Download - Biotehnologie Ultima
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
1/26
UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI
FACULTATEA INGINERIA SISTEMELOR BIOTEHNICE
PROIECT BIOTEHNOLOGII
BIOREMEDIERE APE INDUSTRIALE CU
CONTINUT RIDICAT DE METALE GRELESTUDENTI:
MOISE ANA-MARIA
GRIGORE ALEXANDRA ANA-MARIA
KRAMER ANTONIA
GRUPA 744 IDRD
1
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
2/26
BIOREMEDIERE APE INDUSTRIALE CU
CONTINUT RIDICAT DE METALE GRELE
1. BIOREMEDIEREA
Bioremedierea este ineleas, dup definiia general, ca fiind utilizarea
organismelor vii(microorganisme, plante etc.) pentru a ameliora si restaura starea
ecologic a unui substrat poluat sau degradat (zon, teren, acvifer etc.) la parametrii de
calitate mai buni, favorabili vieii, neduntori, nepoluani sau pentru a-l readuce la
starea de mai inainte (Ball, 2002).
Bioremedierea este o tehnologie modern de tratare a poluanilor care utilizeaz
factori biologici (microorganisme) pentru transformarea anumitor substane chimice in
forme finale mai puin nocivepericuloase, in mod ideal, la !"2 si #2", care sunt
neto$ice si sunt eliberate in mediu fr a modifica substanial echilibrul ecosistemelor.
Bioremedierea se bazeaz pe capacitatea unor compusi chimici de a fi biodegradai.
!onceptul de biodegradare este acceptat ca o insumare a proceselor de
descompunere a unor constitueni naturali sau sintetici, prin activarea unor tulpini demicroorganisme specializate avand drept rezultat produsi finali utili sau acceptabili din
punct de vedere al impactului asupra mediului (%amfil, 20&&).
'$emplu de bioremediere tratarea biologic a apelor reziduale, a apelor de
canalizare prin utilizarea organismelor vii pentru a le readuce la situaia original.
n ultimele decenii, termenul bioremediere este utilizat intr-un mod mai specific,
ce se reflect prin cele dou definiii specifice
* +tilizarea de organisme vii pentru a degrada poluanii mediului, pentru a preveni
poluarea sau in procesul de tratare a deseurilor (tlas,&)/
* plicarea tratamentelor biologice pentru curirea, decontaminarea si degradarea
substanelor periculoase (!ooson, &, citat de Ball, 2002).
Bioremedierea se poate aplica 1in situ (asupra zonei, substratului poluat, pe
locul unde a avut loc contaminarea) sau 1e$ situ (in sistemeinstalatii special
2
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
3/26
amena3ate, unde se aduce substratul poluat ce urmeaza sa fie tratat prin metode
biologice).
1.1. AVANTAJELE SI DEZAVANTAJELE BIOREMEDIERII
Av!"#$%$bioremedierii sunt urmtoarele
&. Bioremedierea, fiind un proces natural, este perceput ca un posibil proces de
tratament asupra materialelor contaminate, cum ar fi solul. 4icroorganismele au
capacitatea de a degrada un numr mare de contaminani, iar 5n urma activitii lor
rezultatul rmas este inofensiv pentru mediu.
2. +n alt avanta3 al bioremedierii 5l constituie faptul c acest processe poate realiza
la faa locului, fr a cauza 5ntreruperi ma3ore ale activitii.6. !osturile de operare sunt mai sczute comparativ cu a procedeelor
convenionale aplicate (splare, incinerare, desorbie termic).
7. 'ste posibil utilizarea inoculrii sau8i a apei o$igenate pentru cre8terea
eficienei procesului.
. 9e elimin problemele legate de depozitarea de8eurilor.
D$&v!"#$%$bioremedierii constau 5n&. Bioremedierea este limitat, ea aplic:ndu-se doar compu8ilor biodegradabili.
2. '$ist anumite temeri 5n ceea ce prive8te produsele de biodegradare, acestea
put:nd fi mai to$ice dec:t compusul de origine.
6. 'ste dificil de a e$trapola de la condiii de laborator la scar larg.
7. ;u decurg bine 5n solurile argiloase, compacte, unde o$igenul sau nutrienii sunt
dificil de introdus 5n zona de tratat.
. %rocesul de bioremediere se realizeaz 5ntr-o perioad mult mai mare dec:t 5n
cazul altor tratamente de remediere, cum ar fi e$cavarea, incinerarea solului.
3
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
4/26
'. CARACTERISTICILE CALITATIVE (I CANTITATIVE ALE APELOR UZATE
INDUSTRIALE
9tabilirea originii 8i a caracteristicilor calitative ale apelor uzate necesit
cunoa8terea procesului tehnologic industrial pentru o proiectare 3udicioas a staiilor de
epurare.
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
5/26
Metalele grele (%b, !u, >n, !r etc.) au o aciune to$ic asupra organismelor
acvatice, inhib:nd 8i procesele de epurare (auto), !B"8i !!", srurile de azot 8i
fosfor (nutrieni) produc dezvoltarea rapid a algelor.
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
6/26
to$icitatea, de8i, unele dintre acestea (metalele eseniale) sunt necesare organismelor
vii, dar 5n concentraii destul de mici.
%oluarea este o situaie de fapt, o anumi potenialitate nociv pentru om 8i
mediu.
@n consecin, este nevoie ca aceasta s fie sancionat prin norme de
drept.cest lucru se realizeaz diferit 5n dreptul intern al statelor 8i dreptul internaional.
!ea mai importantA poluare este cea industrial caracterizat printr-o mare
5ntindere a pre3udiciilor cauzate mediului. 'a poate fi rezidual sau continu ori
accidentalA sau instantanee.
pa este un factor important 5n echilibrele ecologice,iar poluarea acesteia este o
problem actual cu consecine mai mult sau mai puin grave asupra populaiei.
@n poluarea industrial este mult mai dificil de stabilit cantitatea poluanilor.!elmai adesea,se 5nt:lnesc detergeni, solveni, cianuri, metale grele, acizi organici,
grsimi, colorani, ageni de splare, sulfuri, amoniac, etc.
!ei mai to$ici produ8i anorganici sunt arsenul,cobaltul, zincul, cadmiul,
seleniul,mercurul etc.
4etalele grele, cum ar fifierul,cromul,cuprul,zincul, seleniul sunt indispensabile
proceselor biochimice din organismul uman, dar 5n cantiti mici. !:nd dep8esc o
anumitA concentraie devin periculoase pentru viaa omului.!aracteristica esenial a apelor uzate industrial o constituie varietatea nelimitat
de poluani 8i nocivitatea lor deosebit.
@n poluarea cu metale grele a apelor uzate industrial ponderea cea mai mare o
are industria minier.
+n produs to$ic poate ataca organismele acvatice 5n dou moduri
- fie prin contaminare direct(absorbie sau adsorbie)/
- fie prin contaminare indirect datorat consumrii de specii contaminate.
'.'. EPURAREA APELOR UZATE
%oluarea apelor precum 8i epuizarea lor prin consum abuziv risip devin
fenomene dominante 5n periclitarea surselor de ap 5n rile avansate, semnal:ndu-se
6
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
7/26
din ce 5n ce mai multe zone de pe glob 5n care apa lipse8te C fiind compromis din
punct de vedere calitativ.
pa se 5ncarc cu materii poluante, devenind uzat prin utilizarea ei de ctre om,
5n cele mai diverse scopuri practice, prin contactul apelor meteorice (ploaie, zpad) cu
produse ale activitii umane, care se gsesc 5n aer 8i pe sol.
@ntruc:t domeniile de folosire a apei 5mbrac cele mai diverse forme (ap
potabil, alimentarea cu ap a industriei, alimentarea cu ap a agriculturii, piscicultur,
scopuri urbanistice 8i de agrement), posibilitile de poluare ale acesteia sunt foarte
mari.
'vitarea polurii surselor de ap 8i eliminarea efectelor acesteia constituie, 5n
prezent, o preocupare de prim ordin a celor care lucreaz 5n domeniul alimentrilor cu
ap.!antitile cele mai mari de ape uzate provin din unitile industriale conform
tabelului &.
stfel, pentru obinerea unei tone de h:rtie rezult circa &00-200 m6ape uzate/
pentru o ton de cauciuc &0 m6/ prin prelucrarea unei tone de fructe rezult circa &0-20
m6ap uzat.
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
8/26
Tabel 1
ndustria %rincipalele substane poluanteevacuate 5n ap
M$"%*+0$ $+)23
9iderurgie 9uspensii minerale crbune, cenu8,cianuri, fenoli, ape acide!ocserie Denoli, cianuri, amoniu!onstrucii de ma8ini !ianuri, fenoli, petrol, ape alcalineM$"%*+0$ !$$+)23n, !a, ;i etc. 9uspensii minerale, uleiuri, cianuri, acizi,
metale grele, fluorC00$ !)+!0,3!lor, sod, acizi, colorani, pesticide cizi, baze, metale greleC00$ )+!0,3
!auciuc Denoli%olimeri Denoli, acizi, mercur
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
9/26
v:nd 5n vedere volumul mare de ape industriale uzate impurificate cu
substane chimice, precum 8i rsp:ndirea agenilor poluani prin intermediul acestor
ape combaterea 8i limitarea polurii se realizeaz prin epurarea acestor ape 5nainte de
evacuare 5n emisar urmrindu-se recuperarea produselor utile pe car ele conin. @n
funcie de natura poluantului, se utilizeaz metode specifice de epurare a apelor, prin
care se urmre8te nivelul impurificatorilor sub limitele care s nu afecteze calitatea
efluentului natural.
Eehnologia tratrii apelor reziduale este 5mprit 5n trei categorii
1. "+"+$ /+0+3 cuprinde sedimentare, separare gravitaional pentru uleiurile
nedizolvate 5n apele reziduale 8i striparea cu aburi pentru 5ndeprtarea compu8ilor ru
mirositori/
'. "+"+$ 2$,*!5+3 are drept scop 5ndeprtarea uleiurilor nedizolvate sau amaterialului organic/
6. "+"+$ "$+0%3 utilizeaz bazine de reinere sau filtre.
Eehnologiile principale pentru controlul reziduurilor 8i al apelor reziduale in-plant
8i la captul conductei includ
- striparea apelor sulfuroase pentru a reduce concentraia de sulf 8i amoniac/
- eliminarea apei 5ntr-un singur ciclu (fr recirculare), utiliz:nd condensatoare de
suprafa sau sisteme de recirculare cu turnuri de rcire apiei/- eliminarea apei de rcire prin utilizarea sistemelor cu ciclu umed 8i uscat/
- separatoare masice uleiap/
- o$idarea biologic/
- filtrarea prin mediu dublu/
- tratarea balastului.
'.6. EPURAREA APELOR UZATE CU CONTINUT DE METALE
P+$,0/0"+$ 50+0#"3 8! "+$/"$9 % /H ,)!"+)%" 8! $50* +$5*,3")+, se aplic 5n
cazul apelor cu coninut mare 8i variat de metale grele (De, !r, ;i, !o, 4n, 4o, F, >n,
!u, !d, #g) realiz:ndu-se o epurare a apelor (8i o recuperare a metalelor coninute)
mai mare de G-H.
9
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
10/26
=ecuperarea metalelor grele din ape reziduale se mai poate realiza cu a3utorul
unor 0,+))+!02$ ,/0%$ 23 %$ ,**%$&$ 2* 2)+3.
cest procedeu are la baz mecanisme de legare fizico-chimic, reacii de
absorbie specifice metalelor care sunt influenate de p#, concentraia metalului 5n
biomas sau a biomasei fa de cantitatea luat 5n lucru. ciunea de transfer 5ntre
microorganisme 8i metale are la baz reacii de tipul
- volatilizarea prin formarea combinaiilor insolubile 8i formarea de combinaii
organometalice/
- transformarea 5n combinaii insolubile 8i formarea de sedimente/
- acumularea metalelor prin absorbia pe suprafaa celulelor.
cest procedeu se folose8te 8i 5n industria pielriei.
'.6.1. P+),$5$$ ,"%0"0,$ "0/ +$5);
ceste procedee constau 5n o$idarea impurificatorilor 5n prezena unor
catalizatori de tip sruri ale metalelor cu valen variabil (De, 4n, ;i, !o,4o, !u) sau
o$izi metalici depu8i pe suport, folosind ca o$idant aerul 8i asigur:ndu-se, prin
barbotare, o contractare eficient 5ntre catalizator C o$igen C poluant.
4etoda se aplic tuturor poluanilor organici din ap, servind la epurarea apelorto$ice rezultate de la fabricarea pesticidelor, coloranilor, medicamentelor etc.
=eaciile de distrugere catalitic a poluanilor din ape sunt rapide, decurg la
temperatur 8i presiune normal, asigur un grad de epurare avansat H, necesit
volume mici de utila3 8i consum redus de reactivi, combustibili, energie, ceea ce
determin mic8orarea cheltuielilor de epurare 8i a costului produsului de la care provin
aceste ape.
'.6.'. E/*++$ /$%)+ $!)%0,$
@n prezent se procedeaz la e$tracia fenolului prin dizolvare selectiv 5n
hidrocarburi aromatice, diizopropil eter etc., sau se aplic procedee de epurare
10
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
11/26
biologic, mai lente dec:t cele catalitice 8i care necesit volum mare de investiii 8i
consumuri energetice ridicate.
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
12/26
3. EPURAREA BIOLOGIC A APELOR UZATE
3.1. Procedee de epurare biologic n regim natural
n regim natural epurarea biologic se desfoar de obicei fr recirculare pe c!mpuri
de irigare i filtrare filtre de nisip c!mpuri de infiltrare subteran ia"uri de stabili"are sau ia"uri
biologice# $oate aceste metode asigur grade %nalte de epurare 95&99' dar pre"int
de"a(anta)ul unei suprafe*e mari de teren ocupate sustrase circuitului agricol#
6.1.1. I&*+0%$ 0)%)0,$Iazurile biologice, denui!e "i iazuri de o#idare $au lagune $un! bazine
na!urale $au ar!i%ciale de ic& ad'ncie ()* "i cu $u+raa-& are n
+lan. Acea$!& or& geoe!ric& conduce la /olue ari de a+& care, n
ra+or! cu debi!ul, oer& !i+i lungi de re!en-ie *)30 zile. 1n ace$!e bazinea+ar +roce$e na!urale de degradare a $ub$!an-elor organice, de $edien!are
2li+ezire, de dezinec!are n care ac!orul uan in!er/ine +ar-ial n +roce$.
1nain!e de a in!ra n iaz a+a uza!& !rece +rin!r4o !rea+!& de e+urare %zic&
do!a!& cu gr&!are, $e+ara!or de gr&$ii, dezni$i+a!or, decan!or. E%cien-a
!re+!ei +riare e$!e 5o!&r'!oare +en!ru /alorile gradului de e+urare a a+ei.
6unc-iile unui iaz biologic +o! % ul!i+le7
a a$igurarea e+ur&rii a+elor uza!e 8 el e#i$!& ca in$!ala-ie unic& de
+uri%care9
b !rea+!& $ecundar& $au !er-iar& n!r4o in$!ala-ie care are "i o +ar!e %zic& de
e+urare9
c bazin de egalizare uniorizare a concen!ra-iilor "i debi!elor9
d bazin de $edien!are $u+lien!ar& +en!ru %ni$area clari%c&rii.
:eza/an!a;ul +rinci+al al lagunelor e$!e concen!ra-ia ridica!& n
$u$+en$ii $olide a e
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
13/26
b iazuri acul!a!i/ aerobe=anaerobe n care a+ar concoi!en! +roce$e de
degradare n regi de o#idare a $ub$!an-elor organice "i de eren!a-ie
2lacuri cu ad'ncie are9
c iazuri aerobe de are nc&rcare n care $e realizeaz& o $!abilizare aerob&
co+le!& a a!eriilor organice. Alegerea $e ace n unc-ie de !eren 2co$! "i
a+la$are "i de +eroan-ele $olici!a!e.
Proce$e care a+ar in laguna
n aceste ba"ine se desfoar procese bioc+imice aerobe i anaerobe care contribuie alturi de
fenomenele fi"ice la purificarea apelor u"ate# n "ona de mic ad!ncime de la suprafa*a apei
strpuns de lumina solar apar procese aerobe %ntre*inute de o,igenul care difu"ea" prin
suprafa*a liber i cel furni"at %n urma fenomenului de fotosinte" a algelor# n "onele de mare
ad!ncime %n care o,igenul i lumina solar nu ptrund apar procese de descompunere anaerob- fermenta*ie cu dega)are de ga"e# n straturile intermediare apar procese aerobe sau anaerobe
func*ie de ad!ncimea acestuia# .uspensiile care nu au fost re*inute %n treapta fi"ic se (or
depune pe fundul ba"inelor form!nd un strat de nmol# .edimentarea nmolului se reali"ea" sub
influen*a for*elor gra(ita*ionale prin biofloculare /(ite"e de circa 10 ori mai mari ca %n regim
13
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
14/26
natural i autofloculare# ioflocularea apare ca urmare a e,isten*ei unei popula*ii mi,te de
microorganisme a ni(elului ridicat de substan*e nutriti(e i a timpului mare de sta*ionare#
utoflocularea este dependent de creterea algelor a temperaturii i pului unele substan*e
c+imice pe ba" de calciu magne"iu sau fosfat de amoniu formea" precipitate care se depun
antren!nd alge i bacterii figura 3#2# .ursele de o,igen pentru degradarea bioc+imic sunt
reaerarea natural prin suprafa*a liber /dependent de mrimea suprafe*ei de contact de
temperatur micrile suprafe*ei generate de (!nt etc# compuii organici nitra*i sau sulfa*i
tratarea cu clor i fotosinte"a algelor sub influen*a energiei luminoase iar %n ca"ul lagunelor
aerate ec+ipamentele de o,igenare#
3.5.1. Procedeul de epurare biologic cu biofiltru sau aerofiltru
iofiltrul sau filtrul bacterian este un sistem utili"at curent %n te+nica epurrii biologice
aerobe# iofiltrul se amplasea" %n sc+ema de epurare dup decantorul primar# l se poateintroduce %n sc+em i dup instala*ia de epurare cu nmol acti( de mare %ncrcare %n scopul de a
finisa procesul de degradare al materiei organice# ,ist i sc+eme de epurare complet a apelor
u"ate care con*in trei trepte ec+ipate cu filtre biologice primul destinat eliminrii produilor de
carbon iar urmtoarele pentru procese de nitrificare i denitrificare#
iofiltrul /fig#3#21 este alctuit dintro construc*ie din beton cu %nl*imea cuprins %ntre 1&4
m %n care se introduce un material brut dur rugos impermeabil#
14
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
15/26
.c+ema unui filtru biologic 1 - construc*ie din beton 2 - distribuitor rotati( 3 - material de umplutur 4 - material
de re"isten* 5 - tuburi drena) 6 - canal de e(acuare 7 - conduct admisie ap brut
aterialul cu dimensiunea optim %ntre 40&80 mm /3 umple spa*iul construc*iei din beton
armat /1# n "ona de suprafa* se pot pune particule mai mici 30&50 mm iar la fund mai mari
de 60&100 mm depuse pe un planeu drenant reali"at din prefabricate care sus*ine materialulgranular# pa u"at decantat %n prealabil intr pe conducta /7 i este reparti"at uniform pe
suprafa*a biofiltrului datorit distribuitorului /2# eparti*ia apei se face intermitent astfel %nc!t
%ntre udri s se permit circula*ia aerului atmosferic %n scopul o,igenrii# :onstruc*ia poate s
fie de tip cilindric ca" %n care distribuitorul este rotitor sau de forma unui paralelipiped cu
distribuitor ce %ncalec ba"inul i are o micare dute(ino# pa purificat este colectat prin
intermediul conductelor de drena) /5 i e(acuat pe canalul /6# andamentul de epurare gradul
de %ndeprtare al substan*elor organice este de circa 80' aadar sunt permise %ncrcri organicede ordinul 30###100 mg:;5
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
16/26
mediu de e,emplu (!ntul influen*ea" (entila*ia natural %ns caracterul lor aleatoriu nu permite
o abordare teoretic# Aarna %n e,ploatare biofiltrul se comport ca un turn de rcire datorit
tira)ului natural# >ara biofiltrul dega) %n mediul %ncon)urtor mirosuri neplcute i fa(ori"ea"
de"(oltarea mutelor#
Distribuitoare pentru biofiltre# c+ipamentele destinate reali"rii distribu*iei apei u"ate
trebuie s asigure o reparti"are uniform a acesteia pe suprafa*a plan a biofiltrului %ns cu
intermiten* astfel ca %ntre udri stratul filtrant s poat primi cantit*ile de aer necesare
o,igenrii peliculei biologice# mprtierea apei u"ate se reali"ea" cu a distribuitoare fi,e -
care pul(eri"ea" apa prin du"e amplasate pe o re*ea de conducte b distribuitoare mobile cu
micare de rota*ie la biofiltre circulare sau alternati( dute(ino pentru ca"ul biofiltrelor cu
suprafa*a %n plan un dreptung+i#
Distribuitoare fixe.
ceste dispo"iti(e statice sunt utili"ate relati( rar i numai la biofiltrele de mici dimensiuni# le/fig#3#22 se construiesc sub forma unor conducte /a sau )g+eaburi cu perfora*ii /b amplasate direct pe suprafa*a
stratului granular la inter(ale de 12&20 m# Biametrul tuburilor perforate este de 200&300 mm iar a orificiilor de
10&20 mm amplasate la o distan* %ntre a,e de 05&10 m#
fig#Bistribuitoare fi,e pe suprafa*a biofiltrului#
Centru reparti*ia apei pe suprafa* se mai pot utili"a du"e stropitoare - sprin=lere - amplasate la100&200 mm fa* de stratul filtrant utili"at ca suport pentru conductele de alimentare# Bu"ele
stropitoare construite din bron" sau alam sunt alctuite dintrun a)uta) i o p!lnie deflectoare
reglabil pentru %mprtiere#
16
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
17/26
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
18/26
se etanea" cu un dop din font pre("ut cu inel din cauciuc sau cu flan oarb cu garnitur# n
unele ca"uri se face etanarea i cu un capac asamblat prin sistem baionet uor demontabil#
;rificiile de pul(eri"are ale apei de pe conducta ori"ontal au diametrul %ntre 10&20 mm#
Centru asigurarea unei reparti*ii uniforme a apei pe stratul granular orificiile se amplasea" pe
conducta ori"ontal la distan*e (ariabile - spre centru mai deprtate /circa 300 mm iar spre
periferie mai apropiate /circa 75 mm# n acest mod se (a ec+ilibra pierderea de sarcin pe
fiecare orficiu i %n mod e(ident debitul pe aceleai orificii# :oloana rotitoare se e,ecut din
font i este sus*inut pe un lagr dublu format dintrun rulment a,ial i altul radial lubrefiate cu
unsoare consistent# ; carcas intermediar din font fi,ea" rulmentul radial# Centru g+idarea
coloanei mobile %n )urul camerei de etanare se montea" un inel circular cu role fiecare rol
fiind montat pe un rulment# n ca"ul distribuitoarelor cu patru bra*e pentru a se men*ine efectul
de propulsie i la debite mici se amplasea" pe dou dintre ele robine*i paralelipipedici dereparti*ie care scot din func*iune cele dou bra*e men*in!nd sarcina pe conductele ori"ontale
acti(e#
3.5.2. Echipamente mecanice pentru epurarea cu pelicul biologic
c+ipamentele mecanice pentru epurarea apelor u"ate cu pelicul biologic sunt dotate cu un
grup de antrenare care pune %n micare de rota*ie un organ acti( ce poate fi un set de discuri un
tambur sau un urub fr sf!rit# cest organ acti( este par*ial imersat %n apa u"at decantat %n
prealabil# Ce suprafa*ele organului acti( se formea" pelicula biologic care este succesi(umectat c!nd por*iunea este imersat i aerat %n "ona de contact cu mediul %ncon)urtor#
Biscurile biologice sau biodiscurile /fig#3#24 sunt e,ecutate sub forma unor plci circulare 3
din aluminiu mas plastic poroas etc# montate pe arborele 4 antrenat %n micare de rota*ie de la
un motoreductor#
18
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
19/26
F0. 6.'4. 'chipament de epurare biologic cu discuri 8i pelicul biologic1 - construc*ie metalic 2 - cu( interioar 3 - set discuri 4 - arbore 5 - depo"it de nmol 6 -
admisie aer#
cest pac+et de discuri 20&25 buc*i este montat %ntro carcas 2 care la r!ndul ei este
amplasat %n cu(a e,terioar 1# Ce arbore se pot mota 3&4 pac+ete cu discuri# :u(a e,terioar
poate s fie acoperit %n scop de protec*ie contra %ng+e*ului cu un capac 6 pre("ut cu fante de
circula*ie a aerului atmosferic# n acest ca" se reduce influen*a factorilor de mediu care pot mri
dilu*ia sau reduce timpul de sta*ionare# Celicula care se desprinde de pe discuri cade %ntre cu(eunde formea" un strat de nmol 5# adar %n apa supus procesului de epurare din cu( sunt i
flocoane de nmol care plutesc i microorganisme i"olate ce mresc gradul de degradare a
materiei organice# Fmolul dintre cu(e intr %n anaerobie i ga"ele re"ultate se dega) %n
atmosfer# Ceriodic se impune e(acuarea nmolului din "ona de fund# Biscurile au o grosime de
07&15 mm cu diametrul de 500&3000 mm fiind amplasate la o distan* de 15&20 mm#
ceast distan* dintre discuri (a permite ca %n ca"ul unei pelicule biologice cu grosimea de 4
mm pe fe*ele laterale ale dou discuri alturate s rm!n loc pentru circula*ia apei i a aerului#Biscurile sunt par*ial imersate %n apa u"at supus procesului de epurare cu ni(elul static al apei
sub lagrele arborelui# n perioada de imersare pelicula biologic adsoarbe materia organic din
apa u"at i o fi,ea" %n scopul degradrii# @ilmul de lic+id %n contact cu pelicula biologic este
continuu re%nnoit prin fenomen de capilaritate# n perioada c!nd partea umectat iese din ap
datorit deficitului de o,igen fa* de satura*ie (a apare %n mod natural fenomenul de o,igenare -
19
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
20/26
transferul o,igenului din aer %n ap# pa u"at parcurge cu(a %n lungul arborelui perpendicular
pe discuri# purarea biologic poate s aib loc %n una p!n la patru trepte corespun"toare
seturilor de discuri# $ura*ia seturilor de discuri este de 2&3 rot
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
21/26
de degradare a materiei organice astfel c apa u"at pe msura descompunerii substan*elor
organice %n fiecare etap a desfurrii fenomenului bioc+imic %nt!lnete bacteriile urmtoare
din lan*ul trofic#
Celicula biologic utili"ea" o succesiune de comunit*i biologice stabilite la diferite ni(eluri ale
filmului i asociate cu diferite grade de epurare# icroorganismele din filmul biologic sunt mai
uor adaptabile la ocurile %ncrcrii organice datorit acestei succesiuni ale asocia*iilor
popula*iilor biologice e,istente %n pelicul# n te+nologiile de epurare cu nmol acti( amestecul
polifa"ic ce con*ine flocoane trebuie s fie mereu agitat pentru a le men*ine %n stare de suspensie
ceea ce conduce la un consum ridicat de energie# n procesele cu film biologic pelicula este fi,at
pe o suprafa* solid dur dar se consum o cantitate de energie pentru pompa)ul i %mprtierea
apei u"ate pe suprafa*a filmului biologic# n raport cu procedeul cu nmol acti( cel cu pelicul
biologic are urmtoarele a(anta)e a acti(itate biologic superioar b randamentul de epurarecrete prin recircularea nmolului c economie de energie d repopularea rapid a peliculei dup
desprinderea filmului e e,ploatare simpl# n esen* principiul procesului de epurare biologic
%n pelicul este repre"entat %n figura 3#19# ?a suprafa*a solid fi, se formea" %n timp o pelicul
biologic aderent peste care se scurge un film de lic+id iar la e,teriorul acestuia apare un curent
de ga" %n ec+i sau contracurent ce permite re!mprosptarea o,igenului din apa u"at# n
condi*ii fa(orabile de temperatur i o,igen di"ol(at pelicula adsoarbe materia organic din apa
u"at i prin reac*ii bioc+imice o descompune# ntre pelicula biologic i filmul de lic+id aparcontinuu sc+imburi de substan* %n ambele sensuri care stabilesc un ec+ilibru dinamic %n
transferul de mas# celeai procese de transfer de mas apar i %ntre filmul de lic+id i curentul
de ga" din e,teriorul acestuia# $oate aceste procese de transfer permit adsorb*ia materiei
organice a o,igenului i eliminarea produilor secundari din reac*iile bioc+imice ce apar %n
filmul biologic# adar apar dou mecanisme deosebit de importante %n proces a bioadsorb*ia
substan*ei organice %n "ona aerob a peliculei biologice /dou fenomene fi"ic de adsorb*ie i
biologic de asimila*ie b metabolism cu degradarea substan*ei organice adsorbite %n "ona
median i anaerob a peliculei#
21
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
22/26
Crocesele fi"ice c+imice i biologice din pelicula aderent
;,igenul din aerul atmosferic penetrea" filmul de lic+id i trece %n pelicula biologic %n prima
ei parte# :a urmare stratul dinspre suportul solid intr %n regim anaerob i (a a(ea
microorganismele caracteristice acestui mediul lipsit de o,igen# etaboli*ii produi de biomas -
alcooli aci"i dio,id de carbon metan +idrogen sulfurat etc# - tra(ersea" %n sens in(ers
interfa*a pelicul biologic - lic+id i difu"ea" %n curentul de ga"# n acest sc+imb continuu
curentul de aer srcete %n o,igen i se %mbog*ete %n alte ga"e %n principal dio,id de carbon#
:onsecin*ele acestor procese sunt dependente de metabolismul celulelor (ii# Cartea superficial
aerob a peliculei biologice tinde s rm!n constant# .tratul intern anaerob tinde s creasc %n
grosime ca efect al procesului de sinte"# l are o re"isten* mecanic mai redus dec!t partea
aerob din cau"a procesului de fermenta*ie i %n consecin* la o anumit grosime pelicula se (adesprinde de suportul inert solid# n regim dinamic se stabilete un ec+ilibru %ntre creterea
biomasei i grosimea peliculei mature# :!nd microorganismele din filmul biologic mor pelicula
se fragmentea" se desprinde de pe suportul solid i este antrenat de curentul lic+id# aterialul
celular distrus este re*inut %n decantorul secundar sub forma de nmol aadar sc+ema +idraulic
trebuie s con*in un decantor necesar re*inerii materialului desprins# Centru reali"area procesului
22
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
23/26
de degradare bioc+imic %n pelicul biologic apare necesitatea respectrii urmtoarelor cerin*e
de ba" a crearea unei suprafe*e mari de contact pentru materialul solid inert pe care s se
fi,e"e pelicula biologic - suportul solid trebuie s fie caracteri"at printro suprafa* specific
ridicat /raport suprafa*
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
24/26
Coro"itatea i rugo"itatea materialului de umplutur )oac un rol important %n fi,area i o,idarea
peliculei biologice# In filtru bun asigur un compromis %ntre suprafa*a specific s ma,im
/diametru ec+i(alent minim i poro"itatea [%]suficient pentru a permite e(acuarea biomasei
i circula*ia optim a fa"elor# Iniformitatea mare a materialului de umplutur permite o
permeabilitate ridicat i fa(ori"ea" dispersia aerului i a materiei organice %n pelicula
biologic# :u c!t materialele sunt mai uniforme cu at!t se (a ob*ine cel mai mare spa*iu gol %ntre
granule i se (a asigura o circula*ie corect a apei u"ate i a aerului# a se reali"ea" printro
granulometrie deosebit a materialului# e"isten*a mecanic a materialului de umplutur trebuie
s corespund prelurii sarcinii de compresiune %n special dac corpurile stau la ba"a
construc*iei ce lucrea" prin te+nologia peliculei biologice# cest parametru depinde direct de
greutatea specific a materialului de umplutur care impune %nl*imea ma,im a biofiltrului#
e"isten*a c+imic este impus de necesitatea men*inerii formei i grosimii corpurilor de
umplutur# :orpurile se cer a fi construite din materiale inerte care nu trebuie s intre %n reac*ie
c+imic cu apa constituen*ii din apa u"at sau cu en"imele bioc+imice generate de pelicula
biologic# :osturile repre"int un parametru deosebit de important %n ac+i"i*ionarea corpurilor de
umplutur#
@ig#3#20# Anstala*ie de epurare cu pelicul 1 - instala*ia de epurare 2 - decantor secundar 3 -
nmol recirculat 4 - nmol e(acuat
24
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
25/26
:orpurile de umplutur pot fi tradi*ionale sau moderne# :orpurile tradi*ionale sunt piatr la(
cocs antracit crbune granit ba"alt cu dimensiuni de la 60&80 mm la 80&100 mm suprafa*
specific s E 45###55 m2
-
7/24/2019 Biotehnologie Ultima
26/26