Probleme Generale Privind Poluarea Apelor

CAPITOLUL 1 Probleme generale privind poluarea apelor

1.1 Poluarea apelor 1.2 Calitatea şi proprietăţile apei 1.3 Legislaţia în domeniul protecţie apelor 1.4 Caracteristicile apelor de canalizare

1.5Obiectivele epurării apelor uzate 1.1Poluarea apelor

Apa este un lichid incolor, fără gust şi fără miros, compus hidrogenat al oxigenului, care formează unul din învelişurile Pământului numit hidrosferă. În Uniunea Europeană apa este definită ca un sistem complex, ca un factor social important în relaţia om – natură, care trebuie gestionată prin metode ştiinţifice, tehnice şi politice. Apa este cuprinsă în diferite proporţii în plante şi animale care trăiesc în diferite medii ecologice. În natură după cum este bine cunoscut, apa se prezintă sub formă lichidă, solidă şi de vapori. Deşi 2/3 din suprafaţa globului terestru este acoperit de apă (mări, oceane, lacuri, râuri), omenirea trece printr-o criză de apă potabilă, care se accentuează continuu. Poluarea reprezintă un fenomen complex de modificare a proprietăţilor şi caracteristi-cilor naturale ale apei curate prin introducerea unor substanţe sau forme de energie. Poluarea poate fi caracterizată prin prezenţa oricărei substanţe străine (organice, anorganice, biologice sau radioactive) care tinde să altereze caracteristicile fizice, chimice şi biologice ale apei şi să o facă improprie utilizării. Sursele de poluare a apei pot fi naturale sau artificiale. Poluarea naturală se produce în urma interacţiei apei: cu atmosfera – prin dizolvarea gazelor existente; cu litosfera – prin dizolvarea sau încărcarea cu suspensii din rocile care alcătuiesc terenul sau din deşeurile depozitate; şi cu organismele vii din apă. Poluarea artificială se datorează apelor uzate re-introduse în receptorii naturali, după utilizarea în diverse domenii, prin reţeaua de canalizare. Deversarea în emisar a apelor uzate în care sunt prezente cantităţi mari de substanţe poluante, prin natura şi concentraţia lor, provoacă apariţia unor efecte negative atât asupra florei şi faunei, cât şi asupra întregii economii situate în aval de punctul de descărcare ca, de exemplu: – apele cu praf de cărbune colmatează malurile şi dau o coloraţie neagră – cenuşie care modifică condiţiile de autoepurare ale râurilor; – apele uzate de la fabricile de celuloză şi hârtie, care conţin multă celuloză sulfit, dacă vin în contact cu sărurile de fier (prezente în multe râuri de la noi) dau o coloraţie de cerneală greu de eliminat; – apele deversate de la abatoare, tăbăcării, fabrici de procesare a laptelui sau din alte ramuri ale industriei alimentare în general, cu conţinut ridicat de proteine şi grăsimi favorizează puternic dezvoltarea bacteriilor şi a microbilor patogeni. Principalele tipuri de poluanţi care conferă apelor „calitatea” de ape uzate datorită mo-dificării caracteristicilor fizice, chimice, bacteriologice sau radioactive sunt: a) Compuşi organici biodegradabili provin din apele uzate menajere şi industriale. Cele mai încărcate sunt cele din industria alimentară, cea organică de sinteză şi de hârtie, din complexe de creştere a animalelor (abatoare, zootehnie). Impactul acestor compuşi constă în reducerea concentraţiei de oxigen dizolvat cu repercursiuni asupra florei şi faunei. Are loc procese anaerobe şi există riscul reducerii capacităţii de autoepurare. Prezenţa acestor compuşi este indicată de CBO5 (consumul biochimic de oxigen la 5 zile). b) Compuşi organici nebiodegradabili provin din surse precum ape uzate din industria organică de sinteză, cea a celulozei şi hârtiei, petrochimică şi metalurgică. Sunt compuşi organici cu toxicitate acută sau cronică şi/sau cu caracter mutagen sau cancerigen. Impactul este deosebit asupra cursurilor 2

c)

d)

e)

f)

g)

de apă, asupra oamenilor şi asupra organismelor acvatice. Încetinesc sau stopează procesele de autoepurare sau epurare biologică şi pot da produşi secundari de dezinfecţie. Oxidabilitatea este mai mică decât la compuşii organici biodegradabili datorită structurii chimice pe care o au. Compuşii organici toxici sau nebio-degradabili se pot clasifica după cum urmează: – compuşi halogenaţi ai hidrocarburilor saturate şi nesaturaţi ciclici sau aciclici; – compuşi aromatici monociclici; – compuşi fenolici; – compuşi aromatici policiclici; – compuşi ai acidului ftalic de tipul esterilor şi eterilor; – compuşi cu azot; – pesticide; – compuşi policloruraţi ai fenilbenzenului. Clorurile şi sulfurile din apele uzate pot influenţa procesele biologice de epurare dacă cantităţile lor depăşesc anumite limite. Clorurile sub formă de ioni de clor din apa uzată menajeră provin în special, din urina de origine animală sau umană, ca urmare a consumului în alimentaţie a clorurii de sodiu, sau din folosirea clorului pentru dezinfecţie. Sulfurile din apele uzate menajere pot fi determinate şi puse în evidenţă sub formă de sulfuri totale, sulfuri de carbon şi hidrogen sulfurat (care ne dă indicaţii asupra lipsei oxigenului în apă şi apariţia proceselor anaerobe). Metalele grele sunt prezente, în special, în apele uzate industriale şi sunt toxice pentru microorganismele care participă la epurarea biologică a apelor şi la fermentarea anaerobă a nămolurilor. Determinarea lor în laborator prin analize standard necesită durate mari de timp şi un echipament complex derivat din necesitatea utilizării unei game largi de reactvi. În ultimul timp se practică metoda spectrofotometriei cu absorbţie atomică al cărui aparat este capabil să determine un număr de 27 elemente minerale, între care şi metalele grele (Cu, Zn, Cd, Pb, Hg, Co, Ni, Cr etc.). Substanţele organice din apele uzate menajere provin din dejecţiile umane şi animale, din resturile de alimente, legume şi fructe, precum şi din alte materii organice evacuate în reţeaua de canalizare. Prezenţa substanţelor organice în apă poate reduce oxigenul din apă până la 0, iar în apa lipsită de oxigen, substanţele organice se descompun prin procese anaerobe care au loc concomitent cu producerea hidrogenului sulfurat şi a altor gaze rău mirositoare şi toxice. Nutrienţii sunt compuşi anorganici şi organici cu azot şi fosfor. Principalele surse de generare le constituie apele uzate menajere şi efluenţii din industria îngrăşămintelor chimice. Azotul şi fosforul stimulează creşterea necontrolată a algelor şi microorganismelor producând fenomenul de eutrofizare. Substanţe toxice (poluanţi prioritari) includ detergenţi, cianuri, compuşi organici clo-ruraţi, lignină, compuşi proveniţi din industria chimică, industria celulozei şi hârtiei, industria petrochimică etc. Poluanţii prioritari sunt compuşi organici sau anorganici selectaţi pe baza toxicităţii foarte mari, a efectelor cancerigene sau mutagene. Aceşti poluanţi sunt denumiţi şi compuşi toxici refractari şi se găsesc în majoritatea cazurilor în apele uzate industriale, fiind însă depistaţi uneori în cantităţi foarte mici în apele de 3

alimentare datorită unor infiltraţii sau datorită epurării necorespunzătoare a apelor din amonte. h) Substanţe radioactive, folosite din ce în ce mai mult în medicină, tehnică etc., precum şi la centralele atomice crează noi probleme celor care se ocupă cu protecţia calităţii apelor. Aceste substanţe care emit radiaţii influenţeză procesele de epurare şi pot fi periculoase pentru personalul de exploatare. i) Apa caldă este produsă de multe industrii, cum ar fi industria enegetică, petrochimică şi de sinteză organică care utilizează apa ca agent de răcire. Deversată ca atare în emisar, apa caldă perturbă desfăşurarea procesului de autoepurare. j) Alţi poluanţi sunt substanţele petroliere, sărurile, bazele şi acizii peste concentraţia limită (C.M.A.), agenţii reducători (grupe de sulfiţi, sulfaţi), uleiuri care apar în efluenţii generaţi în diferite industrii. Impactul: consum de oxigen dizolvat sau împiedică transferul de oxigen din atmosferă în apă. Influenţează procesele de tratare a apei şi viaţa organismelor subacvatice care duc la modificări de pH şi depuneri în albie.

1.2

Calitatea şi proprietăţile apei

1.2.1 Calitatea apelor de suprafaţă în România

Calitatea apei este dată de către indicatorii de calitate ai acesteia. Numărul de elemente din cadrul fiecărei categorii de indicatori fiind stabilit în funcţie de condiţiile specifice şi scopul urmărit, precum şi de natura surselor de poluare. Având în vedere că indicatorii sunt mărimi variabile în timp şi spaţiu, una dintre cele mai importante probleme care apare la aprecierea calităţii apei se referă la stabilirea sau alegerea valorilor celor mai reprezentative pentru o anumită situaţie cum ar fi valorile minime sau valorile maxime admisibile. În România calitatea apei este urmărită conform structurii şi principiilor metodologice ale Sistemului de Monitoring Integrat al Apelor din România (S.M.I.A.R), restructurat în con-formitate cu cerinţele Directivelor Europene. S.M.I.A.R. cuprinde şase componente: cinci se referă la sursele naturale: ape curgătoare de suprafaţă, lacuri (naturale şi artificiale), ape tran-zitorii (fluvii şi lacustre), ape costiere şi ape subterane; ultima componentă se referă la sursele de poluare şi anume ape uzate. Pentru categoriile de ape de suprafaţă clasificarea stării ecologice şi a potenţialului ecologic se face pe baza parametrilor obţinuţi ca rezultat al monitoringului biologic şi fizico – chimic, rezultatele fiind prezentate pe o hartă ca cea din figura 1.1. Caracterizarea stării ecologice se bazează pe un sistem de clasificare în cinci clase: I - foarte bună, II - bună, III - moderată, IV - slabă şi V - proastă, definite şi reprezentate în tabelul 1.1. Tabelul 1.1 Clasificarea şi caracterizarea stării ecologice a apelor de suprafaţă Clasificarea stării ecologice

Caracterizarea stării ecologice

Valorile elementelor biologice se caracterizează prin 4

Cod culoare

I Foarte bună

II Bună III Moderată

IV Slabă

V Proastă

valori aso-ciate acelora din zonele nealterate (de referinţă) sau cu alterări antropice minore. Valorile elementelor hidromorfologice şi fi-zico – chimice ale apelor de suprafaţă se caracterizează prin valori asociate acelora din zonele nealterate (de referinţă) sau alterări antropice minore. Valorile elementelor biologice se caracterizează prin abateri uşoare faţă de valorile caracteristice zonelor nealterate (de referinţă) sau cu alterări antropice minore. Valorile elementelor fizico – chimice generale se caracterizează prin abateri minore faţă de valorile caracteristice zonelor nealterate (de referinţă) sau alterări antropice minore. Valorile elementelor biologice pentru apele de suprafaţă devi-ază moderat de la valorile caracteristice zonelor nealterate (de referinţă) sau cu alterări antropice minore. Există alterări majore ale elementelor biologice; comunităţile biologice relevante diferă substanţial faţă de cele normale asociate condiţiilor nealterate zonelor nealterate (de referinţă) sau cu alterări antropice minore. Există alterări severe ale valorilor elementelor biologice, un număr mare de comunităţi biologice relevante sunt absente faţă de cele prezente în zonele nealterate (de referinţă) sau cu alterări antropice minore.

Albastru

Verde

Galben

Orange

Roşu

Figura 1.1 Harta calităţii apei râurilor din România din punct de vedere biologic în anul 2006

5

1.2.2 Proprietăţile apei a. Proprietăţi organoleptice Proprietăţile organoleptice ale apei cuprind acele caracteristici a căror determinare se face cu ajutorul organelor noastre de simţ (gust şi miros).

6

Gustul apei este dat de substanţele chimice precum sărurile minerale şi gaze dizolvate (oxigen, dioxid de carbon etc.). Excesul sau carenţa substanţelor chimice poate imprima apei un gust neplăcut; de exemplu: sărat (prezenţa clorurii de sodiu), amar (prezenţa sulfatului sau a clorurii de magneziu), dulceag (prezenţa sulfatului de calciu), metalic, sălciu (prezenţa unor ioni metalici precum fierul, mangan etc.) etc. Mirosul apei este legat de prezenţa substanţelor organice în descompunere sau a microorganismelor (alge, protozoare etc.), precum şi de prezenţa unor elemente chimice na-turale sau provenite din impurificarea cu ape uzate precum şi din transformările la care sunt supuse în apă. b. Proprietăţi fizico – chimice

Aceste proprietăţi sunt date de următorii indicatori: • Temperatura este o mărime de stare locală, ce variază în funcţie de provenienţa apelor. Temperatura apelor de suprafaţă variază în funcţie de temperatura aerului iar cea a apelor de profunzime este constantă. • Culoarea este dată de substanţele dizolvate (minerale sau organice). Când apa conţine compuşi de mangan, culoarea capătă un aspect negru – cafeniu; prezenţa clorofilei din frunze dă apei culoarea verde – gălbui; acizii humici prezenţi în apă dau culoarea brun – roşcată. • Turbiditatea (tulbureala) apei este dată de existenţa unor particule coloidale fine de argilă, precipitări ale unor săruri de magneziu şi fier, aflate în suspensie care nu sedimentează în timp şi duce la lipsa de transparenţă. La acestea se mai pot adaugă şi unele particule în suspensie gravimetrică care se depun, dacă apa este lăsată în repaus un anumit timp. • Radioactivitatea este dată de conţinutul apei în substanţe radioactive (tritiu, cesiu, uraniu, radon etc.) şi are la bază proprietatea acestora de a emite radiaţii α, β şi γ. Concentraţia radiaţiilor se măsoară cu aparte speciale şi se exprimă în Ci/dm3. • Conductibilitatea electrică a apei este proprietatea acesteia de a permite trecerea curentului electric. De obicei se măsoară rezistivitatea electrică a apei, inversul conductibilităţii. O variaţie bruscă a rezistivităţii indică apariţia unei surse de poluare. Rezistivitatea se măsoară în mS (miliSimens). • Duritatea apei prezintă caracteristicile ce le conferă acesteia sărurile de calciu şi magneziu. După natura substanţelor conţinute, duritatea poate fi: temporară (Dt) dată de prezenţa biocarbonaţilor şi care poate fi eliminată prin fierbere; perma-nentă (Dp) dată de compuşii de calciu şi magneziu şi nu se poate elimina prin fierbere. Împreună cele două tipuri de duritate formează duritatea totală (DT) care se exprimă în grade de duritate (germane odGH). Un grad de duritate este echivalent cu 10 mg CaO conţinut într-un litru de apă. • Reacţia apei este exprimată prin indicele pH, care reprezintă concentraţia ionilor de hidrogen existenţi într-un litru de apă. Reacţia apei după natura şi cantitatea substanţelor dizolvate poate fi: acidă (prezenţa bioxidului de carbon liber, a acizilor minerali etc.) cu un indice pH< 7; neutră cu pH=7; şi alcalină (bazică) cu un indice pH>7 (prezenţa ionilor bicarbonat şi fosfat). 7

•

•

Reziduul fix reprezintă totalitatea substanţelor organice şi anorganice dizolvate sau insolubile aflate în apă. Valoarea lui se exprimă în mg/dm3, şi se determină prin încălzirea apei la 105 oC, când se realizează evaporarea completă şi prin cântărire. Indicatori ai regimului de oxigen – din această clasă fac parte oxigenul dizolvat (OD), consumul chimic de oxigen (CCO), consumul biochimic de oxigen (CBO) şi carbonul organic total (COT). Oxigenul dizolvat (OD) este cel mai important parametru de calitate al apei râurilor şi lacurilor deoarece acesta are o importanţă vitală pentru ecosistemele acvatice. Consumul biochimic de oxigen (CBO) reprezintă cantitatea de oxigen (mg O2/dm3) necesară pentru oxidarea substanţelor organice din ape, cu ajutorul bacteriilor. Din determinările de laborator s-a tras concluzia că este sufi-cient să se determine consumul de oxigen după cinci zile de incubare a probelor (CBO5). Consumul chimic de oxigen (CCO) se face prin două metode: CCOCr – reprezintă consumul chimic de oxigen prin oxidare cu K2Cr2O7 (bicromat de potasiu) în mediu acid; CCOMn – reprezintă consumul chimic de O2 prin oxidare cu KMnO4 (permanganat de potasiu) în mediu de H2SO4 (acesta se corelează cel mai bine cu CBO5). Carbonul organic total (COT) reprezintă cantitatea de carbon legat în materii organice şi corespunde cantităţii de dioxid de carbon obţinut prin oxidarea totală a materiei organice.

c. Proprietăţi bacteriologice Din punct de vedere al igienei apei, bacteriile se pot împărţi în următoarele categorii importante: – Bacterii banale, care nu au influenţă asupra organismului; – Bacterii coli, care în proporţie mai mare indică contaminarea apei cu ape de la reţeaua de canalizare; – Bacterii saprofite, care dau indicaţii asupra contaminării cu dejecţii animale şi semna-lizează prezenţa bacilului febrei tifoide; – Bacterii patogene, care produc îmbolnăvirea organismului. Din punct de vedere al nutriţiei, bacteriile se împart în autotrofe şi heterotrofe. Bacteriile autotrofe utilizează pentru hrană substanţe minerale. Carbonul necesar pentru sinteza glucidelor, lipidelor şi proteinelor îl iau din bioxidul de carbon, carbonaţi şi bicarbonaţi. Bacteriile heterotrofe au nevoie de materii organice ca sursă de carbon şi de energie. Din grupa acestor bacterii fac parte: saprofitele care utilizează materii organice moarte şi care joacă rolul principal în procesul de autoepurare, şi parazite, care se dezvoltă în corpul or-ganismelor animale şi umane şi care apar numai întâmplător în apele poluate; unele sunt patogene, reprezentând un pericol pentru sănătatea omului (bacteriile tifosului intestinal, a dizenteriei, a holerei, a febrei tifoide etc.). Pentru a determina gradul de infectare a apei cu bacterii patogene se efectuiază o analiză a apelor pentru a pune în evidenţă existenţa bacteriilor din grupa Coli – bacterii care prezintă un component tipic al microflorei intestinale. Bacteria Coli nu constituie o bacterie patogena (este o bacterie banală), dar 8

constituie un indicator al existenţei în apa uzată a de-jecţiilor de animale şi umane şi deci existenţa de bacterii patogene. Determinarea organismelor existente în apele uzate după sistemul saprobiilor care cuprinde speciile de organisme caracteristice apelor impurificate cu substanţe organice îşi gaseşte o aplicare din ce în ce mai largă. Astfel, prezenţa sau absenţa unor organisme poate oferi indicaţii asupra desfăşurării procesului de epurare biologică din cadrul unei staţii de epurare. Aceeaşi observaţie este valabilă şi în cazul proceselor de fermentare anaerobă a nămolurilor.

1.3Legislaţia în domeniul protecţiei apelor Odată cu aderarea României la Uniunea Europeană a venit şi necesitatea de îndeplinire a obligativităţilor în domeniul apei prin implementarea Directivei Cadru a Apei 2000/60/EC, sub umbrela căreia intră alte directive europene în domeniu. Modernizarea şi dezvoltarea Sistemului Naţional de Monitoring Integrat al Apelor în ţara noastră a reprezentat o etapă importantă în atingerea obiectivului comun reprezentat de „starea bună” a apelor, ceea ce asigură condiţii de viaţă egale pentru toţi cetăţenii Europei din punct de vedere al apelor. Principalele directive europene în domeniul apei care implică modernizarea şi dez-voltarea sistemului de monitoring sunt:  Directiva Cadru a Apei 2000/60/EEC – transpusă în legislaţia românească prin Legea 310/2004 de modificare şi completare a Legii Apelor 107/1996;  Directiva 76/464/EEC precum şi cele şapte directive fiice – transpuse în legislaţia românească prin HG 351/2005 – Program de acţiune pentru eliminarea treptata a evacuărilor, emisiilor şi pierderilor de substanţe prioritar periculoase;  Directiva 80/68/EEC – transpusă în legislaţia românească prin HG 351/2005 – Protecţia apelor subterane îmotriva poluării cauzate de anumite substanţe peri-culoase;  Directiva 91/676/EEC – transpusă în legislaţia românească prin HG 964/2000 – Plan de acţiune pentru protecţia apelor împotriva poluării cu nitraţi proveniţi din surse agricole;  Directiva 91/271/EEC (inclusiv Decizia 93/481/EEC) – transpusă în legislaţia românească prin HG 352/2005 – Norme privind condiţiile de descărcarea în mediul acvatic a apelor uzate;  Directiva 75/440/EEC – transpusă în legislaţia românească prin HG 100/2002 – Normative de calitate pe care trebuie să le îndeplinească apele de suprafaţă utilizate pentru potabilizare NTPA 013;  Directiva 78/659/EEC – transpusă în legislaţia românească prin HG 202/2002 – Norme tehnice privind calitatea apelor de suprafaţă care necesită protecţie şi ame-liorare în scopul susţinerii vieţii piscicole;  Directiva 79/923/EEC – transpusă în legislaţia românească prin HG 201/2002 şi HG 467/2006 – Norme tehnice privind calitatea apelor pentru moluşte;

9

 Directiva 76/160/EEC – transpusă în legislaţia românească prin HG 459/2002 – Norme de calitate pentru apa din zonele naturale amenajate pentru îmbăiere;  Directiva 80/778/EEC şi 98/83/EEC – transpuse în legislaţia românească prin Legea 458/2002 – Legea privind calitatea apei potabile;  Directiva 96/61/EEC privind prevenirea şi controlul integrat al poluării, amendată prin Directiva 2003/35/EEC şi Directiva 2003/87/EEC precum şi Reglementarea 1882/2003/EEC – transpusă în legislaţia românească prin O.U.G nr. 152/2005 Valorificarea în agricultură a nămolului din staţiile de epurare urbane este regle-mentată în Uniunea Europeană de Directiva 86/278/EEC. Aceasta prevede pentru protecţia sanitară, ca nămolul să fie tratat pe cale biologică, chimică sau termică, prin stocaj pe termen lung sau prin orice procedeu care să conducă la reducerea semnificativă a puterii de fermen-tare, cât şi a concentraţiei în agenţi patogeni. În România această Directivă este transpusă prin Ordin nr. 708 din 01/10/2004 pentru aprobarea Normelor tehnice privind protecţia mediului şi în special a solurilor, când se utilizează nămolurile de epurare în agricultură.

1.4

Caracteristicile apelor de canalizare

Pentru proiectarea staţiilor de epurare, dar şi pentru operarea acestora în condiţii optime, este necesar să se determine caracteristicile apelor de canalizare. Aceasta se face pe baza determinărilor de laborator. Apele de canalizare provin din apele evacuate din locuinţe, centre populate, unităţi industriale, agrozootehnice etc., şi de pe terenurile aferente lor. Acestea se clasifică în raport cu provenienţa şi proprietăţile lor în următoarele categorii: • Ape uzate menajere – sunt ape provenite din gospodării şi servicii, care rezultă de regulă din metabolismul uman şi din activităţile menajere (spălatul vaselor, hai-nelor etc.); • Ape uzate urbane – sunt ape uzate menajere sau amestec de ape uzate menajere cu ape uzate industrial şi/sau ape meteorice; • Ape uzate industriale – orice fel de ape uzate ce se evacuează din incintele în care se desfăşoară activităţi industriale şi/sau comerciale, ele fiind de cele mai multe ori tratate separat în staţii de epurare proprii; • Ape uzate agrozootehnice – sunt ape provenite de la fermele de animale care au în general caracteristicile apelor uzate orăşeneşti, poluanţii principali fiind substan-ţele organice în cantitate mare şi materialele în suspensie; • Ape uzate meteorice – sunt ape care spală din atmosferă poluanţii existenţi în aceasta, iar în contactul cu terenul unor zone sau incinte amenajate, sau al unor centre populate, în procesul scurgerii, antrenează atât ape uzate de diferite tipuri, cât şi deşeuri, îngrăşăminte chimice, pesticide, astfel încât în momentul ajungerii în receptor pot conţine un număr mare de poluanţi. 10

Evacuarea apelor uzate în reţelele de canalizare şi direct în staţiile de epurare ale localităţilor este permisă numai dacă acestea nu conţin: 1. Materii în suspensie, în cantităţi şi dimensiuni care pot constitui un factor de erodare a canalelor, pot provoca depuneri şi pot stânjeni curgerea normală, cum sunt: – diferite substanţe care se pot solidifica şi pot optura secţiunea canalelor; – suspensiile dure şi abrazive ca pulberile metalice şi granulele de roci, care prin antrenare pot provoca erodarea canalelor; – substanţe care singure sau în amestec cu alte substanţe din apă, coagulează, existând riscul depunerii sau conduc la apariţii de substanţe agresive noi; – corpurile solide, plutitoare sau antrenate, care nu trec prin grătarul cu spaţiu liber între bare de 20 mm, iar în cazul fibrelor textile sau al materialelor similare (pene, fire de păr de animale), nu trec prin sita cu latura fantei de 2 mm. 2. Substanţe cu agresivitate chimică asupra materialelor din care sunt realizate reţe-lele de canalizare şi echipamentele din staţiile de epurare; 3. Substanţe cu grad de periculozitate ridicat cum sunt: metalele grele şi compuşii lor, compuşi organici halogenaţi, compuşi organici cu fosfor sau cu staniu, agenţi de protecţie a plantelor (fungicide, erbicide, insecticide), substanţe sau reziduri radio-active; 4. Substanţe inhibatoare ale procesului biologic de epurare a apelor uzate sau tratarea nămolului; 5. Substanţe toxice sau nocive, care singure sau în amestec cu apa de canalizare, pot pune în pericol personalul de exploatare a reţelei de canalizare sau staţiei de epu-rare; 6. Substanţe colorate ale căror cantitate şi natură, chiar după procesul de epurare, determină odată cu descărcarea în receptorul natural modificarea culorii acestuia; 7. Substanţe organice greu biodegradabile; 8. Substanţe care singure sau în amestec cu apa pot degaja mirosuri ce contribuie la poluarea mediului; 9. Substanţe de orice natură, plutitoare sau dizolvate, în suspensie sau aflate în stare coloidală, pot stânjeni exploatarea normală a canalelor şi a staţiei de epurare, sau care împreună cu aerul pot forma amestecuri explozive. În ceea ce priveşte apele uzate menajere, urbane şi industriale pentru determinarea caracteristicilor sunt necesare următoarele determinări: ➢ materii totale în suspensie, în stare uscată şi diferenţiate apoi în materii organice (volatile) şi minerale; ➢ reziduu fix (substanţe dizolvate în apă) şi diferenţiate apoi în materii organice (volatile) şi minerale; ➢ reziduul total numit şi substanţă uscată (diferenţa între greutatea totală a mate-rialului ce se analizează – apă sau nămol – şi greutatea apei care se evaporă la temperatura de 105 oC) alcătuit din suma cantităţilor de materie în suspensie şi reziduul fix, diferenţiat în materii organice (volatile) şi minerale; ➢ consumul biochimic de oxigen (CBO5); 11

➢ consumul chimic de oxigen (CCO); ➢ azotul sub toate formele (amoniac liber, organic, azotaţi şi azotiţi) sau azot total (NTK); ➢ fosfor total. Acceptul de evacuare a apelor uzate în reţelele de canalizare sau în staţiile de epurare se face în baza acordului scris, dat de operatorul de servicii publice care administrează şi exploatează reţeaua de canalizare şi staţia de epurare, cu condiţia îndeplinirii indicatorilor de calitate ai apelor uzate evacuate în reţelele de canalizare ale localităţilor conform tabelului 1.2. Indicatori de calitate ai apelor uzate evacuate în reţelele de canalizare ale localităţilor sunt daţi de către NTPA-002/2002 conform H.G. 188/2002 modificată şi completată de H.G 352/2005. Pentru localităţi în care nu există canalizare (reţea şi staţie de epurare) şi pentru care trebuie întocmit proiectul aferent, situaţie în care indicatorii fizico – chimici ai apelor uzate influente în staţia de epurare nu se pot stabili pe bază de studii şi analize, aceştia se vor aprecia după datele obţinute la sistemele similare de canalizare din alte localităţi, sau utili-zând încărcările specifice aferente unui locuitor echivalent1 (l.e.), recomandate de literatura tehnică de specialitate. În cazul apelor uzate menajere se pot lua în considerare următoarele încărcări speci-fice per locuitor echivalent:  pentru materii solide suspensie  pentru CBO5  pentru azot total (NTK)  pentru fosfor total

în

65...90 g/l.e . zi 54...65 g/ l.e . zi 6...14 g/l.e . zi 1...4 g/l.e . zi

Tabelul1.2 Indicatori de calitate ai apelor uzate evacuate în reţelele de canalizare ale localităţilor Nr. crt . 1 2 3 4

Indicatorul de calitate

Temperatura pH Materii în suspensie Consumul biochimic de oxigen la 5 zile (CBO5)

U.M

o

C unităţi pH mg/dm3 mg O2/dm3

Valorile maxime admise 40 6,5 - 8,5 350 300

Metoda de analiză2

SR ISO 10523-97 STAS 6953-81 SR EN 1899-2/2002

1

Încărcarea organică biodegradabilă având un consum biochimic de oxigen la 5 zile – CBO5 de 60 gO2/zi. 2

Metoda de analiză corespunde standardului indicat în tabel şi are caracter orientativ.

12

6 7 8

Consumul chimic de oxigen-metoda cu dicromat de potasiu (CCOCr) 3 Azot amoniacal (NH4+) Fosfor total (P) Cianuri totale (CN)

9

Sulfuri şi hidrogen

mg/dm3

1,0

SR ISO 7150-1/2001 STAS 10064-75 SR ISO 6703/1-982/00 SR ISO 10530-97

10 11 12

sulfurat (S2-) Sulfiţi (SO32-) Sulfaţi (SO42-) Fenoli antrenabili cu vapori de apă (C6H5OH)

mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3

2,0 600 30

STAS 7661-89 STAS 8601-70 SR ISO 6439/2001

3

30

SR ISO 8165-1/2000 SR 7587-96

mg/dm3

25

SR ISO 17875/1996

0,5

SR EN 903/2003 STAS 8637-79

3

5

13 14

Substanţe extractibile cu solvenţi organici Detergenţi sintetici biodegradabili 2+

mg O2/dm3

500

SR ISO 6060-96

mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3

30 5,0 1,0

mg/dm

15

Plumb (Pb )

16 17

2+

Cadmiu (Cd ) Crom total (Cr3+ + Cr6+)

mg/dm mg/dm3

0,3 1,5

SR ISO 8288/2001 SR EN ISO 5961/2002 SR ISO 9174-98

18

Crom hexavalent (Cr6+)

mg/dm3

0,2

SR EN 1233/2003 SR EN 1233/2003

19

Cupru (Cu2+)

mg/dm3

0,2

SR ISO 11083-98 STAS 7795-80

20

Nichel (Ni2+)

mg/dm3

1,0

SR ISO 8288/2001 STAS 7987-79

21

Zinc (Zn2)4

mg/dm3

1,0

SR ISO 8288/2001 STAS 8314-87

22

Mangan total (Mn)

mg/dm3

2,0

SR ISO 8288/2001 SR 8662/1-96

23

Clor rezidual liber (Cl2)

mg/dm

3

mg/dm3

0,5

SR ISO 6333-96 SR EN ISO 73931/2002 SR EN ISO 73932/2002 SR EN ISO 7393-

3

Valoarea concentraţiei CCOCr este condiţionată de respectarea raportului CBO5/CCO ≥0,4.

4

Pentru localităţile în care apa potabilă din reţeaua de distribuţie conţine zinc în concentraţie mai mare de 1 mg/dm3 se va accepta aceeaşi valoare şi la racordare, dar nu mai mare de 5 mg/dm3.

13

13/2002

1.5

Obiectivele epurării apelor uzate

Pentru asigurarea cantitativă şi calitativă a apei necesare tuturor folosinţelor (indus-trii, irigaţii, alimentări cu apă pentru populaţie etc.) este necesar, ca pe lângă alte lucrări şi măsuri de gospodărire a apelor, să se asigure utilizarea cu randament maxim a instalaţiilor de epurare existente şi să se dezvolte noi tehnologii de epurare capabile să asigure, din apa epurată o nouă resursă de apă pentru alimentarea sistemelor de irigaţii sau pentru industrii. Procesul de epurare constă în îndepărtarea din apele uzate a substanţelor poluante în scopul protecţiei calităţii apelor şi în general a mediului înconjurător. Epurarea constituie unul din aspectele poluării apei. Epurarea apelor uzate se efectuează în construcţii şi instalaţii grupate într-o anumită succesiune tehnologică în cadrul unei staţii de epurare. În literatura tehnică de specialitate sunt expuse metodele şi caracteristicile insatlaţiilor din saţia de epurare pentru apele uzate menajere şi separat pentru apele uzate industriale. În practica curentă, canalizarea localităţilor prevede evacuarea în comun a apelor uzate mena-jere şi a celor industriale, amestecul lor conducând la formarea apelor uzate urbane şi la epurarea lor într-o staţie de epurare comună dimensionată la indicatori de calitate aferenţi apelor uzate menajere. Dacă apele uzate industriale nu îndeplinesc aceşti indicatori, ele vor fi supuse unui proces preliminar de epurare parţială locală (preepurare) în cazul când urmează a fi evacuate într-o canalizare de ape uzate menajere, sau vor fi epurate total, când ele sunt vărsate direct în receptor. Epurarea apelor uzate cuprinde două mari grupe de operaţii succesive: • reţinerea şi/sau transformarea substanţelor nocive în produşi nenocivi; • prelucrarea substanţelor rezultate sub diverse forme (nămoluri, emulsii, spume etc.) din prima operaţie. Procedeele de epurare a apelor uzate, denumite după procesele pe care se bazează, sunt: • procedee mecanice – în care procesele de epurare sunt de natură fizică; • procedee chimice – în care procedeele de epurare sunt de natură fizico – chimică; • procedee biologice – în care procesele de epurare sunt atât de natură fizică cât şi biochimică. Staţiile de epurare se realizează cu costuri de investiţii mari şi cu cheltuieli de exploa-tare ridicate care, numai parţial, pot fi recuperate. Din acest motiv, încă din faza de proiectare şi mai târziu în timpul exploatării, se impun studii tehnico – economice aprofundate în vederea găsirii soluţiilor care să contribuie la reducerea diferitelor costuri. În acest scop, se are în vedere aplicarea unor măsuri preliminare de prevenire a poluării apelor, respectiv uşurarea epurării apelor uzate. 14

1.5.1 Prevenirea poluării apelor Schemele actuale de epurare se bazează aproape în întregime pe imitarea unor procese din natură, iar apele uzate prezintă concentraţii tot mai mari de poluanţi, cu o structură chimică extrem de variabilă, iar randamentul staţiilor de epurare nu mai poate statisface cerinţele impuse de realizarea gradelor de epurare necesare. În mod inevitabil se impune o perfecţionare a tehnologiilor de epurare, după ce în prealabil au fost luate măsurile de prevenire sau de limitare a fenomenului de poluare a apelor. Limitarea fenomenului de plouare a apelor poate fi caracterizat astfel: – Micşorarea evacuării specifice de poluanţi antrenaţi de apă, raportate la unitatea de activitate sau de produs. Este specific unităţilor industriale unde se constată, fie din cauza folosirii unei tehnologii necorespunzătoare, fie din lipsa respectării unei discipline tehnologice, evacuarea unor cantităţi importante de substanţe poluante; – Colectarea şi tratarea reziduurilor apoase într-o formă cât mai concentrată. Trebuie combătută mentalitatea destul de răspândită precum că diluarea atenuează po-luarea. Pentru obţinerea de ape uzate cât mai concentrate trebuie adoptatea practici de reducere a consumului de apă şi aplicarea procedeului de recirculare a apelor; – Renunţarea la sistemele de îndepărtare pe cale hidraulică a materialelor şi deşeurilor solide rezultatea de la locurile de desfăşurare a activităţilor sociale şi economice. Este mai eficientă fărâmiţarea cu ajutorul tocătoarelor a acestor mate-riale pentru a le face transportabile hidraulic ca materiale grosiere care vor fi reţinute în staţia de epurare; – Uniformizarea debitelor şi compoziţiei poluanţilor evacuaţi cu ajutorul apei, constituie o condiţie de bază pentru stabilitatea performanţelor staţiilor de epurare şi pentru protecţia vieţii acvatice din receptor; – Folosirea, transportul, manipularea şi depozitarea, în interiorul aşezărilor omeneşti şi în jurul acestora a substanţelor radioactive şi a celor puternic toxice, nu pot fi efectuate decât cu asigurarea unor condiţii speciale de prevenire a poluării mediu-lui înconjurător stabilite de organele de specialitate; – Folosirea la irigaţii a apelor uzate urbane, în special pentru localităţile mici, condu-ce la reducerea mărimii staţiei de epurare şi la creşterea producţiei agricole; – Reducerea şi valorificarea substanţelor utile din ape şi din reziduuri apoase, în special în cazul apelor industriale, conduc la reducerea capacităţii staţiei de epurarea şi deci a cheltuielilor de investiţii, precum şi la posibilitatea de micşorare a durate de amortizare a investiţiilor pe seama valorificării substanţelor utile extrase. Problemele actuale de epurare sunt legate de tratarea şi eliminarea nămolurilor rezul-tate în urma procedeelor de epurare, dat fiind complexitatea structurii şi compoziţiei lor. 1.5.2 Substanţe valorificabile din apele uzate

15

Apele menjere conţin importante cantităţi de azot, fosfor şi potasiu în raport de 5:1:2,4 (în gunoiul de grajd raportul e de 2:1:2,4), care reprezintă îngrăşăminte preţioase pentru culturile agricole. După conţinutul de azot, care constituie elementul de bază în metabolismul plantelor, fiecare 1.000 m3 ape uzate menajere este echivalentul a 10 tone gunoi de grajd. Asemenea ape, după epurarea mecanică, pot fi valorificate la irigarea culturilor, dar cu respectarea regulilor sanitare impuse de caracteristicile bacteriologice. Din procesele de epurare a apelor uzate rezultă nămolul care în urma fermentării lui, rezultă gaze de fermentaţie (biogaz) cu un conţinut de peste 70% în metan, ce pot fi valorificate drept gaze combustibile. Nămolurile fermentate pot fi utilizate ca îngrăşământ agricol în urma avizului sanitar în ceea ce priveşte existenţa sau nu a bacteriilor patogene. Din nămolurile active se produce vitamina B12, precum şi furaj proteinat pentru hrana animalelor. Din apele uzate provenite din industrii şi din nămolurile reţinute în staţiile de epurare se pot valorifica importante cantităţi de materii prime existente în compoziţia acestora, ofe-rind posibilitatea de a reduce durata de amortizare a cheltuielilor de investiţii. Astfel, din industria metalurgică, electronică, electrotehnică, electro – casnică, tăbăcării etc. se obţin săruri metalice de crom, zinc, nichel, cupru etc., care pot fi reintroduse în circuitul economic. De asemenea, din unele ape industriale se pot recupera uleiuri, grăsimi, produse petroliere etc., iar din diferite amestecuri de nămoluri, zguri, cenuşi, steril în amestec cu mate-riale clasice şi/sau alţi lianţi se obţin materiale de construcţii (cărămizi, mortare, materiale de umplutură etc.). În concepţia actuală, industria apei, pentru că se poate aprecia că este o adevărată industrie, trebuie să se ocupe în egală măsură atât de produsele dorite – apa în cantitate suficientă şi de calitate corespunzătoare, cât şi de produsele nedorite – apa uzată şi nămoluri rezultate din epurarea acestor ape.

16

17