Metode de epurare a apelor uzate

În urma activității umane, un număr mare de substanțe nocive ajung în mediul natural. O parte semnificativă a acestor substanțe este deversată în bazinele de apă împreună cu apele uzate netratate sau insuficient tratate provenite din întreprinderile industriale, comunale și agricole.

Puritatea apei este restabilită prin eforturile comune ale a trei științe: chimia, fizica și biologia. La proiectarea ciclului stațiilor de epurare, la metodele fizice de curățare – decantare și sedimentare, filtrare și flotație, evaporare și presare – se adaugă metodele fizico-chimice – electroliza, trecerea prin schimbători de ioni. Lanțul de epurare se încheie cu filtre biologice. Practic, în toate etapele de epurare, apa este supusă acțiunii reactivilor chimici.

Metodele de epurare se completează reciproc și, cel mai adesea, sunt aplicate în următoarea succesiune:
• mecanice
• fizico-chimice
• chimice
• biologice

Cea mai simplă metodă mecanică de curățare este decantarea. Particulele mari de nisip, nămol și murdărie se depun pe fundul decantorului. Pentru a accelera procesul de sedimentare, se aplică sedimentarea centrifugă. Malaxoare puternice – centrifuge – pun apa în rotație asemănător modului în care amestecăm zahărul cu o linguriță într-un pahar cu ceai. Atunci particulele, sub acțiunea forței gravitaționale, sunt aruncate spre pereții rezervorului și reținute acolo.

Din tehnologia de procesare a minereurilor a fost preluat în tehnologia de epurare a apei procesul de flotație. Acesta se bazează pe umezirea diferită a particulelor solide cu apă. Apa pare că „fierbe” – prin ea se trece (barbotează) aer. Particulele care se umezesc greu cu apă aderă la bulele de aer și se ridică la suprafață. Stratului de spumă format i se îndepărtează periodic de pe suprafața apei. Pentru a accelera procesul și a face epurarea mai completă, în camera de flotație se adaugă substanțe chimice – reactivi-colectori. Aceste substanțe nu se dizolvă în apă, ci aderă la suprafața particulelor și le reduc capacitatea de umezire, determinând astfel o flotabilitate mai mare. Uneori, în locul barbotării aerului, se realizează electroliza apei. În acest caz, substanțele se ridică la suprafață cu ajutorul gazelor – hidrogen și oxigen – formate în urma descompunerii apei sub acțiunea curentului electric.

Decantarea obișnuită (decantarea), inclusiv cu utilizarea centrifugii, și flotația – toate aceste metode de epurare se bazează pe fenomene fizice. Chimiștii propun o altă metodă de sedimentare – coagularea. Aceasta constă în aglomerarea particulelor fine într-un conglomerat de particule mai mari, care apoi pot fi ușor îndepărtate mecanic. Coagularea nu necesită dispozitive sau instalații complexe, precum o centrifugă. În soluția ce urmează a fi purificată se adaugă substanțe care favorizează aglomerarea particulelor. Procesul principal al coagulării constă în interacțiunea dintre particulele de murdărie și substanțele coagulante – săruri de fier, aluminiu, magneziu, calciu și altele. Apariția polimerilor a permis crearea unui tip de coagulare numit floculare.

Prin floculare se înțelege procesul de formare a fulgilor ca rezultat al interacțiunii dintre substanțele cu greutate moleculară mare și particulele aflate în apă, cu formarea unor agregate (fulgi) care au o structură tridimensională.

După coagulare și decantare, apa este filtrată. Filtrarea devine deosebit de importantă în cazul reutilizării apei în procese tehnologice și în sistemele de alimentare cu apă în circuit închis. Există filtre stratificate din țesături de bumbac, nailon sau polipropilenă, precum și filtre cu material granular. În acest caz, ca materiale filtrante sunt utilizați nisipul, antracitul mărunțit sau cărbunele de calitate, granulele ceramice, masele plastice poroase.

Dacă epurarea apei trebuie realizată rapid (în cicluri închise ale sistemelor de recirculare a apei), sunt aplicate metodele electrice. În acest caz, în loc de zile și săptămâni, întreaga epurare durează câteva ore.

Pentru dezinfectare, apa este de obicei clorinată. Totuși, această metodă nu poate fi aplicată peste tot. Prezența ionilor de clor nu este întotdeauna de dorit, deoarece aceștia creează un mediu coroziv agresiv pentru construcțiile metalice. Clorul nu curăță apa de impurități, ci doar le neutralizează. Mai eficiente sunt ozonizarea sau oxigenarea intensă a apei.

Pentru unele tipuri de producție, trebuie căutate metode speciale de epurare chimică pentru îndepărtarea impurităților care pot fi prezente în apele uzate.

Metodele biologice, de regulă, încheie procesul de epurare, deși în unele cazuri, când este necesară îndepărtarea compușilor organici (de exemplu, cei toxici), acestea pot fi utilizate și la începutul lanțului de epurare. Construcția stațiilor de epurare biologică este costisitoare, însă exploatarea lor este ieftină, deoarece sursa de hrană pentru microorganismele care formează „nămolul activ” sunt chiar apele uzate.
Epurarea biologică poate fi realizată în prezența oxigenului (condiții aerobe) sau în absența oxigenului (epurare anaerobă). Mai frecvent este utilizată metoda bazată pe activitatea microorganismelor care necesită oxigen. În ambele cazuri, substanțele din apele uzate sunt consumate pentru creșterea și înmulțirea bacteriilor și se transformă în apă, dioxid de carbon, azot etc.