Dezvoltarea industriala din ultimele decenii, la nivel mondial, a dus la cresterea incarcarii apelor uzate cu substante poluante greu de retinut prin tehnologiile clasice.
Romania a fost declarata de Uniunea Europeana drept zona sensibila si cu atat mai mult se impune un grad de epurare avansat a apelor uzate orasenesti.
O noua tehnologie de retinere din apele uzate a compusilor azotului si fosforului (in special), precum si a altor impurificatori a caror structura chimica si biologica nu permite ca acestia sa fie retinuti si eliminati intr-o statie de epurare obisnuita, este epurarea tertiara.
1. Metode fizice de epurare avansata:
1.1 Microfiltrarea (micrositarea):
Microfiltrarea sau micrositarea consta in trecerea apelor uzate epurate prin procedee mecano-biologice printr-o sita deasa, alcatuita dintr-o panza de otel inoxidabil, sau din masa plastica cu ochiuri extrem de fine, cu interspatii microscopice. In timpul procesului de filtrare sunt retinute pe site particulele ramase in apa epurata dupa decantoarele secundare si ale caror particule sunt mai mici decat cele ale ochiurilor.
1.2 Filtrarea prin mase granulare:
Filtrarea prin pamant de diatomee, prin nisip, sau prin nisip si antracit este folosita cu bune rezultate pentru epurarea tertiara a apelor uzate. Prin aceste instalatii si in mod deosebit prin filtrele rapide de nisip, s-a asigurat reducerea materiilor solide in stare de suspensie si a CBO5-ului, in paralel cu eliminarea fosforului si a azotului.
1.3 Sisteme cu membrane pentru epurarea apelor uzate:
Procesul cuprinde folosirea unor membrane imersate direct in bazinele tehnologice, acest lucru ducand la scaderea cheltuielilor de investitie si exploatare. Membranele imersate au o structura de fire tubulare, acestea functioneaza sub o depresiune slaba atragand apa curata spre interiorul firelor, lasand in reactor masa biologica si poluantii. Cu ajutorul acestor tehnologii de epurare se reduce semnificativ incarcarea apelor uzate in CBO5, CCO, amoniu, nitrogen si fosfor.
2. Metode fizico-chimice de epurare avansata:
Metodele fizico-chimice utilizate in epurarea avansata a apelor uzate sunt: coagularea chimica, adsorbtia, spumarea, electrodializa, osmoza inversa, distilarea, inghetarea, schimbul ionic, extractia cu solventi, oxidarea chimica si electrochimica.
2.1 Coagularea chimica:
Materiile coloidale si in suspensie foarte fina, pot fi indepartate din apa uzata numai daca sunt facute sedimentabile, prin adaugare de coagulanti.
2.2 Adsorbtia:
Adsorbtia este fenomenul de fixare si de acumulare a moleculelor unui gaz sau ale unui lichid (adsorbat) pe suprafata unui corp solid (adsorbant). Substantele retinute de adsorbant pot fi puse in libertate prin incalzire sau prin extractie, adsorbantul recapatandu-si aproape integral proprietatile si poate fi folosit din nou pentru adsorbtie.
3. Metode biologice de epurare avansata:
Epurarea biologica avansata a apelor uzate se impune atunci cand prin procedeele clasice nu pot fi separate acele substante si elemente chimice, care prin continutul lor, pot accentua poluarea emisarilor, facandu-i improprii pentru alimentarile cu apa, pentru cresterea pestiilor sau pentru zonele de agrement. Procedeele prin care se pot separa substantele poluante din apele reziduale sunt: striparea cu aer; irigarea cu ape uzate; iazurile de stabilizare; filtrele biologice; biofiltrele; bazinele cu namol activ; bazinele de denitrificare si bazinele de nitrificare.
3.1 Nitrificarea:
Nitrificarea este procesul de oxidare a amoniacului ( NH4+ -N) in nitrit si apoi in nitrat, cu ajutorul a doua grupe de bacterii: nitrosomonas si nitrobacteriile. Aceste bacterii au o dezvoltare lenta si se numesc bacterii nitrifiante (nitrificatoare).
3.2 Denitrificarea:
In cadrul proceselor de denitrificare, substantele anorganice si combinatiile oxidate ale azotului sunt transformate cu ajutorul bacteriilor heterotrofe, in azot gazos liber. Pentru descompunerea substantelor pe baza de carbon, bacteriile extrag oxigenul legat chimic si nu oxigenul liber dizolvat, din combinatiile azotului cu hidrogenul si se impune crearea unor conditii de mediu anoxice.
3.3 Striparea cu aer:
Striparea cu aer consta in introducerea de bule de aer in apa uzata, prin care poluantii volatili prezenti trec din faza apoasa lichida in faza apoasa gazoasa, fiind transportati astfel in atmosfera. Procesul se aplica pentru eliminarea sulfurilor, a compusilor organici nepolari cu masa moleculara mica si mai ales a azotului amoniacal.
3.4 Irigarea cu ape uzate:
Irigarea cu ape uzate a terenurilor agricole poate conduce la indepartarea substantelor poluante continute in apele uzate. In timpul trecerii apelor uzate prin sol au loc procese de mineralizare a substantelor organice evidentiate prin reducerea semnificativa a indicatorilor: CBO5, CCO, N organic si azotul total.
3.5 Iazuri de stabilizare:
Iazurile de stabilizare sunt constructii utilizate cu bune rezultate pentru epurarea tertiara, folosindu-se efectul algelor de a asimila substantele nutritive, azotul si fosforul in special, indepartandu-le din apa. Plantele superioare care se dezvolta in aceste iazuri au nevoie de mari cantitati de fertilizanti.
3.6 Bazine cu namol activ si filtre biologice:
Aceste instalatii sunt practicate indeosebi pentru indepartarea din apele uzate a fosforului. Cresterea numarului de micro-organisme din namolul activ are la baza fosforul, ca fiind substanta nutritiva esentiala.
3.7 Barbotare (stripping):
Procesul este folosit pentru a recupera gaze volatile, precum NH4, hidrogen sulphide, hidrogen cianide, din apele uzate prin suflarea de aer. Dar gazele emise in atmosfera pot polua aerul: NH+4 -> NH3 + H+
3.8 Schimbul de ioni pentru recuperarea nutrientilor:
Schimbul de ioni este un proces in care ionii de pe suprafata unui solid sunt schimbati cu ioni similar incarcati in solutia cu care solidul este in contact. Schimbul de ioni are ca scop sa se recupereze ionii nedoriti din ape uzate. Cationii (ioni pozitivi) sunt schimbati pentru hidrogen sau sodiu, ca de exemplu inlaturarea ionilor de calciu (Ca2+) ce cauzeaza duritatea apei. Anionii (ionii negativi) se folosesc pentru ionii de hidroxid sau cloride.
4. Eliminarea fosforului:
Pe cale biologica, eliminarea fosforului se realizeaza in doua trepte: prin efectul bacteriilor anaerobe si a celor aerobe.
In treapta anaeroba, bacteriile facultativ anaerobe heterotrofe, transforma substantele organice usor de descompus in acizi organici care servesc ca substrat pentru alte micro-organisme. Bacteriile capabile sa acumuleze fosfati asimileaza aceasta substanta si produc apoi substantele de rezerva.
In treapta aeroba, fosfatul din apa este preluat de micro-organisme si acumulat in special de catre bacteriile capabile sa acumuleze fosforul sub forma de polifosfati.
Fosforul poate fi recuperat si prin precipitare chimica sau schimb de ioni.
Precipitarea chimica a compusilor de fosfor se face folosind sulfat de aluminiu (Al2(SO4)3, 18H20), hidroxid de calciu (Ca(OH)2) sau clorat de fier (FeCl3), dar trebuie examinata fiecare situatie separat.
5. Recuperarea metalelor (grele):
Metalele grele sunt vatamatoare in ecosisteme. Scoaterea lor prin procedee mecanice are o eficienta de 30%-70%, nu poate fi folosita tratarea biologica, aceste substante fiind inhibitori. Pentru recuperare se pot folosi metodele: precipitarea chimica, extractie si osmoza reversibila, care sunt insa metode costisitoare, necesitand un cost mare aceste metode fiind eficiente doar la cantitati mici de ape uzate.
Efectele fiziologice posibile ale substantelor greu de eliminat din apele uzate nu pot fi neglijate, deoarece consumarea acestor ape ca apa potabila reprezinta un pericol potential pentru sanatatea publica, iar ingerarea continua a acestor substante cu concentratii reduse poate avea efecte cumulative cu efecte imprevizibile pentru om si animale.
Ing. Jurj Nicoleta Luminita
Sef birou ACC
APM Arad
Sursa: Infomediu Europa
