Principii Generale ale Epurării Biologice

Epurarea biologică a apelor uzate nu este o operaţie unică, ci o combinaţie de operaţii intercorelate care pot fi diferite în variate puncte ale staţiei de epurare, au loc cu viteze diferite şi sunt efectuate cu o cultură mixtă de microorganisme (biomasa), în care rolul principal îl deţin bacteriile. Mai mult, prin epurarea biologică se înţelege complexul de operaţiuni şi faze tehnologice prin care materiile organice existente în apele uzate provenind din cele mai diverse activităţi antropice sunt transformate cu ajutorul unor culturi de microorganisme.

În epurarea biologică o importanţă deosebită ȋl are transferul de impurităţi din apa uzată spre biomasă prin contactul interfacial şi prin fenomenele imediat următoare de absorbţie şi adsorbţie. Altfel spus, din apa uzată cu aerare suficientă se dezvoltă nămol care, în prezenţa unei cantităţi suficiente de oxigen, absoarbe şi degradează substanţele organice din apă. Nămolul activ reprezintă o comunitate microbiană complexă în cadrul căreia se produc interacţiuni care pot influenţa controlul procesului de epurare biologică.

O serie de parametri ai sistemului de epurare, cum ar fi concentraţia oxigenului dizolvat, încărcarea cu nutrienţi, temperatura, pH-ul, vârsta nămolului, prezenţa substanţelor toxice, reglează numărul microorganismelor şi diversitatea speciilor, ceea ce implică o variaţie mare - atât zilnică cât şi sezonieră – a calităţii nămolului activ, elementul-cheie al epurării biologice.

Cunoaşterea alcătuirii şi principiilor de funcţionare ale treptelor de epurare precum şi a importanţei diferitelor procese care stau la baza mineralizării materiei organice prezintă o importanţă teoretică şi practică deosebită din perspectiva impactului pe care apele epurate îl pot avea asupra apelor de suprafaţă şi subterane.

Cuvinte cheie: epurare biologică, poluare, bacterii, nămol, filtre

ASPECTE GENERALE

Există o moleculă avid căutată de către om în întreg universul: APA, întrucât descoperirea acesteia în atmosfera vreunei planete îndepărtate ar constitui întruchiparea celor mai nebunatice vise ale umanităţii. Apa este substanţa unică, ale cărei caracteristici definesc proprietăţile biologice şi fiziologice de pe Terra.

Se acceptă unanim faptul că o apă absolut pură nu există în natură, însă proprietăţile ei trebuie cunoscute, deoarece în raport cu acestea se stabilesc calităţile apelor naturale, respectiv ale apelor care se prelevează la surse pentru diferite necesităţi (Pîslărașu şi colab., 1981).

Poluarea apelor reprezintă alterarea calităților fizice, chimice și biologice ale apelor, produsă direct, sau indirect, în mod natural sau antropic. Apa poluată devine improprie utilizării normale.

Autoepurarea sau epurarea naturală este reprezentată de totalitatea proceselor naturale de epurare prin care o apă este readusă la nivelul calitativ existent înainte de a fi poluată şi are, la scară naturală, rolul unei staţii de epurare a apelor impurificate, în aval de punctul de deversare.

Procesul de autoepurare se realizează prin acţiunea unor factori de mediu, de natură fizică, chimică şi biologică, ce pot interveni simultan sau într-o anumită succesiune (Negulescu, 1985).

Epurarea apelor reprezintă totalitatea operațiilor efectuate pentru diminuarea conținutului de poluanți, astfel încât concentrațiile rămase să nu provoace poluarea apelor receptoare. Epurarea se realizează într-o serie de utilaje, care alcătuiesc stațiile de epurare. Epurarea se realizează printr-o serie de procedee, de natură fizică, chimică și biologică.

Epurarea biologică (secundară) urmărește eliminarea poluanților organici, biodegradabili cu ajutorul microorganismelor. Au loc procese de fermentație aerobă, sau anaerobă, din care se formează compuși aglomerați (flocoane), care se separă de apă, alături de săruri minerale și gaze (SO2, CH4, CO2, etc.).

Epurarea biologică se poate realiza pe cale naturală și artificială. Pe cale naturală, apa epurată mecanic este colectată într-un bazin colector și utilizată la irigații. Metoda a fost aplicată în vechime, în Ierusalim, la greci, romani și chinezi. Investițiile sunt evident mai reduse, dar procedeul nu se poate aplica la toate tipurile de apă. Apa nu trebuie să conțină germeni patogeni, paraziți, să nu aibă miros neplăcut și se aplică numai culturilor de porumb și sfeclă de zahăr. (Vișan, 1998)

Rolul principal în epurarea biologică este deţinut de către bacterii. Aceste microorganisme care consumă substanţe organice, din apele uzate pot trăi şi se pot înmulţi în prezenţa sau în absenţa oxigenului, deci procesele pot fi aerobe şi anaerobe. De regulă procesele aerobe sunt specifice procesului de epurare a apelor de substanţe organice, în timp ce procesele anaerobe sunt specifice prelucrării nămolurilor rezultate în staţiile de epurare şi au ca rezultat obţinerea în principal a biogazului.

În strânsă asociere cu bacteriile în aceste procese aerobe intervin şi protozoare (ciliate şi flagelate)metazoare (rotiferi şi nematode) şi ciuperci sau fungi. Aceste asociaţii de microorganisme se numesc biocenoze. (Floca, 1998)

METABOLISMUL BACTERIAN

Epurarea biologică se realizează ca urmare a metabolismului bacterian, care reprezintă totalitatea proceselor implicate în activitatea biologică a unei celule, prin intermediul cărora energia și elementele nutritive sunt preluate din mediul înconjurător şi utilizate pentru biosinteză şi creştere, dar şi pentru alte activităţi secundare (mobilitate, luminiscenţă). În urma acestor procese, substanţele din apele uzate, respectiv elementele nutritive sunt transformate în constituenţi celulari, energie şi produse de uzură.

Din punct de vedere energetic procesele metabolice se pot împărţi în două grupe mari:

-procese de dezasimilaţie ( exoterme) prin care se eliberează energie în urma

degradării substanţelor organice din apele uzate;

-procese de asimilaţie (endoterme) în care se sintetizează componenţi celulari.

Aceste două procese sunt strâns interconectate, astfel încât prin degradarea substanţelor din mediu se asigură pe lângă energie şi substanţe chimice sau precursori ai acestora, necesari pentru sinteza elementelor din celulele microorganismelor. În ansamblu diferitele reacţii biochimice ale metabolismului îndeplinesc patru funcţii esenţiale pentru viaţa celulei şi anume:

-producerea componenţilor chimici folosiţi pentru realizarea constituenţilor celulari;

-elaborarea de energie şi stocarea acesteia sub diferite forme;

-activarea unor elemente de construcţie a celulei pe baza energiei stocate;

-formarea de material biologic nou prin utilizarea substanţelor chimice produse prin descompunerea substanţelor organice.