20
55/20
A
70/10
130/20
200/30
80/12
B
40/15
40/15
80/30
40/15
A
330/50
330/50
660/100
150/23
B
280/100
90/35
370/135
80/30
A
530/80
730/110
1260/190
360/54
B
340/125
160/60
500/185
175/65
A- oraş german, canalizat în sistem divizor, ape uzate în special menajere, consum specific al apei de alimentare 150 dm 3 /loc şi zi. B- Cartier industrializat din Bucureşti, canalizat în sistem unitar, consum specific al apei de alimentare 350 – 400 dm 3 /loc şi zi.
Consumul specific de apă pe cap de locuitor influenţează, în mare măsură, compoziţia apelor uzate; cu cât consumul de apă este mai mare, cu atât apa uzată este mai diluată şi invers, deoarece cantităţile de materii, sub orice formă, evacute cu apele uzate, sunt în general de acelaşi ordin de mărime. 6
Ţinând seama că în timpul ploii apele amestecate ( ape uzate şi ape de ploaie) sunt aproape tot la fel de murdare ca şi apele uzate din timp uscat, valorile din tabelul 1.1, linia A, se recomandă a fi mărite cu 15 – 20 % , pentru a se ţine seama de suspensiile aduse de ploaie, provenite de pe străzi, curţi sau antrenate din canale etc. În funcţie de cantitatea şi calitatea lor, apele subterane care pătrund în reţeaua de canalizare influenţează caracteristicile apelor uzate. Materiile solide în suspensie, separabile prin decantare, sunt de o deosebită importanţă în dimensionarea decantoarelor şi a bazinelor de fermentare a nămolurilor. Materiile solide organice dizolvate constituie impurificarea organică şi, pe baza ei, se dimensionează treapta de epurare biologică, din staţiile de epurare. Oxigenul dizolvat (O2 ) se găseşte în cantităţi mici în apele uzate, dar numai când sunt proaspete şi după epurarea biologică, în funcţie de gradul de poluare, apele de suprafaţă conţin cantităţi mai mari sau mai mici de oxigen. La saturare şi la diferite temperaturi, cantităţile de oxigen conţinute în apa curată sunt date în tabelul 1.2. Tabelul 1.2
Cantităţile de oxigen în apă, la saturare, în funcţie de temperatura apei Temperatura
[ 0 C]
0
5
10
12
14
16
18
10,37
9,95
9,33
O 2 în apă [mgf/dm3 ]
14,23
12,80
11,13
10,83
Temperatura [ 0 C]
20
22
24
26
8,53
8,22
O 2 în apă [mgf/dm3 ]
9,17
8,83
28 7,92
30
7, 63
Dacă o apă conţine cantităţile de oxigen din tabelul 1.2, aceasta se consideră saturată; peste aceste valori, apa este suprasaturată, iar sub aceste valori, subsaturată.
În general, o apă curată, neimpurificată, conţine o cantitate de oxigen care corespunde saturării ei; suprasaturarea apare foarte rar, când este în prezenţa unor cantităţi mari de plante care consumă bioxidul de carbon şi elimină oxigenul etc.; subsaturarea apare când apa este impurificată. Deficitul de oxigen este cantitatea de oxigen care lipseşte unei ape care atinge valoarea de saturare. Pentru a putea stabili gradul de impurificare al unei ape de suprafaţă, are o mare importanţă cunoaşterea conţinutului de oxigen al acesteia. Consumul biochimic de oxigen (CBO) al apelor uzate reprezintă cantitatea de oxigen consumată pentru descompunerea biochimică în condiţii aerobe, a materiilor 7
solide organice totale, la temperatura standard – 20 0C , respectiv 5 zile; în acest caz, valoarea respectivă se notează CBO 5 - consumul biochimic de oxigen la 5 zile. Consumul biochimic de oxigen reprezintă gradul de impurificare al apelor uzate sau de suprafaţă; cu cât valoarea acestuia este mai mare, cu atât apa este mai murdară. Descompunerea biochimică a apelor uzate, respectiv consumul biochimic de oxigen, se produce în două faze: Faza primară (a carbonului),
în care oxigenul se consumă pentru ..... substanţelor organice, care începe imediat şi are, pentru apele uzate m.. durată de circa 20 de zile, la temperatura de 20 0C. În urma descompunerii materiilor organice – în al căror conţinut intră carbon, ayot şi fosfor – se formează, în principal, bioxidul de carbon (CO2), care rămâne sub formă de gaz în soluţie sau se degajă; Faza secundară (a azotului) , în care
oxigenul se consumă mai ales pentru transformarea amoniacului în nitriţi (NO‾ 2) şi apoi, în nitraţi (NO‾ 3); începe după aproximativ 10 zile şi dureză 100 sau chiar mai multe zile; Transformarea constituie ”procesul de nutrificare a materiilor organice”. Toate aceste transformări se realizează în conformitate cu legea stabilită de Wilhelmy, încă înainte de anul 1900: viteza consumului de oxigen de către o materie în transformare - notată cu K 1 - este, în orice moment, proporţională cu cantitatea de materie în transformare, încă neintrată în reacţie.
(CCO) măsoară conţinutul de carbon din toate categoriile de materie organică, prin stabilirea oxigenului consumat de bicarbonatul de potasiu în soluţie acidă. Consumul biochimic de oxigen
Azotul total este alcătiut din amoniac liber, azot organic, nitriţi şi nitraţi. Azotul organic şi amoniacul liber sunt luaţi ca indicatori ai substanţelor organice azotoase, prezente în apa uzată, iar amoniacul albuminoidal ca indicator al azotului organic , care se poate descompune. Amoniacul liber este rezultatul descompunerii bacteriene a substanţelor organice. Cantităţi de amoniac liber mai mari de 0,2 mgf/dm3 indică existenţa unei impurificări a apei uzate analizate. Apele uzate proaspete au un conţinut ridicat de azot organic şi unul scăzut de amoniac liber, iar apele mai puţin proaspete conţin aceste substanţe în proporţii inverse – conţinut mai mare de amoniac şi mai scăzut de azot organic. Nitraţii reprezintă cea mai stabilă formă a materiilor organice azotoase şi, în general, prezenţa lor indică o apă stabilă din punct de vedere al transformării. În apa uzată proaspătă, nitriţii şi nitraţii sunt în concentraţii mai mici (sub 1/1 mil.). Sulfurile sunt rezultatul descompunerii substanţelor organice sau anorganice şi provin, de cele mai multe ori, din apele uzate industriale.
8
Clorurile pot proveni din diferite surse (de exemplu urină); de aceea, cantităţi de 8 – 15 g clorură de sodiu, cât elimină un om pe zi, nu pot constitui indici de impurificare. Acizii volatili indică progresul fermentării anaerobe a substanţelor organice. Din aceşti acizi, prin fermentare, iau naştere bioxidul de carbon şi metanul. În cazul unei bune fermentări, pentru apele uzate menajere, acizii volatili, exprimaţi în acid acetic, trebuie să fie în jur de 500 mgf/dm3 (peste 300 mgf/dm3 şi sub 2.000 mgf/dm3). Gazele cel mai des întâlnite la epurarea apelor sunt hidrogenul sulfurat, bioxiduln de carbon şi metanul. Hidrogenul sulfurat indică o apă uzată ţinută un timp mai îndelungat în condiţii anaerobe. Metanul şi bioxidul de carbon sunt indicatori ai fermentării anaerobe. În amestec cu aerul, în proporţie de 1:5 – 1:15, metanul este exploziv. Concentraţia de ioni de hidrogen (pH) este un indicator al mersului epurării; de el depinde activitatea microorganismelor, precipitările chimice etc. Valoarea pHului trebuie să fie în jur de 7. Potenţialul de oxidoreducere (potenţialul Redox, rH) furnizează informaţii asupra puterii de oxidare, sau de reducere, a apei sau nămolului, în scara Redox; notaţia rH exrimă inversul logaritmului presiunii de oxigen. Scara de măsură a potenţialului Redox are ca valori extreme 0 şi 42. Valorile sub 15 caracterizează faza de oxidare (fermentare) anaerobă, iar valorile peste 25, faza de oxidare aerobă. Putrescibilitatea este o caracteristică a apelor uzate care indică posibilitatea ca o apă să se descompună mai repede sau mai încet. Stabilitatea este inversul putrescibilităţii. Stabilitatea relativă este exprimată (în procente) de raportul dintre oxigenul disponibil în proba de analizat (sub formă dizolvată, sau sub formă de nitriţi şi nitraţi) şi cererea de oxigen pentru satisfacerea fazei primare de consum a oxigenului. Ca determinare, stabilitatea relativă este folosită foarte rar, deoarece unele substanţe coloidale dizolvate în apă, precipită culoarea (dată de albastru de metilen), iar pe de altă parte, valorile stabilităţii relative sunt nesigure, ele variind în funcţie de natura apei uzate.
Caracteristici biologice
În majoritatea cazurilor, diferitele organisme care se întâlnesc în apele uzate au dimensiuni foarte mici. Cele mai mici sunt virusurile şi phagii, urmate de bacterii. 9
Organismele mai mari sunt reprezentate de ciuperci, alge, protozoare, rotiferi, larve de insecte, viermi, melci etc. În scopul determinării concentraţiei diferitelor tipuri de bacterii din apă, pentru a se putea aprecia gradul de impurificare a apei şi pericolul de infectare, anlizele bacteriologice se fac de obicei în paralel cu cele chimice. Absenţa bacteriilor dintr-o apă poate fi un indiciu clar al prezenţei unor substanţe toxice. Totalitatea organismelor din apă constituie aşa-numitul plancton, iar cele de pe patul râului, bentosul. În ultimul timp, în privinţa organismelor din emisar, îşi gaseşte o aplicare din ce în ce mai mare în sistemul saprobiilor , care cuprinde speciile de organisme caracteristice apelor impurificate cu substanţe organice. Speciile de animale şi vegetale din sistemul saprobiilor sunt grupate în următoarele patru categorii: -
specii polisaprobe,
caracteristice apelor cu impurificare organică puternică(în număr foarte mic);
- specii α-mezosaprobii, caracteristice apelor cu impurităţi organice (în număr mic); -
specii β-mezosaprobii , caracteristice apelor cu impurificare organică mică
(în număr mai mare decât cele din categoria α-mezosaprobii); -
specii oligosaprobii , caracteristice apelor curate, neimpurificate (în
mare).
10
număr
II. Surse de poluare – poluanţi Poluarea apelor, în măsură mai mare sau mai mică este greu de evitat. Se cunosc surse de poluare "punctiforme" şi "nepunctiforme". Statisticile au arătat că sursele de poluare "punctiforme" provenite de la oraşe sau fabrici şi care sunt evacuate în emisari prin guri de descărcare, reprezintă numai circa 35% din totalul surselor de poluare, în timp ce sursele "nepunctiforme"- lipsite de guri de descărcare - circa 65%. Dacă pentru sursele de poluare punctiforme - controlate - se pot lua măsuri de epurare a lor, acest lucru este aproape imposibil în cazul surselor de poluare nepunctiforme. Sursele principale de poluare ale apelor de suprafaţă şi subterane sunt următoarele: 1. Apele uzate orăşeneşti , provenite din gospodării, restaurante, hoteluri şi în bună parte din mica industrie reprezintă una din principalele surse de poluare. Ele pot fi prezente în aproape toate tipurile de ape, cu excepţia apei potabile; 2. Ape uzate industriale - provin din apele folosite în procesul tehnologic industrial. O apă industrială uzată are, în principiu, caracteristici asemănătoare substanţelor chimice sau fizice utilizate în procesul tehnologic. Astfel, de exemplu, apele uzate provenite de la minele de cărbuni au drept caracteristică principală conţinutul de substanţe în suspensie - sterilul; apele uzate rezultate de fabricile de zahăr conţin atât substanţe în suspensie, cât şi substanţe organice etc. 3. Apele uzate în urma irigării terenurilor agricole sunt poluate cu fertilizanţi organici, pesticide etc., şi unerori şi cu substanţe nocive ce se găsesc în atmosferă; 4. Apele uzate rezultate în urma contactului precipitaţiilor cu diferite substanţe nocive. Apele meteorice la origine sunt nepoluate. Însă, chiar în atmosferă, în contact cu unele substanţe, pot da naştere la aşa-numitele ploi acide (depuneri de acid pe sol); de asemenea, în amestec cu anumite substanţe, reziduuri animale, pesticide, îngrăşăminte etc. pot deveni foarte nocive; 5. Apele uzate provenite de la navele maritime sau fluviale. Navele pot evacua impurităţi deosebit de nocive, atât din punct de vedere calitativ, cât şi cantitativ. Navele pot impurifica apele prin: evacuarea reziduurilor lichide şi solide provenite din activitatea personalului navigant, a pasagerilor sau a animalelor transportate; pierderile de combustibil, lubrifianţi, substanţe nocive transportate, aşa zisele ape de balast etc.; 6. Apele uzate radioactive. Substanţele radioactive - radionuclizii, radioizotopii, izotopii radioactivi - sunt unele din cele mai periculoase substanţe toxice. În general, toate substanţele radioactive sunt obţinute pe cale artificială din minereu de uraniu. Uraniul, mai des întâlnit sub formă de oxizi, se găseşte în peste 150 de minereuri, dintre care cele mai răspândite sunt pechblenda, micele uranifere, carnotit. Substanţele radioactive se găsesc în stare lichidă, gazoasă şi solidă. Izotopii radioactivi, din cauza instabilităţii nucleului caută să treacă în stare de echilibru (atom stabil), prin eliminarea particulelor nucleare. Trecerea unui element radioactiv în stare de element stabil se face prin emisie de radiaţii alfa, beta, gamma, foarte bogate în energie. 11
Sursele de poluare cu radionuclizi sub formă lichidă, gazoasă sau solidă sunt provenite de la extragerea şi prelucrarea minereurilor radioactive, obţinerea de combustibili nucleaţi, exploatarea reactoarelor şi acceleratoarelor de particule, folosirea izotopilor radioactivi la cercetări ştiinţifice în medicină şi în tehnică. În toate aceste surse de poluare pot apare concentraţii periculoase de radionuclizi naturali uraniu, radiu, toriu etc.; Pârâu cu ape uzate menajere
Ape uzate menajere
Cea mai mare scurgere de petrol din china 12
Marea Neagră poluată cu motorină
Substanţele poluante - poluanţii provin din sursele de poluare descrise
anterior şi sunt şi acestea destul de numeroase. Trebuie precizat de la început că poluanţii prezentaţi mai jos se regăsesc aproape în toate sursele de poluare. 1. Substanţele organice sunt de origine naturală sau artificială şi reprezintă pentru apă poluantul principal. Organismele animale şi vegetale conţin substanţe 13
organice care, după moartea lor încep să se descompună, devenind periculoase şi nocive. Substanţele organice de origine naturală mai importante sunt: ţiţeiul, taninii, lignina, hidraţii de carbon, terpentinele. Ţiţeiul, ca de altfel şi produsele petroliere sunt poluanţi deosebit de puternici şi prezenţi uneori în cantităţi mari, atât în apele de suprafaţă, cât şi în cele subterane şi, rareori, în apa potabilă. Poluanţii proveniţi de la extracţia ţiţeiului, precum şi din rafinării ajung în emisari, în principal, prin canale de ape uzate şi datorită pierderilor scurgerilor din rezervoarele de înmagazinare etc. Poluanţii mai pot ajunge în emisari prin intermediul pierderilor din timpul transportului ţiţeiului sau produselor petroliere, pe uscat sau pe mare, în urma unor accidente, degradării rezervoarelor de înmagazinare a ţiţeiului sau produselor petroliere, funcţionării necorespunzătoare a schelelor marine. Compoziţia elementară a ţiţeiului este în medie 85% carbon, 12% hidrogen şi 3% sulf, azot şi oxigen. La extracţia ţiţeiului apar ape uzate de zăcămant de la decantarea noroiului de foraj şi de la purjarea instalaţiilor de recirculare a apei. Ţiţeiul, nefiind miscibil cu apa, se ridică la suprafaţa acesteia şi începe să se deplaseze în direcţiile dominante. Compuşii volatili se evaporă repede, dacă răman expuşi în atmosferă. Ţiţeiul poate pierde prin evaporare pană la 30% din greutate în timp de 30 de ore. Dacă ţiţeiul este absorbit de particulele solide din apă, el continuă totuşi să se mişte şi este practic la adăpostul unei noi descompuneri. Astfel, în sedimentele de pe fundul râurilor sau mărilor s-a găsit ţiţei a cărui compoziţie şi toxicitate nu se schimbase de luni de zile. Ţiţeiul rămas la suprafaţa mării continuă să se oxideze şi ca urmare, compoziţia acestuia este în continuă schimbare. Ţiţeiul depus pe plaje se oxidează în continuare formând reziduuri gudronoase care necesită timp îndelungat pentru oxidarea totală. O altă grupă de substanţe naturale este aceea a biotoxinelor marine. Acestea sunt produşi naturali dar, numeroase cercetări demonstrează că înmulţirea lor în mediu marin se datorează schimbărilor antropogene deci, ar fi vorba de produşi artificiali. Aceste toxine au, în mod curent, ca origine flagelaţii din familia fitoplanctonului care pot deveni atât de abundenţi încât colorează apa; de exemplu, aşa-numita "mare roşie". Poluanţii organici artificiali provin din prelucrarea diferitelor substanţe în cadrul rafinăriilor, industriei chimice organice, industriei petrochimice etc. În rafinării, poluanţii artificiali aparţin aşa-numitelor produse petroliere: benzina, motorina, uleiurile, solvenţi organici, bitumul, produsele medicinale şi gaze. Poluanţii organici artificiali din industria chimică organică şi industria petrochimică sunt: hidrocarburile (benzen, eter de petrol, acetonă, cloroform, esteri, sulfură de carbon, benzină etc.), hidrocarburile halogenate a căror folosire s-a răspândit foarte mult în industrie şi în agricultură, detergenţi, acizi naftenici, substanţe aromatice, vopsele pe bază de anilină, alchil-aril-sulfonaţi. 2. Substaţele anorganice. Aceste substanţe, în suspensie sau dizolvate ca şi substanţele organice, sunt poate mai puţin poluante decat cele organice. Substanţele anorganice sunt frecvente în apele uzate industriale, dintre acestea menţionând în primul rând metalele grele (Pb, Cu, Zn, Cr), clorurile, sulfatul de magneziu, fierul etc. 3. Substanţele în suspensie , organice şi anorganice se găsesc atât în apele uzate 14
orăşeneşti, cât şi în cele industriale, ele ajungând în măsură mai mică sau mai mare în emisari. 4. Substanţele toxice, de asemenea organice sau anorganice, se găsesc atât în apele uzate orăşeneşti, cât şi în cele industriale. Unele dintre ele, de exemplu pesticidele sunt antrenate de precipitaţii şi ajung direct în apa de suprafaţă sau subterană. O toxicitate relativ ridicată prezintă şi mercurul. 5. Substanţele radioactive. Indiferent de provenienţa lor, acestea pot ajunge în apă, aer şi sol pe multiple căi, prejudiciind întreg mediul înconjurător. Cei mai periculoşi radionuclizi sunt: B140, Cs144, Cs137, I131 şi Zr95. 6. Substanţele cu aciditate sau alcalinitate pronunţată şi uneori cu variaţii pronunţate sunt deosebit de nocive. 7. Microorganismele, prezente atât în apele receptorului, cât şi în apa de băut, reprezintă un pericol deosebit pentru sănătatea umană şi a tuturor organismelor în general. Cea mai periculoasă categorie de poluanţi este cea a poluanţilor refractari (toxici sau prioritari), care nu pot fi îndepărtaţi prin metodele clasice de epurare (fizică, chimică, biologică sau combinate). Din această categorie fac parte următorele clase de compuşi refractari: - solidele in suspensie; - compuşii anorganici cu N şi P solubili; - compuşii organici solubili; - organismele patogene. Dintre acestea, cea mai importantă, atât din punct de vedere al diversităţii, cât şi din punct de vedere al toxicităţii şi nebiodegradabilităţii, este clasa compuşilor organici. Compuşii organici nebiodegradabili pot fi clasificaţi în următoarele clase: - compuşi halogenaţi ai hidrocarburilor saturate şi nesaturate (ciclice şi aciclice); - compuşi fenolici; - compuşi policiclici; - eteri; - esteri ai acidului ftalic; - compuşi cu azot; - pesticide; - compuşi policloruraţi ai fenilbenzenului.
III. Recoltarea probelor de ape uzate
Conform normativelor în vigoare, probele de apă uzată sau din emisari trebuie recoltate și prelucrate în anumite condiții. Rezultatele obținute trebuie să fie 15
corespunzătoare scopului urmărit și, în același timp, să poată fi comparabile cu cele obținute în alte stații sau puncte pe emisari. Recoltarea probelor de apă se începe prin cercetarea: - provenienței surselor de apă; - stadiului canaliării; - eficienței instalațiilor etc. Într-un anumit punct de recoltare, atât cantitatea cât și calitatea apei pot avea uneori variații foarte mari, motiv pentru care se recomandă să se ia probe momentane din oră în oră (chiar mai des, dacă este necesar, timp de 24 de ore; aceste probe trebuie să fie proporționale cu debitul și să se păstreze într-un vas mai mare, de unde, la finele recoltării, se iau cantitățile de apă necesarefiecărei determinări. Probele momentane trebuie să aibă cel puțin 250 cm3 și să fie recoltate manual, sau automat, cu ajutorul unui dispozitiv, care recoltează probe proporționale cu debitul. Apa uzată din vas constituie o probă medie. Pentru a împiedica apariția fenomenelor de descompunere a substanțelor organice este necesar ca vasul să fie ținut la o temperatură scăzută, deoarece calitatea apei uzate, colectate în vas, poate varia în timpul celor 24 de ore; în același sens, se pot folosi inhibatori (cloroform, formaldehidă etc.). Câteodată, sunt suficiente și probe medii, pe 8 ore, perioadă în care apa, respectiv substanțele organice, nu încep să se descompună. Numărul de recoltări se stabilește de la caz la caz. Vasele pentru recoltarea probelor trebuie să fie din sticlă, iar cantitatea de apă uzată, necesară analizelor, să varieze în general între valorile 1 – 2 dm 3. Locul cel mai indicat pentru recoltarea probelor de apă din emisari se găsește pe verticală, la 10 – 15 cm sub suprafața apei, unde, datorită vitezei mai mari a acesteia, calitatea ei este omogenă. Pentru a asigura posibilitatea corelării calității cu cantitatea, se recomandă ca unctele de recoltare să fie dispuse în apropierea posturilor hidrometrice. În stațiile de epurare trebuie să se ia probe de apă, atât la intrarea, cât și la ieșirea din fiecare instalație; în stațiile mici, probele se iau numai la intrarea ș i ieș irea din stație. Majoritatea determinărilor pot fi efectuate în laboratoarele de analiză, chiar dacă acestea se găsesc la distanțe mari față de stația de epurare sau de punctul de recoltare. Unele determinări însă, trebuie făcute la locul de recoltare, ca de exemplu: temperatura, transparența, pH-ul, culoarea, gustul, CO2 liber, fixarea oxigenului și a hidrogenului sulfurat (nu și pntru apele uzate) etc. În scopul evitării acestor accidente se vor folosi materiale de protecție adecvate: colaci de salvare, centuri de siguranță, mănuși de protecție, măști de gaze etc.
16
Activitatea laboratorului constă în prelevarea probelor şi determinarea indicatorilor fizico-chimici, biologici şi bacteriologici pentru următoarele categorii de ape: ape de suprafaţă, respectiv râuri şi lacuri, ape din secţiuni pentru monitorizarea alimentărilor cu apă potabilă, ape subterane şi ape uzate.
Indicatori de calitate ai apelor uzate monitorizați Indicatorii de calitate pentru apa uzată sunt specifici condiţiilor de utilizare a apei în procesele industriale, dintre cei mai utilizaţi indicatori se pot cita: cantitatea totală de substanţe solide dizolvate, concentraţia de O dizolvat, duritatea. concentraţia de Fe şi Cu , conductivitatea, pH-ul, oxidabilitatea, concentraţiile de SiO , fosfaţi şi clor. O atenţie deosebită, în special pe circuitele de răcire ,se acordă concentraţiilor de bicarbonaţi, deoarece aceştia, la temperaturi mai mari de 80 C, trec în carbonaţi insolubili. În funcţie de calitatea apei din sursa naturală se pot utiliza ca procedee de tratare pentru obţinerea apei industriale: dedurizarea, precipitarea cu var sau sodă, decarbonatarea, schimbul ionic, demineralizarea apei, microfiltrarea, ultrafiltrarea, osmoza inversă.
VI.
Debitele principalelor categorii de ape uzate industriale 17
Valorile debitelor sunt susceptibile, în permanenţă, de a varia în limite mari şi chiar, câteodată, de a deveni nule atunci când procesul tehnologic dintr-unul umed se transformă în unul uscat. Reducerea debitelor de apă folosită în procesul tehnologic industrial trebuie să constituie o grijă permanentă a proiectanţilor, aceasta realizându-se, de obicei, fie o dată cu introducerea unei noi tehnologii industriale, fie prin modernizarea unor tehnologii vechi. Într-o unitate industrială, reducerea debitelor de ape uzate înseamnă, în acelaşi timp, şi reducerea apei de alimentare, de aceea ea trebuie privită ca o parte integrantă a bunei gospodăriri a unităţii, cu consecinţe economice avantajoase. Recircularea (refolosirea) apelor uzate conduce, în principal, la micşorarea debitelor de alimentare şi evacuare şi, deci, şi a impurificării receptorilor. Recircularea apei de răcire, operaţie practicată în numeroase întreprinderi industriale (termocentrale, rafinării de ţiţei, întreprinderi metalurgice etc.), reprezintă exemplul cel mai semnificativ în ceea ce priveşte reducerea debitelor. Toate fabricile de zahăr de la noi din ţară, recirculă ape uzate de la transportul şi spălarea sfeclei, în plus, prin introducerea difuziei continue se economisesc cantităţi importante de apă.. Recircularea apei a fost introdusă, în ultimii ani, în cadrul a numeroase procese tehnologice. În unele cazuri, apa uzată poate fi recirculată ca atare, în procese tehnologice care cer o apă de calitate inferioară, dar de cele mai multe ori, este necesară preepurarea apei înainte de a fi reintrodusă în circuit. Introducerea recirculării trebuie bine fundamentată înainte de a fi aplicată, deoarece, ca urmare a acesteia, creşte uneori concentraţia anumitor substanţe din apă, iar tratarea apei înainte de a fi reintrodusă în circuit este atât de scumpă, încât recircularea devine neeconomică. Un alt avantaj al recirculării apei constă în aceea că ajută la menţinerea sub formă cât mai concentrată a apelor uzate, în general, este mult mai economic să epurezi ape uzate concentrate, deoarece eficienţa de îndepărtare a poluantului este mai mare, iar construcţiile de epurare sunt mult mai reduse. Valorificarea în agricultură a apelor uzate şi a nămolurilor rezultate în cadrul epurării apelor uzate a luat o dezvoltare deosebită în unele ţări, utilizându-se, îndeosebi, apele uzate industriale, care conţin cantităţi importante de substanţe organice, de obicei cele provenite de la prelucrarea materiei prime folosite în industria alimentară. În ceea ce priveşte valorificarea apelor uzate, trebuie menţionată şi folosirea acestora la alimentarea iazurilor piscicole, obţinându-se, în asemenea cazuri, importante sporuri de producţie. Ca o concluzie, se poate afirma că aplicarea posibilităţilor de reducere a cantităţilor de ape uzate industriale evacuate are ca rezultat, pe de o parte micşorarea cantităţii de apă evacuată în receptori, iar pe de altă parte diminuarea cantităţilor de substanţe impurificatoare evacuate în aceştia.
V.
Consideraţii generale privind epurarea apelor uzate industriale 18
Procesele de epurare a apelor uzate industriale, sunt, în general, aceleaşi ca pentru apele uzate orăşeneşti, adică, în principal, procese mecanice şi biologice aerobe sau anaerobe. Acestea, pentru apele uzate industriale sunt completate, de cele mai multe ori, de procese fizico-chimice de o complexitate deosebită, ca de exemplu: extracţie lichid-lichid, schimb ionic, electrodializă etc. Pentru proiectarea staţiilor de epurare industriale, cunoaşterea caracteristicilor apelor uzate reprezintă factorul hotărâtor, ca şi în cazul staţiilor de epurare orăşeneşti. Printre principalele substanţe nocive ale apelor uzate industriale sunt substanţe organice (exprimate prin CBO5), substanţele în suspensie, substanţele toxice, metalele grele etc. Câteodată, la dimensionarea staţiilor de epurare industrială se pot utiliza parametrii valabili pentru apele uzate orăşeneşti, dar ţinând cont de aportul de impurităţi industriale, aport care în majoritatea cazurilor se referă la consumul biochimic de oxigen sau la suspensii. În acest sens, este necesar ca aportul de impurităţi industriale să fie exprimat printr-un aşa numit coeficient "locuitori echivalenţi". Deci, dacă volumul masei filtrante a unui filtru biologic în cazul apelor uzate orăşeneşti se stabileşte pentru o normă de 20 locuitori pentru 1 m3 de masă filtrantă, pentru apele uzate industriale se va adopta aceeaşi normă.
19
Bibliografie
1.
Elena Gavrilescu , Bogdan Filip Gavrilescu . Caracterul şi provenienţa apelor uzate industriale şi influenţa lor asupra emisarului. Editura: SITECH.
2. Diana Robescu, Dan Robescu, Marin Ionescu, Szabolcs Lanyi, Sergiu Iliescu, Ilie Catana, Dumitru Belu. Controlul automat al proceselor de epurare a apelor uzate. Editura Tehnică. Resurse web: 1. http://www.ecomagazin.ro/info/ape-reziduale/ 2. http://www.aquamundus.ro/epurare.php
20
