FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 Axa prioritară nr. 3 „Creşterea adaptabilităţii lucrătorilor şi a întreprinderilor” Domeniul major de intervenţie 3.2. „Formare şi sprijin pentru întreprinderi şi angajaţi pentru promovarea adaptabilităţii” Titlul proiectului: : „COPMED – COMPETENTE PENTRU PROTECTIA MEDIULUI” Contract nr. POSDRU/81/3.2./S/52242 Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 –„Investeşte în oameni!
Tehnologii, instalaţii şi echipamente moderne pentru protecţia mediului la nivelul companiilor Prof.dr.ing. Dan Niculae ROBESCU 1
Probleme generale ale epurării apelor 1) Reducerea debitelor şi concentraţiilor prin folosirea de tehnologii uscate 2) Tehnologii cu eficienţă maximă şi epurare avansată 3) Instalaţii şi echipamente simple, compacte, uşor de realizat şi exploatat, utilizarea de materiale anticorozive 4) Fiabilitate şi anduranţă 5) Adaptabilitatea echipamentelor la cerinţele variate ale clienţilor 6) Automatizarea şi eficientizarea proceselor cu reducerea personalului de operare 7) Viteze de exploatare mai mari – performante 8) Rezolvarea finală a problemei nămolurilor 9) Costurile de operare 10)Consumurile energetice şi eficientizarea lor 11)Nu există noţiunea de proiecte tip, fiecare caz este unic 12)Marea varietate a condiţiilor de debit şi încărcări orare, diurne, sezoniere 13)Pregătirea personalului de specialitate 2
Schema generală a unei staĹŁii de epurare. 3
Apa uzată care intră în staţia de epurare conţine: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) l) m) n)
Reţineri în staţia de epurare.
corpuri mari; suspensii grosiere minerale; grăsimi emulsionate; grăsimi neemulsionate; suspensii minerale granulate fine; suspensii grosiere de natură organică; suspensii fine de natură organică; suspensii coloidale minerale; suspensii coloidale organice; substanţe minerale dizolvate; substanţe organice dizolvate; microorganisme; compuşi pe bază de azot; fosfor.
4
Echipamente de separare Grătare - Site Separarea cea mai fină - spaţii mai mici de 8 mm
Separarea fină
- spaţii între 8 – 20 mm
Separarea grosieră
- spaţii între 20 – 100 mm
Grătar cu îndepărtare automată 5
Grătar cu tocător . (A) efluent apă uzată, (B) prag, (C) barele grătarului, (D) motor tocător, (E) canal Parshall Grătar cu îndepărtare manuală. (A) efluent apă uzată, (B) Camera grătarului, (C) Barele grătarului, (D) platformă de drenaj
Camera grătarului Secţiune în tocător
6
7
Desnisipator – Separator de grăsimi
Separarea particulelor cu dimensiuni între 0,1 - 2 mm Materia organică nu trebuie să se separe împreună cu materiile inorganice, Condiţie viteza de curgere > 0,2 m/s Separarea materiilor organice este împiedicată prin asigurarea unei turbulenţe artificiale (prin aerare) Desnisipatoarele aerate se pot combina cu separatoarele de grăsimi
Desnisipator longitudinal
Desnisipator de adâncime
Desnisipator radial
8
9
Decantoare Decantorul longitudinal este în general folosit ca decantor primar pentru separarea particulelor din apele uzate brute, decantoare pentru ape de consum în procese de tratare, separatoare pentru apele uzate din industria petrochimică, şi, cu forma uşor modificată, la deznisiparea apelor uzate.
Schema unui decantor longitudinal curăţat mecanic 1 – canal de aducţiune a apei brute; 2 – sistem de liniştire; 3 – antecameră; 4 – conductă pentru evacuarea grăsimilor; 5 – podul raclor; 6 – lamă împingătoare pentru spumă; 7 – başa de nămol; 8 – zonă liniştită pentru sedimentare; 9 – lamă racloare; 10 - cochilă pentru colectarea flotanţilor; 11 – canal cu deversor pentru colectarea şi evacuarea apei tratate.
Decantor radial cu pod raclor 1 – decantor; 2 – conductă admisie apă brută; 3 – zonă de sedimentare; 4 – suportul pivotului central şi al jupei; 5 – canalul de colectare apă tratată; 6 – conul central; 7 – evacuare nămol; 8 – lame racloare; 9 – başă; 10 – cale de rulare; 11 – mecanismul de antrenare.
10
11
Bazinul de aerare Asigură procesul de aerare şi circulare Asigură condiţii ideale pentru bacteriile aerobe Procesul de aerare este influenţat de condiţiile de curgere Asigură recircularea în zonele de denitrificare şi în întreg bazinul de aerare
Echipamentele de aerare Echipamente de aerare de suprafaţă Echipamente de aerare pneumatice
Necesarul de oxigen Fără nitrificare
– COD = 0,1 – 1 mg/l
Cu nitrificare
– COD = 1,5 – 2 mg/l
Stabilizarea nămolului – COD = 0,1 – 1 mg/l 12
Schema procesului de metabolism în regimul aerob
Reziduuri nebiodegradabile
Neasimilabilă Substanţă organică (substrat)
Asimilabilă
oxigen, azot, fosfor
M ETAB O LI S M ANAB OLI SM
Creştere biomasă
Desorbţia produşilor metabolismului
Distrugere celule mature
CATAB O LI S M
Respiraţie (energie)
Produşi finali CO2, H2O, NH4+
13
Procedee de epurare biologică în regim natural
Iazurile biologice - flux luminos
O2 din aer
fotosinteză
ZONĂ AERATĂ Apă uzată
CO2+H2O
O2 + biomasă
Degradare aerobă
Apă epurată
Substanţă organică+O2 = CO2+biomasă ZONĂ DE TRANZIŢIE
sedimentare ZONĂ ANAEROBĂ
particule organice Fermentaţie anaerobă
Nămol organic
Câmpuri de irigare şi filtrare Filtre de nisip
Epurarea apelor uzate prin intermediul spaţiului radicular 14
Procedeul de epurare cu nămol activ în regim continuu cu recirculare
Epurarea biologică anaerobă a apelor uzate Descompunerea anaerobă a organice: - bacteriile acidogenice - bacteriile acetogenice - bacterii metanogenice
substanţelor
Schema procesului de epurare anaerobă cu nămol în suspensie
15
ÎNDEPĂRTAREA NUTRIENŢILOR DIN APELE UZATE Îndepărtare azot NITRIFICAREA •
NH4+ + 1.5O2 → NO2– + H2O + 2H+ + energie
•
NO2– + 0.5O2 → NO3– + energie NH4+ + 2O2 → NO3– + 2H+ + H2O
DENITRIFICAREA NO3- + 2e- + 2H+ = NO2- + H2O NO2- + e- + 2H+ = NO (g) + H2O 2NO + 2e- + 2H+ = N2O (g) + H2O N2O + 2e- + 2H+ = N2 (g) + H2O 16
NOI METODE DE ÎNDEPĂRTARE A AZOTULUI
Nitrificare
Denitrificare
Nitritare SHARON (Single reactor system for High activity Ammonium Removal Over Nitrite ) Anammox (ANaerobic AMMonia OXidation) CANON (Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite)
OLAND (Oxygen-Limited Autotrophic Nitrification-Denitrification) SNAP (Single-stage Nitrogen removal using Anammox and Partial nitratation) 17
InNITRI
BAR (BioAugmentation Regeneration)
BABE (BioAugmentation Batch Enhanced) 18
Îndepărtare fosfor recirculare “a”
recirculare “d”
Phoredox şi A/O recirculare “a”
Bardenpho modificat
recirculare “d”
Predenitrificare şi A2/O
recirculare “anx” recirculare “a”
recirculare “d” recirculare “anx”
recirculare “a”
recirculare “d”
UCT (3 sau 5 reactoare) recirculare “a”
UCT modificat recirculare “d”
Sistem Johannesburg
anaerob anoxic aerob 19
Echipamentele de aerare Echipamente de aerare de suprafaţă mecanice
20
Conducta de aspiraĹŁie a aeratorului giroscopic
21
Echipamente de aerare pneumatice Bule fine de aer
db = 2 – 3 mm
Bule medii de aer
db = 5 mm
Bule mari de aer
db = 20 mm
Difuzor tub cu membrană
Difuzor disc cu membrană
Difuzor tub ceramic
Difuzori plani
22
Membrană de silicon distrusă
23
Concentrare locală de bule, membrană distrusă
Funcţionare normală
Membrane colmatate
24
Exteriorul membranei
Interiorul membranei
25
Echiparea Bazinelor de Aerare (SEAU Viena)
26
Microorganisme găsite în nămolul activ
Sedimentarea nămolului activ Vorticella
Flagelate
Ciliate
27
Procese biologice combinate biofilm - nămol activ
Elementele purtătoare de biofilm sunt piese mici de diferite forme fabricate din materiale cu densitatea apropiată de cea a apei. Aceasta le permite să plutească liber în reactorul biologic, iar datorită mişcării permanente de revoluţie şi a formei rotunde, să nu permită aderarea nămolului.
Bioreactor ce utilizează procedeul MBBR
28
Tehnologii de epurare avansate (biofiltre, membrane) Scopul epurării avansate este fie de a diminua debitul de poluanţi înainte de descărcarea în emisar, fie de a produce o apă de o calitate corespunzătoare refolosirii Selecţia operaţiilor şi combinarea proceselor în tehnologia de epurare depinde de: a) capacitatea tehnologiei de a răspunde la necesităţile de epurare a apelor uzate; b) natura apei uzate – compoziţia şi concentraţia ei; c) compatibilitatea diferitelor operaţii şi procese; d) mijloacele de care se dispune; e) caracteristicile şi exigenţele mediului; f) fezabilitatea economică a sistemelor utilizate.
EF – efluent de la treapta fizică de epurare; EB – efluent din treapta biologică înainte de decantorul secundar; EBS – efluent din treapta biologică după clarificarea în decantorul secundar; AB – apă brută; N – nitrificare; NAR – nămol activ recirculat.
29
In – influent; Ef – efluent; DP – decantor primar; BAna - bazin de aerare cu nămol activ; DS – decantor secundar; Fl – filtrare; BC – bazin de contact; AC – reactor de adsorbţie cu cărbune; N – nitrificare; Ra – reactor aerob; An – zonă anoxică; Rban – reactor biologic anaerob.
Scheme tehnologice pentru epurarea avansată a apelor uzate. A – epurare biologică cu nămol activ şi filtrare; B – nămol activ + filtrare + adsorbţie pe cărbune activ; C – nitrificare cu nămol activ; D – nitrificare/denitrificare cu nămol activ folosind metanol ca sursă de carbon; E – procedeu cu nămol activ combinat cu sare metalică pentru eliminare fosfor; F – nitrificare/denitrificare cu nămol activ şi sare metalică; G – îndepărtare fosfor în curent principal biologic; H – îndepărtare azot şi fosfor pe cale biologică combinată cu filtrare.
30
Epurarea apei uzate cu biofiltre şi membrane Biofiltrul sau filtrul bacterian este un al doilea sistem utilizat curent în tehnica epurării biologice aerobe. Biofiltrul se amplasează în schema de epurare după decantorul primar. El se poate introduce în schemă şi după instalaţia de epurare cu nămol activ de mare încărcare în scopul de a finisa procesul de degradare al materiei organice. Există şi scheme de epurare completă a apelor uzate care conţin trei trepte echipate cu filtre biologice primul destinat eliminării produşilor de carbon, iar următoarele pentru procese de nitrificare şi denitrificare.
AS – Nămol activ TF – Filtru presă S – Decantor
BF – Bazin de reacţie C - Carbon N - Nitrificare
DN – Denitrificare P – Eliminare fosfor
HC – Concentraţii ridicare LC – Concentraţii mici
31
Principiile procesului de filtrare
Staţie de îndepărtare a compuşilor de carbon cu nitrificare 32
Biofiltration –upflow Biostyr® process
Biofiltration –upflow Biostyr® process
Scheme utilizate în epurarea cu biofiltre
Biofiltration –upflow Biostyr® process
Reactor biologic cu pat fluidizant 33
DynaSand filter (N/DN)
34
Biofiltrare SEAU Frankfurt 1,5 mil. p.e. cu predenitrificare
35
36
Eficienţa de îndepărtare în funcţie de natura membranei
37
Dispunerea membranelor
38
39
Configuraţii ale modulelor membranare (utilajelor de separare cu membrane)
Cu membrane plate Cu membrane tubulare Cu membrane hollow fiber Cu membrane spirale
Membrană plată Membrană hollow fiber
Membrană tubulară Membrană spirală
40
41
42
43
Etapele filtrării
Filtrarea în sens invers
14 Mai 2011
Braşov
44
45
Curăţarea membranelor
46
14 Mai 2011
BraĹ&#x;ov
47
Procese de ﾃｮndepﾄビtare a azotului
48
49
50
SHARON Rotterdam
14 Mai 2011
51
Tratarea nămolului
52
53
Concentrarea gravitaţională este foarte eficientă pentru nămolurile primare cărora le creşte conţinutul în solide de la 1-3% la 10%. Se realizează în rezervoare circulare de sedimentare.
54
Concentrarea prin flotaţie este eficienţă mai ales pentru nămolul activ, căruia îi creşte conţinutul de solide de la 0,5-1% la 3-6%.
55
Concentrarea centrifugală presupune sedimentarea particulelor de nămol în câmp centrifugal, în centrifuge decantoare orizontale sau verticale
Concentrator cu bandă - Nămolul este tratat cu agenţi polimerici şi apoi este transferat pe o bandă poroasă.
14 Mai 2011
56
Stabilizarea nămolurilor are drept scop: reducerea cantităţii de agenţi patogeni, eliminarea mirosurilor neplacute, înhibarea sau eliminarea potenţialului de putrefacţie.
57
Tipuri de digestie anaerobă
14 Mai 2011
BraĹ&#x;ov
58
59
ďƒ°StaĹŁii mici de epurare a apelor uzate
14 Mai 2011
60
61
62
Sisteme de monitorizare
63
64
65
66
67
68
69
Imagini din staţii de epurare din România. SEAU Urişor - Dej
Bazinul de omogenizare a apelor reziduale orăşeneşti cu apele reziduale industriale
Sondă de oxigen în bazinul de aerare
Canale deschise de admisie a apei uzate în bazinele de aerare
Privire de ansamblu asupra bazinelor de aerare
Suflantele de aer comprimat, producator INCDT COMOTI
70
Montarea senzorilor de OD in bazinul de aerare
14 Mai 2011
71
Montarea senzorilor de Suspensii Solide, in canalul de recirculare si spre concentrator a namolului
14 Mai 2011
72
Instalaţia de supraveghere, comandă şi control în funcţiune. Se observă calculatorul achiziţiei de date pornit, iar pe panoul operator afişată pagina cu configuraţia intrărilor
14 Mai 2011
73
SEAU Constanţa Sud
14 Mai 2011
Braşov
74
SEAU Cernavodă
14 Mai 2011
75