Tehnologii, instalatii si echipamente moderne pentru protectia mediului la nivelul companiilor

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