EPURAREA BIOLOGICÃ A APELOR UZATE

Generalități

Procesele caracteristice epurãrii apelor uzate și nãmolurilor

bazine-de-aerareInfluentul general al staţiei de epurare, reprezentând amestecul general al apelor reziduale de pe platformă, are un debit variabil, în funcţie de deversările discontinue şi continue, care provin din fazele tehnologice ale procsului de fabricatie. In aceste condiţii, parametrii apelor reziduale proveniti din industria de reciclare sunt şi ei variabili, cu vârfuri de sarcină care ating valori ale consumului chimic de oxigen (CCO-Cr) de 7500 mg/l, ale suspensiilor de 1500 mg/l, ale turbidităţii de 1000 oSiO2 şi valorile pH-ului variază între 4 şi 11.

Inaintea aplicării oricărui tratament fizico-chimic sau biologic este necesară omogenizarea apelor reziduale la un timp minim de amestecare de trei ore, în sisteme continue sau discontinue.

Tratamentul fizico-chimic nu este absolut indispensabil, in conditiile unei filtrari fine a suspensiilor prezente in apa uzata si a unui separator de grasimi dimensionat pentru o perioada de retentie de cca 2-4 ore.

Pentru statiile mici din industrie (debit zilnic < 50 mc) epurarea se va realiza printr-o treapta aeroba cu bazin de tratare cu namol activ.

Procesele de naturã chimicã intervin de obicei paralel cu cele biologice constituind asa-numitele procese de naturã biochimicã  (denumite si procese biologice), în timpul cãrora materiile organice din apele uzate si din nãmoluri sunt descompuse. Cea mai mare parte a materiilor continute în apele uzate și în nãmoluri sunt de naturã organicã. Materiile organice fiind instabile, sunt usor de descompus si, odatã cu aceasta, se produce si epurarea apei.

Procesele biologice care intervin în timpul descompunerii sunt de douã categorii: procese aerobe, în cadrul cãrora se produce combinarea materiilor organice cu oxigenul (oxidarea), cu producere de cãldurã, si procese anaerobe, caracterizate prin dezintegrarea oxigenului (reductia), cu consum de cãldurã. Oxidarea materiilor organice este specificã proceselor aerobe care au loc în apa uzatã care traverseazã filtrele biologice, bazinele cu nãmol activ sau cîmpurile de irigare si filtrare; reductia este specificã proceselor anaerobe ce transformã nãmolul în bazinele de fermentare a nãmolului, în fosele septice, în decantoarele cu etaj, etc.

Procesele aerobe sunt conditionate de existenta bacteriilor aerobe care actioneazã atâta timp cât au oxigen, furnizat de atmosferã sau apã; când aceste surse nu mai pot fi folosite, intrã în actiune bacteriile anaerobe, care consumã oxigenul din materiile organice sau din nitrati, nitriti si sulfati.

Bacteriile aerobe, respectiv coloniile lor, pot fi vãzute cu ochiul liber în filtrele biologice, unde constituie membrana biologicã; în bazinele cu nãmol activ, unde constituie nãmolul activ; pe câmpurile de irigare si filtrare, unde constituie membrana biologicã de la suprafata granulelor constitutive ale solului.

Bacteriile anaerobe actioneazã în scopul mineralizãrii materiilor organice din nãmolul rezultat din decantarea apei uzate (materiilor solide în suspensie separabile prin decantare). Dacã nu se intervine în procesul de fermentare, la început, acesta are un caracter acid (pH= 5…6) – fermentarea acidã  – si numai dupã circa 6 luni devine alcalin (pH= 7,0…7,5) – asa-numita fermentare metanicã.

In timpul fermentãrii acide materiile solide descompuse în primul rând, necesare pentru hrana bacteriilor, sunt zahãrul, amidonul, celuloza, nitritii, nitratii. Produsii descompunerii sunt acizi organici volatili (acetic si butiric), acidul carbonic si gaze, în special CO2, precum si hidrogenul sulfurat si cantitati limitate de metan. Fermentarea acidã la pH= 5…6, dureazã circa douã sãptãmîni la 15 ºC; este urmatã de o perioadã lungã ( circa 3 luni) de usoarã coborâre a aciditãtii ( cresterea pH-ului). Productia de gaz( CO2 si H2S)  în aceastã perioadã coboarã, si mirosul din descompunerea nãmolului devine extrem de puternic. La sfârsitul perioadei acide, numite si de maturare, adicã dupã circa 6 luni ( la 15 ºC), pH -ul atinge valori de 6,8…7,0; nãmolul îsi mentine culoarea cenusie, devine lipicios si spumos, eliminã gazele, tinde sã se ridice la suprafatã si deasupra lui ia nastere un strat de crustã.

Fermentarea metanicã ce urmeazã are caracter alcalin; în timpul acesteia sunt transformate cele mai rezistente substante, incluzînd acizii organici si proteinele. Azotul este transformat în amoniac. Acizii grasi formati în cadrul fermentãrii acide se descompun în bioxid de carbon si metan. In ceea ce priveste pH-ul, el rãmâne în permanentã 7, chiar dacã cantitãti relativ mari de acizi sau alcalii pãtrund în spatiul de fermentare. Agentii de fermentare si un numar mare de bacterii se acumuleazã în nãmol si coopereazã în vederea definitivãrii procesului de transformare; dupã circa o lunã nãmolul este stabilizat, devine cenusiu închis si are miros de gudron. Rãmân încã nedescompuse sâmburii de rosii si pãrul. Fermentarea metanicã înceteazã la temperaturi de 10 – 12 ºC.

Nãmolul poate fi evacuat din instalatii si deshidratat; dacã deshidratarea se face pe platforme de uscare, bacteriile aerobe intervin din nou pentru mineralizarea ultimelor materii organice.

In cadul proceselor aerobe, sub actiunea bacteriilor de nitrificare (bacterii aerobe) se produce oxidarea compusilor azotului (în special a amoniacului) transformându-l în nitriti (N2O3), care ulterior se transformã în nitrati (N2O5). Compusii azotului se transformã în nitriti prin intermediul bacteriilor nitrosomonae, iar acestia în nitrati prin intermediul bacteriilor numite nitrobacterii. Acest proces se numeste nitrificare. Atunci când toti compusii azotului s-au oxidat, epurarea apelor uzate se considerã completã. La aceastã descompunere participã si compusii azotului din nãmol.

In cadrul proceselor anaerobe, oxigenul legat de azot din nitriti si nitrati este dezintegrat cu bacterii de denitrificare (bacterii anaerobe), oxigenul eliberat fiind folosit pentru oxidarea materiilor organice. Acest proces se numeste denitrificare.