Nireas capitolul 1a

ELEARNI NG PENTRU OPERATORI IAPELOR REZI DUALE

CAPI TOLUL1

NOลขI UNI I NTRODUCTI VE

NIRAS

capitolul 1

1 NOŢIUNI INTRODUCTIVE

1.1 Rolul şi contribuţia operatorilor în managementul apelor reziduale Acest prim subcapitol prezintă rolul operatorilor în societate pentru protejarea mediului înconjurător şi dezvoltare sustenabilă, în cadrul unui management holistic al mediului îmbinat cu un management adecvat şi optimizat al apelor reziduale.

1.1.1 Introducere Înainte de apariţia societăţii moderne, apa se purifica în cadrul unui ciclu natural, după cum este prezentat în figura 1.1.1.

Dar societatea modernă, care a determinat utilizarea intensă a resurselor de apă şi poluarea apei, nu putea aştepta ca soarele, vântul şi timpul, în general, să realizeze această purificare a apei reziduale; ca urmare, s-au construit staţiile de epurare. Şi astfel, natura a fost ajutată de o echipă alcătuită din proiectanţii, constructorii şi operatorii acestor staţii de epurare.

Proiectanţii şi constructorii apar în scenă numai pentru o perioadă de timp, dar operatorii îşi continuă activitatea permanent. Aceştia reprezintă elementul esenţial şi definitiv în ceea ce priveşte păstrarea şi protejarea apei, de care depinde întreaga viaţă.

Operatorii dintr-o staţie de epurare joacă un rol foarte important în societate, în ceea ce priveşte mediul înconjurător, pentru protejarea mediului înconjurător şi dezvoltare sustenabilă, în cadrul unui management holistic al mediului.

Fig 1.1.1. Ciclul de purificare naturală a apei 1

NIRAS

capitolul 1

Fig 1.1.2. Ciclurile actuale de purificare a apei-îmbinare de natural şi artificial 1.1.2 Ce anume face un operator din staţiile de epurare a apei?

Pe scurt, operatorul are grijă de funcţionarea unei staţii de epurare a apelor reziduale (apele din canalizare). În plan fizic, operatorul întoarce supapele, apasă pe butoane, colectează mostre, lubrifiază echipamentele, citeşte măsurătorile şi înregistrează datele. Operatorul poate, de asemenea, să întreţină echipamentele şi staţia respectivă, efectuând activităţi de vopsire, curăţare de buruieni, grădinărit, repararea utilajelor şi înlocuirea unor piese.

Din punct de vedere intelectual, operatorul studiază înregistrările, ia notă despre condiţiile existente, face calcule pentru a stabili dacă staţia funcţionează corespunzător şi prognozează necesităţile în materie de întreţinere, pentru a asigura funcţionarea în continuare cu eficienţă a staţiei respective. Operatorul are obligaţia de a explica inspectorilor, consiliilor locale, organismelor civice şi publicului larg ce anume face staţia respectivă şi, ceea ce este cel mai important, de ce este de o importanţă vitală ca aceasta să fie sprijinită financiar în mod continuu şi pe termen lung pentru bunăstarea comunităţii.

1.1.3 Pentru cine lucrează operatorul unei staţii de epurare?

Salariul unui operator este plătit, de regulă, de primărie, departamentul pentru igienizare sau o altă instituţie publică. Însă, operatorul poate fi angajatul unei companii particulare: un hotel de mari dimensiuni, un camping sau alte structuri care au propriile staţii de epurare.

Operatorii pot lucra şi pentru contractori particulari, care sunt angajaţi să acţioneze şi să întreţină staţiile de epurare pentru ape reziduale municipale sau industriale. În calitate de operator, veţi fi responsabil faţă de angajatorul dumneavoastră în ceea ce priveşte întreţinerea unei structuri care să funcţioneze în mod eficient şi economic. Operatorului îi revine o obligaţie şi mai mare, întrucât un număr mare de oameni din aval care se bazează pe furnizarea de apă de calitate depind complet de competenţa operatorului şi de 2

NIRAS

capitolul 1

onestitatea acestuia. În ultimă instanţă, operatorul lucrează efectiv pentru aceşti utilizatori de apă din aval.

1.1.4 De ce ai nevoie pentru a deveni operator într-o staţie de epurare?

Dorinţă. Mai întâi de toate, trebuie să doreşti să intri în aceasta profesie. O poţi face, dacă ai absolvit opt clase, liceul sau o universitate cu profil tehnic, sau orice altă formă de învăţământ superior ştiinţific. Nivelul de studii necesar depinde în mare parte de tipul de staţie de epurare, precum şi de cerinţele privind certificarea la nivel local şi cerinţele postului pentru nivelul debutant. Deşi vor exista întotdeauna locuri de muncă pentru activităţi manuale, nevoia reală şi crescândă este de operatori calificaţi. Noile tehnologii, echipamentele avansate şi aparatura din ce în ce mai numeroasă necesită un nou tip de operator, unul care să-şi dorească sa înveţe acum şi să câştige în viitor, întrucât este un fapt sigur faptul că staţia dumneavoastră va trece la procese de epurare şi la proceduri de operare mai noi şi mai eficiente. Într-adevăr, operatorul care se concentrează cu adevărat la ceea ce întreprinde, ajută în mod constant la sporirea şi îmbunătăţirea performanţelor staţiei respective.

Puteţi deveni chiar mâine un astfel operator, dacă veţi începe să studiaţi de astăzi; sau puteţi deveni un operator mai bun, gata de avansare, prin accelerarea procesului dumneavoastră de învăţare, începând de azi.

Acest curs de pregătire va fi astfel startul dumneavoastră către un viitor mai bun, atât pentru dumneavoastră personal, cât şi pentru populaţia care va primi o apă mai bună, ca urmare a eforturilor pe care le-aţi depus.

1.1.5 Cursul dumneavoastră personal de pregătire Începând de aici, luaţi startul într-un curs de pregătire care a fost întocmit cu grijă pentru a vă permite să vă îmbunătăţiţi cunoştinţele şi abilitatea de a opera o staţie de epurare apelor reziduale. Veţi putea înainta în ritmul dumneavoastră; veţi avea posibilitatea să studiaţi aspecte interesante despre anumite subiecte. Cursul a fost astfel întocmit pentru a se potrivi nevoilor variate ale operatorilor, în funcţie de tipul de staţiei sau de cunoştinţele cu adevărat critice. Dacă studiaţi pentru examenele în vederea certificării, va trebui să parcurgeţi întregul material. Nu veţi şti niciodată absolut totul despre staţia dumneavoastră sau despre apele reziduale care trec prin ea, dar puteţi să începeţi să răspundeţi la unele întrebări foarte importante în legătură cu felul în care şi când anume se produc anumite procese în staţia respectivă. Puteţi învăţa de asemenea şi cum să operaţi staţia pentru ca aceasta să funcţioneze cu o eficienţă maximă.

1.1.6 Ce cunoştinţe deţineţi deja? În cazul în care aveţi ceva experienţă în operarea unei staţii de epurare a apelor reziduale, puteţi să vă folosiţi de primele trei capitole pentru o trecere în revistă. Dacă statutul dumneavoastră este relativ nou în domeniul epurării apelor reziduale, aceste capitole vă vor furniza informaţiile de bază necesare, pentru a înţelege capitolele ce vor urma. Memento-ul acestui capitol introductiv descrie rolul pe care îl aveţi în calitate de protector al calităţii apei, calificările pe care le deţineţi spre a vă exercita meseria, câteva aspecte în legătură cu 3

NIRAS

capitolul 1

necesităţile în materie de personal, în domeniul epurării apelor uzate, precum şi unele informaţii legate de oportunităţile de pregătire. Ne concentrăm pe problema mirosurilor în capitolul 3, abordând această problemă principală pentru oamenii din climate calde şi, în orice caz, din zonele vecine cu o staţie de epurare a apelor reziduale.

1.1.7 Procesele de protejare a calităţii apelor Din punct de vedere istoric, oamenii au demonstrat o mare lipsă de interes faţă de protejarea propriilor resurse de apă. Oamenii s-au mulţumit să creadă că „soluţia la poluare este diluarea”. De ani buni, au putut să-şi aruncăm deşeurile, puţin epurate, sau chiar deloc, chiar în cele mai apropiate ape primitoare sau în cel mai apropiat curs de apă sau în mare sau într-o fântână, în cel mai uşor mod cu putinţă.

Atâta vreme cât exista suficientă apă pentru diluare şi pentru a absorbi deşeurile, natura avea grijă de problema noastră legata de epurare, în locul nostru. Pe măsură ce au apărut din ce în ce mai multe oraşe şi industrii, a crescut şi cantitatea de deşeuri, până la punctul în care procesele naturale de purificare nu au mai putut face faţă. Un număr mare de căi navigabile au fost transformate în canale deschise de scurgere. Din nefericire, pentru multe zone, acest fapt nu a constituit semnalul începutului unei campanii de curăţare. S-a intensificat doar frecvenţa cu care se scandau exclamaţii de genul: „Nu avem suficienţi bani pentru o staţie de epurare" sau eterna frază „Dacă le vom cere industriilor să îşi epureze propriile deşeuri, acestea se vor muta în alt oraş, sau într-o altă zonă, departe de noi”. Şi astfel, poluarea apelor noastre (de suprafaţă, subterane şi apele de mare în zona golfurilor) s-a intensificat. În ultimii 30 de ani, am fost martorii unor schimbări majore ale acestui tablou deprimant. În prezent, ne dăm seama de faptul că trebuie să venim în ajutorul naturii, prin epurarea deşeurilor înainte ca acestea să fie evacuate. O epurare adecvată a deşeurilor nu numai că ne va proteja sănătatea, atât a noastră cât şi pe a vecinilor noştri din aval; poate, de asemenea, să sporească valoarea proprietăţilor, ne poate permite să ne bucurăm de vânătoare, pescuit şi de alte activităţi recreative şi poate atrage industrii care folosesc apa în zonă. În prezent, observăm o serie de eforturi masive care se întreprind în vederea controlului poluării apelor şi îmbunătăţirii calităţii apei în întreaga naţiune. Acest fapt include eforturi nu numai din partea propriei dumneavoastră comunităţi, zone sau ţări, ci şi din partea Uniunii Europene.

Sume considerabile de fonduri publice şi private se investesc în prezent în structuri mari, complexe, de epurare a apelor reziduale municipale şi industriale, pentru a combate această poluare; şi în aceasta luptă, dumneavoastră, în calitate de operator al unei astfel de staţii de epurare, veţi juca un rol central. Fără o operare eficientă a staţiei dumneavoastră, o mare parte din cercetarea, planificarea şi construcţia care s-au efectuat şi se vor efectua pentru realizarea obiectivului privind controlul calităţii apei în zona dumneavoastră se va pierde.

Sunteţi, de fapt, un protector al calităţii apei în primă linie în bătălia împotriva poluării apelor.

4

NIRAS

capitolul 1

Stadardele de calitate cu privire la apa primitoare, precum şi la cerinţele în materie de evacuare a deşeurilor pe baza cărora staţia dumneavoastră a fost construită, au fost formulate pentru a-i proteja pe utilizatorii de apă din aval de staţia dumeavoastră. Aceste utilizări pot include furnizarea de apă pentru uz casnic, furnizarea de apă pentru uz industrial, alimentarea cu apă pentru uz agricol, apa pentru animale şi plante, migrarea peştilor şi a altor forme de viaţă acvatică şi marină, cultura de crustacee, înotul şi alte sporturi care implică un contact cu apa, plimbarea cu barca, plăcerile artistice, energia hidroelectrică, navigaţia şi altele.

Aşadar aveţi o obligaţie faţă de utilizatorii de apă din aval, precum şi faţă de propriul dumneavoastră district sau propria municipalitate. Sunteţi principalul protector al calităţii apei şi trebuie să realizaţi faptul că deţineţi o funcţie de mare responsabilitate. Cel mai mare beneficiu al unui program de succes în ceea ce priveşte epurarea apelor reziduale, îl reprezintă protecţia sănătăţii publice.

1.1.8 Calificările şi meseria dumneavoastră Abilitatea şi cunoştinţele necesare pentru acest post, depind într-o mare măsură de dimensiunea şi tipul de staţie de epurare în care sunteţi angajat. Puteţi lucra în cadrul unei staţii moderne de epurare, care deserveşte mai multe sute de mii de persoane şi care necesită o sută sau peste o sută de astfel de operatori. În acest caz, sunteţi probabil specialist într-una sau mai multe faze ale procesului de epurare.

Pe de altă parte, puteţi activa într-o staţie de mici dimensiuni, care deserveşte numai o mie de oameni sau chiar mai puţin. Puteţi fi singurul operator din cadrul staţiei respective sau, cel mult, să aveţi numai unul sau doi alţi angajaţi. Dacă aşa stau lucrurile, trebuie să fiţi un „om bun la toate”, dată fiind diversitatea sarcinilor pe care le aveţi de realizat.

Pentru a descrie îndatoririle unui operator, haideţi să începem cu începutul. Să spunem că necesitatea unei staţii noi şi modernizate de epurare a apelor reziduale a fost de mult recunoscută de către comunitate. Comunitatea a votat pentru alocarea fondurilor necesare pentru finanţarea proiectului, iar inginerii consultanţi au realizat şi depus planurile şi specificaţiile. Este în interesul comunităţii şi al inginerului consultant ca dumneavoastră să fiţi prezent la planificarea zonei de la parter. Dacă avem de-a face cu o staţie nouă, ar trebui să fiţi prezent, sau cel puţin disponibil, pe perioada construirii, pentru a vă familiariza în totalitate cu întreaga staţie, inclusiv cu echipamentele şi maşinile şi cu funcţionarea acestora din urmă. Astfel veţi avea ocazia să faceţi legătura între schiţele staţiei dumneavoastră şi structurile efective.

Ar trebui să discutaţi împreună cu inginerul despre cum să fie condusă cel mai bine această staţie de epurare, precum şi despre mijloacele de operare la care s-a gândit proiectantul, atunci când a proiectat această staţie. Dacă avem de-a face cu o staţie veche, care se remodelează sau se extinde, sunteţi în măsură să-i oferiţi sfaturi excelente inginerului consultant. Experienţa dumneavoastră asigură cunoştinţe tehnice valoroase cu privire la caracteristicile apei reziduale, sursele acesteia, precum şi limitările în ceea ce priveşte 5

NIRAS

capitolul 1

structurile actuale. Împreună cu consultantul, sunteţi membru într-o echipă de experţi, capabilă să acorde consultanţă districtului sau oraşului interesat.

Odată ce staţia începe să funcţioneze, deveniţi administrator. Într-o staţie de mici dimensiuni, îndatoririle dumneavoastră nu pot include supravegherea personalului, dar tot sunteţi responsabil de înregistrări. Sunteţi responsabil cu operarea staţiei respective cât mai eficient cu putinţă, ţinând seama de faptul că principalul obiectiv îl reprezintă protejarea calităţii apei primitoare printr-o performanţă eficientă şi constantă a staţiei de epurare. În lipsa unor înregistrări adecvate, de încredere, cu privire la fiecare fază de operare, eficacitatea operării dumneavoastră nu poate fi dovedită.

Puteţi fi şi administrator de buget. Cu siguranţă sunteţi cel mai îndreptăţit să acordaţi sfaturi în legătură cu cerinţele referitoare la buget, problemele legate de management şi planificarea viitoare. Trebuie să fiţi conştient de necesitatea unor cheltuieli adiţionale, inclusiv fonduri pentru extinderea staţiei de epurare, înlocuirea echipamentelor, precum şi cerinţele de laborator. Trebuie să recunoaşteţi şi să definiţi aceste necesităţi într-un interval suficient de timp, pentru a vă informa superiorii şi a le permite acestora să realizeze o planificare şi alocare timpurie a bugetului necesar.

Vă aflaţi în domeniul relaţiilor publice şi trebuie să aveţi capacitatea să explicaţi scopul şi operarea staţiei vizitatorilor care vor veni, precum şi organizaţiilor civice, claselor de elevi de la diverse şcoli, reprezentanţilor mass-media şi chiar şi consiliului municipal sau directorilor districtului în care activaţi. Interesul public în ceea ce priveşte calitatea apei este din ce în ce mai mare, iar dumneavoastră trebuie să fiţi pregătit să efectuaţi tururi ale staţiei de epurare, care să contribuie la acceptul şi sprijinul din partea publicului respectiv. Un astfel de tur bine-ghidat pentru oficialii din cadrul agenţiilor de reglementare sau pentru alţi asemenea operatori poate să le ofere oamenilor o înţelegere suficientă a staţiei dumneavoastră, pentru a le permite să sugereze soluţii utile la problemele operaţionale. Înfăţişarea staţiei dumneavoastră îi indică unui vizitator tipul de operare pentru care o întreţineţi. Dacă staţia este murdară şi infestată de tot felul de muşte şi alte asemenea insecte, care roiesc pe acolo, nu veţi putea să îi convingeţi pe vizitatori de faptul că staţia funcţionează de minune. Înregistrările dumneavoastră care prezintă un efluent de un înalt nivel calitativ, nu vor însemna mai nimic pentru aceşti cetăţeni vizitatori decât dacă staţia va apărea curată şi bine întreţinută şi dacă efluentul va arăta bine.

Un alt aspect legat de îndatoririle dumneavostră în domeniul relaţiilor publice, este reprezentat de atitudinea pe care o adoptaţi faţă de utilizatorul de apă din aval. Din nefericire, operatorii sunt consideraţi de către utilizatorii din aval, mai degrabă drept poluatori, decât protectori ai calităţii apei. Prin intermediul unui program de bună informare a publicului, sprijinit de o serie de fapte bazate pe date de încredere, puteţi remedia impresia pe care o au utilizatorii din aval şi puteţi stabili relaţii de „bună vecinătate”. Asta da provocare! Din nou, trebuie să înţelegeţi că vă aflaţi într-o poziţie extrem de responsabilă şi trebuie să fiţi conştient de faptul că singurul scop al operării staţiei respective este acela de a 6

NIRAS

capitolul 1

proteja utilizatorul din aval, indiferent dacă acesta este un deţinător de proprietate privată, un alt oraş sau un simplu pescar.

Vi se cere să înţelegeţi anumite proceduri de laborator pentru a realiza diverse teste pe mostrele de apă reziduală şi ape primitoare. În baza datelor obţinute din aceste teste, puteţi să adaptaţi operarea staţiei de epurare pentru a întruni standardele apei de primire sau cerinţele în materie de evacuare. În calitate de operator, trebuie să cunoaşteţi principiile mecanice complicate implicate în multe dintre mecanismele de epurare. Pentru a măsura şi controla cursul de trecere a apei reziduale prin staţie, trebuie să deţineţi cunoştinţe de hidraulică. Esenţiale sunt şi cunoştinţele practice în materie de motoare şi circuite electrice.

Securitatea este o responsabilitate foarte importantă pentru un operator. Din păcate, prea mulţi operatori iau această securitate ca pe ceva garantat. Şi acesta este unul dintre motivele pentru care industria de epurare a apelor uzate deţine cel mai prost record în materie de securitate. Sunteţi responsabil să vă asiguraţi că staţia dumneavoastră de epurare este un loc sigur pentru desfăşurarea activităţii profesionale şi pentru vizită. Toată lumea trebuie să respecte procedurile legate de securitate şi să înţeleagă de ce procedurile de siguranţă trebuie respectate în orice moment. Toţi operatorii trebuie să fie conştienţi de pericolele în materie de siguranţă din interiorul şi din jurul staţiilor de epurare. Trebuie să planificaţi sau să faceţi parte dintr-un program activ în materie de securitate. Operatorii şefi au în mod frecvent responsabilitatea de a instrui noii operatori şi trebuie să încurajeze toţi operatorii să-şi desfăşoare activitatea în condiţii de siguranţă.

E foarte clar atunci că operatorul de azi al unei staţii de epurare a apelor uzate trebuie să posede o gamă largă de calificări.

1.1.9 Necesităţile de personal ale staţiilor şi oportunităţile viitoare de angajare Domeniul epurării apelor reziduale, ca multe alte asemenea domenii, se schimbă într-un ritm alert. Se construiesc noi staţii, iar staţiile vechi sunt îmbunătăţite sau extinse pentru a face faţă apelor uzate ale populaţiei, care este în continuă creştere şi pentru a epura noile chimicale produse de tehnologia noastră din era spaţială. Operatorii, personalul de întreţinere, maiştrii, directorii şi tehnicienii de laborator sunt extrem de căutaţi.

Dacă ne uităm la statisticile din trecut şi la previziunile despre viitor, observăm că epurarea apelor uzate reprezintă un domeniu care se dezvoltă în ritm alert. Potrivit estimărilor noastre, există în jur de 500 de staţii de epurare apă şi apă uzată, cu o rată de creştere de 5% (în România). Aproape 4 din 5 operatori au lucrat pentru autorităţile de la nivel local. Alţii au lucrat în principal pentru alte structuri particulare în domeniul apei, apelor uzate şi pentru alte asemenea sisteme pentru companii private în domeniul epurării şi evacuării deşeurilor şi managementul deşeurilor. Companiile private asigură din ce în ce mai mult servicii de operare şi management pentru autorităţile de la nivel local, în baza unor contracte.

Operatorii de sistem şi de staţii de epurare a apelor reziduale au fost angajaţi în toată ţara, dar cele mai multe posturi au fost oferite în marile oraşe. Cu toate că în marea lor majoritate 7

NIRAS

capitolul 1

operatorii lucrează cu normă întreagă, cei din oraşele mai mici pot lucra şi doar cu jumătate de normă în cadrul staţiei de epurare, iar în restul programului îndeplinesc alte sarcini în cadrul comunităţii. Se aşteaptă să crească cererea de operatori de sistem pentru staţiile de epurare a apelor reziduale pe parcursul anului 2014. Informaţiile din prezent relevă faptul că mulţi dintre operatorii actuali se vor pensiona în viitorul apropiat şi fapt ce va genera o cerere şi mai mare de operatori. Printre factorii care contribuie la această creştere se numără şi creşterea populaţiei, pensionarea unui număr mare dintre operatorii actuali, cerinţele de reglementare, o epurare mai sofisticată, precum şi reglementările privind certificarea operatorilor. Nevoia de operatori calificaţi este din ce în ce mai mare şi se aşteaptă să continue să crească şi pe viitor.

1.1.10 Pregătirea pentru îndeplinirea cerinţelor Acest curs de pregătire nu este singurul care vă stă la dispoziţie pentru a vă ajuta să vă îmbunătăţiţi competenţele. Mai multe organizaţii, institute centre de pregătire sau universităţi oferă diverse tipuri de programe de pregătire pentru operatori, atât pe termen lung cât şi pe termen scurt. De asemenea, asociaţiile de monitorizare a poluării apelor au oferit cursuri de pregătire conduse de membri ai asociaţiilor respective, în mare parte pe bază de voluntariat. Acest sistem de pregătire se concentrează pe ajutarea organizaţiilor la nivel local din fiecare ţară pentru îmbunătăţirea sau dezvoltarea unui sistem de învăţământ online adaptat necesităţilor reale în domeniul educaţional, în ceea ce îi priveşte pe operatorii staţiilor de epurare a apelor uzate.

La ce plată se poate aştepta operatorul unei staţii de epurare?

Iată câteva posibile întrebări pe care le-ar putea pune o persoană interesată: În Euro?

Respect? Satisfacţia la locul de muncă? Serviciu în folosul comunităţii? Oportunităţi de avansare în carieră? Indiferent de scara pe o folosiţi, tot la rentabilitate ajungeţi. Dacă alegeţi o municipalitate mare, plata este bună şi şansele de avansare sunt la nivel ridicat.

Alegeţi un oraş mai mic şi plata se poate să nu mai fie atât de bună, dar satisfacţia muncii, libertatea faţă de un program fix, serviciul în folosul comunităţii şi respectul pot să se adauge toate şi să conducă la realizări personale remarcabile. Răsplata totală depinde de dumneavoastră. În activitatea unui operator, problemele diferă, depinzând în principal de zona din ţara respectivă, de legislaţie, de dimensiunile staţiei de epurare, de tipul de epurare şi de multe alte asemenea aspecte.

8

NIRAS

capitolul 1

1.2 Informaţii şi cunoştinţe de bază 1.2.1 Definiţii Poluarea reprezintă acţiunea de poluare a mediului înconjurător cu deşeuri produse de om. În mediul înconjurător sunt incluse în principal pământul, apa şi aerul. Poluarea poate lua diverse forme, inclusiv mai puţin cunoscutele poluări sonoră, luminoasă şi termică.

Dintre toate ţările dezvoltate din lume, Statele Unite şi China şi apoi Europa sunt cele mai poluate de pe pământ, conform cu diverse date statistice.

9

NIRAS

capitolul 1

Fig. 1.2.1 Modul în care poluanţii atmosferici contaminează apa.

Din figura 1.2.1 este clar faptul că poluarea se află pretutindeni. Poluarea reprezintă o criză globală. Nu este o apariţie izolată, ci afectează fiecare individ de pe această planetă. Trebuie să devenim mult mai conştienţi de faptul că nu suntem doar localnici, ci cetăţeni globali, care trebuie să avem grijă de lumea în care trăim!

Prevenirea şi controlul emisiilor reprezintă cea mai bună modalitate de soluţionare a problemelor legate de poluare, precum şi de diminuare a impactului. Terapia în urma impactului poluării implică, de regulă, costuri mari pentru societate, iar sănătatea oamenilor şi mediul înconjurător sunt afectate serios.

1.2.2 Câteva noţiuni de bază legate de ciclul apei şi poluare Bazinul de recepţie Un bazin de recepţie este o zonă de teren care se scurge într-un curs de apă, într-un râu, sau într-un lac.

Limitele unui bazin de recepţie variază pe scară: bazinele de recepţie mai mici sunt localizate în cadrul unor bazine de recepţie mai mari. Spre exemplu, bazinul râului Delaware include porţiuni din statele New York, Pennsylvania, New Jersey şi Delaware, dar în cadrul acestui mare bazin de recepţie, există multe bazine de recepţie mai mici, care se scurg în mai multe cursuri de apă şi râuri la nivel local. Iar aceste cursuri de apă la rândul lor curg către râuri mai mari, care ajung în Râul Delaware.

Ciclul apei Apa care ajunge în bazinul de recepţie sub forma de precipitaţii, poate urma diferite căi pentru a-şi face loc către un curs de apă local. O anumită cantitate de apă provenită de la precipitaţii se va infiltra în pământ, unde se poate îndrepta către apa subterană puţin adâncă şi apoi să se deplaseze încet, lateral, în sol, pentru a menţine cursul de bază al unui 10

NIRAS

capitolul 1

râu local. Apa infiltrată se poate deplasa spre apa freatică, de unde poate fi ulterior extrasă prin pompare pentru consum uman sau pentru irigaţii.

Infiltraţia este procesul prin care apa trece în sol. Pe perioada procesului de infiltraţie, solul absoarbe ploaia, apa pentru irigaţii sau apa provenită din topirea zăpezii.

Dacă apa de la precipitaţii sau de la irigaţii cade prea multă şi prea repede pentru a se infiltra în pământ sau cade pe suprafeţe impermeabile precum acoperişurile caselor sau drumurile de acces, apa poate trece pe deasupra solului ca scurgere de suprafaţă. Scurgerile de suprafaţă se deplasează repede spre râurile locale şi prin canalele de scurgere, accentuând inundaţiile din aval. Scurgerea de suprafaţă reprezintă de asemenea un semn de îngrijorare întrucât aceasta adună potenţialii poluanţi şi îi transmite râurilor şi lacurilor. În funcţie de vreme şi de utilizarea terenului în bazinul de recepţie, o parte semnificativă a apei de ploaie sau de irigaţie, aplicată pe sol în bazinul de recepţie respectiv, se poate întoarce în atmosferă prin transpiraţia plantelor şi evaporarea din pământ şi de pe alte suprafeţe.

Poluanţii în apa de suprafaţă Multe activităţi ale oamenilor, dar şi naturale, au potenţialul să polueze râurile, lacurile şi apele subterane. Sursele punctuale de poluare sunt acele surse unde există un singur punct identificabil de poluare, cum ar fi o fabrică cu un coş de fum sau o staţie de epurare a apelor reziduale cu o conductă de evacuare. Prin contrast, sursele non-punctuale de poluare sunt acele surse care sunt mai dispersate în peisaj, incluzând agricultura, dezvoltarea rezidenţială rurală sau suburbană, animalele sălbatice, animalele domestice, precum şi eroziunea solului.

Zonele rezidenţiale pot contribui cu o varietate de poluanţi, inclusiv fertilizatori, pesticide, sedimentele din solurile erodate, precum şi bacterii. Poluanţii includ azot şi fosfor de la fertilizatorii utilizaţi pe pajişti, bacterii de la deşeurile de la animale domestice sau sălbatice, proasta funcţionare a sistemelor septice, metalele de la depunerile de pe acoperişuri, pesticidele aplicate pe case şi pajişti, precum şi uleiul de motor şi alte fluide de la autovehiculele defecte. Fiecare dintre cele menţionate anterior are potenţialul să aducă un impact negativ asupra apelor de suprafaţă sau a celor subterane, în ceea ce priveşte o varietate de utilizări dezirabile, inclusiv băutul, recreerea sau habitatul vieţii sălbatice. În timp ce aceşti poluanţi pot să se deplaseze cu scurgerea de suprafaţă, anumiţi poluanţi se pot deplasa rapid cu apa de infiltraţii în apa subterană. Remarcabil, poluanţii care se pot infiltra în apele subterane includ azot sub formă de nitraţi şi anumite erbicide.

11

NIRAS

capitolul 1

Fig.1.2.2. Eutrofizarea unui curs de apă în urma poluării cu nutrienţi Algele sau vegetaţia în exces dintr-un lac pot indica faptul că lacul a fost poluat cu nutrienţi, de regulă fosfor. O astfel de poluare poate elimina oxigenul din apă, omorând peştii şi făcând ca respectivele cursuri de apă să fie mai puţin plăcute pentru înot sau pentru plimbări cu barca.

Fig. 1.2.3. Transferul simplificat al contaminării către acviferul unei fântâni

12

NIRAS

capitolul 1

Fig. 1.2.4. Mii de activităţi fac foarte dificilă şi complicată rezolvarea problemelor legate de poluare, în zonele din jurul marilor zone urbane.

Eutrofizarea Eutrofizarea (din limba greacă: eutrophia—nutriţie, dezvoltare sănătoasă, adecvată) sau, mai precis, hipertrofizarea, este răspunsul ecosistemului la adăugarea de substanţe artificiale sau naturale, precum nitraţi şi fosfaţi, prin intermediul fertilizatorilor sau al apei de canalizare într-un sistem acvatic. Substanţele organice trimise în cursul de apă prin sistemele de evacuare a apelor reziduale reprezintă hrana microorganismelor inferioare, care se dezvoltă cu o rată foarte ridicată de creştere, consumând oxigenul dizolvat, în dauna organismelor superioare. Consecinţa o reprezintă prejudicierea ecologiei şi a echilibrului, cu dezvoltarea organismelor inferioare şi moartea organismelor superioare, care are ca

Multe efecte ecologice pot apărea din stimularea producţiei primare, dar există trei consecinţe ecologice care ridică un semn de îngrijorare special: biodiversitatea scăzută, schimbări în structura şi dominanţa speciilor şi creşterea toxicităţii.

rezultat perturbarea gravă a ciclului ecologic.

Efectele eutrofizării: • Biomasă mărită de fitoplancton; • Specii toxice sau non-comestibile de fitoplancton; • Creşterea numărului de specii de zooplancton gelatinos (meduze); • Biomasă mărită de alge bentice şi epifitice; • Modificări în alcătuirea şi biomasa speciilor macrofite; 13

NIRAS

• • • • • • • •

capitolul 1

Scăderi ale gradului de transparenţă a apei (turbiditate crescută); Probleme legate de culoarea, mirosul şi epurarea apei; Reducerea concentraţiei oxigenului dizolvat; Sporirea numărului de incidente cu peşti morţi; Pierderea speciilor utile de peşti; Biodiversitate scăzută; Reducerea numărului de peşti şi crustacee recoltabile; Decăderea valorii estetice percepute a cursului de apă.

Prevenirea poluării Principala sarcină a unui operator este aceea de a proteja numărul mare de utilizatori ai apelor primitoare. În calitate de operator, trebuie să faceţi tot ce vă stă în putinţă pentru a înlătura orice substanţe care pot afecta negativ aceşti utilizatori.

Mulţi oameni consideră că orice deversare a deşeurilor într-un anumit curs de apă reprezintă o poluare. Cu toate acestea, dat fiind sistemul nostru actual de utilizare a apei pentru transportarea produselor/deşeurilor de la locuinţe şi industrii, ar fi imposibil, şi poate chiar neînţelept, să interzicem deversarea tuturor apelor uzate în oceane, pâraie şi bazine de apă subterană. Tehnologia din zilele noastre este capabilă să epureze deşeurile de o aşa manieră, încât potenţialele, sau existentele utilizări ale apei primitoare să nu fie afectate excesiv. Definiţiile poluării includ orice interferenţă cu reutilizarea benefică a apei sau neîntrunirea cerinţelor privind calitatea apei. Orice întrebări sau comentarii cu privire la această definiţie, trebuiesc soluţionate de către un organ competent.

Tipuri de deşeuri evacuate Un prim tip de deşeuri evacuate, care ne vine în minte în orice discuţie despre poluarea cursurilor de apă, îl reprezintă apele reziduale domestice. Apele reziduale conţin o cantitate însemnată de deşeuri organice. Industria contribuie de asemenea, în mod semnificativ, cu cantităţi considerabile de deşeuri organice. Unele dintre aceste deşeuri organice industriale provin din industria ambalării legumelor şi fructelor, industria de prelucrare a lactatelor, industria ambalării cărnii; industria prelucrării cărnii de pui, industria prelucrării hârtiei şi celulozei, precum şi din multe alte industrii. Toate materialele organice au un lucru în comun - toate conţin carbon.

Un alt tip de deşeuri îl reprezintă deşeurile anorganice. Apele reziduale domestice conţin materiale anorganice şi multe industrii evacuează deşeurile anorganice care adaugă conţinut mineral apelor primitoare. Spre exemplu, deversarea unei soluţii saline (clorura de sodiu), de la dedurizarea apei, va creşte cantitatea de sodiu şi cloruri din apele primitoare. Unele deşeuri industriale pot introduce substanţe anorganice precum cromul sau cuprul, care sunt foarte toxice pentru viaţa acvatică. Alte industrii (precum uzinele de spălare a nisipului), evacuează cantităţi considerabile de pământ, nisip sau pietriş, care pot fi de asemenea catalogate drept deşeuri anorganice.

Există alte două tipuri majore de deşeuri, care nu pot fi încadrate nici la categoria de deşeuri organice, nici la cea de deşeuri anorganice. Acestea sunt deşeurile termice şi deşeurile radioactive. Apele cu temperaturi care depăşesc cerinţele organului competent, pot proveni 14

NIRAS

capitolul 1

în urma proceselor de răcire folosite în industrie şi de la uzinele de energie termică, care generează electricitate. Deşeurile radioactive sunt controlate, de obicei, la sursă, dar ar putea proveni de la spitale, laboratoare de cercetare şi uzinele nucleare.

Fig. 1.2.5. Contaminarea cu deşeuri a unui curs de apă de mici dimensiuni.

Efectele evacuării deşeurilor Anumite substanţe, care nu se îndepărtează prin procesele de epurare a apelor reziduale, pot cauza reale probleme în ceea ce priveşte apele primitoare. În continuare, sunt analizate unele dintre aceste substanţe şi discutat de ce anume aceste substanţe ar trebui epurate.

Sedimente şi zgură Dacă anumite deşeuri (inclusiv apele reziduale domestice), nu primesc o epurare adecvată, cantităţi însemnate de solide se pot acumula în bazinele apelor primitoare, respectiv se pot depune pe fund şi pot forma depozite de sedimente sau pot pluti la suprafaţă şi pot forma astfel mase plutitoare de zgură. Depozitele de sedimente şi zgură nu numai că nu sunt la vedere dar, dacă conţin anumite materiale organice, pot cauza de asemenea şi secarea oxigenului şi pot constitui o sursă de mirosuri. Unităţile de epurare primară din cadrul unei staţii de epurare a apelor reziduale sunt proiectate şi operate pentru a îndepărta sedimentele şi zgura, înainte ca acestea să ajungă în apele primitoare.

Epuizarea oxigenului Majoritatea fiinţelor vii au nevoie de oxigen pentru a supravieţui, inclusiv peştii şi alte fiinţe acvatice. Cu toate că majoritatea cursurilor de apă şi alte ape de suprafaţă conţin mai puţin de 0,001% oxigen dizolvat (10 miligrame de oxigen la litrul de apă sau 10 mg/L), majoritatea peştilor se poate dezvolta dacă există cel puţin 5 mg/L şi celelalte condiţii sunt favorabile.

Atunci când se evacuează deşeuri oxidabile într-un curs de apă, bacteriile încep să se 15

NIRAS

capitolul 1

hrănească cu deşeurile respective şi descompun substanţele complexe din deşeuri în compuşi chimici simpli. Aceste bacterii folosesc oxigenul dizolvat din apă pentru propria „respiraţie” şi poartă denumirea de bacterii aerobe. Pe măsură ce se adaugă din ce în ce mai multe deşeuri organice, bacteriile se reproduc cu rapiditate şi, pe măsură ce populaţia acestora creşte, creşte şi consumul acestora de oxigen. Acolo unde fluxurile de deşeuri sunt mari, populaţiile de bacterii se pot dezvolta suficient de mult, astfel încât să folosească întreaga rezervă de oxigen din cursul de apă respectiv mai repede decât poate aceasta să fie completată prin difuzia naturală din atmosferă. Atunci când se produce acest fenomen, peştii şi majoritatea fiinţelor din cursul de apă respectiv, care au nevoie de oxigen dizolvat, mor.

Prin urmare, unul dintre principalele obiective ale epurării apelor uzate, este acela de a împiedica pe cât posibil ca acest material organic „consumator de oxigen” să pătrundă în apele primitoare. Staţia de epurare îndepărtează efectiv materialul organic în acelaşi fel precum o face şi cursul de apă, dar aceasta îşi realizează sarcina într-un mod mult mai eficient, respectiv prin înlăturarea deşeurilor din apele uzate. Unităţile de epurare secundară sunt proiectate şi operate pentru a folosi organismele naturale, cum ar fi bacteriile, în interiorul staţiei de epurare, pentru stabilizarea şi îndepărtarea materialelor organice.

Un alt efect al epuizării oxigenului, pe lângă uciderea peştilor şi a altor forme de viaţă acvatică, îl reprezintă problema mirosurilor. Când s-a îndepărtat tot oxigenul dizolvat, bacteriile anaerobe încep să folosească oxigenul care este combinat chimic cu alte elemente sub formă unor compuşi chimici, cum ar fi sulfaţii, care sunt de asemenea dizolvaţi în apă.

Când bacteriile anaerobe îndepărtează oxigenul din compuşii cu sulf, se produce hidrogenul sulfurat (H2S), care are un puternic miros de ou clocit. Acest gaz, nu numai că este foarte urât mirositor, dar şi corodează şi poate duce la decolorarea şi înlăturarea vopselei de pe case şi alte structuri similare. Hidrogenul sulfurat poate de asemenea să formeze amestecuri explozibile cu aerul şi este un gaz toxic, capabil să paralizeze sistemul respirator. Şi ceilalţi produşi ai descompunerii anaerobe pot fi la fel de periculoşi.

Evacuarea apelor uzate cauzează în mod tipic o scădere a nivelului de O2.

Nutrienţii substanţe organice aduse în cursul de apă prin evacuarea apelor reziduale reprezintă o sursă de hrană pentru microorganismele inferioare, al căror număr ajunge la cote alarmante, consumând oxigenul dizolvat, în contrast cu organismele superioare.

Oxigenul dizolvat se va menţine la o valoare minimă, până în momentul când cota de oxigenare va fi egală cu sau mai mare decât consumul de oxigen. Toate cele anterior menţionate sunt descrise de modelul şi ecuaţia Streeter-Phelps.

Astfel, întreg echilibrul ecologic sezonier din cursul de apă respectiv este afectat. Această schimbare va dăuna sănătăţii sistemului, iar condiţiile din cursul de apă vor deveni condiţii mai bune din punct de vedere ecologic, imediat ce oxigenul va creşte la un nivel adecvat.

Perioada de timp în care cursul de apă va rezolva problema reoxigenării sale reprezintă un parametru critic pentru supravieţuirea formelor superioare de viaţă şi pentru echilibrul ecologic al cursului de apă respectiv.

Sănătatea oamenilor 16

NIRAS

capitolul 1

Până acum, am discutat despre efectele fizice şi chimice, pe care evacuarea deşeurilor le poate avea asupra utilizărilor apei. Cu toate acestea, mult mai important ar putea fi efectul asupra sănătăţii oamenilor prin răspândirea bacteriilor şi a virusurilor cauzatoare de boli.

Eforturile iniţiale de a controla deşeurile provenite de la oameni au pornit de la necesitatea de a preveni răspândirea bolilor. Deşi apele uzate ne-epurate conţin multe miliarde de bacterii pe litru, majoritatea acestor bacterii nu sunt dăunătoare oamenilor, iar unele bacterii sunt chiar utile în procesele de epurare a apelor reziduale. Cu toate acestea, oamenii care au o anumită boală cauzată de bacterii sau de virusuri pot descărca unele organisme dăunătoare de acest fel în dejecţiile corpurilor lor. Multe epidemii grave de boli transmisibile au fost rezultat din contaminarea directă a apei potabile sau a alimentelor de dejecţiile unui om purtător al bolii respective. Alte boli care ar putea fi transmise de apele reziduale includ: Exemple de boli, care se pot răspândi prin intermediul evacuărilor de ape reziduale, sunt giardiaza şi criptospordioza. Din fericire, pentru bacteriile care cresc în tractul intestinal al oamenilor bolnavi mediul dintr-o staţie de epurare nu este favorabil pentru creşterea şi reproducerea lor. Cu toate că multe organisme patogene sunt înlăturate prin mijloace naturale pe parcursul procesului normal de epurare, un număr suficient pot rămâne să constituie o ameninţare pentru orice utilizare a apei în aval, care implică contactul cu oamenii sau consumul de către oameni. Dacă există astfel de utilizări în aval, staţia de epurare trebuie să includă şi un proces de dezinfecţie.

Procesul de dezinfecţie cel mai adesea folosit este adăugarea de clor. În majoritatea cazurilor, clorinarea adecvată a unor deşeuri bine epurate, va avea ca rezultat distrugerea completă a organismelor patogene. Totuşi, operatorii trebuie să îşi dea seama că defectarea sau proasta funcţionare a echipamentelor ar putea avea ca rezultat evacuarea în orice moment a unui efluent care poate conţine bacterii patogene. Până în momentul de faţă, nu se cunoaşte niciun caz, dintre cei care activează în domeniul colectării şi epurării apelor reziduale, care să fi fost infectat cu virusul HIV, ca urmare a condiţiilor de la locul de muncă.

O bună igienă personală reprezintă cea mai bună apărare a unui operator împotriva infecţiilor şi bolilor.

Alte efecte Unele deşeuri afectează în mod negativ claritatea şi culoarea apelor primitoare, făcându-le murdare şi improprii pentru recreere.

Multe dintre deşeurile industriale sunt foarte acide sau foarte alcaline şi oricare dintre aceste stări poate interveni în echilibrul vieţii acvatice, în utilizarea domestică, precum şi în alte asemenea utilizări. O măsurătoare acceptată a stării acide sau alcaline a deşeurilor, este un pH 12 al acestora din urmă. Înainte ca deşeurile să fie deversate, acestea ar trebui să aibă un pH asemănător cu cel al apelor primitoare.

Evacuările de deşeuri pot conţine substanţe toxice, precum metalele grele (plumb, mercur, cadmiu şi crom) sau cianură, ceea ce poate afecta utilizarea apei primitoare în scopuri domestice sau poate afecta viaţa acvatică. Efluenţii staţiei, cloruri pentru dezinfecţie, s-ar putea să fie nevoie să fie declorizați pentru a proteja apele primitoare de efectele toxice ale clorului rezidual. Substanţele care produc gusturi şi mirosuri neplăcute pot atinge 17

NIRAS

capitolul 1

concentraţii în apele primitoare care să fie detectabile uşor în apa potabilă sau în carnea peştilor.

Apele reziduale epurate conţin nutrienţi capabili să favorizeze creşterea algelor şi a altor plante în exces în apele primitoare. Aceste creşteri impietează asupra utilizărilor de natură domestică, industrială şi recreativă. Staţiile convenţionale de epurare a apelor reziduale nu înlătură o mare parte din nutrienţii de tip azot şi fosfor.

Ciclurile naturale Atunci când apa reziduală epurată de la o staţie de epurare, este evacuată în apele primitoare, cum ar fi cursurile de apă, râurile sau lacurile, ciclurile naturale din mediul acvatic pot fi perturbate. Dacă apar probleme în ceea ce priveşte apele primitoare, acest fapt depinde de următorii factori: 1. Tipul sau gradul de epurare; 2. Mărimea fluxului de la staţia de epurare; 3. Caracteristicile apei reziduale de la staţia de epurare; 4. Cantitatea de flux în cursul de primire sau volumul lacului de primire, ce poate fi folosit pentru diluare; 5. Calitatea apelor primitoare; 6. Cantitatea de amestec dintre efluent şi apele primitoare; 7. Utilizările apelor primitoare.

Ciclurile naturale care prezintă interes pentru epurarea apelor uzate includ ciclurile naturale de purificare, precum ciclul apei de la evaporare sau transpiraţie la condensare, precipitaţii, scurgere şi înapoi la evaporare, ciclurile de viaţă ale organismele acvatice, precum şi ciclurile nutrienţilor. Aceste cicluri se produc în mod continuu în staţiile de epurare a apelor reziduale şi în apele primitoare, la diverse cote, în funcţie de condiţiile din mediul înconjurător.

Operatorii unei staţii de epurare controlează şi accelerează aceste cicluri, în beneficiul staţiilor de epurare, mai degrabă decât să lase aceste cicluri să cauzeze probleme operaţionale staţiei de epurare şi să perturbe utilizările apei din aval.

Ciclurile de nutrienţi constituie un tip special de ciclu natural, datorită sensibilităţii unor anumite ape primitoare în ceea ce priveşte nutrienţii. Lista nutrienţilor importanţi include carbonul, hidrogenul, oxigenul, sulful, azotul şi fosforul. Toţi nutrienţii îşi au propriile cicluri, cu toate acestea, fiecare astfel de ciclu este influenţat de celelalte cicluri. Aceste cicluri ale nutrienţilor sunt foarte complexe şi implică modificări de ordin chimic ale organismelor vii.

Pentru a ilustra conceptul de cicluri ale nutrienţilor, se va folosi drept exemplu o versiune simplificată a ciclului de azot (fig. 1.2.6). O staţie de epurare a apelor reziduale evacuează azotul sub formă de nitrat (NO3-) în efluentul staţiei către apele primitoare. Algele absorb nitratul şi produc mai multe alge. Algele sunt ingerate de peşti, care transformă azotul în aminoacizi, uree şi alte reziduuri organice. În eventualitatea în care peştii mor şi cad la fund, compuşi azotului din corpul lor se vor transforma în amoniu (NH4+). În prezenţa oxigenului dizolvat şi a unor bacterii, amoniul se transformă în nitriţi (NO2-) şi, ulterior, în nitraţi (NO3-), iar în final, algele absorb nitratul şi reiau ciclul de la capăt.

Dacă se evacuează prea mult azot în apele primitoare, s-ar putea produce prea multe alge.

Apa cu un exces de alge ar putea să nu fie uşor de observat. Bacteriile care descompun 18

NIRAS

capitolul 1

algele moarte pot epuiza oxigenul dizolvat şi pot determina moartea peştilor. Astfel, ciclul azotului a fost perturbat, la fel cum au fost şi celelalte cicluri de nutrienţi. Dacă nu mai există oxigen dizolvat în apă, compuşii azotului se transformă în amoniu (NH4+), compuşii carbonului în metan (CH4), iar compuşii sulfului în hidrogen sulfurat (H2S). Amoniul (NH4+) şi hidrogenul sulfurat sunt gaze urât mirositoare. În aceste condiţii, apele primitoare sunt septice, miros urât şi arată îngrozitor. În acest curs, vi se vor furniza informaţii cu privire la felul cum să controlaţi aceste cicluri de nutrienţi în cadrul propriei dumneavoastră staţii de epurare, pentru epurarea deşeurilor şi controlul mirosurilor, precum şi pentru a proteja apele primitoare.

Principala dumneavoastră preocupare în calitate de operator o reprezintă limitările în materie de efluent, aşa cum sunt acestea menţionate în documentaţia oficială a staţiei dumneavoastră. În documentaţie, pot fi menţionate nivele lunare medii şi maxime în ceea ce priveşte solidele suspendate, necesarul de oxigen biochimic, precum şi numărul cel mai probabil de bacterii din categoria coliformelor. Staţiile mai mari trebuie să raporteze temperaturile efluentului, din cauza impactului schimbărilor de temperatură asupra ciclurilor naturale. De asemenea, fluxurile maxime şi medii pot fi identificate, precum şi intervalul acceptabil al valorilor pH. Se aşteaptă ca toţi efluenţii să nu conţină niciun fel de substanţe care ar fi toxice pentru organismele existente în apele primitoare.

Fig. 1.2.6. Ciclul azotului

19

NIRAS

capitolul 1

1.2.3. Principalele tipuri de sisteme de canalizare Istoricul proiectării canalizărilor Cele mai timpurii canalizări acoperite au fost descoperite de arheologi în primele oraşe planificate, care aparţin de civilizaţia din Valea Indusului. În Grecia antică, din era minoică, au fost descoperite de arheologi o serie de canalizări acoperite şi canale deschise pentru apa provenită de la furtuni. În Roma antică, Cloaca Maxima, considerată drept o minune a ingineriei, se vărsa în Tibru. În China antică, existau astfel de canalizări în oraşe precum Linzi. În oraşele medievale din Europa, căile navigabile naturale de mici dimensiuni folosite pentru a transporta apele uzate erau ulterior acoperite şi funcţionau ca pe post de canalizări.

Reţeaua fluvială a Londrei era un astfel de sistem. Canalele deschise de-a lungul centrului străzilor erau cunoscute sub denumirea de rigole.

Multe oraşe care şi-au construit sisteme de colectare a apei de canalizare la începutul secolului 20, sau chiar mai devreme, foloseau sisteme cu conductă unică, ce colectau atât apa de canalizare cât şi scurgerea urbană, atât de pe străzi, cât şi de pe acoperişuri. Acest tip de sistem de colectare se mai numeşte şi sistem de canalizare combinat. Raţionamentul oraşelor, atunci când s-au construit aceste sisteme, a fost că ar fi mai ieftin să se construiască numai un singur sistem. Marea majoritate a oraşelor la acea vreme nu deţineau staţii de epurare a apei de canalizare, aşa că nu se întrevedea beneficiul privind sănătatea publică, din a construi un sistem separat pentru canalele de ape pluviale.

Sistemul de canalizare combinat Sistemul de canalizare combinat este un tip de sistem de canalizare care colectează apele reziduale şi scurgerea de suprafaţă în cadrul unui sistem cu conductă unică. Sistemele de canalizare combinate pot cauza serioase probleme privind poluarea apei, din cauza unor revărsări ale acestor sisteme canalizare, revărsări cauzate de variaţii mari de flux dintre perioadele uscate şi cea umede. Acest tip de structură de sistem de canalizare nu mai este utilizat atunci când se construiesc comunităţi noi, dar multe dintre oraşele vechi continuă să opereze aceste sisteme combinate de canalizare. O revărsare a unui sistem combinat de canalizare reprezintă revărsarea apelor reziduale şi apelor pluviale dintr-un sistem combinat de canalizare, direct într-un râu, curs de apă, lac sau ocean. Frecvenţa şi durata revărsării variază atât de la sistem la sistem, cât şi de la o gură de vărsare la alta, în cadrul unui sistem de canalizare combinat unic. Unele revărsări se produc ocazional, în timp ce altele se activează de fiecare dată când plouă. În timpul când plouă în cantităţi mari, atunci când apa pluvială depăşeşte fluxul sanitar, revărsarea este diluată.

Apa pluvială contribuie cu o cantitate semnificativă de poluanţi la revărsare. Fiecare furtună este diferită, în ceea ce priveşte cantitatea şi tipul de poluanţi cu care contribuie. Spre exemplu, furtunile care au loc târziu în vară, atunci când n-a mai plouat de ceva vreme, 20

NIRAS

capitolul 1

conţin cei mai mulţi poluanţi. Poluanţii precum uleiul, grăsimea, bacteriile coliforme, dejecţiile de la animalele de companie şi animalele salbatice, precum şi pesticidele, ajung în sistemul de canalizare. În zonele cu temperaturi reci, poluanţii de la maşini, oameni şi animale, se adună şi aici pe suprafeţele dure şi pe iarbă în timpul iernii şi ajung ulterior în sistemul de canalizare în timpul ploilor dese de primavară.

Fig. 1.2.7. Sisteme de canalizare combinate, în timpul unei furtuni, cu detaliere pe conducta de deversare Sistem de canalizare sanitară (sistem de canalizare pentru apa menajeră)

21

NIRAS

capitolul 1

Sistemul de canalizare sanitară (denumit şi sistem de canalizare pentru apa menajeră) este un sistem separat de transport subteran special destinat pentru transportul apelor reziduale de la locuinţe şi clădiri comerciale spre epurare şi evacuare. Sistemele de canalizare sanitară, care deservesc zonele industriale, transportă şi ape reziduale industriale. „Sistemul de canale colectoare” poartă denumirea de sistem de canalizare.

Fig. 1.2.8. Sisteme de canalizare combinate (reprezentate simplificat), pe timp de vreme uscată şi pe timp de vreme umedă Sistemele de canalizare sanitară sunt operate separat şi independent de rigole, care transportă scurgerea de suprafaţă şi alte ape care au spălat străzile oraşelor.

Toate canalizările se deteriorează cu trecerea timpului, dar infiltraţia / afluxul reprezintă o problema unică a sistemelor de canalizare sanitară, de vreme ce atât sistemele de canalizare combinate, cât şi rigolele, sunt calibrate pentru a transporta aceste contribuţii. Menţinerea infiltraţiei la niveluri acceptabile necesită un standard mai înalt de întreţinere decât ar fi necesar pentru integritatea structurală a sistemelor combinate de canalizare. Un program cuprinzător de inspecţie a construcţiei este aşadar necesar, pentru a se preveni o conectare inadecvată a canalelor pivniţei, curţii şi a burlanului acoperişului la sistemele de canalizare sanitară. Probabilitatea unor conexiuni inadecvate este mai mare atunci când se găsesc sisteme combinate de canalizare şi sisteme de canalizare sanitară în apropiere unele de altele, deoarece personalul care se ocupă de construcţie poate să nu recunoască diferenţa dintre cele două. Mai multe oraşe vechi încă folosesc sistemele combinate de canalizare, în timp ce în suburbiile adiacente au fost construite cu sisteme separate de canalizare sanitară. În zonele unde „volumul umed” este de multe ori mai mare decât „volumul uscat”, sistemul de canalizare combinat a fost înlocuit cu sistemul de canalizare sanitară, care funcţionează separat.

De zeci de ani, atunci când conductele sistemelor de canalizare sanitară s-au crăpat sau avariat în orice alt fel, singura opţiune era realizarea unei operaţiuni scumpe de excavare a conductei avariate şi de înlocuire a acesteia din urmă, care de obicei necesita ulterior reasfaltarea străzii. La mijlocul anilor 1950, s-a inventat o unitate în care erau două unităţi la fiecare capăt cu un amestec de ciment special între ele, care era trasă de la un capac stradal 22

NIRAS

capitolul 1

la altul, căptuşind conducta cu ciment sub înaltă presiune, care apoi se usca foarte rapid, sigilând toate crăpăturile şi fisurile conductei.

Fig. 1.2.9. Sisteme de canalizare sanitară simplificate şi sisteme separate de canale de apă pluvială

Fig. 1.2.10.

Sisteme de canalizare sanitară fisurate şi probleme de infiltraţie 23

NIRAS

capitolul 1

Canale colectoare sub presiune

(din fişa informativă EPA - Tehnologia privind apele uzate, sistemele de canalizare, presiunea)

Canalele colectoare sub presiune sunt destiante în special pentru comunităţile rurale sau semi-rurale, acolo unde contactul oamenilor cu efluentul de la instalaţiile de drenare care nu mai funcţionează prezintă o reală preocupare în ceea ce priveşte sănătatea. De vreme ce reţeaua de canale colectoare sub presiune este prin proiectare etanşă, conexiunile conductei asigură scurgerea minimă a apei de canalizare. Acesta poate fi un fapt important în zonele supuse contaminării apelor subterane.

Sistemele de canalizare sub presiune trebuie utilizate în oraşele mai mici, la distanţă, şi acolo unde utilizarea unui sistem de canalizare gravitaţional este impracticabilă sau neeconomică. Sistemele de canalizare sub presiune au fost folosite intens în SUA şi în Europa, timp de aproximativ 30 de ani. Aceste sisteme reprezintă o soluţie eficientă pentru zonele mici şi acolo unde sistemele convenţionale sunt impracticabile, precum ar fi terenurile stâncoase, deluroase şi / sau cele încărcate cu apă sau în alte situaţii considerate justificate.

Sistemele de canalizare sub presiune reprezintă o modalitate economică şi ecologică de colectare, transportare şi evacuare a apelor reziduale din gospodării. Odată instalate, singurele părţi vizibile ale unui astfel de sistem de canalizare sub presiune sunt capacul rezervorului şi panoul de control.

Cele două tehnologii principale ale sistemului de colectare sub presiune disponibile în prezent, sunt pompa efluent cu rezervor septic (STEP) şi pompa cu tocător (GP). Ambele tehnologii folosesc reţele de canalizare cu diametru mic, din PVC sau HDPE, în mod normal cu un diametru de 2-8 ţoli, care urmăresc conturul terenului, pentru a transporta apele uzate către locaţia pentru epurare sau către o reţea de canalizare mai mare într-o municipalitate învecinată, fără necesitatea unor excavaţii în adâncime, găuri de acces sau staţii de ridicare.

Sistem de canalizare cu efluent (pompa efluent cu rezervor septic) În cadrul sistemelor STEP, apa uzată curge într-un rezervor septic convenţional, pentru captarea solidelor. Efluentul lichid curge într-un rezervor colector, care conţine o pompă şi dispozitivele de control. Efluentul este ulterior pompat şi transferat spre epurare.

Reabilitarea rezervoarelor septice existente, în zone care sunt deservite de sisteme cu rezervoare septice / instalaţii de drenare, pare să fie o oportunitate pentru a face economii financiare, dar un număr mare dintre acestea (de cele mai multe ori reprezentând chiar majoritatea lor), trebuiesc înlocuite sau extinse dincolo de durata de viaţă a sistemului, din cauza unei capacităţi insuficiente, a deteriorării rezervoarelor din beton sau din cauza scurgerilor.

Rezervorul septic, filtrul si pompa de la fiecare casă înlătură solidele sedimentabile, iar efluentul curge prin linia de colectare către sistemul de epurare cu film fix recirculant. Acest sistem foloseşte o tehnologie simplă, cu costuri reduse în materie de operare şi întreţinere, pentru a produce un efluent care este adeseori de o calitate superioară faţă de efluentul care a fost supus unei epurări secundare tradiţionale. De exemplu, în sistemul de tip STEP descris mai sus, sedimentarea solidelor în rezervoarele septice individuale permite utilizarea unei linii de colectare cu un diametru mai mic, care este mult mai rapid şi mai uşor de instalat decât ţevile de colectare tradiţionale cu diametrul între 6 şi 8 ţoli. (150 – 200 mm 24

NIRAS

capitolul 1

diametru). Conducta mai mare şi instalaţia mult mai complexă conduc la costuri mult mai mari per metru liniar şi la un deranj mult mai mare al itinerarului de parcurs (a se observa Figura 1.2.11).

Fig. 1.2.11. Sistem de canalizare STEP Sistem de canalizare cu tocător (din fişa informativă EPA-Tehnologia privind apele uzate, sisteme de canalizare, presiune)

În cadrul unui sistem de canalizare cu tocător, apa de la canalizare se scurge într-o galerie subterană, unde o pompă cu tocător mărunţeşte elementele solide şi evacuează apa uzată într-un sistem de conducte presurizat. Sistemele de canalizare cu tocător nu necesită un rezervor septic, dar pot avea nevoie de o putere mai mare decât sistemele STEP, din cauza operaţiunii de măcinare. Un sistem de canalizare cu tocător poate avea ca rezultat economii masive de costuri de capital pentru zonele noi, care nu au rezervoare septice sau pentru zonele mai vechi, unde multe dintre aceste rezervoare trebuiesc înlocuite sau reparate.

Figura 1.2.11 prezintă o pompă de efluent tipică pentru un rezervor septic, în timp ce figura 1.2.12 prezintă o pompă tipică cu tocător, care se foloseşte la epurarea apelor uzate rezidenţiale.

Acestea se folosesc adeseori în locuri în care peisajul este fie foarte deluros, fie foarte plat, în zone care se inundă în mod obişnuit sau care au vaste întinderi de apă sau unde este impracticablă instalarea altor tipuri de sisteme de canalizare. Un sistem de canalizare sub presiune este alcătuit dintr-o reţea de conducte complet izolate, care se alimentează de la unităţile de pompare situate la fiecare proprietate conectată. Unitatea de pompare procesează apa reziduală de pe proprietate şi o transferă către sistemul de canalizare sub presiune situat pe stradă. Sistemul de canalizare sub presiune se constituie parte din reţeaua

25

NIRAS

capitolul 1

generală de conducte, care în final transferă apa uzată către cea mai apropiată staţie de epurare a apelor uzate, care poate fi în apropriere sau la câţiva kilometri depărtare.

Acest sistem necesită numai câteva şanţuri superficiale şi un diametru al conductelor relativ mic, de 40 mm, în interiorul proprietăţii şi până la 160 mm diametru în afară.

Odată instalat, singurele părti vizibile ale sistemului de canalizare sub presiune sunt capacul rezervorului şi panoul de control, după cum se arată în figura 1.2. 13.

Fig. 1.2.12. O unitate de canalizare sub presiune, în prezentare secţionată şi finală, aşa cum se prezintă în gradină

Fig 1.2.13. O unitate de canalizare sub presiune, instalată şi în funcţiune Care sunt componentele care alcătuiesc un sistem de canalizare sub presiune (cu tocător) ?

26

NIRAS

capitolul 1

Sistemul de canalizare sub presiune este alcătuit din patru elemente cheie, după cum se arată mai jos.

1. Unitatea de pompare Aceasta include o pompă de mici dimensiuni, un rezervor de stocare, precum şi monitoare de nivel, care sunt toate instalate în subteran, astfel încât numai partea de sus a rezervorului de stocare (sau capacul), să fie vizibilă.

2. Kit pentru supapa de limitare Kitul asigură faptul că apa reziduală, care se află deja în sistemul de canalizare sub presiune, nu mai poate reintra pe proprietate şi permite personalului care se ocupă de întreţinere să se izoleze de sistem, în eventualitatea unei situaţii de urgenţă.

3. Branşament la proprietate Este o conductă cu diametru de mici dimensiuni (nu foarte diferită de o conductă din cadrul unui sistem de spriklere de mari dimensiuni), care face legătura dintre canalul dumneavoastră colector şi unitatea de pompare de pe proprietate.

4. Panoul de control Sisteme de canalizare vacuumată Un sistem de canalizare vacuumată utilizează diferenţa de presiune dintre presiunea atmosferică şi un vacuum parţial menţinut în reţeaua de conducte şi vasul de colectare din staţia de vacuum. Această presiune diferenţială permite unei staţii centrale de vacuum să colecteze apa reziduală de la mai multe mii de locuinţe individuale, în functie de teren şi de situaţia la nivel local. Canalizările vacuumate profită de pantele naturale existente în teren şi sunt cele mai economice în solurile nisipoase plate, cu cantităţi mari de ape subterane.

Un sistem de canalizare vacuumată este alcătuit din: • Tanc de colectare; • Unităţile de vacuum; • Sistemul de monitorizare pentru tancurile de colectare; • Liniile de canalizare vacuumată.

Fig 1.2.14. Conectare tipică la staţia centrală de vacuum

27

NIRAS

capitolul 1

Fig 1.2.15. Sistem tipic de canalizare vacuumată

Fig 1.2.16. Staţie vacuumată tipică

1.3 Compoziţia şi caracteristicile apei de canalizare (din punct de vedere calitativ şi cantitativ) 1.3.1 Introducere 28

NIRAS

capitolul 1

Ce este apa uzată (reziduală)?

Deşeurile lichide - apele uzate (reziduale) - reprezintă, în principal, cantitatea de apă cu care a fost aprovizionată o comunitate după ce a fost folosită într-o varietate de scopuri (a se vedea fig. 1.1.2). Din punctul de vedere al surselor de generare, apa uzată poate fi definită drept o combinaţie între deşeurile lichide care sunt evacuate din reşedinţe, instituţii, precum şi sedii comerciale şi industriale, împreună cu respectiv apă subterană, apă de suprafaţă şi apă de ploaie.

Atunci când apa reziduală neepurată se acumulează şi i se permite să devină septică, descompunerea materiei organice pe care o conţine va duce la condiţii neprielnice care includ şi producerea unor gaze cu miros urât. În plus, apa uzată neepurată conţine numeroase micro-organisme patogene, care sălăşluiesc în tractul intestinal al oamenilor.

Apa uzată conţine de asemenea şi un număr mare de nutrienţi, care pot stimula creşterea plantelor acvatice şi care pot conţine compuşi toxici, care ar putea fi mutagenici sau carcinogeni. Din aceste motive, îndepărtarea imediată şi fără neplăceri a apelor uzate de la sursele de generare, urmată de epurare, reutilizare sau evacuare în mediul înconjurător apare ca fiind de o relevanţă semnificativă pentru protejarea sănătăţii publice şi a mediului.

Ce este ingineria în domeniul apelor uzate?

Ingineria în domeniul apelor reziduale este acea ramură a ingineriei mediului, în care principiile de bază ale ştiinţei şi ingineriei sunt aplicate pentru rezolvarea problemelor legate de epurarea şi re-utilizarea apelor reziduale. Obiectivul esenţial al ingineriei în domeniul apelor reziduale îl reprezintă protecţia sănătăţii publice de o manieră corespunzătoare cu preocupările legate de mediu sau cele de natură economică, socială şi politică. Pentru a proteja sănătatea publică şi mediul înconjurător, este necesar să existe cunoştinţele referitoare la (1) elementele de bază ale preocupărilor în domeniul apelor uzate, (2) impactul acestor constituenţi atunci când apa uzată se împrăştie în mediu, (3) transformarea şi soarta pe termen lung a acestor constituenţi în cadrul proceselor de epurare, (4) metodele de epurare care pot fi utilizate pentru îndepărtarea sau modificarea constituenţilor constataţi în apa uzată şi (5) metodele de valorificare sau de înlăturare a elementelor solide generate de sistemele de epurare.

Pentru a furniza o perspectivă iniţială asupra domeniului ingineriei apelor uzate, se defineşte mai întâi terminologia comună, urmată de (1) o dezbatere a problemelor care trebuie analizate în ceea ce priveşte planificarea şi proiectarea sistemelor de management al apelor uzate şi (2) situaţia actuală a noilor direcţii în domeniul ingineriei apelor uzate.

Termen Biosolide

Tabel 1.3.1 Terminologia folosită în domeniul ingineriei apelor uzate Definiţie În principal, un produs organic, semisolid al apei uzate, care rămâne după ce solidele sunt stabilizate biologic sau chimic şi sunt adecvate pentru o utilizare benefică 29

NIRAS

capitolul 1

Termen Definiţie Biosolide categoria Biosolide în care elementele patogene (inclusiv viruşii enterici, Ab bacteriile patogene şi ouăle viabile de viermi intestinali) sunt reduse sub nivelurile detectabile în prezent.

Biosolide categoria Biosolide în care elementele patogene sunt reduse la niveluri care nu Bb constituie o ameninţare la adresa sănătăţii publice şi a mediului în anumite condiţii specifice de utilizare. Biosolidele din categoria B nu pot fi vândute sau predate în pungi sau în alte containere şi nu pot fi aplicate pe păşuni sau în grădinile caselor.

Caracteristicile apei Categorii generale de constituenţi ai apei uzate, cum ar fi cei de uzate natură fizică, chimică, biologică şi biochimică.

Compoziţie Structura apei uzate, inclusiv constituenţii fizici, chimici şi biologici.

Constituenţic Componentele, elementele individuale sau entităţile biologice, cum ar fi solidele suspendate sau azotatul de amoniu Contaminanţi Constituenţi care ajung în apă în timpul utilizării Dezinfecţie Reducerea prin mijloace fizice sau chimice a micro-organismelor cauzatoare de boli Efluent Lichidul descărcat de la o etapă de procesare Impurităţi Constituenţi care ajung în apă în timpul utilizării Surse difuze (non- Surse de poluare care îşi au originea în mai multe surse, pe o zonă punctuale) relativ extinsă Nutrient Un element care este esenţial pentru creşterea plantelor şi a animalelor. Nutrienţii din apa uzată, de regulă azotul şi fosforul, pot cauza creşterea nedorită a numărului de alge şi plante în lacuri şi cursurile de apă.

Parametru Un factor măsurabil precum temperatura Surse punctuale Încărcături poluante eliberate la o locaţie specifică prin conducte, scurgeri, precum şi mijloace de transport, fie de la staţiile de epurare ape uzate municipale, fie de la structurile de epurare deşeuri industriale.

Poluanţi Constituenţi care ajung în apă în timpul utilizării Ameliorare Epurarea apei uzate pentru o reutilizare ulterioară sau acţiunea de reutilizare a apei uzate epurate Reciclare Reutilizarea apei uzate epurate şi a biosolidelor în scopuri benefice Repurificare Epurarea apei reziduale la un nivel potrivit pentru o varietate de aplicaţii, inclusiv reutilizarea potabilă directă sau indirectă.

Reutilizare Utilizarea benefică a apei ameliorate sau repurificate sau a biosolidelor stabilizate.

Sedimente Solidele îndepărtate din apa uzată în cadrul procesului de epurare.

Solidele care mai sunt epurate încă o dată sunt denumite biosolide.

Solide Materialul îndepărtat din apa uzată prin separarea gravitaţională (prin agenţi de decantare, îngroşare, precum şi prin lagune) şi care reprezintă rezidurile în forma solidă în urma operaţiunilor de deshidratare. a

Adaptat, parţial, din Crites and Tchobanoglous (1998) U.S. Epa (1997 b). c Pentru evitarea oricăror confuzii, termenul de „constituenţi” se foloseşte în acest text în locul contaminanţilor, impurităţilor şi poluanţilor. b

30

NIRAS

capitolul 1

Ce se înţelege prin operarea corectă a staţiei de epurare de către operatori?

Operarea corectă a staţiei de epurare de către operatori cuprinde toate lucrările şi acţiunile necesare pentru: (1) o foarte bună operare a întregii staţii de epurare, în conformitate cu legile şi regulile privind mediul înconjurător, precum şi în conformitate cu toate aprobările oficiale, întocmite pentru proiect sau cu privire la gama de implicaţii date de staţia de epurare a apelor reziduale. În special, toate rezultatele (emisii, efluent, biosolide) să respecte termenii de mediu aprobaţi în vederea funcţionării staţiei de epurare a apelor reziduale.

(2) funcţionarea tuturor sistemelor în conformitate cu legile şi cu regulile privind condiţiile de igienă şi de lucru în siguranţă pentru întregul personal al staţiei respective, pentru vizitatori şi pentru toţi oamenii implicaţi în activităţile adiacente proiectului. Toţi operatorii trebuie vaccinaţi împotriva oricărei boli posibile, în conformitate cu reglementările în materie de igienă şi reglementarea oficială la nivel intern cu privire la staţia de epurare a apelor reziduale.

(3) funcţionarea corectă a tuturor pieselor şi echipamentelor (conducte, rezervoare, maşini, instrumente şi toate celelalte dispozitive şi motoare din staţia de epurare) pentru respectarea legilor şi a regulilor speciale în materie de echipamente similare, potrivit instrucţiunilor constructorului şi regulilor speciale, editate şi aprobate din partea autorităţilor pentru staţia de epurare respectivă.

(4) toate acţiunile în condiţii normale, neobişnuite sau în situaţii de urgenţă, în conformitate cu instrucţiunile sau comenzile din partea directorului staţiei respective, care este responsabil cu operarea.

(5) colectarea de mostre, pregătirea mostrelor şi transportul acestora la laborator pentru analiză.

(6) toate testele şi analizele de bază, dacă acestea sunt în responsabilitatea operatorilor.

(7) a ţine un calendar cu toate activităţile zilnice, toate evenimentele şi toate acţiunile în cadrul oricărei faze sau al oricărui eveniment programat, precum şi rezultatele şi comentariile în urma oricăror asemenea acţiuni.

(8) rapoarte săptămânale, lunare sau bi-lunare, semestriale sau anuale, cu toate rezultatele şi raportul complet de situaţie, în ceea ce priveşte starea echipamentelor.

Ce se înţelege printr-o întreţinere corectă?

O întreţinere corectă constă în toate acţiunile şi lucrările necesare pentru ca: (1) toate piesele şi echipamentele (ţevile, rezervoarele, maşinile, instrumentele şi toate dispozitivele şi motoarele din staţia respectivă) să respecte legile şi întregul manual, împreună cu limitările definite de constructori în ceea ce priveşte fiecare piesă şi tip de echipament şi instrument.

(2) toate programele de întreţinere preventivă să fie respectate.

(3) toate acţiunile de reparare şi întreţinere a tuturor echipamentelor să fie efectuate conform normelor.

(4) întreţinerea tuturor sistemelor să fie în conformitate cu legile şi cu regulile privind igiena şi condiţiile de lucru în siguranţă, în zonele de desfăşurare a activităţii. Toţi tehnicienii 31

NIRAS

capitolul 1

trebuiesc vaccinaţi împotriva oricărei boli posibile, în conformitate cu reglementările în materie de igienă şi reglementarea oficială la nivel intern cu privire la staţia de epurare a apelor reziduale.

(5) un calendar să fie ţinut cu toate lucrările zilnice de întreţinere, toate evenimentele şi toate acţiunile în cadrul oricărei activităţi sau al oricărui eveniment programat, precum şi rezultatele şi comentariile în urma oricăror asemenea acţiuni .

(6) contribuţia la rapoartele lunare sau bi-lunare, semestriale sau anuale, cu privire la toate daunele, evenimentele, modalităţile de reparare şi raportul complet al situaţiei privind starea echipamentelor.

Ce trebuie să ştie operatorul?

Operatorii trebuie să cunoască toate informaţiile de bază, teorice şi practice, şi instrucţiunile privind operarea şi întreţinerea: (1) toate aspectele de bază pentru a înţelege şi conduce toate procesele principale.

(2) întreaga teorie şi practică de bază, în ceea ce priveşte operarea şi întreţinerea corectă a staţiei de epurare a apelor reziduale.

(3) toate informaţiile necesare, în ceea ce priveşte condiţiile de siguranţă şi sănătate în zonele de desfăşurare a activităţii din cadrul staţiilor de epurare a apelor reziduale.

Ce face ca apele uzate să reprezinte un pericol?

Un număr mare de micro-organisme este prezentant în tabelul ce urmează, cea mai mare parte dintre aceştia având legătură cu bolilele patogene la oameni şi animale.

Organism Total coliforme Coliforme fecale Streptococi fecali Enterococi Shigella Salmonella Pseudomonas Aeroginosa Clostridium Perfringes Mycobacterium tuberculosis Chisturi protozoare Chisturi de Giardia Chisturi Cryptosporidium Oua viermi intestinali

TABELUL 1.3.2 Tipuri şi numărul de micro-organisme găsite în mod tipic în apa uzată domestică ne-epurată Concentraţie - număr/ml 105-106 104-105 103-104 102-103 Prezenta 100-102 101-102 101-103 Prezenta 101-103 10-1-102 10-1-101 10-2-102

Viruşi enterici 101 - 102 Sursa: Metcalf and Eddy. Inc. 1991 Notă: „Rezultatele acestor teste se raportează, în general, ca pozitive sau negative, şi rar cuantificate.”

Ce boli se pot transmite de la sistemele de apă reziduală?

32

NIRAS

capitolul 1

Tabel 1.3.3. Agenţi infecţioşi potenţial prezenţi în apa uzată domestică neprelucrată Organism Boală Observaţii Bacterii Escherichia coli (enteropatogenica) Legionella pneumophila Leptospira (150 spp.)

Salmonela typhi

Gastroenterită

Diaree

Legioneloză Leptospiroză Febră tifoidă

Boli respiratorii acute Icter şi febră (boala lui Weil) Febră mare, diareee şi ulceraţia intestinului subţire Intoxicaţie alimentară Dizenterie bacilară Diaree extremă şi deshidratare Diaree

Salmonella (~1700 spp.)

Shigella (4 spp.)

Vibrio cholerae

Salmoneloză Shigeloză Holeră

Yersinia enterolitica Viruşi Adenovirus (31 de tipuri) Enterovirus (67 de tipuri, de ex: viruşii Pollo, Echo şi Coxsackle) Hepatita A Agentul Norwalk Reovirus Rotavirus Protozoare Balantidium coli Cryptosporidium Entamoeba histolytica

Yersinoză

Giardia lamblia

Giardiază

Viermi intestinalia Ascaris lumbricoides Enterobius vericularis Fasciola hepatică Hymenolepis nana Taenia saginata

Ascaridioză Oxiurază (Enterobiază) Fasciolază Himenolepiază Teniază

Taenia solium

Teniază

Trichuris trichiura

Trichuriază

Boală respiratorie Gastroenterită, anomalii cardiace şi meningită Hepatită infecţioasă Gastroenterită Gastroenterită Gastroenterită

Icter şi febră Vomă

Balantidiază Cryptosporidioză Amebiază (dizenteria amebică)

Diaree şi dizenterie Diaree Diaree prelungită cu sângerare şi abcese pe ficat şi intestinul subţire Diaree medie spre severă, stare de greaţă şi indigestii Infestare cu viermi rotunzi Oxiuri Fasciola hepatică Tenia Tenia transmisă prin carnea de vită Tenia transmisă prin carne de porc Vierme bici

Sursa: Metcalf si Eddy. Inc. 1991 Notă: Viermii intestinali prezentaţi sunt cei care se bucură de o distribuţie la nivel global.

1.3.2. Componentele fluxurilor de apă reziduală Componentele care alcătuiesc fluxul de apă uzată de la o anumită comunitate depind de tipul de sistem de colectare folosit şi pot include: 33

NIRAS

capitolul 1

1. Apa uzată domestică (denumită şi apă uzată sanitară) este apa uzată evacuată din reşedinţe şi din alte structuri comerciale, instituţionale etc.

2. Apa uzată industrială este apa reziduală în care predomină deşeurile industriale.

3. Infiltraţie/Aflux este apa care intră în sistemul de colectare prin mijloace directe şi indirecte.

Infiltraţia reprezintă apa din afară care pătrunde în sistemul de colectare prin garniturile care prezintă defecte, prin crăpături şi spărturi sau prin pereţii poroşi.

Afluxul este apa pluvială care pătrunde în sistemul de colectare prin canalele colectoare, jgheaburile de acoperiş, canalele de scurgere de la fundaţie şi subsol sau prin capacele gurilor de acces.

4. Apa pluvială este scurgerea de suprafaţă care rezultă din apa de la ploi, sau din zăpada topită.

Se folosesc trei tipuri de sisteme de colectare pentru a se înlătura apele uzate şi apa pluvială: sisteme sanitare de colectare, sisteme de colectare a apelor pluviale şi sistemele de colectare combinată. Atunci când se folosesc sisteme separate de colectare a apei uzate (sisteme sanitare de colectare) şi a apei pluviale (sisteme de colectare a apei pluviale), fluxurile de apă uzată din sistemele de colectare sanitară sunt alcătuite din trei componente principale: (1) apa uzată domestică, (2) apa uzată industrială, şi (3) infiltraţia/afluxul. Atunci când se foloseşte un singur sistem de colectare (cel combinat), fluxurile de apă uzată constau din aceste trei componente plus apa pluvială. În ambele cazuri, procentul de componente de apă uzată va varia în funcţie de condiţiile la nivel local şi de momentul din anul respectiv.

1.3.3. Sursele apei uzate şi cotele de flux Datele care pot fi folosite pentru a estima cotele de flux medii ale apei uzate, provenind de la diverse surse domestice, industriale, comerciale, instituţionale şi industriale, precum şi contribuţiile aduse de infiltraţie / aflux, sunt prezentate în cadrul paragrafului de faţă.

Variaţiile cotelor de flux, care trebuie stabilite înainte de proiectarea sistemelor de colectare şi a sistemelor de epurare, sunt de asemenea dezbătute.

Principalele surse de apă reziduală domestică dintr-o comunitate sunt zonele rezidenţiale şi districtele comerciale. Alte surse importante includ structurile de tip instituţional şi recreativ.

Pentru acele zone deservite în prezent de sistemele de colectare, cotele de flux ale apei reziduale sunt stabilite în mod obişnuit din înregistrările existente sau prin măsurători directe pe teren.

Pentru zonele noi, cotele de flux ale apei reziduale rezultă dintr-o analiză a informaţiilor referitoare la populaţie şi la estimările pe cap de locuitor în ceea ce priveşte cotele de flux ale apei uzate, obţinute de la comunităţile similare. Înregistrările cu privire la consumul de apă pot fi folosite pentru a se estima cotele de flux.

Aceste înregistrări ajută în mod deosebit în acele părţi ale lumii, unde utilizarea apei pentru irigarea peisajului este limitată, iar 90% sau mai mult din apa folosită provine din apa reziduală. În Statele Unite, în medie 60-90% din consumul de apă per cap de locuitor devine 34

NIRAS

capitolul 1

apă reziduală. În Grecia şi alte zone mediteraneene, 75-90% din consum devine apă uzată (cu variaţii în funcţie de anotimpuri şi de activităţile principale ale zonei).

Cele mai mari procente se aplică în cazul zonelor din nord în timpul perioadelor cu vreme rece; cele mai scăzute procente se aplică în cazul regiunii semi-aride din sud-vestul Statelor Unite, unde irigarea peisajului se foloseşte intens.

Atunci când înregistrările privind consumul de apă se folosesc pentru a estima cotele de flux în materie de apă reziduală, cantitatea de apă consumată în scopuri precum irigarea (care nu se evacuează în sistemul de colectare), scurgerile din magistralele de apă şi conductele de serviciu, trebuie evaluată cu atenţie.

Zonele rezidenţiale În cazul multor zone rezidenţiale, cotele de flux ale apei reziduale se stabilesc de obicei în funcţie de populaţie şi de contribuţia medie pe cap de locuitor la apa uzată. În ceea ce priveşte zonele rezidenţiale, unde se planifică o dezvoltare rezidenţială semnificativă, ar trebui să se realizeze aceste cote de flux în funcţie de zonele de utilizare a terenului şi densităţile anticipate ale populaţiei.

Acolo unde acest lucru este posibil, aceste cote ar trebui să fie stabilite în funcţie de datele privind fluxul efectiv de la comunităţile similare selectate, de preferat din cadrul aceleiaşi zone. În trecut, pregătirea unor prognoze referitoare la populaţie, pentru a fi folosite la estimarea cotelor de flux ale apei uzate, era de cele mai multe ori responsabilitatea inginerului, dar în prezent datele referitoare la prognoza populaţiei sunt de regulă disponibile din partea agenţiilor de planificare la nivel local, regional şi naţional.

Cotele de flux ale apei reziduale pot varia în funcţie de cantitatea şi calitatea alimentării cu apă, precum şi de celelalte caracteristici de ordin economic, social şi alte caracteristici ale comunităţii.

Districtele comerciale Considerând funcţia şi activitatea acestora din urmă, cotele de flux unitare pentru aceste structuri comerciale pot varia în mod considerabil. Ca urmare a variaţiilor mari care au fost observate, trebuie să se depună toate eforturile posibile pentru a se obţine înregistrări de la structurile similare.

Dacă nu mai sunt disponibile niciun fel de alte informaţii, estimările pentru sursele comerciale selectate, considerând funcţia sau persoanele deservite se pot folosi prin utilizarea datelor prezentate în cadrul tabelului 1.3.4. În trecut, cotele de flux pentru apa uzată comercială se bazau de obicei pe datele comparative sau pe date anticipate. Cotele de flux se exprimau în general în materie de cantitatea fluxului pe arie unitară [m3/ha]. Valorile tipice admise pentru cota de flux în ceea ce priveşte ansamblurile comerciale se încadrau de obicei între 7.5 şi 14 m3/ha.

Tabel 1.3.4. Cote tipice de flux în materie de apă uzată de la sursele comerciale în Statele Unite şi în Europa Cota de flux, l / unitate Cota de flux, l / unitate în USA (*) în sudul Europei Sursă Unitate Gamă Tipic Gamă Tipic Aeroport Apartament Hotel

Pasager Dormitor Oaspete

11-19 380-570 150-230

15 450 190

10-20

15

200-500

300

35

NIRAS

capitolul 1

Cota de flux, l / unitate în USA (*) Gamă Tipic

Cota de flux, l / unitate în sudul Europei Gamă Tipic

Sursă

Unitate

30-57

40

30-50

40

Locaţie service autovehicole Salon bar / cocktail

Angajat Autovehicol deservit Loc Angajat

30-57

40

30-60

40

45-95 30-57

80 40

30-50 30-50

40 40

Persoană

40-60

50

40-60

50

Toaletă Angajat

1300-2300 30-57

1500 40

1000-2000 30-50

1500 40

Angajat

57-130

75

50-100

75

Oaspete

210-340

230

200-300

230

Oaspete

190-290

210

150-250

200

Angajat Utilizator Client

25-60 11-19 26-40

50 15 35

30-60 10-20 20-60

50 15 40

Angajat

26-50

40

30-50

40

4-11

8

4-11

8

8-15

10

8-15

10

11-19 660-1500 20-60

15 1000 40

10-20 400-800

15 600

Centru de conferinţe Magazin universal Clădire industrială (numai deşeurile sanitare) Motel (cu bucătărie) Motel (fără bucătărie) Birou Toaletă publică Restaurant: Centru de cumpărături

Teatru / Cinematograf Aulă Spital

Spaţiu de parcare Scaun / spectacol Oaspete Pat Angajat

Alte instituţii, în Pat 280-470 380 200-400 afara spitalelor Şcoală, cursuri de zi Cu cantină, sală de Elev 60-120 100 60-120 sport şi duşuri Numai cu cantină Elev 40-80 60 40-80 Şcoală, internat Elev 280-380 320 280-380 (*) Adaptat după Metcalf & Eddy (1991), Salvato (1992) şi Crites &Tchobanoglous (1998).

300

100 60 320

1.3.4. Variaţii de flux Informaţiile privind cotele de flux, care sunt necesare pentru proiectarea unei staţii de epurare apă uzată, includ următoarele (Metcalf & Eddy, 1991): Fluxul zilnic mediu - Cota de flux mediu care se realizează pe o perioadă de 24 de ore, în baza datelor privind cota de flux anual total. Inginerii de mediu utilizează cota de flux mediu pentru a evalua capacitatea unei staţii de epurare.

Flux zilnic maxim - Cota de flux maxim care se realizează în decursul a 24 de ore, în baza datelor privind funcţionarea anuala. Cota de flux zilnic maxim este importantă pentru proiectarea structurilor care implică timpul de retenţie, precum şi bazinele de egalizare şi rezervoare în care există contact cu clorul.

36

NIRAS

capitolul 1

Flux la orele de vârf - Cota de flux la orele de vârf, care se realizează în decursul a 24 de ore în baza datelor privind funcţionarea anuală. Datele cu privire la fluxurile de la orele de vârf sunt necesare pentru proiectarea sistemelor de colectare şi interceptare a apei de canalizare, a staţiilor de pompare apă reziduală, a fluxometrelor pentru apă uzată, a bazinelor de decantare, a rezervoarelor de sedimente, a rezervoarelor cu clor, a conductelor şi a canalelor din cadrul unei staţii de epurare.

Flux zilnic minim - Cota de flux minim care se realizează în decursul a 24 de ore, în baza datelor privind funcţionarea anuală. Cotele de flux minim sunt importante în procesul de dimensionare a conductelor, acolo unde ar putea apărea depuneri de solide la cotele de flux scăzut.

Flux orar minim - Cota de flux orar minim, care se realizează în decursul a 24 de ore, în baza datelor privind funcţionarea anuală. Inginerii de mediu au nevoie de aceste date şi, respectiv, de cotele săptămânale de flux de apă uzată (Metcalf & Eddy, 1991).

Variaţiile mari de cote de flux în materie de apă uzată se pot produce în cadrul unei anumite municipalităţi date. Spre exemplu, cotele de flux minimă la maximă se încadrează între 20 şi 400% în cazul cote zilnice medii pentru comunităţile mici cu mai puţin de 1000 de locuitori, între 50 şi 300% pentru comunităţile cu o populaţie între 1000 şi 10.000 de locuitori şi până la 200% pentru acele comunităţi cu până la 100.000 de locuitori. Municipalităţile mari prezintă variaţii de flux mediu, de la 125 la 150%. Atunci când scurgerea de suprafaţă de la apa pluvială ajunge în sistemele de canalizare municipale, cota de flux maxim este adeseori de două până la patru ori fluxul mediu pe timp de vreme uscată.

37

NIRAS

capitolul 1

Fig. 1.3.1. Evoluţia zilnică şi săptămânală a cotelor de flux a apei uzate domestice (după Metcalf & Eddy, 1991) Principalii constituenţi şi parametri ai calităţii apei reziduale 1) Solide suspendate, solide dizolvate, solide volatile şi non-volatile, solide organice / anorganice şi biodegradabile 2) pietriş, grăsimi / uleiuri, gaze, 3) mirosuri, 4) BOD5, COD, TKN, TP, aciditate / alcalinitate, 5) Microbi şi ameninţări pentru sănătate Tabelul 1.3.5. Principalii constituenţi care reprezintă o preocupare în materie de epurarea apelor uzate (cu relevanţa acestora pentru managementul apelor uzate) Constituent Solidele suspendate

Elemente organice biodegradabile

Motivaţie Solidele suspendate pot conduce la apariţia unor depozite de sedimente şi a unor condiţii anaerobe, atunci când apa ne-epurată se evacuează în mediul acvatic.

Alcătuite în principal din proteine, carbohidraţi şi grăsimi, elementele organice biodegradabile se măsoară de obicei în materie de BOD (necesarul de oxigen biochimic) şi COD (necesarul de oxigen chimic). Dacă se evacuează neepurate în mediu, stabilizarea lor biologică poate conduce la secarea surselor naturale de oxigen şi la apariţia unor condiţii septice.

38

NIRAS

capitolul 1

Constituent

Motivaţie

Bolile contagioase pot fi transmise prin intermediul organismelor patogene, care pot fi prezente în apa uzată.

Atât azotul, cât şi fosforul, împreună cu carbonul, reprezintă nutrienţi esenţiali pentru creştere şi dezvoltare. Atunci când aceştia sunt eliberaţi în Nutrienţi mediul acvatic, aceşti nutrienţi pot conduce la creşterea periculoasă a vieţii acvatice. Atunci când sunt evacuaţi în exces pe pământ, pot conduce la poluarea apelor subterane.

Compuşi organici şi anorganici selectaţi în funcţie de gradul acestora cunoscut sau suspectat de Poluanţi prioritari carcinogenicitate, mutagenicitate, teratogenicitate sau gravă toxicitate. Mulţi dintre aceşti compuşi se găsesc în apa uzată.

Aceste elemente organice tind să reziste în faţa metodelor convenţionale de epurare a apelor Elemente organice refractare uzate. Exemple tipice includ surfactanţii, fenolii şi pesticidele folosite în agricultură.

Metalele grele apar de regulă în apa uzată, în urma activităţilor comerciale şi industriale şi se Metale grele poate să trebuiască să fie înlăturate dacă respectiva apă uzată urmează să fie refolosită.

Constituenţii anorganici de tip calciu, sodiu, precum şi sulfaţii apar în alimentarea cu apă Elemente anorganice dizolvate domestică iniţială, ca rezultat al utilizării apei şi poate să trebuiasca să fie înlăturaţi dacă respectiva apă uzată urmează să fie refolosită.

Adaptat parţial după Crites &Tchobanoglous (1998) şi Metcalf and Eddy (1991) Elemente patogene

39

NIRAS

capitolul 1

Figura 1.3.2. Dispozitivele de preluare a mostrelor, În fig. 1.3.2., sunt prezentate dispozitivele de preluare a mostrelor folosite pentru colectarea mostrelor de apă uzată pentru analiză: (stanga) unitatea frigorifică folosită pentru a colecta zilnic mostre mixte şi (dreapta) dispozitiv portabil de preluare a mostrelor, folosit pentru colectarea mostrelor orare individuale, pe parcursul unei zile la diferite locaţii. Mostrele individuale sunt combinate pentru a obţine încărcături cu pondere în cadrul fluxului respectiv.

Tabelul 1.3.6. Analizele comune folosite în vederea evaluării constituenţilor descoperiţi în apele uzatea Testb

definiţie

Caracteristici de natură fizică Total solide Total solide volatile Total solide fixe Total solide suspendate Solide volatile suspendate Solide suspendate fixe Total solide dizolvate Solide dizolvate volatile Total solide fixe dizolvate

Abreviere TS TVS TFS TSS VSS FSS TDS (TS - TSS) VDS FDS

Solide sedimentabile Distribuire particule

PSD

Utilizarea / semnificaţia rezultatelor testelor respective

Pentru evaluarea potenţialului de reutilizare a apei uzate şi stabilirea celui mai potrivit tip de operaţiuni şi procese pentru epurarea acesteia din urmă.

Pentru stabilirea acelor solide care se vor sedimenta în virtutea gravitaţiei, într-o perioadă de timp dată Pentru evaluarea performanţei proceselor de

40

NIRAS

Testb

capitolul 1

Abreviere

definiţie

Turbidititate

NTU

Culoare

Maro deschis, gri, negru

Transmitanţă

%T

Miros

TON

Temperatură

°C sau °F

Densitate

ρ

Conductivitate

EC

Utilizarea / semnificaţia rezultatelor testelor respective epurare Folosită pentru evaluarea calităţii apei uzate epurate Pentru evaluarea stării apei uzate (curată sau septică) Folosită pentru evaluarea caracterului potrivit al efluentului epurat pentru dezinfecţia cu raze ultraviolete Pentru a stabili dacă mirosurile vor reprezenta o problemă Importantă pentru proiectarea şi operarea proceselor biologice în cadrul structurilor de epurare

Folosită pentru evaluarea adecvanţei efluentului epurat pentru aplicaţiile în agricultură

Caracteristici chimice anorganice Amoniu liber

NH4+

Azot organic

Org N

Azot total Kjeldahl

TKN (Org N + NH4+)

Nitriţi

NO2-

Nitraţi

NO3-

Azot total Fosfor anorganic Fosfor organic Fosfor total

TN Inorg P Org P TP

pH

pH = - log [H+]

Alcalinitate

∑ HCO3- + CO3- 2 + OH- - H+ -

Cloruri

Cl

Sulfaţi

SO4-2

Metale

As, Cd, Ca, Cr, Co, Cu, Pb, Mg,

Folosit ca măsurătoare a nutrienţilor prezenţi şi a gradului de descompunere în apa reziduală evacuată

Formele oxidate pot fi luate drept o măsură a gradului de oxidare. Pot fi folosiţi ca şi măsură a nutrienţilor prezenţi

O măsură a acidităţii sau alcalinităţii unei soluţii acvatice O măsură a capacităţii de tampon a apei uzate Pentru o evaluare a caracterului potrivit al apei uzate de a fi refolosită în agricultură Pentru evaluarea potenţialului de formare a mirosurilor şi poate avea un impact asupra tratabilităţii sedimentelor de deşeuri Pentru evaluarea caracterului potrivit al apei uzate de a fi refolosită şi pentru efectele de

41

NIRAS

Testb

capitolul 1

definiţie

Abreviere Hg, Mo, Ni, Se, Na, Zn

Elemente şi compuşi anorganici specifici Diverse gaze Caracteristici chimice organice Necesarul pe cinci zile de oxigen biochimic carbonic Necesarul maxim de oxigen biochimic carbonic

O2, CO2, NH3, H2S, CH4

Utilizarea / semnificaţia rezultatelor testelor respective toxicitate în epurare. Urmele de metale sunt importante pentru o epurare biologică Pentru evaluarea prezenţei sau absenţei unui anumit constituent specific Prezenţa sau absenţa gazelor specifice

CBOD5

O măsură a cantităţii de oxigen necesară pentru stabilizarea biologică a deşeurilor

UBOD (sau BODu, BODL)

O măsură a cantităţii de oxigen necesară pentru stabilizarea biologică a deşeurilor

Necesarul de oxigen azotic

NOD

Necesarul de oxigenul chimic Carbon organic total

COD TOC

Compuşi organici specifici şi categorii de compuşi

MBAS, CTAS

O măsură a cantităţii de oxigen necesară pentru oxidarea biologică a azotului din apa uzată cu nitraţi Folosit adeseori ca un înlocuitor al testului BOD Folosit adeseori ca un înlocuitor al testului BOD Pentru a stabili prezenţa compuşilor organici specifici şi pentru a evalua dacă va fi nevoie de măsuri de proiectare specifice pentru înlăturare

Caracteristici biologice Organisme coliforme

Micro-organisme specifice Toxicitate

MPN (cel mai probabil număr) Bacterii, viruşi, protozori, viermi TUa si TUc

Pentru a evalua prezenţa bacteriilor patogene şi a eficacităţii procesului de dezinfecţie Pentru a evalua prezenţa organismelor specifice în legătură cu operarea staţiei de epurare şi pentru reutilizarea apei Unitate toxică acută, Unitate toxică cronică

a Adaptat parţial din Crites & Tchobanoglous (1998) b Detalii cu privire la diversele tipuri se pot găsi în Metodele Standard (1998)

MĂSURAREA NECESARULUI DE OXIGEN BIOCHIMIC În sistemul natural al apei, majoritatea contaminanţilor organici sunt degradaţi prin metabolismul bacteriilor. Cantitatea de oxigen folosită în metabolismul elementelor organice biodegradabile poartă denumirea de Necesarul de Oxigen Biochimic (BOD). Prin urmare, BOD este un indicator comun al gradului de contaminare al apei naturale cu poluanţii organici.

Tabelul 1.3.7. Tipurile şi numărul de micro-organisme care se găsesc în mod obişnuit în apa uzată domestică ne-epurată (Bolile pot fi transmise de următoarele organisme patogene, care pot fi prezente în apa uzată).

Organism Concentraţie-număr / ml 42

NIRAS

capitolul 1

Total coliforme Coliforme fecale Streptococi fecali Enterococi Shigella Salmonella Pseudomonas Aeroginosa Clostridium Perfringes Mycobacterium tuberculosis Chisturi protozoare Chisturi de Giardia Chisturi Cryptosporidium Oua viermi intestinali

105-106 104-105 103-104 102-103 Prezenta 100-102 101-102 101-103 Prezenta 101-103 10-1-102 10-1-101 10-2-102

Viruşi enterici 101 - 102 Sursa: Metcalf & Eddy, 1991 Notă: Rezultatele acestor teste se raportează în general ca pozitive sau negative, decât cuantificate. În următorul tabel sunt prezentaţi compuşii mirositori din apa de canalizare ne-epurată, care cauzează neplăcerile din zonele învecinate .

Component mirositor Amine Amoniac Diamine Hidrogen sulfurat Mercaptan Sulfuri organice Metil-indol

Tabelul 1.3.8 Compuşi mirositori asociaţi cu apa uzată ne – epurată Formulă chimică Asemănare cu CH3NH2, (CH3)3H Peşte NH3 Amoniac NH2(CH2)4NH2, NH2(CH2)5NH2 Peşte stricat H2S Ouă stricate CH3SH, CH3(CH2)SH Varză stricată (CH3)2S, (C6H5)2S Varză stricată C9H9N Dejecţie

43

NIRAS

capitolul 1

O ABORDARE MAI ANALITICĂ A PRINCIPALILOR PARAMETRI pH... pH-ul este o măsură a cât de acidă, sau alcalină este o anumită soluţie. În apa pură, la temperatura camerei, o mică parte (în jur de două la fiecare miliard), din moleculele apei (H2O sau, în realitate, H-O-H) se disociază, în mod spontan, într-un ion de hidrogen încărcat pozitiv (H+) şi un ion negativ de hidroxid (OH-). Există un număr egal de asemenea ioni, astfel încât apa se consideră a fi neutră. Unele materiale, atunci când sunt dizolvate în apă, vor produce un exces de (H+), fie ca şi consecinţă a faptului că acestea conţin aceşti ioni şi îi eliberează atunci când sunt dizolvate, fie întrucât reacţionează cu apa şi o determină pe aceasta să producă un surplus de ioni de hidrogen. Substanţele care fac acest lucru se numesc acizi. În acelaşi fel, unele substanţe chimice, denumite baze sau alcali, produc un exces de ioni de hidroxid. Scara folosită pentru a descrie concentraţia de acid sau de bază, este cunoscută sub denumirea de pH, pentru potenţialul ionului de hidrogen. Un pH cu valoarea 7 este neutru. Valorile pH-ul mai mari de 7 sunt alcaline; valorile sub 7, sunt acide.

Scara porneşte de la zero, care este foarte acid, şi merge până la paisprezece, care este foarte alcalin. Această scară este una logaritmică, prin aceasta înţelegându-se faptul că fiecare modificare a unei unităţi de pH reprezintă de 10 ori modificarea concentraţiei ionilor de hidrogen. Aşadar, o soluţie care are un pH cu valoarea 3 conţine de 10 ori tot atâţia ioni (H+) ca acelaşi volum al unei soluţii cu un pH cu valoarea 4, de 100 de ori ca o soluţie cu pH de valoare 5, de o mie de ori ca o soluţie cu pH cu valoare 6 şi aşa mai departe. Câteva materiale comune şi valorile lor pH aproximative sunt: acizi: băuturi gazoase, 2 până la 4; sucul de lămâie, în jur de 2.3; oţetul, în jur de 3; iar baze : praful de copt, 8.4; laptele 10.5; amoniacul, 11.7; leşia, 14 până la 15. În timp ce pH-ul măsoară concentraţia ionilor de hidrogen sau de hidroxid, acesta poate să nu măsoare cantitatea totală de acizi sau de baze din soluţia respectivă. Şi asta întrucât majoritatea acizilor şi a bazelor nu se separă complet în apă. Prin aceasta se înţelege că acestea nu eliberează în apă decât o parte din ionii de hidrogen sau de hidroxid. Un acid puternic, de tipul acidului clorhidric, HCl, eliberează toţi ionii de H+ în apă. Concentraţia de H+ este aceeaşi ca şi concentraţia totală a acidului. Un acid mai slab, cum ar fi acidul acetic (acidul din oţet), poate elibera numai câteva procente din hidrogenul pe care îl are disponibil. Dacă încercaţi să neutralizaţi un acid, adăugând o bază, precum hidroxidul de sodiu, cantitatea de care aţi avea nevoie pentru a neutraliza un acid puternic ar putea fi calculată direct din formula pH a soluţiei acide. Dar în cazul unui acid mai slab, pH-ul nu va „spune întreaga poveste”. Cantitatea totală de bază necesară ar fi mult mai mare. Şi asta întrucât pe măsură ce OH- din bază reacţionează cu H+ în soluţie pentru a forma apa, mai mulţi H+ se vor elibera din partea nedisociata a acidului pentru a le lua locul acestora din urmă. Neutralizarea nu va fi completă decât atunci când întregul acid slab va fi disociat.

Oxigentul Dizolvat (OD) La fel ca şi în cazul solidelor şi al lichidelor, gazele se pot dizolva în apă. Şi, la fel ca şi în cazul solidelor şi lichidelor, gaze diferite pot să prezinte variaţii mari în ceea ce priveşte solubilitatea acestora, prin aceasta înţelegându-se cât de mult anume se pot dizolva în apă.

44

NIRAS

capitolul 1

O soluţie care conţine o concentraţie maximă pe care o poate suporta apa se presupune că este saturată. Oxigenul, elementul care există sub formă de molecule de O2, nu este foarte solubil în apă. O soluţie saturată la temperatura camerei şi la o presiune normală, conţine numa în jur de 9 părţi la milion de oxigen dizolvat per greutate (9 mg/l). Temperaturile mai scăzute şi presiunile mai mari sporesc gradul de solvabilitate şi invers.

Oxigenul dizolvat este esenţial pentru peşti pentru ca aceştia să poată respira. Multe forme microbiene au nevoie de acest oxigen dizolvat. Oxigenul legat în moleculele apei (H2O) nu este disponibil în acest scop şi nu este în starea de oxidare potrivită, oricum. Solubilitatea scăzută a oxigenului în apă înseamnă că nu trebuie mult material consumator de oxigen ca să se epuizeze rezerva de oxigen dizolvat. După cum s-a menţionat şi anterior, produsele rezultate în urma biodegradării şi care nu necesită oxigen sunt mirositoare, toxice şi / sau inflamabile. Oxigenul dizolvat suficient este esenţial pentru funcţionarea adecvată a multor procese de epurare a apei uzate. Rezervoarele de sedimentare activate au adeseori concentraţia de oxigen dizolvat monitorizată în mod permanent. Cantităţile scăzute de oxigen dizolvat pot fi setate să pornească o alarmă sau să activeze o buclă de control, care va creşte furnizarea de aer în rezervorul respectiv.

Oxigenul dizolvat poate fi măsurat prin intermediul unei proceduri destul de delicate care foloseşte chimia umedă, cunoscută sub denumirea de titrarea Winkler. Oxigenul dizolvat este mai întâi capturat, „fixat”, ca oxid de mangan, de culoare portocalie. Acesta este ulterior dizolvat cu acid sulfuric în prezenţa ionului de iodura, care este transformat în iod de către manganul oxidat. Iodul este titrat folosindu-se tiosulfatul de sodiu standard.

Concentraţia iniţială de oxigen dizolvat se calculează din volumul de soluţie de tiosulfat necesară. Măsurătorile OD se pot realiza mai convenabil cu ajutorul instrumentelor electromecanice. „Contoarele-OD” se supun unui număr mai mic de interferenţe decât titrarea Winkler. Acestea sunt portabile şi se pot calibra direct folosindu-se oxigenul din aer.

Figura 1.3.3. Contoare de osigen dizolvat Necesarul de oxigen biochimic (BOD) Necesarul de oxigen biochimic este o procedură comună pentru stabilirea măsurii în care oxigenul din cadrul unei mostre poate să sprijine viaţa microbiană. Următorul test pentru determinarea necesarului de oxigen biochimic se bucură de o anumită popularitate în multe laboratoare de mediu, unde se analizează mostre de apă uzată, compost, sedimente şi sol.

Cu toate că metodele pentru fiecare matrice sunt similare, această metodă se concentrează pe tehnica asociată numai cu efluenţii de apă reziduală. Principalele detalii legate de această metodă sunt preluate special din Metode Standard de Examinare a Apei şi Apei Uzate (Metoda 507: 1985, şi Metoda 218B: 1971) de la Agenţia pentru Protecţia Mediului din SUA 45

NIRAS

capitolul 1

1979 (Metoda 405.1). Apar şi uşoare variaţii au fost adăugate şi ceva informaţii suplimentare, iar modificările vor fi subliniate. Pot exista şi alte metode în rândul laboratoarelor care efectuează acest test, aşa că trebuie întărit faptul că această metodă, deşi aprobată, nu include totul. În plus, această procedură se potriveşte numai pentru mostrele lipsite de interferenţe serioase ale matricei. Pentru a obţine o evaluare mai largă a necesarului de oxigen, se pot explora şi alte arii de interes, inclusiv CBOD (necesarul de oxigen carbonic), COD (necesarul de oxigen chimic) şi TOC (carbon organic total).

Testul pentru necesarul de oxigen biochimic este important în special în procesul de epurare al apei reziduale, în structurile de producţie alimente, precum şi în structurile de filtrare, unde concentraţia de oxigen este de o importanţă crucială pentru întregul proces şi pentru rezultatele finale. Concentraţii mari de oxigen dizolvat (OD) traduc faptul că absorbţia de oxigen de către micro-organisme este scăzută, împreună cu distrugerea necesară a surselor de nutrienţi din mostră. Pe de altă parte, citirile de OD scăzut semnifică un necesar de oxigen la cote înalte din partea micro-organismelor şi poate conduce la posibile surse de contaminare în funcţie de proces. Realizarea testului pentru BOD necesită un angajament semnificativ de timp pentru pregătire şi analiză. Întregul proces necesită cinci zile şi abia în ultima zi datele sunt colectate şi evaluate. În tot acest timp, în mostrele respective se plasează iniţial o serie de micro-organisme şi li se furnizează o sursă de nutrient de carbon, din acid gluconic-glutaminic. Mostra se introduce ulterior într-un mediu potrivit pentru creşterea şi dezvoltarea bacteriană la temperaturi de reproducere, surse de nutrienţi şi lumină într-un incubator la 200C, astfel încât oxigenul să fie consumat. Controalele, standardele de calitate şi diluţiile se realizează de asemenea pentru a verifica atât acurateţea, cât şi precizia. Determinarea oxigenului dizolvat din cadrul unei mostre se poate stabili prin metodele de titrare Winkler. Diferenţa dintre citirile iniţiale privind OD (înainte de incubaţie) şi citirile finale privind OD (după 5 zile de incubaţie) prezintă BOD al mostrei respective. O limită de detectare potrivită, în conformitate cu controlul calităţii mediului, este de 1 mg / L.

46

NIRAS

capitolul 1

Fig. 1.3.4 Curba tipică BOD pentru apa uzată domestică, cu prezentarea necesarului de oxigen –carbon şi oxigen-azot. (Reprodus cu permisiunea din partea S.R. Qasim, 1985, Staţii de epurare a apelor reziduale –Planificare, proiectare şi funcţionare, New York: Holt, Rinehart & Winston.)

De ce 5 zile ?...

Poate să dureze şi până la 25 de zile înainte să se detecteze orice alte modificări într-un vas în care se realizează testul BOD. În funcţie de natura mostrei respective, testul poate fi aproape de a fi finalizat în câteva zile. Un compromis rezonabil între a aştepta prea mult timp pentru a obţine rezultatele şi a obţine nişte rezultate care nu sunt de încredere, îl reprezintă aceste 5 zile. Atâta vreme cât mostrele sunt aproximativ la fel de la o perioadă de analiză la alta, testul la 5 zile funcţionează destul de bine. De exemplu, mostrele dintr-un proces din cadrul unei staţii de epurare apă uzată vor fi în mare cam de aceeaşi natură de-a lungul unor perioade îndelungate de timp. Testul BOD la 5 zile va fi foarte util prezentând variaţii în ceea ce priveşte performanţa staţiei de epurare respective. Următoarea imagine prezintă o simulare a testului BOD cu diferite cote. Luaţi aminte la linia verticală pe 5 zile. În cazul în care mostrele sunt destul de diferite ca alcătuire, eroarea în ceea ce priveşte compararea acestora la 5 zile va fi una gravă şi ar trebui să se acorde o perioadă mai lungă de timp pentru testul respectiv. Acest lucru trebuie echilibrat printr-o perioadă mai lungă de timp de aşteptare până să ai anumite rezultate, iar întârzierea în ceea ce priveşte efectuarea unor adaptări în baza acestor rezultate, ar putea fi costisitoare.

Necesarul de oxigen chimic (COD) Testul COD se realizează prin încălzirea unei părţi a mostrei respective într-o soluţie de cromat acid, care oxidează materia organică în mod chimic. Restul de cromat care a rămas (măsurat prin titrare) sau cantitatea de crom redus produsă (măsurată cu ajutorul 47

NIRAS

capitolul 1

spectofotometrului) se traduce printr-o valoare a necesarului de oxigen. Biodegradabilitatea, toxinele şi bacteriile nu sunt importante, iar testul se finalizează în aproximativ două ore.

Valoarea rezultată va fi mai mare decât în cazul BOD. Total carbon organic (TOC) Totalul carbon organic se determină cu ajutorul instrumentelor. Carbonul organic se oxidează în dioxid de carbon prin ardere sau prin procesul de oxidare chimică într-o soluţie.

Gazul dioxid de carbon este apoi explorat şi măsurat cu ajutorul spectometriei cu infraroşu sau prin redizolvarea acestuia în apă şi măsurând modificarea pH-ului, gazul fiind acid. Atât COD cât şi TOC pot fi corelate adeseori cu BOD în cazul unei mostre de apă uzată, dar fiecare apă uzată este diferită. Orientativ, COD pentru o apă uzată domestică ne-epurată, este în jur de 2.6 ori valoare unui BOD la 5 zile.

Solidele Apa, ca lichid, poate conţine o cantitate însemnată de materiale solide, atât sub formă dizolvată, cât şi suspendată. Termenul dizolvat implică fapul că moleculele individuale ale unei substanţe se amestecă cu moleculele apei. În practică, solidele se clasifică drept dizolvate, dacă trec printr-un filtru de fibră de sticlă standard cu pori de dimensiunea unui micrometru. Solidele care rămân prinse în filtru sunt, prin definiţie, solide suspendate.

Solidele care se depun în afara unei mostre de apă, după ce au stat timp de o oră, se definesc drept sedimentabile. Solidele se clasifică în continuare drept fixe şi volatile. Solidele fixe sunt de fapt, cenuşa rămasă în urma arderii solidelor uscate; solidele volatile sunt acele solide care se pierd în această procedură. Suma celor două reprezintă totalul. (Acest lucru poate fi oarecum confuz, întrucât cuvântul „total” se foloseşte atunci când se descrie suma

Fig 1.3.5. Alcătuire tipică a solidelor într-o apă uzată ne-epurată 48

NIRAS

capitolul 1

(solidele plutitoare nu sunt incluse) Adaptat parţial din Crites & Tchobanoglous (1998) solidelor suspendate şi a celor dizolvate). Solidele volatile se folosesc adeseori drept o estimare a materiei organice prezente.

Solidele din apa uzată contribuie la formarea sedimentelor. Solidele volatile pot fi asociate cu necesarul de oxigen. Solidele organice suspendate şi dizolvate joacă un rol principal în ceea ce priveşte poluarea (prin sprijinirea dezvoltării de micro-organisme precum sursele de hrană şi protejarea micro-organismelor de duşmani şi dezinfectanţi). Majoritatea tehnologiilor de epurare se concentrează pe îndepărtarea sau eliminarea solidelor organice din apa uzată, astfel că efluentul pune mai puţine probleme în ceea ce priveşte creşterea numărului de germeni patogeni şi de diverse micro-organisme, care cauzează probleme mediului înconjurător, ecologiei sistemelor naturale şi sănătăţii publice.

Tabelul 1.3.9 Clasificarea particulelor în total solide, în legătură cu dimensiunea acestora şi forma lor în apa uzată Clasificarea particulelor Dimensiunea particulelor [mm] Disolvate Sub 10-6 Coloidale 10-6 – 10-3 Suspendate 10-3 – 10-2 Sedimentabile Peste 10-2 După Corbitt, R.A., 1990

49

NIRAS

capitolul 1

Figura 1.3.6. Inter-relaţionările dintre solidele constatate în apă şi în apa uzată. În mare parte din literatura privind calitatea apei, solidele care trec prin filtru poartă denumirea de solide dizolvate. (Tchobanoglous & Schroeder, 1985.)

50

NIRAS

capitolul 1

Fig 1.3.7 Clasificarea solidelor din apa reziduală de putere medie (Metcalf & Eddy, 1991) Nutrienţii Nutrienţii sunt percepuţi de regulă, drept compuşi de azot sau fosfor, deşi cu siguranţă şi alte elemente, precum fierul, magneziul şi potasiul, sunt necesare pentru creşterea bacteriilor şi plantelor. Azotul se produce în principal în formele oxidate de nitraţi (NO3-) şi nitriţi (NO2-), formele reduse de amoniu (NH3) sau „azotul organic”, unde azotul este parte dintr-un compus organic cum ar fi aminoacidul, o proteină, un acid nucleic sau unul dintre multi alţi compuşi. Toţi aceştia pot fi folosiţi drept nutrienţi, deşi azotul organic trebuie să se descompună mai întâi într-o formă mai simplă. Fosforul este important din punct de vedere biologic, sub formă de fosfat, cea mai oxidată formă a elementului. Cea mai disponibilă formă din punct de vedere biologic este ortofosfatul dizolvat (PO4-3). În soluţie, există până la trei hidrogeni ataşaţi de o moleculă, fiecare scăzând cu 1 încărcătură negativă a ionului. Cât de mulţi ioni de hidrogen sunt ataşaţi de moleculă depinde de valoarea pH-ului. Există şi forme condensate de fosfat, cu mai mult de un atom de fosfor pe ion, cum ar fi pirofosfatul şi polifosfaţii. Există şi fosfaţi organici, iar toate aceste forme pot fi fie dizolvate, fie în particulă (insolubile). Suma tuturor acestor forme este recunoscută sub denumirea de fosfor total.

Aceşti nutrienţi sunt importanţi în apele naturale întrucât, în exces, aceştia pot cauza probleme în ceea ce priveşte creşterea numărului de alge şi de buruieni acvatice. În ceea ce priveşte epurarea apelor uzate, un deficit de nutrienţi poate limita eficacitatea proceselor de epurare biologică. În unele staţii care epurează apele uzate industriale, amoniul şi acidul fosforic trebuie adăugate suplimentar.

Clorul 51

NIRAS

capitolul 1

Elementul pur există ca moleculă, Cl2, care este gaz sau lichid la temperaturi normale, în funcţie de presiune. Atunci când se dizolvă în apă, în cea mai mare parte reacţionează pentru a forma acidul hipocloric (HOCl) şi acidul clorhidric (HCl), care fac apa mai acidă. HOCl se disociază, într-o oarecare măsură, pentru a forma H+ şi OCl-, denumit ion de hipoclorit.

(HCl disociază complet.) Dacă există suficientă alcalinitate pentru a reacţiona cu ionii de hidrogen produşi şi pentru a menţine pH-ul în jurul unei valori neutre, majoritatea clorului va fi sub forma acidului hipocloric şi a ionului de hipoclorit. Dezinfecţia se poate realiza folosindu-se soluţii de hipoclorit de sodiu, care produc aceleaşi subtanţe în soluţie. Ionul de hipoclorit nu este considerat un dezinfectant la fel de puternic precum HOCl, astfel ca pH-ul poate afecta eficienţa dezinfectantului. Clorul dizolvat, acidul hipocloric şi ionul de hipoclorit, luate împreună, sunt cunoscute sub denumirea de „clor liber”. Clorul liber poate reacţiona cu amoniul din soluţie pentru a forma compuşi denumiti cloramine, care sunt nişte dezinfectanţi mai slabi decât clorul liber, dar care prezintă avantajul de a nu fi afectaţi de reacţiile adverse în măsura în care este clorul liber. Clorul liber (şi cloraminele) reacţionează cu compuşii de azot organic pentru a forma cloraminele organice, care sunt nişte dezinfectanţi chiar şi mai slabi. Cloraminele sunt denumite „clor combinat”, iar suma dintre formele libere şi cele combinate poartă denumirea de „clor total”. (Luaţi aminte că o cantitate suficient de mare de clor poate oxida amoniul; acest fapt poate fi folosit drept un mijloc chimic de distrugere a amoniului).

Clorul este cel mai comun agent de dezinfecţie folosit în cazul apei potabile şi al apei uzate.

Intră puţin în dizgraţie şi ca urmare a produselor secundare toxice şi carcinogene, cum ar fi cloroformul, care se formează atunci când reacţionează cu materia organică prezentă în apă.

Dacă nu se reduce la forma de clorură, clorul simplu este toxic pentru viaţa acvatică din apele primitoare. Clorul pur, în fază lichidă sau de gaz reprezintă un pericol în materie de depozitare şi transport, întrucât există posibilitatea să fie eliberat accidental în atmosferă.

Unele staţii de epurare trec la soluţia pe bază de hipoclorit, întrucât este mai sigur în manevrare. Altele elimină clorul în totalitate şi folosesc dezinfecţia pe bază de raze ultraviolete sau cu ozon.

Uleiuri şi grăsimi Este denumirea dată unei categorii de materiale, care pot fi extrase din apă cu ajutorul unor solvenţi organici. Acestea pot fi de origine biologică (grăsimi animale şi uleiuri vegetale), minerală (hidrocarburile de petrol) sau pot fi compuşi organici sintetici. Uleiurile şi grăsimile de la restaurante şi de la industriile de prelucrare alimentară pot înfunda sistemele de canalizare, cauzând o blocaje. Produsele pe bază de petrol pot fi toxice şi inflamabile şi pot acoperi suprafeţele şi pot interfera cu biodegradarea efectuată de către micro-organismele din staţiile de epurare a apei reziduale. În mare lor majoritate, sunt biodegradabile, în special uleiurile şi grăsimile biologice, dar reprezintă o problemă, ca urmare a creării unei faze separate în apă.

Metalele Din punct de vedere chimic, metalele se clasifică drept elementele care tind să piardă electroni în timpul unei reacţii chimice. Ca solide, au electroni care se pot mişca cu uşurinţă, 52

NIRAS

capitolul 1

ceea ce îi face buni conductori de electricitate şi reflectori de lumină. În cadrul unor compuşi, aceştia tind să aibă o încărcătură pozitivă, întrucât au pierdut electronii (care purtau o încărcătură negativă) şi tind să facă legătura cu non-metalele. Această tendinţă face ca unele dintre metale, precum fierul şi magneziul, să fie utile din punct de vedere biologic, ca parte din compuşii activi din punct de vedere biochimic, precum enzimele. Altele, cum ar fi plumbul, cadmiul şi mercurul, sunt foarte toxice, întrucât inteferează cu funcţionarea normală a acestor compuşi biologici. Agenţia pentru Protecţia Mediului din SUA listează nouă metale folosite în industrie (arsenic, cadmiu, crom, cupru, plumb, mercur, nichel, argint şi zinc) drept metale toxice „extrem de poluante”.

Cianura Cianura este denumirea unui ion alcătuit din carbon şi azot, CN-. Se foloseşte în industria minieră şi de placare a metalelor (de regulă sub formă de săruri de sodiu şi potasiu, NaCN sau KCN) pentru capacitatea sa de a se lega foarte puternic cu metalele pentru a forma ioni complecşi, solubili în apă. Această trăsătură o face extrem de toxică pentru fiinţele vii, întrucât împiedică activitatea normală a moleculelor importante din perspectivă biologică, ce conţin metale. Cu toate acestea, este biodegradabilă în concentraţii scăzute prin prin acţiunea unor bacterii. Iar acestea se pot adapta la concentraţii mai mari, dacă li se acordă suficient timp pentru o astfel de adaptare. Cu toate acestea, pentru micro-organismele neadaptate dintr-o staţie de epurare a apei reziduale, cianura deversată de o anume industrie poate conduce la inhibiţia, sau chiar la moarta, bacteriilor, fapt ce cauzează o disfuncţiune a staţiei.

53

NIRAS

capitolul 1

Compuşii organici toxici Un compus organic este orice compus care conţine carbon, cu excepţia monoxidului de carbon şi a dioxidului de carbon, a carbonaţilor şi a cianurilor. Compuşii organici conţin lanţuri şi / sau inele de atomi de carbon conectaţi, adeseori cu alte elemente chimice ataşate. Există milioane de posibili compuşi, posedând multe proprietăţi foarte utile. Mulţi sunt activi din punct de vedere biologic, de vreme ce toate fiinţele vii sunt alcătuite din molecule organice. Industriile folosesc şi produc mii de compuşi organici în procesul de fabricaţie al unor articole precum plastic, fibre sintetice, cauciuc, produse farmaceutice, pesticide şi produse petroliere. Agenţia pentru Protecţia Mediului din SUA listează 116 dintre aceştia drept „poluanţi toxici” extremi; multe ţări au liste şi mai lungi în acest sens.

Una dintre principalele grupări o reprezintă compuşii organici volatili (VOC), dintre care mulţi sunt solvenţi care conţin clor. Există şi hidrocarburile din petrol şi materialele folosite în industria plasticului, vopselurilor şi produselor farmaceutice. Grupul de semi-volatile include solvenţii, PAH (hidrocarburile aromatice policiclice, precum naftalina şi antracena, care sunt constituenţi pe bază de gudron de cărbune), precum şi pesticidele (în special, pesticidele clorurate) şi PCB (bifenili policloruraţi, care erau utilizaţi în trecut în transformatorii electrici şi în alte produse).

Alcalinitate Alcalinitatea în apa uzată apare ca rezultat al prezenţei hidroxizilor [OH-], carbonaţilor [CO3-], şi bicarbonaţilor [HCO-] unor elemente precum calciul, magneziul, potasiul şi amoniul. Dintre acestea, bicarbonaţii de calciu şi magneziu sunt cei mai comuni. Boraţii, silicaţii, fosfaţii şi alţi compuşi pot contribui la alcalinitatea apei. Alcalinitatea din apa reziduală contribuie la rezistenţa faţă de modificările de pH cauzate de adăugarea de acizi. În mod normal, apa uzată este alcalină, primindu-şi alcalinitatea de la furnizarea de apă, de la apele subterane, precum şi din materialele adăugate în timpul utilizării domestice. Concentraţia de alcalinitate în apa uzată este importantă atunci când urmează a fi folosită epurarea chimică şi biologică, în îndepărtarea nutrienţilor biologici, precum şi atunci când amoniul urmează să fie înlăturat prin striparea aerului.

Micro-organisme patogene Apa de canalizare conţine un număr mare de viruşi, bacterii, ciuperci, protozoare şi viermi (precum şi ouale acestora din urmă). Acestea provin de la oameni care, fie sunt infectaţi, fie sunt purtători. În timp ce multe dintre acestea pot fi măsurate direct prin intermediul tehnicilor microscopice (unele după concentrare), analizele cel mai des folosite şi efectuate sunt pentru aşa-numitele „organisme indicator". Aceste organisme, deşi nu foarte vătămătoare în sine, sunt foarte uşor de testat şi sunt alese întrucât indică probabilitatea ca alţi agenţi patogeni mult mai periculoşi să fie în preajmă. De exemplu, staţiilor de epurare a apei uzate li se solicită adeseori să efectueze teste ale efluenţilor pentru grupul cunoscut sub denumirea de „coliforme fecale”, care include specia E. coli, indicator al contaminării cu materiale din intestinele animalelor cu sânge cald. Sistemele de distribuţie a apei efectuează teste pentru un grup mult mai cuprinzător, denumit „coliforme totale”, iar în unele cazuri, pentru contaminarea generală cu bacterii (numărarea bacteriilor heterotrofice sau HTP).

54

NIRAS

capitolul 1

Tabelul 1.3.10 Ocurenţa anumitor patogeni în urinăa, fecale şi dejecţii b Agent patogen Denumirea pentru infecţia cauzată Prezent în Urină Fecale Canalizare Bacterii Escherichia coli Diaree * * * Leptospira interrogans Leptospiroză * Salmonella typhi Febră tifoidă * * * Shigella spp Shigelioză * Vibrio cholerae Holeră * Viruşi Poliovirus Poliomielită * * Rotaviruşi Enterită * Protozoare-amoebe şi chisturi Entamoeba histolytica Amebiază * * Giardia intestinalis Giardioză * * Viermi intestinali-ouă parazite Ascaris lumbricoides Ascaridioză * * Fasciola hepatica Fasciolază * Ancylostoma duodenale Parazitoză intestinală * * Necator americanus Parazitoză intestinală * * Schistosoma spp Schistosomioză * * * Taenia spp Teniază * * Trichuris trichiura Vierme bici * * a Urina este de regulă sterilă; prezenţa patogenilor indică, fie o poluare a dejecţiilor, fie o infectare a gazdei, în principal cu Salmonella typhi, Schistosoma haematobium sau Leptospira.

Tabelul 1.3.11. Supravieţuirea patogenilor excretaţi (la 20-30°C) Tipul de patogen Timpii de supravieţuire [zile] În fecale, În apa dulce şi îngrăşăminte apa de În sol Pe recolte din excremente canalizare şi noroi Viruşi Enteroviruşi <100 (<20) <120 (<50) <100 (<20) <60 (<15)* Bacterii Coliforme fecale <90 (<50) <60 (<30) <70 (<20) <30 (<15) Salmonella spp. <60 (<30) <60 (<30) <70 (<20) <30 (<15) Shigella spp. <30 (<10) <30 (<10) <10 (<5) Vibrio cholerae <30 (<5) <30 (<10) <20 (<10) < 5 (<2) Protozoare <30 (<15) <30 (<15) <20 (<10) <10 (< 2) Chisturi de Entamoeba <30 (<15) <30 (<15) <20 (<10) <10 (< 2) histolytica 55

NIRAS

Tipul de patogen

capitolul 1

Timpii de supravieţuire [zile]

În fecale, În apa dulce şi îngrăşăminte apa de În sol Pe recolte din excremente canalizare şi noroi Viermi intestinali Multe Multe Multe <60 (<30) Ouă de Ascaris lunbricoides Luni Luni Luni * Cifrele din paranteze indică intervalul obişnuit de supravieţuire. Sursa: Feachem (1983)

56

As e s tpr o i e taf os t na nt a tc us pr i j i nul Co mi s e i Eur o pe ne .

Ac e a s t apubl i c a t i er ee c t adoa rv i z i une aa ut o r ul ui i i a rc o mi s i anupoa t e de c l a r a t ar e s po ns a b i l a pe nt r uut i l i z a r e ai nf o r ma t i i l o rc o nt i nut e .