Retele de canalizare si statii de epurare orasenesti pentru comunitati mari (peste 2000 locuitori)
Aceste dispozitive asigura epurarea apelor menajere si industriale provenite din comunitati medii si mari (500 – 100.000 persoane) si sunt constituite din mai multe rezervoare din otel captusit cu strat izolator anticoroziv de sticla inclusiv marginile, conectate cu suruburi si garnituri hidroizolante in care se desfasoara intregul proces.
DESCRIERE PROCES BRS ( Bazin cu Reactii Secventiale)
Epuratoarele BRS folosesc namolul activ saturat si uscat ca proces de epurare. Sistemul de epurare BRS a fost aplicat cu succes in peste 330 de locatii din Statele Unite si alte tari la epurarea apelor provenite de la diverse comunitati de oameni, animale sau procese industriale. Sistemul BRS este format dintr-un singur bazin in care ciclic au loc procese de epurare. Este un bazin de namol activ in care are loc: egalizarea, aerarea si decantarea. BRS permite eliminarea azotului si fosforului prin mixarea anaeroba in timpul procesului (FILL) si prin pornirea/oprirea electro-suflantelor pe durata proceselor (REACT FILL) si (REACT). Toate sunt usor de programat prin sistemul de control automat.
Procesul ciclic desfasurat in BRS este:
MIX FILL - La inceputul fiecarui ciclu nivelul lichidului este tinut sub control la punctul inferior. In acest timp influentul patrunde in BRS si este amestecat in absenta aerarii. Incarcarea apei uzate din bazin creste datorita neaerarii. Oxigenul prezent din ciclul anterior sub forma de oxigen dizolvat si azot oxidat si din influentul de apa uzata sub forma de nitrati si nitriti este consumat rapid de catre heterotropi in prezenta unei mari concentratii de substrat. Pe durata procesului MIX FILL microorganismele de reducere a fosforului si cele de denitrificare migreaza in conditii anoxice catre substrat pana cand azotul oxidat este eliminat. O data eliminat oxigenul si azotul oxidat, procesul din MIX FILL continua in conditii anaerobe. Utilizarea unui agitator permite sistemului sa produca un amestec independent de cel obtinut in urma aerarii.
Conditiile anaerobe favorizeaza producerea fermentatiei in care microorganismele creeaza produse secundare cum ar fi acidul acetic boidegradabil. Microorganismele care asimileaza fosforul elibereaza polifosforul inmagazinat pentru a produce energia necesara acumularii acestor produse secundare sub forma de grasimi intracelulare cu o greutate moleculara ridicata. Fosforul eliberat ramane in solutie.
REACT FILL
- In timpul acestui proces incepe aerarea si se continua procesul MIX FILL. Datorita faptului ca se dezvolta conditii aerobe, microorganismele care asimileaza fosforul folosesc produse de stocare intracelulare pentru crestere. In timpul cresterii aerobe, organismele intracelulare stocate produc energie pentru reducerea fosforului celular suplimentar si stocarea acestuia ca fosfor intracelular. Microorganismele folosesc de 3 sau 4 ori mai mult fosfor decat ar folosi pentru crestere in procesul conventional de aerare a namolului activ. Termenul “rata de crestere a fosforului” este folosit pentru a descrie acest fapt. La sfarsitul acestui proces aportul de apa uzata este intrerupt.
REACT
- In timpul procesului REACT aerarea si amestecul continua iar debitul de apa uzata este deviat catre un alt BRS care are in componenta mai multe rezervoare. Reactiile pentru indepartarea substratului incepute in timpul procesului FILL sunt completate in timpul procesului REACT. Autotrofii si heterotrofii aerobi folosesc substrat rezidual astfel incat dupa procesul SETTLE, exista un lichid supernatant epurat. Tratamentul este controlat prin inchiderea respectiv deschiderea suflantelor pentru a produce conditii anaerobe si aerobe.
Controlul timpului de amestec si aerare este foarte important pentru obtinerea unei eficiente de epurare inalte. Ciclul inchis/deschis al aerului si mixerele produc nitrificare, denitrificare si indepartarea fosforului. Perioada procesului REACT este foarte importanta pentru apele uzate industriale sau greu de tratat.
SETTLE
- Dupa procesul REACT, amestecarea si aerarea inceteaza si materiile in suspensii se decanteaza in conditii perfecte. Este important ca procesul SETTLE sa nu depaseasca momentul in care se dezvolta conditiile anaerobe, altfel fosforul va fi eliberat inapoi in solutie.
DECANT
Scopul procesului DECANT este de a indeparta efluentii tratati din bazin fara extragerea gunoaielor plutitoare sau agitarea stratului de namol sedimentat. Namolul activ in exces este de asemenea eliminat din BRS in timpul procesului DECANT. Fosforul incorporat in namol este indepartat din sistem o data cu namolul.
In instalatiile BRS cu mai multe bazine procesul IDLE se poate desfasura in asteptarea urmatorului influent. Procesul IDLE este necesar atunci cand debitul mediu este mai mic dacat cel estimat in proiect. Procesul IDLE se poate desfasura in secvente atunci cand este necesara indepartarea fosforului.
NITRIFICAREA
Nitrificarea este o oxidare biologica a amoniacului in nitrit (NO 2 ) si apoi in nitrat (NO 3 ). Microorganismele care fac posibila aceasta conversie sunt specii autotrofe Nitrosomonas si Nitrobacter care indeplinesc reactia in doi pasi asa cum urmeaza:
Nivelul nitrificarii realizat in timpul tratamentului depinde de masa de microorganisme nitrificante, de varsta peliculei de microorganisme, temperatura apei uzate, concentratia de nitriti, pH si de rata CBO5.
Per total reactia este urmatoarea:
Oxigenul necesar pentru nitrificare este de aproximativ 20,87 kg O2 pentru cantitatea din azotul amoniacal nitrificat. Aproximativ 7,1 mg/l de CaCO 3 este consumat pentru azotul amoniacal nitrificat. S-a observat ca nitrificarea se produce cu eficienta maxima la un pH cupris intre 7,2 – 9,0 unit. Temperatura are un efect important in mentinerea unei rate inalte a nitrificarii.
Rata nitrificarii scade o data cu scaderea temperaturii. Daca temperatura apei procesate se mentine sub 10º C pentru perioade mari de timp sau exista sansa unor variatii negative bruste, trebuie avuta in vedere asezarea BRS in interiorul unei cladiri sau preincalzirea influentului in anumite faze. Epurarea apelor uzate menajere cu BRS conduce la aparitia unor efluenti cu o incarcare de azot amoniacal mai mica de 1 mg/l. Bacteriile sunt sensibile la factorii de mediu si numerosi compusi sunt cunoscuti ca fiind toxici in nitrificarea microorganismelor. Chinetica nitrificarii este imbunatatita in mod semnificativ prin folosirea unui mixer in BRS.
DENITRIFICAREA
Denitrificarea este necesara atunci cand efluentul trebuie sa respecte o limita impusa pentru azotul total. Daca azotul din apa uzata ce urmeaza sa fie epurata este sub forma de amoniac sunt necesari doi pasi. In primul pas amoniacul este transformat in mod aerob in azotat (NO -3 ) prin nitrificare. In cel de al doilea pas azotatii sunt transformati in azot gazos prin denitrificare care are loc in conditii anaerobe. In BRS atat nitrificarea cat si denitrificarea sunt realizate in mod simultan in acelasi bazin.
Acest lucru este realizat prin pornirea/oprirea electro-suflantelor pentru a creea conditii aerobe/anaerobe in timpul procesului REACT.
Denitrificarea are loc de asemenea in timpul procesului FILL cand aerul este inchis. Folosirea mixerelor joaca un rol important in asigurarea independentei amestecarii (cu electro-suflantele inchise) si cresterea ratei chinetice de denitrificare. Concentratia de nitrit (NO-2 ) este cunoscuta ca inhibitor a ratei de denitrificare. Pentru a minimaliza acumularea de nitriti, este esentiala prevenirea limitarii de carbon in timpul pasului de denitrificare. Cerintele stoechiometrice indica aproximativ 2,5 g metanol per 1g de azotit redus la un pH de 8,3 .
Procesul simultan de nitrificarea/denitrificarea realizat in BRS are urmatoarele avantaje :
• La sistemele clasice cu compartimente separate sursa externa de carbon ( de ex. Metanolul ) este adaugata pentru procesul de nitrificare/denitrificare. In cazul BRS adaosul de carbon extern este eliminat sau redus in mod semnificativ datorita faptului ca denitrificarea se obtine prin degradarea endogena a organismelor sau folosind carbonul din apa uzata. • Eliminarea unor bazine separate de denitrificare, decantarea intermediara si finala necesare in sistemele clasice. • Prin controlul procesului in timpul pasului de nitrificare, pana la 50% din alcalinitatea consumata in timpul pasului de nitrificare este recuperata, ceea ce reduce costul adaosului caustic. • In timpul procesului de denitrificare o cantitate mare de oxigen este recuperata. Acest lucru reduce volumul aerului necesar realizarii nitrificarii si reducerii CBO5 , si conduce la economii majore in costul energiei electrice folosita pentru aerare.
INDEPARTAREA FOSFORULUI:
In mod conventional indepartarea fosforului s-a realizat folosind precipitatii chimice prin adugarea unor coagulanti potriviti cum ar fi clorura ferica sau alaunul si prin indepartarea precipiatiilor chimice (namol) din sistem. Totusi aceasta metoda implica costuri cu adaosul de chimicale si genereaza un volum mare de namol chimic ce necesita depozitare adecvata.
In procesul BRS fosforul poate fi indepartat biologic pana la un nivel de 1-3 mg/l fara coagulanti chimici. Daca limita impusa trebuie sa fie mai mica decat 1 mg/l se pot agauga coagulanti precum clorura ferica sau alaunul spre sfarsitul procesului REACT iar precipitatii obtinuti sunt eliminati impreuna cu namolul activ rezidual. Cantitatea de coagulant folosita este diminuata fata de sistemele clasice.
Patru grupe majore de microorganisme sunt raspunzatoare pentru indepartarea fosforului biologic in BRS:
• Microorganisme de denitrificare • Microorganisme produse in urma fermentarii • Microorganisme care asimileaza fosforul • Heterotropi si autotropi aerobi
BRS este programat sa produca con ditii de mediu aerob sau anaerob pentru a activa diverse specii de microorganisme. Procesele sunt controlate pentru a avantaja inmultirea microorganismelor biodegradante cat si a microorganismelor care asimileaza fosforul.
Timpul necesar imbogatirii acestor populatii de microorganisme este redus substantial cu ajutorul mixerelor.
