Astec Romania - consultanta de mediu Magurele, Ilfov

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.

COMPONENTELE SISTEMULUI BRS

Sistemul de aerare produce oxigen pentru a facilita eliminarea organica si nitrificarea. BSR este prevazut cu difuzoare cu membrana flexibila pentru aerarea cu bule fine sau difuzoare pentru aerare cu bule mari montate in capete fixe sau in cofiguratii demontabile. Alte optiuni sunt disponibile pentru o varietate de dispozitive de aerare mecanice.

Mixerul realizeaza omogenizarea supernatantului cu aerarea inchisa. Mixerul are un rol important in indepartarea nutrientului de exemplu: realizeaza amestecul anaerob pentru denitrificare si amestecul anaerob pentru eliminarea fosforului. Mixerele imbunatatesc chinetica nitrificarii si denitrificarii.

Decantorul este proiectat pentru a nu permite intrarea materiilor solide in suspensie in timpul proceselor non-decantare (FILL REACT, SETTLE si DECANT). Daca totusi materiile solide in suspensie intra in decantor in timpul procesului non-decantare, acestea se vor aseza pe fundul decantorului si vor fi eliminate in primele minute ale procesului DECANT prin intermediul unor dispozitive speciale cum sunt acuatorul liniar sau electrovalve cu garnituri ce nu permit scurgeri din interiorul tancurilor de reactie. Ambele dispozitive sunt submersate in decantor in timpul procesului non-DECANT.

       Sistemul de decantare elimina virtual sansa evacuarii apei uzate neepurate.       

Decantorul contine de asemenea un plutitor care mentine deversorul la suprafata lichidului de-a lungul intregului proces.

Namolul activ in exces generat de reactiile bio-chimice este evacuat din BRS in timpul sau dupa procesul de decantare utilizand pompele pentru namol activ in exces. Ocazional cand capetele diferentiale sunt disponibile namolul este eliminat prin deschiderea valvei mecanic (sau manual) si descarcarea gravitationala catre bazinul de digestie aeroba, paturile de uscare a namolului sau catre alte procese de epurare.

Panou de control programabil (PCP) - Intregul proces de epurare, recirculare si eliminare a namolului este controlat de un microcontroler PCP care actioneaza asupra urmatoarelor elemente: faza si secventa procesului, valvele mecanice pentru apele uzate influente, valvele din circuitul de aer, suflantele, mixerele, pompele de namol activ si sistemul de control al nivelului de lichid. Operarea automata a BRS permite operatorului sa se concentreze asupra inspectiilor mecanice vizuale de rutina si analizarea probelor de laborator, controland procesele prin simple apasari ale tastaturii.

Controlul Suplimentar si Achizitionarea Sistemului de Date (CSASD) (Optional)

- C.S.A.S.D. va permite operatorului din statia de epurare sa monitorizeze, sa listeze, si sa inregistreze evenimentele zilnice care apar pe o perioada data in timpul functionarii proceselor. Sistemul va afisa grafic in timp real starea de uzura a diverselor parti ale echipamentului de control si parametrii de operare.

Avantajele ale sistemului BRS fata de sistemele clasice :

1. Controlul debitului de tratat - Un bazin BRS serveste ca bazin de egalizare in timpul umplerii astfel poate tolera usor valorile mari ale debitelor de apa uzata. Incarcarile de CBO 5 sunt de asemenea echilibrate in BRS si nu rezulta in deteriorarea calitatii efluentului.

2. Controlul calitatii apelor deversate - BSR permite controlul asupra debitului deversat atat timp cat limitele pentru debitele in intrare nu sunt depasite iar in cazul cand incarcarile din influent sunt foarte mari, timpul de tratament poate fi extins asa incat efluentul sa nu fie deversat dacat la atingerea parametrilor minim impusi.

3. Stabilizare a namolului marita - Stabilizarea are loc intr-un mediu total inert. Scurt-circuitele hidraulice nu exista in timpul acestei perioade. Datorita faptului ca aria de stabilizare este aceeasi cu aria reactorului, ratele de incarcare ale suprafetei sunt atinse ceea ce permite si particulelor de namol sa se decanteze.

4. Flexibilitate operationala - In timpul pornirii sau operarii statiei de epurare, cand debitul de intrare este mai scazut decat cel estimat prin proiect, senzorii de nivel pot fi reajstati pentru lucru la un nivel inferior astfel incat sa se utilizeze doar o parte a BRS. Aceasta permite ca durata ciclului de tratament sa fie acelasi cu cel proiectat fara insa a risipi curent electric prin supra-aerare.

5. Flexibilitatea procesului - Procesul BRS poate fi descris ca o serie de pasi indepliniti intr-un singur bazin care i-si schimba functiile in timp. BRS lasa operatorului optiunea de a controla durata fiecarui proces pentru a obtine eficienta dorita. BRS poate fi operat pentru a obtine nitrificarea, denitrificarea, indepartarea fosforului (fara aditivi chimici) intr-un singur bazin. Nitrificarea poate fi obtinuta prin cresterea duratei de reactie. In mod similar, denitrificarea si indepartarea fosforului, pot fi obtinute prin incorporarea procesului de umplere anoxic/anaerob. Flexibilitatea procesului BRS faciliceaza upgradarea atunci cand este necesar.

6 . Timpul scurt de punere instalare, independent de vreme - Panourile de otel sunt prefabricate si pot fi instalate rapid prin interconectare chiar in conditii climatice grele.

7. Bazinele pot fi proiectate in vederea extinderii pe verticala - Acolo unde se are in vedere marirea debitelor influentului de tratat, sistemele pot fi prevazute cu elemente de rezistenta si de interconectare pe verticala, facand astfel posibila extinderea ulterioara a capacitatii de epurare pe aceeasi suprafata de teren.

8. Bazine pot fi asamblate in locatii greu accesibile - Data fiind greutatea relativ mica a panourilor de otel, transportul acestora catre locatii greu accesibile se poate face cu mijloace usoare iar asamblarea lor se poate face inclusiv manual.

9. Disponibilitate pentru demontare usoara si relocare rapida

Sistemele pot fi proiectate astfel incat sa poata fi dezasamblate si reinstalate in alte locatii

DATE TEHNICE GENERALE

       1. Domeniu de utilizare al sistemelor BRS:

- Statii de epurare orasenesti pana la 100.000 locuitori

- Statii de epurare pentru ferme de animale sau obiective agroindustriale.

- Statii de epurare pentru ape uzate din industrie

- Sisteme de preepurare pentru apele uzate de la obiectivele de mai care se deverseaza in canalizari orasenesti

       2.Materiale folosite pentru realizarea rezervoarelor din componenta statiei de epurare BRS :

- Panouri din otel captusit cu strat izolator anticoroziv de sticla inclusiv marginile, conectate cu suruburi si garnituri hidroizolante.

- Beton armat hidroizolat

- Fibra de sticla

       3. Debite de apa uzata la intrarea in sistemele BRS:

- min. 100 mc / zi

- max. 20.000 mc / zi

       4. Gama de temperaturi de lucru:

- min -30° Celsius

- max + 50° Celsius

Nota: Pentru lucru la temperaturi foarte joase, blocurile pricipale pot fi prevazute cu retele de incalzire electrice sau cu circulatie de apa calda cu control automat al temperaturii

       5. Timp de retentie pentru un ciclu complect: 24 ore

       6 . Parametrii apelor uzate acceptate in intrarea statiei : conf. NTPA 002 / 2002

       7. Parametrii apelor deversate in urma epurarii : conf. NTPA 001 / 2002

       8. Atestari producator : ISO 9001, AISC design

       9. Atestari produs : ASTM, ASCE 7-88

PROIECTE REALIZATE CU SISTEME BRS - REFERINTE

Agro Chemicals & Food Limited Kenya

Alpha Engineering & Design Trinidad & Tobago

American & Efried USA, Sri Lanka, Bangladesh

Al Abbas Distillers Pakistan

Bechtel UK, USA, India

Atlatec Mexico, El Salvador

Bio-Service International USA, Jamaica

Birmingham Steel Mills USA

Bristol-Myers Squibb USA, Mexico, Ecuador, Pakistan

Brown & Caldwell USA

Brown and Root USA, Indonesia, Thailand, Trinidad

Cervaceria Brewery Chile

Coca Cola USA, Nepal, Maldives, Cambodia, India

Chemtex USA

CLRI, Chennai India

Carillion Caribbean Ltd. Trinidad & Tobago

Datel Engineering USA, Thailand

Davy Power Gas UK

Dextro Mizer Egypt

Flour Daniel USA, Mexico

Gerzi Ltd. Switzerland

Gombe Municipality Nigeria

Guyana Water and Sewerage Authority Guyana

Himalayan Distillery Pvt. Ltd Nepal

Humphreys & Glasgow Consultants USA

Icon Construction Inc USA, Thailand

J.M. Smith & Associates USA

John Brown UK

Knappe Composites; Abiran Germany, Middle East

Manchester Textile Mills Sri Lanka

Mohan Breweries & Distilleries Ltd. India

Moorjani Industrial Estates St Kitts and Nevis

Noon Sugar Mills Pakistan

Pallavaram Tannery Ltd. India

Petron Scientific Inc. USA

Procter & Gamble, USA, Indonesia, Thailand

Rafael, Katzen International, USA

Reid Crowther Limited Canada, Trinidad and Tobago

SNC Lavlin Barbados

Shaukat and Raza Limited Pakistan

Tata Consulting Engineers, India

Tietex Limited Italy, Thailand

Trinidad & Tobago Water Serv. Ltd. Trinidad & Tobago

UNIDO Vienna Austria

UHDE Germany