Sa se proiecteze o instalatie de epurare recuperativa a apelor de spalare din industria acoperirilor metalice in faza de cuprare cu un continut intre 1-8 g/L de /L care sa aiba o capacitate de epurare 5 /8h.

1.Tema proiectului de licenta

Tema de proiectare

Capitolul 1

Tema de proiectare:

Sa se proiecteze o instalatie de epurare recuperativa a apelor de spalare din industria acoperirilor metalice in faza de cuprare cu un continut intre 1-8 g/L de /L care sa aiba o capacitate de epurare 5 /8h.

Se vor folosi rasini schimbatoare de ioni metalici.

Tipurile de rasina folosite sunt:

1. cationica forma
2. anionica de forma

Date initiale :

1. Capacitatea de productie:5 /8h;
2. Debit : 0.625 /h
3. Compozitii ale influientilor ce vor fi prelucrati: 1-8 g/L de /L;
4. Regimul de lucru:semicontinuu;
5. Echipamente ce trebuiesc proiectate:pompa centrifuga si coloana
6. CCOCr    = 100 mgO2/L
7. Randametul de epurare =96 %

Capitolul 2. Memoriu tehnic la sfarsit

Capitolul 3. :Tehnologia adobtata(avand in vedere Cele Mai Bune Tehnici)

BAT reprezinta indepartarea si/sau descompunerea emulsiilor la sursa.

Tehnologii BAT pentru colectarea apelor uzate

Un sistem de colectare de ape uzate adecvat joaca un rol esential in reducerea si/sau tratarea

efectiva a apelor uzate. El conduce fluxul de apa uzata spre locul de tratare cel mai potrivit si

previne amestecarea apelor uzate contaminate cu cele nepoluate

Exista tehnologii BAT pentru:

separarea apelor din procese din apele de ploaie necontaminate si alte emisii de ape

necontaminate. Astfel se minimizeaza cantitatea de apa ce necesita tratare precum si incarcatura

hidraulica trimisa la instalatiile de tratare. Astfel se creste eficienta costurilor si performantelor

la locul de tratare. Daca amplasamentele existente nu practica inca separarea apelor, se poate

instala - cel putin partial - cand sunt efectuate schimbari majore

separarea apelor uzate in functie de incarcatura cu poluanti: organic, anorganic cu sau fara

incarcatura organica nesemnificativa sau poluare nesemnificativa. Astfel se asigura ca

facilitatea de tratare sa primeasca doar poluantii pe care-I poate trata

instalarea unui acoperis deasupra suprafetelor cu o contaminare posibila, cum ar fi

revarsarile si scurgerile, oriunde e posibil. Astfel se previne cadere apei de precipitatii pe aceste

suprafete si amestecarea cu poluanti, fapt care ar duce la cresterea cantitatii de ape uzate ce

necesita tratare

instalarea unui drenaj separat pentru suprafetele cu risc de contaminare continand un

absorbant, pentru a aduna pierderile prin revarsari si scurgeri, cum e descris in .Ele previn evacuarea apei de ploaie contaminate cu pierderi de productie. Apa de ploaie capturata separat este deversata dupa o monitorizate adecvatasi evacuata in functie de rezultate, direct in sistemul de drenaj al apei de ploaie necontaminate sau la locul de tratare adecvat.

utilizarea conductelor supraterane pentru apele uzatein interiorul sitului industrial intre

punctele de generare a apelor uzate si locul final de tratare. Daca conditiile climatice nu permit

sistemul de canalizare suprateran (temperaturi mult sub 0°C), sistemul de conducte subterane

accesibile este o alternativa acceptabila. Ambele permit o detctie usoara si economica a

pierderilor, mentinerea muncii si optiuni mpentru readaptarea noilor echipamente in instalatii

deja existente. Multe amplasamente de industrie chimica sunt prevazute cu conducte subterane

si constructia imediata a unui nou sistem de conducte nu este o solutie viabila, dar aceasta

lucrare poate fi efectuata cu ocazia unei schimbari majore in platformele de productie sau in

sistemul de conducte

instalarea capacitatii de retentie pentru cazuri de defectare si pentru apa destinata stingerii

incendiilor, vizand evaluarea riscurilor, adoptand una, doua sau toate urmatoarele masuri:

- retentie descentralizata pentru cazuri de defectare datactate, daca e posibil, in apropierea

platformelor de productie si destul de mari pentru a preveni curgerea substantelor in conducte

pana cand procesul este inchis controlat

- retentie centrala pentru a colecta apele uzate provenite din defectari, in urma caruia apa a

intrat deja in sistemul de conducte in locul conducerii ei spre WWTP, cum e descris in

. Desi exista cateva tipuri de sisteme de retentie, care pot fi considerate

tehnologii BAT, cele mai sigure sunt acelea, in care rezervorul este umplut doar in cazul unei

defectari sau in care doua rezervoare sunt umplute alternativ

- retentie pentru apa destinata stingerii incendiilor, folosit exclusiv sau in combinatie cu

continutul local. Experienta arata ca apa destinata stingerii incendiilor poate atinge sute de m3

(ex 15 000 m3 apa foarte contaminata destinata stingerii incendiilor) si capacitatea de retentie

este necesar a fi destul de mare pentru a putea face fata protectiei ambelor suprafete si

sistemului de drenaj al apelor uzate

- sistemul de drenaj pentru substantele inflamabile si hazardoase, de exemplu pentru a le

transporta din zona focurilor.

Deoarece metalele grele sunt elemente chimice ce nu pot fi distruse, recuperarea si reutilizarea

sunt singurele moduri de a preveni ca acestea sa fie emise in mediu. Orice alte optiuni determina

transferul acestora intre diferite medii: apa uzata, aer uzat si deseuri

Astfel, pentru metalele grele, BAT inseamna a realiza toate cele ce urmeaza:

separarea apei uzate ce contine compusi de metale grele, cat de mult este posibil si

tratarea fluxurilor de apa uzata separate la sursa inainte de amestecarea lor cu alte fluxuri

utilizarea tehnicilor ce permit o recuperare cat mai mare posibila si

facilitarea altei eliminari a metalelor grele intr-un WWTP final ca etapa de post-spalare, cu

tratare finala a namolului, daca este necesara.

Tehnicile adecvate sunt

Ø      precipitarea / sedimentarea (sau flotia aerului alternativ) / filtrarea (sau microfiltrarea sau

ultrafiltrarea alternativ)

cristalizarea

schimbul de ioni

nanofiltrarea (sau alternative osmoza inversa).

Deoarece nivelurile de emisie, ce pot fi realizate prin aceste tehnici de control, depind foarte

mult de procesul-sursa de la care provin metalele grele, TWG n-au putut sa identifice niveluri de

emisie aferente BAT ce pot fi valide pentru intreg sectorul chimic

Metale grele Cu

Cum metalele grele sunt elemente chimice, care nu pot fi distruse, recuperate si refolosite,

singura modalitate de a preveni poluarea mediului cu ele este sa nu le eliberam/evacuam in

mediu. Orice alta metoda duce doar la transferul lor intre diferitele medii: ape uzate, gaze, sol.

Fluxurile de ape uzate cu o incarcatura semnificativa de metale grele sunt originare din

procesele de productie la care sunt folosite materialele ce contin metale grele la productie (ca si

catalizator) sau din spalarea echipamentului folosit in astfel de procese.

Tehnologii BAT exista pentru:

- separarea apelor uzate ce contin metale grele pe cat posibil

- tratarea acestor ape uzate la sursa, inainte de amestecarea cu alte fluxuri de ape uzate

- preferinta tehnicilor ce permit recuperarea.

Ø      Precipitare / sedimentare sau flotatiecu aer / filtrate

Scop:Transformarea componentilor cu metale grele sizolvate in componente nesolubile si separarea lor din apele uzate

Ø      Schimb de Ioni

Scop: Inlocuirea ionilor de metale grele din faza lichida cu alti ioni din rasina de schimb de ioni

Ø      Cristalizare

Scop:Cresterea compusilor cu metale grele pe o materie granulara in paturi fluidizate

Ø      NF/RO

Scop:Separarea ionilor de metale grele prin membrane permeabile.Separarea majoritatii celorlalticontaminanti

- facilitarea unei eliminari ulterioare a metalelor grele intr-un WWTP (tratare chimicomecanica

pentru poluantii anorganici sau biotratare pentru produtii organici) ca o secventa de

curatire cu o tratare adecvata a sedimentelor, daca este necesar TWG-ul nu poate promova nivelurile de emisii asociate cu tehnologiile BAT pentru metalele grele in fluxurile de ape uzate tributare care ar fi aplicabile intregului sector chimic. Nivelurile de emisie rezultate din aplicarea tehnologiilor BAT mentionate anterior depind de procesele de productie din care provine poluarea cu metale grele.

3.1. Conditii de calitate pentru factorii de mediu:

Transferul unor tehnologii recuperative si de protectie a mediului

In ultimii ani se constata agravarea continua a situatiei mediului inconjurator, prin poluarea sa excesiva datorata in primul rand activitatii industriale a agentilor economici. In acest sens, legislatia privitoare la protectia mediului specifica in mod clar conditiile in care anumiti efluenti pot fi deversati in mediul inconjurator, existand obligativitatea de a purifica in prealabil acesti efluenti. De asemenea, este obligatorie si prelucrarea (denocivizarea) deseurilor solide in vederea depozitarii lor in halde.

Norme juridice care reglementeaza regimul deseurilor:

Acte normative care sunt in concordanta cu standardele UNIUNII EUROPENE prin prevederile Directivelor corespunzatoare

O.U.G. nr. 195/2005 privind protectia mediului care transpune DC 85/337/CEE (modificata prin DC 97/11/CE); DC 90/313/CE; DPEC 2001/42/CE; DC96/62/CEE; DC1999/30/CE; DPEC 2000/69/CE; DC 92/72/CEE; DPEC 2002/3/CE; DC91/689/CEE; DPEC 2000/76/CE; DPEC 94/62/CE; DC 99/31/CE; DC75/439/CEE; DC91/157/CEE; RC 259/93; DC92/43/CEE; DC79/409/CEE;

. Legea nr. 655/20.11.2001 pentru aprobarea O.U.G. nr. 243/2000 privind protectia atmosferei care transpune DC96/62/CEE; DC1999/30/CE; DPEC 2000/69/CE; DC 92/72/CEE; DPEC 2002/3/CE;

. Legea nr. 24/06.05.1994 (M. Of. Nr. 119/12.05.1994) pentru ratificarea Conventiei-cadru a Natiunilor Unite asupra schimbarilor climatice, semnata la Rio de Janeiro la 5

3 iunie 1992 care transpune Decizia 2004/280/CE si DC 93/389/CEE modificata de DC 99/296/CEE;

. Ordinul Ministrului Sanatatii nr. 536/23.06.1997 (M.Of. nr. 140/03.07.1997) pentru aprobarea Normelor de igiena si a recomandarilor privind mediul de viata al populatiei care transpune Directiva Parlamentului European si Consiliului 2002/49/CE referitoare la evaluarea si gospodarirea zgomotului in mediu;

. Legea nr. 263/2005 pentru modificarea si completarea Legii nr. 360/2003 privind regimul substantelor si preparatelor chimice periculoase care transpune DC67/548/EEC, D88/379/EEC, R793/93;

. Legea nr. 324/2005 pentru modificarea si completarea O.U.G. nr. 200/2000 care transpune prevederile Directivei Consiliului 67/548/CEE privind clasificarea, etichetrea si ambalarea substantelor periculoase si ale Directivei 1999/45/CE privind clasificarea, etichetarea si ambalarea preparatelor periculoase;

. Legea nr. 426/2001 de aprobare a Ordonantei nr. 78/2000 privind regimul deseurilor, cu modificarile ulterioare, care transpune DC 75/442/CEE(amendata de DC91/156/CEE); DC 96/59/CE; DPEC 2000/76/CE; DPEC 94/62/CE; DC 99/31/CE;

. H.G. nr.1159/2003 (MO 715/14.10.2003) pentru modificarea H.G. nr. 662/2001 privind gestionarea uleiurilor uzate care transpune DC 75/439/CEE (amendata de DC87/101/CEE si de DC 91/692/CEE);

. Hotararea Guvernului nr. 856/2002 privind evidenta gestiunii deseurilor in conformitate cu Catalogul European al Deseurilor care transpune Decizia nr. 2000/532/CE, amendata de Decizia nr. 2001/119 privind lista deseurilor;

. H.G. nr. 621/2005 privind gestionarea ambalajelor si a deseurilor de ambalaje care transpune in legislatia nationala Directiva Parlamentului si Consiliului nr. 94/62/CE privind ambalajele si deseurile de ambalaje, publicata in Jurnalul Oficial al Comunitatii Europene (JOCE) nr. L 365/1994, amendata prin Directiva Parlamentului si Consiliului 2004/12/CE, publicata in Jurnalul Oficial al Comunitatii Europene (JOCE) nr. L 047/2004, Decizia Comisiei Europene 97/129/CE privind sistemul de identificare si marcare a materialelor de ambalaj, publicata in Jurnalul Oficial al Comunitatii Europene (JOCE) nr. L 050/1997, Decizia Comisiei Europene 2005/270/CE privind formatul referitor la sistemul de baze de date, publicata in Jurnalul Oficial al Comunitatii Europene (JOCE) nr. L 086/2005;

. H.G. nr. 124/30.01.2003 (MO nr. 109 din 20.02.2003) modificata prin H.G. nr. 734/2006 privind prevenirea, reducerea si controlul poluarii mediului cu azbest care transpune Directiva Consiliului 87/217/CEE din 19 martie 1987 cu privire la prevenirea si reducerea poluarii mediului cauzate de azbest;

. H.G. nr. 349/2005 privind depozitarea deseurilor care transpune Directiva nr. 1999/31/EC privind depozitarea deseurilor;

. H.G. nr. 448 din 19 mai 2005 privind deseurile de echipamente electrice si electronice care transpune Directiva nr. 2002/96/EC privind deseurile de echipamente electrice si electronice, publicata in Jurnalul Oficial al Comunitatilor 4 Europene (JOCE) nr. L037 din 13 februarie 2003 si Directiva nr. 2003/108/EC de modificare a Directivei nr. 2002/96/EC privind deseurile de echipamente electrice si electronice, publicata in Jurnalul Oficial al Comunitatilor Europene (JOCE) nr. L345 din 31 decembrie 2003;

. H.G. nr. 321/14.04.2005 (MO nr. 27.04.2005) privind evaluarea si gestionarea zgomotului ambiental care transpune Directiva 2002/49/EC referitoare la evaluarea si managementul zgomotului in mediul inconjurator - Declaratia Comisiei formulata in cadrul Comitetului de Conciliere privind evaluarea si managementul zgomotului;

. H.G. nr. 352 /21.04.2005 (M.Of. nr. 398 /11.05.2005) pentru modificarea H.G. nr. 188/28.02.2002 (M. Of. Nr. 187/20.03.2002) privind aprobarea unor norme privind conditiile de descarcare in mediul acvatic a apelor uzate care transpune Directiva Consiliului 91/271/CEE privind epurarea apelor uzate urbane modificata de Directiva 98/15/CE.

Incalcarea prevederilor legislatiei de mai sus atrage raspunderea civila, contraventionala sau penala, dupa caz.

ANEXA3 - NORMATIV privind stabilirea limitelor de incarcare cu poluanti a apelor uzate industriale si orasenesti la evacuarea in receptorii naturali, NTPA-001/2002

Guvernul Romaniei

Normativ din 28 februarie 2002 privind stabilirea limitelor de incarcare cu poluanti a apelor uzate industriale si orasenesti la evacuarea in receptorii naturali, NTPA-001/2002

Publicat in Monitorul Oficial, Partea I nr. 187 din 20 martie 2002

III. Restrictii privind evacuarea apelor uzate

Art. 5.

(1) Apele uzate care se evacueaza in receptorii naturali nu trebuie sa contina:

a) substante poluante cu grad ridicat de toxicitate, precum si acele substante a caror interdictie a fost stabilita prin studii de specialitate;

b) materii in suspensie peste limita admisa, care ar putea produce depuneri in albiile minore ale cursurilor de apa sau in cuvetele lacurilor;

c) substante care pot conduce la cresterea turbiditatii, formarea spumei sau la schimbarea proprietatilor organoleptice ale receptorilor fata de starea naturala a acestora.

(2) Apele uzate provenind de la spitale de boli infectioase, sanatorii TBC, institutii de pregatire a preparatelor biologice - seruri si vaccinuri -, alte institutii medicale curative sau profilactice, de la unitati zootehnice si abatoare nu pot fi descarcate in receptori fara a fi fost supuse in prealabil dezinfectiei specifice. in aceasta situatie se aplica prevederile art. 6 din anexa nr. 2 la hotarare - NTPA-002/2002.

Art. 6.

Descarcarea apelor uzate epurate in reteaua de canale de desecare, de irigatii ori pe terenuri agricole se va face numai in conditiile realizarii unei epurari corespunzatoare si numai cu avizul administratorului/detinatorului acestora, astfel:

1. cand apa din canale se foloseste la irigarea culturilor agricole, limitele indicatorilor de calitate se coreleaza si cu standardul privind calitatea apei pentru irigarea culturilor agricole, STAS 9450/83;

2. cand apa uzata se descarca intr-un canal de desecare ce debuseaza intr-un receptor natural, limitele indicatorilor de calitate vor fi cei corespunzatori prezentului normativ.

Industria

1. instalatiile care intra sub incidenta Directivei privind prevenirea si controlul

integrat al poluarii - 96/61/EC (Directiva IPPC) - inclusiv unitatile care sunt

inventariate in Registrul Polunatilor Emisi (EPER) care sunt relevante pentru

factorul de mediu - apa;

2. unitatile care evacueaza substante periculoase (lista I si II) si/sau substante

prioritare peste limitele legislatiei in vigoare (in conformitate cu cerintele

Directivei 2006/11/EC care inlocuieste Directiva 76/464/EEC privind

poluarea cauzata de substantele periculoase evacuate in mediul acvatic al

Comunitatii;

3. alte unitati care evacueaza in resursele de apa si care nu se conformeaza

legislatiei in vigoare privind factorul de mediu apa;

3.2.Poluanti.Caracteristici.impact asupra mediului.Norme

Poluantul prezent in aceste proces de epurare este cuprul din apele de spalare din industria acoperirilor metalice in faza intermendiara de cuprare.

Principalele materii poluante si efectele acestora

Substantele poluante introduse in ape din surse naturale si artificiale sunt numeroase, producand un impact important asupra apelor de suprafata si subterane. Prejudiciile aduse mediului de substantele poluante pot fi grupate in doua mari categorii: prejudicii asupra sanatatii publice si prejudicii aduse unor folosinte (industriale, piscicole, navigatie, etc.).Una din categoriile de subsatnte poluante sunt substante anorhanice din care face parte Cuprul.

- substantele anorganice, in suspensie sau dizolvate sunt mai frecvent intalnite in apele uzate industriale. Dintre acestea se mentioneaza, in primul rand, metalele grele ( Pb, Cu , Zn , Cr ), clorurile, sulfatii etc. Sarurile anorganice conduc la marirea salinitatii apelor, iar unele dintre ele pot provoca cresterea duritatii. Clorurile in cantitati mari fac apa improprie alimentarilor cu apa potabila si industriala, irigatiilor etc . Prin bioacumulare metalele grele au efecte toxice asupra organismelor acvatice, inhiband in acelasi timp si procesele de autoepurare. Sarurile de azot si fosfor produc dezvoltarea rapida a algelor la suprafata apelor. Apele cu duritate mare produc depuneri pe conducte, marindu-le rugozitatea si micsorandu-le capacitatea de transport si de transfer a caldurii.

Principalele caracteristici ale cuprului

Cuprul (numit si arama) este un element din tabelul periodic avand simbolul Cu si numarul atomic 29. (Wikipedia) Denumirea latina ,,aes Cyprium" inseamna metal din Cipru ; numele aes reprezinta atat cuprul, cat si bronzul (aliajul cupru-cositor) si apoi chiar alama (aliajul cupru-zinc). O lamurire este insa necesara. In mica introducere, de la metelele cunoscute in lumea antica, sunt mentionate 7 metale, intre care nu este cuprins zincul. Si totusi au fost gasite obiectele, care la analiza chimica arata neandoios prezenta zincului. Dar zincul nu era cunoscut ca metal izolat, independent, iar faptul ca el apare totusi in unele obiecte antice de alama se explica intr-un singur fel. La prelucrarea minereurilor de cupru pentru extragerea metalului se amesteca si minereuri de zinc si astfel rezulta direct aliajul cupru-zinc, adica alama. Se facea prin alinierea cuprului cu cositorul, care, de altfel, nici nu se gasea in regiunea Mediteranei si era adus la incaput din Extremul Orient, iar mai tarziu, de catre fenicieni, din Insulele Britanice.

Cuprul este un metal de culoare roscata, foarte bun conducator de electricitate si caldura. Cuprul a fost folosit de oameni din cele mai vechi timpuri, arheologii descoperind obiecte din acest metal datand din 8700 i.Hr. A fost unul din primele metale folosite, deoarece cantitati mici din el apar in unele locuri in stare libera. Principalele minereuri ale cuprului sunt: calcozina (sulfura de cupru), calcopirita sau criscolul (ferosulfura de cupru), cupritul (oxidul cupros) si malachitul si azuritul (ambele forme ale carbonatului basic de cupru). Metoda folosita pentru extractia de cupru depinde natura minereului. Daca cuprul se gaseste in stare libera, el poate fi separat prin sfaramarea minereului in bucati mici si amestecarea sa cu apa. Cuprul, fiind relativ greu, se depune pe fund. Cuprul, care are o puritate de peste 99%, este folosit la fabricarea conductelor de gaz si apa, a materialelor pentru acoperisuri, a ustensilelor si a unor obiecte ornamentale. Deoarece cuprul este un bun conducator de caldura, se utilizeaza la boilere si alte dispozitive ce implica transferul de caldura, sau folie de cupru (simplu strat) sau doua (dublu strat) se floseste ca PCB. Originea numelui: din cuvantul latinesc cyprium (dupa insula Cipru).

Denumirea caracteristicii Unitatea Valori de masura: Cupru recopt si Cupru ecruisat
Densitatea kg/m3 8950
Temperatura de topire oC 1083
Rezistenta la rupere Rm N/mm2 200.250 400.490
Alungirea procentuala dupa rupere A % 50.30 4.2
Duritatea Brinell HB 40.50 80.120
Modulul de elasticitate E N/mm2 122000 126000
Rezistivitatea electrica ρ la 20 oC Ωm 17,241·10−9 17,7·10−9
Coeficientul de temperatura al rezistivitati αρ K−1 3,39·10−3
Conductivitatea termica la 20 oC W/mK 3,9398
Coeficientul de dilatare liniara α K−1 1,77·10−6
Temperatura de recoacere de recristalizare oC 400.700

Influenta impuritatilor asupra conductibilitatii cuprului pur

Principalele caracteristici ale unor alame
Aliajul
Caracteristica Unitatea de masura CuZn10 . CuZn20 CuZn 30 CuZn39Pb2
Densitatea kg/m3 8800 . 8670 8530 8440
Rezistenta la rupere Rm
- in stare recoapta
- in stare ecruisata
N/mm2
250.300 ; 350.700 ; 250.300 ; 500.680 ;370.450 ; 510.630
Alungirea la rupere A
- in stare recoapta
- in stare ecruisata

N/mm2
48.35 ; 25.3 ; 40.60 ; 10.5 ; 25 ;5

Starea naturala a cuprului

In natura cuprul se gaseste in stare pura sau sub forma de combinatii iu diferite minerale.Cuprul nativ s-a format in decursul diferitelor procese biologice , prin reducerea combinatiilor lor din natura .Cele mai impotante minerale sunt:

. Calcozina Cu2S : contine 79,8% cupru si se intalneste sub forma de mase compacte formate din cristale prismatice bipiramidale ,cenusii-negre cu densitatea 5,7g/cm3 si duritatea 2-3 in scara Mosh;

. Calcopirita CuFeS2 : contine 34,75% cupru si se gaseste in cristale tetraedrice , galbene ,de densitate 4,2g/cm3 si duritate 3-4 in scara Mosh;

. Bornitul 3Cu2S·FeS2·FeS : contine 63,3% Cu si se afla sub mase compacte de culoare rosie-aramie, fragile , cu densitatetea de 5g/cm3 si duritatea 3 in scara Mosh;

. Covelina CuS : contine 66,5% Cu si se intalneste sub forma de lame mici si colorate in indigo-albastru, cu duritatea 1,5-2 in scara Mosh ;

. Cupritul Cu2O : contine 88,8% Cu si se afla sub cristale rosii-cenusii;de denistate 5,85-6,16g/cm3 si duritatea de 3,5-5 in scara Mosh; Cuprul se mai gaseste si in alte minerale precum : melaconitul (CuO);malachitul (Cu2CO3(OH)2); azuritul si crisocolul.In natura in general combinatiile cuprului se gasesc in minereuri alturi de combinatiile altor metale formand minereuri poliatomice.^[4]

Obtinerea cuprului

Minereurile (sulfuroase) de metale neferoase contin de obicei 2-4% rareori peste 7% Cu. De aceea, inainte de a proceda la obtinerea propriu-zisa a metalului, este necesara o concetrare. Aceasta consta intr-o prajire partiala, cu aer insuficient. Cuprul are o afinitate mult mai mare pentru sulf decat fierul, in schimb, se oxideaza mai greu decat acesta. De aceea, in timpul prajirii partiale, pirita (FeS2) se transforma in parte in FeS, in parte se oxideaza pana la FeO si Fe2 O3, care se combina cu nisipul de cuart adaugat anume, dand silicat de fier, usor fuzibil, care trece in zgura. In partea de jos a cuptorului se aduna astfel o mata cuproasa, topita, compusa in cea mai mare parte din Cu2S si FeS, cu un continut de 30-45% Cu.

Mata cuproasa este apoi prelucrata intr-un convertizor captusit cu caramizi de silice sau mai bine din magnezita. Aerul se introduce prin deschideri larerale. In convertizor, sulfura feroasa se oxideaza in oxid de fier, care se combina cu nisipul adaugat, dand silicati ce se aduna in partea superioara, in stare topita. O parte din sulfura cuproasa trece in oxid cupros, care reactioneaza cu restul de sulfura:

6Cu +SO2 Cu2S + 2Cu2O

Metalul topit se aduna in partea inferioara a convertizorului. Stratul de mata, dintre stratul de metal si cel de zgura, se micsoreaza in timpul procesului si dispare la sfarsit. Gazele degajate din convertizor, cu 10-14% SO2, se folosesc pentru fabricarea acidului sulfuric. Cuprul brut obtinut(94-97%) mai contine: fier, plumb, zinc, stibiu, aur si argint, precum si cantitati mici de sulf si arsen, ce nu s-au volatizat in convertizor. Indepartarea acestora se face fie printr-o noua topire in cuptoare cu flacara, obtinandu-se un cupru rafinatde 99,5-99,8%, fie prin electroliza, catre duce la un cupru electrolitic, de peste 99,9%.

Metalurgia pe cale umeda a cuprului pentru minereurile care, nici prin operatii de floatatie, nu pot fi aduse la o concentratie suficienta pentru formarea matei cuproase se aplica o prelucarea pe cale umeda. In acest scop se extrage minereul cu un lichid care transforma cuprul intr-o combinatie solubila, iar apoi cuprul este precipitat din solutie ca metal sau sub forma de componenta principala din minetreu: apa, solutie de amoniac, de cianura sau mai frecvent, acid sulfuric diluat, eventual cu un mic adaos de sulfat feric pentru realizarea unei actiuni oxidante.

Precipitarea cuprului metalic din aceste solutii acide se face de obiceiprin deslocuire cu span de fier (cimentare) sau pe cale electrolitica.

Proprietatile fizice si chimice ale cuprului

In stare compacta ,cuprul este un metal de culoare rosie-aramie, cu stalucire metalica vie si cu structura cristlina cubica,de duritate 2,5-3 in scara Mosh si densitate 8,96g/cm3.

Se cunosc un numar mare de aliaje pe care le formeaza Cu cu elementele: Zn,Sn,Al,Ni, Be,Fe,Mg,Ag,Au,Si,etc.. Aliajele cu zincul poarta denumirea de alame , cele cu staniul de bronzuri,cele cu nichelul de nicheline, cu Al si Zn dewarada.

Cuprul e un metal cu activitate chimica redusa.Cu toate acestea el se combina cu oxigwenul,sulful,haogenii,sau cu alte elemente si reactioneaza cu acidul azotic,sulfuric (conc.), sulfhidric, Cu NaCl,NaCN, cu sulfati sau azotati alcalini.

In aer umed, cuprul se acopera cu o pelicula protectoare de cupru metalic si oxid de cupru monovalent dupa ecuatiile:

2Cu + O2 + 2H2O = 2Cu(OH)2 | Cu(OH)2 + Cu = Cu2O + H2O

Solutiile concentrate ale hidracizilor reactioneaza cu pulberea de cupru la cald ,in prezenta aerului sau a oxigenului :

2Cu + 4HCl + O2 = 2CuCl2 + 2 H2O

Cuprul reactioneaza cu hidrogenul sulfurat in prezenta sulfuri de carbon cu formare de sulfura de cupru si metan :

8Cu + H2S + CS2 = 4Cu2S + CH4

Cuprul nu se combina direct cu azotul dar prin actiunea amoniacului asupra Cu incazit la rosu rezulta nitrura de Cu3N.La temperatura obisnuita Cu reduce dioxidul de azot conform ecuatie:

2Cu + NO2 = Cu2O + NO.

Cu metalic se dizolva in HNO3, in H2SO4 conc. la cald , in solutiile cianurilor alcaline sau in solutiile sarurilor de amoniu sau de fier trivalent:

3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Cu + H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O

2Cu + 4KCN + H2O + 1/2O2 = 2K[Cu(CN)2] + 2KOH

Cu + 4NH4OH + 1/2O2 =[Cu(NH3)4](OH)2 + 3H2O

Cu + Fe2(SO4)3 = Cu SO4 + 2FeSO4

Cuprul are o impotanta deosebita din punct de vedere biologic si este probabil catalizatorul oxidarilor intracelulare

Apa uzata provenita din industria acoperirilor metalice

Impactul asupra mediului

Poluarea cu metale grele

Impactului cupru asupra mediului

Copper is an abundant metal, naturally found in all bodies of water (Table 2) and is an essential nutrient for plant and animal life. Cuprul este un metal abundente, natural, gasite in toate corpurile de apa (tabelul 2) si este un nutrient esential pentru viata plantelor si a animalelor. An extensive survey conducted by the US Geological Survey showed total copper concentrations as low as 5-10 ppb could cause toxic effects such as reduced growth or photosynthesis in algae or teratogenic effects in sensitive species of fish or amphibians. Un amplu studiu realizat de US Geological Survey aratat total cupru concentratiile cele mai mici pe care 5-10 ppb ar putea cauza efecte toxice cum ar fi reduse de crestere sau de fotosinteza in alge sau efecte teratogene in sensibile specii de pesti sau amfibieni. ^a Levels higher than oceanic levels indicate copper input from rivers and anthropogenic sources.In natural waters, copper is largely bound to dissolved organic compounds, and free cupric ion is usually found in concentrations several orders of magnitude lower than that of complexed copper.Impact on a wastewater treatment plant

Poluarea este procesul de alterare a mediilor de viata biotice si abiotice si a bunurilor create de om, cauzat mai ales de deseurile provenite din activitatile umane, de origine industriala, agricola, menajera etc., dar si din cauza unor fenomene naturale (eruptii vulcanice, furtuni de praf ori nisip, inundatii etc.).Dupa multele episoade dramatice, care s-au soldat cu grave dezechilibre naturale si economice, omul separe ca a devenit mai constient si mai responsabil fata de problematica deosebit de sensibila pe care o ridicaprotectia mediului, care nu este un lux, ci o necesitate.

Omul trebuie sa renunte la ignoranta ecologica si sa-s insuseasca lectiile pe care i le ofera natura despre armonie, echilibru, dinamica, ordine. Orice dezechilibru ecologic determina dezarmonie si haos cu urmari nefaste pentru viata. Trebuie sa stim ca nu putem progresa in afara mediului si ca orice dereglare in relatia cu natura se repercuteaza negativ asupra organismelor vii,plante, animale si om.Interesul fata de protectia omului este motivat de importanta functionala si neechivoca a calitatii aerului, apei si solului ca principal factor de mediu pentru diferiteforme de viata. Este de remarcat nu numai ca aerul, apa si solul inregistreaza si acumuleaza in masa lor efectele poluantilor, dar le si transmit aerului prin intermediul relatiilor naturale directe sau indirecte stabilite intre ele.

The increased influx of copper into the wastewater treatment collection system could potentially give rise to several problems. Cresterea afluxului de cupru in sistem de colectare a apelor uzate ar putea da nastere la mai multe probleme. It could have an adverse effect on the biological stage of wastewater treatment (activated sludge, trickling filters or other), or it could increase copper content either in the effluents or in the sludge generated by the wastewater treatment plant, which in turn would have an environmental impact. S-ar putea avea un efect advers asupra etapei biologice a tratamentului apelor uzate (namol activat, filtre de scurgere sau de alta natura), sau, ar putea creste continutul de cupru, fie in efluenti sau in namolurile generate de tratarea apelor uzate, care, la randul lor, ar avea un impactului asupra mediului.

The effect of copper on the effectiveness of a wastewater treatment plant's biological treatment stage has been studied extensively at locations that receive effluents from large electroplating operations. Such studies reveal that inhibition of microorganisms in the activated sludge occurs at copper concentrations in excess of 1 ppm.

Efectul cuprului cu privire la eficacitatea unui tratament a apelor uzate in etapa de tratare biologica a fost studiata extensiv la locatii care primesc efluenti de la operatiuni mar electroplating (electro placare) Aceste studii au evidentiat faptul ca inhibarea de microorganisme in namol activat apare la cupru concentratii de peste 1 ppm . Since local limits are in the range of 0.5-2.0 ppm (Table 1), it is unlikely that mixing semiconductor facility effluents with domestic wastewater and street run-off, whose copper content is usually in the range of 60-100 ppb, would cause any disruption of the treatment plant. Deoarece locale sunt limitele in intervalul de 0.5-2.0 ppm (tabelul 1), este putin probabil ca amestecare semiconductoare facilitate efluentilor cu apelor reziduale domestice si strada run-off, al caror continut de cupru este, de obicei, in intervalul de 60-100 ppb, ar duce la orice intrerupere a tratamentului de plante.

Another concern is the increase of copper either in the treatment plant sludge, which often is processed to make fertilizer, or in the plant's effluents. O alta preocupare este de crestere de cupru, fie in instalatia de tratare a namolurilor, care deseori sunt prelucrate de a face, ingrasamant, sau in scris de plante efluenti. Most of the copper in particulate form and some of the dissolved copper is removed by the wastewater treatment process. It is therefore expected that the copper content of wastewater treatment sludge would increase. Cea mai mare parte a cupru in forma de particule si unele din cupru dizolvat este eliminat prin procesul de tratare a apelor uzate. Prin urmare, este de asteptat ca cupru continut de ape uzate de tratament a namolurilor ar creste. The fertilizer made from this sludge has to satisfy quality criteria including a copper concentration limit - for example, 1.5 g of copper per kg of fertilizer (federal limit listed in 40 CFR 503.13). De ingrasamant facut de la aceasta namolurilor trebuie sa indeplineasca criteriile de calitate, inclusiv o limita de concentratie de cupru - de exemplu, 1,5 g de cupru pe kg de ingrasamant (federal limita enumerate in 40 CFR 503.13). In cases where the copper content of fertilizer is already close to regulatory limits (eg, the fertilizer made from sludge generated at the Boston Deer Island wastewater treatment facility contains 0.9 g of copper per kg, the Massachusetts limit being 1.0 g of copper per kg), further additions from semiconductor effluents may be problematic. In cazurile in care continutul de cupru, ingrasamant este deja aproape de limitele de reglementare (de exemplu, a facut din ingrasamant namolurilor generate la Boston Deer Island apelor uzate instalatie de tratare contine 0.9 g de cupru pe kg, Massachusetts limita fiind 1.0 g de cupru pe kg) , mai multe completari la semiconductoare efluentilor pot fi problematice.

At other wastewater treatment plants, such as those discharging into the San Francisco Bay south of Dumbarton Bridge, an increased copper load may cause out-of-compliance levels. La alte plante tratamentul apelor uzate, cum ar fi cele de descarcare in San Francisco Bay la sud de Dumbarton Bridge, o crestere de cupru de sarcina poate determina out-of-conditionalitate niveluri. For example, the Sunnyvale treatment plant, which discharges into the south of San Francisco Bay - a relatively stagnant water body - has no dilution credit and has a copper discharge limit of 8.6 ppb and an annual discharge limit of 715 pounds (324 kg). De exemplu, Sunnyvale tratare, care evacuarile in sud de San Francisco Bay - un corp de apa relativ stagnante - nu are nici o diluare de credit si are o limita de cupru de descarcare de gestiune 8.6 ppb anuala de descarcare de gestiune si o limita de 715 de lire sterline (324 kg). These levels are barely being met despite high copper removal efficiency. Aceste niveluri sunt abia fiind indeplinite in ciuda eliminarii cupru de inalta eficienta. For such sites, an influx of strongly complexed copper, which may pass through the treatment system, could force a facility to be out of compliance. Pentru astfel de site-uri, un aflux de puternic complexat de cupru, care poate trece prin sistem de tratament, ar putea vigoare o facilitate pentru a fi in conformitate. Specifically, if untreated effluent were discharged from the copper CMP facility modeled above, with copper strongly bound to a non bio-degradable complexing agent (especially EDTA), it would add more than 450 kg of copper per year to the Sunnyvale treated effluent, well above its annual limit. In mod concret, daca efluentului netratata au fost evacuate din cupru CMP facilitate modelat de mai sus, cu cupru puternic legat de un non bio-degradabile complexare agent (in special EDTA), s-ar adauga mai mult de 450 kg de cupru pe an la Sunnyvale tratati efluentului, bine sau anual de peste limita.

Such issues, highly dependent on the local environment, may drive some treatment plants to revise local limits. Astfel de probleme, in mare masura dependent de mediul local, pot conduce unele tratament plante de a revizui limitele locale. At other wastewater treatment plants, such as those discharging into the San Francisco Bay south of Dumbarton Bridge, an increased copper load may cause out-of-compliance levels..

Treatment options

Amploarea si efectele acestei activitati ti, dar mai ales ale accidentelor tehnice produse in acest domeniu au avut un impact deosebit asupra mediului mediului

apa

aer

sol, subsol

vegetatie

fauna

asupra populatiei populatiei: accidentari accidentari, decese decese,

panica panica, pericol de imbolnavire

Principalele efecte asupra calitatii factorilor de mediu:

modificarea morfologiei si a peisajului, ocuparea de suprafete mari de teren pentru activitatile de exploatare(mine, cariere) si realizare a obiectivelor miniere de suprafata, (haldele de util, de steril minier si iazurile de decantare) decantare);

efecte negative de natura fizico fizico-chimica asupra subsolului, distrugerea prin consum a mediului geologic natural, a zacamintelor, degradarea solurilor si scaderea clasei de fertilitate;

modificarea retelei hidrografice, a calitatii apelor subterane,disparitii de acvifere;

Principalele efecte asupra calitatii factorilor de mediu:

poluarea aerului

poluarea apelor de suprafata si subterane (ioni de metale grele precum: cupru, plumb, fier, mangan, zinc, reactivi de flotatie, ape uzate miniere cu proprietati acide, etc)

poluarea solului (ioni de metale grele, ape uzate acide, pulberi, etc)

afectarea habitatelor naturale, vegetatie si fauna;

modificarea folosintelor si a regimului proprietatii terenurilor, dezafectari si stramutari, afectarea surselor locale de alimentare cu apa, efecte psihologice asupra comunitatilor umane;

Incarcarea cu poluanti a apelor uzate industrial constituie cea mai masiva si nociva categorie de poluare. Dupa aderarea Romaniei la Uniunea Europeana, retinerea metalelor grele din apele de spalare va deveni o operatie obligatorie cel putin din doua puncte de vedere.

In primul rand, pentru ca ionii de metale grele sunt toxici si in prezent sunt deversati in emisari, poluandu-i si, astfel, apa de suprafata nu mai este sursa de apa potabila.

Pe de alta parte, si fauna acvatica si flora sunt afectate de aceasta poluare. Utilizarea acestor ape ca sursa pentru irigatii nu este recomandata pentru ca metalele grele se acumuleaza in sol si, in acelasi timp, unele plante acumuleaza aceste metale, iar plantele consumate de animale pot ajunge in lapte sau in alte produse din carne, produse consumate de om. Retinerea acestor metale este utila si din punct de vedere economic, oprindu-se/pastrandu-se de regula metalele grele care sunt mai scumpe. Valorificarea acestor metale poate duce la scaderea costurilor operatiilor de epurare.

Impactul semnificativ asupra sanatatii populatiei:

Ø      numar mare de boli profesionale;

Ø      afectiuni ale sanatatii populatiei.

Lant descendent al impactului asupra mediului

Cu > Cd > Ni > Pb > Al > Zn.

Norme admise

Clasificarea apelor dupa utilizari

Luandu-se in considerare toate utilizarile , clasificarea apelor de suprafata se face in mai multe categorii :

- categoria I - ape care servesc in mod organizat la alimentarea cu apa a populatiei, ape care sunt utilizate in industria alimentara care necesita apa potabila , sau ape care servesc ca locuri de imbaiere si stranduri organizate;

- categoria II - ape care servesc pentru salubrizarea localitatilor, ape utilizate pentru sporturi nautice sau apele utilizate pentru agrement, odihna, recreere , reconfortarea organismului uman ;

- categoria III - ape utilizate pentru nevoi industriale, altele decat cele alimentare aratate mai sus, sau folosite in agricultura pentru irigatii .

Pentru fiecare din aceste categorii sunt stabilite o serie de norme pe care apa trebuie sa le indeplineasca la locul de utilizare .Bineinteles ca aceste norme sunt cu atat mai pretentioase cu cat categoria de utilizare este mai mica .

Conform STAS 4706-88, pentru fiecare din categorii se dau indicatori de calitate fizici, chimici, microbiologici si de eutrofizare, care trebuie indepliniti de apele de suprafata, in functie de categoria de calitate si valori pentru apa de mare.

La noi in tara, din circa 19750 km de ape curgatoare (rauri si fluviul Dunarea), 7150 km corespund din punct de vedere calitativ categoriei I de calitate, 6580 km categoriei II, 2700 km categoriei III, restul de 3620 km sunt considerati ca degradati, necorespunzand nici uneia din cele trei categorii de calitate,.

Epurarea apelor uzate este o disciplina tehnica, in care se intalnesc stiintele ingineresti, fizica, chimia si biologia. Exista o bogata literatura de specialitate legata de operarea statiilor de epurare. Sunt insa si reglementari legale si tehnice detaliate. Principalul act normativ specific este Hotararea Guvernului nr. 188 din 28 februarie 2002 pentru aprobarea unor norme privind conditiile de descarcare in mediul acvatic a apelor uzate, publicata in Monitorul Oficial, Partea I nr. 187 din 20 martie 2002, din care reproducem in extras o serie de prevederi importante:

· Hotararea Guvernului nr. 188 / 2002

pentru aprobarea unor norme privind conditiile de descarcare in mediul acvatic a apelor uzate

- EXTRAS-

Art. 1. - Se aproba Normele tehnice privind colectarea, epurarea si evacuarea apelor uzate orasenesti, NTPA-011, prevazute in anexa nr. 1.

Art. 2. - Se aproba Normativul privind conditiile de evacuare a apelor uzate in retelele de canalizare ale localitatilor si direct in statiile de epurare, NTPA-002/2002, prevazut in anexa nr. 2.

Art. 3. - Se aproba Normativul privind stabilirea limitelor de incarcare cu poluanti a apelor uzate industriale si orasenesti la evacuarea in receptorii naturali, NTPA-001/2002, prevazut in anexa nr. 3.

Valori limita de incarcare cu poluanti a apelor uzate industriale si orasenesti evacuate in receptori naturali

Se aplica tuturor categoriilor de efluenti proveniti sau nu din statii de epurare.

1) Prin primirea apelor uzate temperatura receptorului natural nu va depasi 35⁰C. (indicator fizic)

2) Valorile de 20 mg O₂/l pentru CBO₅ si 70 mg O₂/l pentru CCO(Cr) se aplica in cazul statiilor de epurare existente sau in curs de realizare. Pentru statiile de epurare noi, extinderi sau retehnologizari, preconizate sa fie proiectate dupa intrarea in vigoare a prezentei hotarari, se vor aplica valorile mai mari, respectiv 25 mg O₂/l pentru CBO₅ si 125 mg O₂/l pentru CCO(Cr).

3) Suma ionilor metalelor grele nu trebuie sa depaseasca concentratia de 2 mg/dm³, valorile individuale fiind cele prevazute in tabel. in situatia in care resursa de apa/sursa de alimentare cu apa contine zinc in concentratie mai mare decat 0,5 mg/dm³, aceasta valoare se va accepta si la evacuarea apelor uzate in resursa de apa, dar nu mai mult de 5 mg/dm³.

4) Metoda de analiza va fi cea corespunzatoare standardului in vigoare.

Indicator chimic

Cupru (Cu²⁺)4

Valaoare admisa :0.1 mg/dm3

Metoda de analiza:STAS 7795-80

5) Suprafata receptorului in care se evacueaza ape uzate sa nu prezinte irizatii.

4) Valori ce trebuie respectate pentru descarcari in zone sensibile, conform tabelului nr. 2 din anexa nr. 1 la hotarare - NTPA-011.

3.3. Variante tehnologice.Alegerea variantei optime.

Tehnicile de la finalul proceselor sunt acele tehnici care trateaza fluxul ce apare dintr-o unitate

de depozitare sau dintr-o unitate de proces sau dintr-o anumita zona - sau parte a acestei zone -

pentru a-i reduce continutul poluant

Tratarea Apei Reziduale

De vreme ce masurile integrate in proces sunt preferate pentru a fi implementate in instalatiile

noi construite sau in procesele de productie datorita limitarilor de ordin economic ca urmare a

costurilor ridicate sau a limitarilor de retehnologizare (ex lipsa spatiului) in cadrul celor

existente, industria chimica si majoritatea altor sectoare industriale apeleaza la tehnicile de

tratare de la finalul procesului pentru a reduce apele reziduale si poluantii pe care acestea le

transporta. Ele presupun pretratarea sau tratarea finala a apelor reziduale separate, precum si

tratarea centrala a apelor reziduale colectate inainte de a fi evacuate in apa receptoare. Diferitele

tehnici de tratare la final de proces si aplicabilitatea lor in controlul principalilor agenti

contaminanti din industria chimice.

Tehnici de tratare a apei uzate galvanice cu cupru sunt urmatoarele

Ø      Sedimentare

Ø      Flotatie cu ajutorul aerului

Ø      Filtrare

Ø      MF/UF

Ø      Precipitare

Ø      Cristalizare

Ø      NF/RO

Ø      Schimb de ion

Ø      Evaporare

Ø      Electroliza

Amplasamentele de productie a produselor chimice complexe au in mod normal un sistem extins pentru colectarea si tratarea apei de proces. Exista mai multe abordari in domeniul tratarii apei reziduale, fiecare avand avantajele si dezavantajele sale, in functie de situatie:

Instalatiile de tratare a apei reziduale descentralizate, tratand efluentii de apa direct la sursa si deversandu-se intr-o apa receptoare (adica, nu exista o instalatie centrala de tratare a apei reziduale pe amplasament)

Tratare centralizata a apei reziduale, in mod normal folosindu-se o instalatie de tratare a

apei reziduale (WWTP), centrala (principala)

WWTP-ul central, avand pretratare in aval a fluxului secundar direct la sursa

Deversare a apei reziduale direct intr-un WWTP municipal

Deversare a apei reziduale direct intr-un WWTP municipal cu pretratare direct la sursa pe amplasament, ultimele doua sub-puncte fiind situatii speciale ale sub-punctelor precedente (doua).

Avantajele tratarii descentralizate a apei reziduale sau tratarii la sursa (sau dezavantajele tratarii centralizate a apei reziduale) sunt:

Operatorii multor instalatii de productie au o atitudine mai responsabila fata de efluenti in momentul in care sunt facuti direct raspunzatori pentru calitatea deversarilor proprii de apa reziduala

Mai multa flexibilitate pentru largirea domeniului muncii sau in reactionarea la conditiile schimbatoare

Instalatiile pentru tratarea direct la sursa sunt executate dupa fiecare caz in parte si astfel au in mod normal o mai buna performanta

In contrast cu tratarea centrala biologica, nu exista (sau in cantitati foarte mici) slamuri

active, in exces, de care sa ne debarasam.

Performanta tratarii realizata de tehnicile non-biologice este independenta de

biodegrabilitatea fluxurilor de ape reziduale.

Evitarea diluarii prin amestecarea diferitelor fluxuri de ape reziduale, in mod normal

rezultand intr-o eficienta mai ridicata a tratarii, etc.

Raportul costuri/beneficii poate fi mai mult bun la tratarea fluxurilor secundare decat la

tratarea centrala.

Tratarea descentralizata a apei reziduale este optiunea preferata in momentul in care se asteapta sa apara fluxurile secundare de apa reziduala ce au proprietati complet diferite.

Principalele avantaje ale utilizarii WWTP centralizata (sau dezavantajele instalatiilor de tratare descentralizate) sunt:

Folosirea efectelor sinergice de apele reziduale biodegradabile amestecate, adica efectele care activeaza degradarea microbiologica a agentilor contaminanti speciali in amestec cu altii (sau chiar diluandu-se in alte fluxuri de apa reziduala) dat fiind faptul ca fluxul secundar singur are o slaba biodegradabilitate

Folosirea efectelor datorate amestecarii, cum ar fi reglarea pH-ului sau a temperaturii

Folosirea mai eficienta a compusilor chimici (ex agentii nutritivii) si a utilajelor, astfel

reducandu-se costurile de operare relative.

Apa reziduala ce provine din amplasamentele industriale chimice este de asemenea tratata impreuna cu apa reziduala menajera, fie impreuna in WWTP-UL menajer sau in instalatii construite special pentru tratarea combinata a apei menajere si industriale. Tratarea in comun este in mod frecvent organizata astfel incat, din cauza incarcarii biologice organice initiale si a tendintei de a diminua ratele de degradare din apa reziduala diluata, apa reziduala industriala trece printr-o etapa de performanta ridicata (incarcare ridicata), iar apoi este amestecata cu apa reziduala menajera in a doua etapa biologica (incarcare scazuta).

Experienta a aratat ca tratarea in comun a apei reziduale menajere si a celei provenita din industria chimica nu are - cel putin la prima aproximare - nici efecte sinergetice, nici antagonistice asupra apei receptoare [cww/tm/82] (un exemplu opus al operarii coordonate a unei WWTP menajere si chimice este descris in Anexa 7.1). Poluantii depozitati sunt, in general, adaugati.

Avantajele [cww/tm/82] a unei tratari in comun a apelor reziduale pot fi:

Stabilitatea operationala a tratarii biologice in comun pot fi influentate favorabil de:

- Imbunatatirea conditiilor nutritive

- Optimizarea temperaturii apei reziduale si prin aceasta a cineticii degradarii

- Egalizarea incarcarii de alimentare, atata vreme cat liniile de progres zilnice ale

celor doua fluxuri sunt structurate corespunzator sau se potrivesc una cu alta

- Anularea efectelor toxice sau inhibitoare ale constituientilor apelor reziduale

prin scaderea concentratiilor sub limita critica

Tratarea in comun a apei reziduale si exces de slam activ pot, in situatii individuale, sa

realizeze economii in costurile de operare.

Dezavantajele pot fi:

Sistemele cu scurgere in comun si fara recipiente tampon corespunzatoare pentru ploile in

exces pot avea de suferit din cauza greutatii hidraulice in cazul aparitiei unei ploi torentiale care

ar putea conduce la o deversare crescuta de poluant insotita de pierderi de bacterii din

compartimentul slamului activ al WWTP-ului central [cww/tm/82]

Performanta in curatare scazuta datorata deranjamentelor produse in operatiunile de

productie care la randul lor conduc la poluare crescuta a apei din cauza tratarii insuficiente atat a

apei reziduale menajere cat si industriale [cww/tm/82]

Un numar important de compusi chimici pot, chiar si la concentratii scazute, se diminueze

nitrificarea. Daca etapa de nitrificare esueaza, ar putea fi nevoie de cateva saptamani pentru

recuperare si pentru a asigura iar suficienta eliminare a azotului. Astfel, pentru minimalizarea

riscului tratarii in comun a apelor reziduale este importanta studierea si monitorizarea cu grija afluxurilor de apa reziduala ce provin din cadrul industriei pentru orice factor inhibitor sau

disturbator. [cww/tm/82]

Tratarea combinata a fluxurilor de apa reziduala provenite din origini diferite prezinta riscul

evitarii controlarii (cateodata chiar si a detectarii) de catre agentii contaminatori persistenti,

precum metalele grele si compusi non-biodegradabili, din cauza dilutiei. Acestia se vor deversa

fara a fi degradati intr-o apa receptoare, se vor adsorbi in slamul activ sau vor fi stripati in

cadrul aerarii in atmosfera. Aceasta se va opune obligatiei de a preveni sau controla aceste

substante direct la sursa. Acest dezavantaj afecteaza toate actiunile de tratare combinata a

fluxurilor de ape reziduale.

Tratarea combinata poate avea ca rezultat un slam prea contaminat pentru a mai putea fi

utilizat sau tratat prin, spre exemplu, descompunerea anaeroba.

Un alt aspect important al sistemului apelor reziduale este manipularea apei de ploaie si a apelor

de la spalare. In cateva complexe industriale chimice europene este prezent doar un sistem de

canalizare, iar apa pluviala, de la spalare, de racire si cea de proces sunt colectate la un loc in

acest sistem si directionate spre instalatiile de tratare a apelor reziduale. In special in timpul

perioadelor de ploi puternice, acest fapt ar putea conduce la deteriorari ale WWTP-ului si la

deversari ridicate. Amplasamentele chimice avansate din punct de vedere tehnic de obicei au un

sistem de canalizare separat pentru colectarea apelor pluviale necontaminate si a apelor de

racire.

Caracterizarea etapelor de taratare a apei uzate:

Ø      Sedimentare

Separarea substantelor solide

Descriere

Camerele de separarea nisipului inseamna indepartarea nisipului din apa de pluviala. Camerele

pentru nisip sunt folosite pentru acest scop din cauza ca nisipul ar putea fi altfel depozitat in

locuri neconvenabile, deranjand procesul de tratare si conducand la abraziunea (roaderea) rapida

a interiorului pompelor [cww/tm/132].

Camerele de separare a nisipului fac parte din WWTP si de obicei sunt situate imediat dupa

plasa instalate drept protectie impotriva materialului fibros sau macrogranular. Sunt proiectate

astfel incat sa poata face fata ratei orizontale a fluxului (aproximativ 0,3 m/s), adica doar nisipul

este separat in timp ce solidele mai usoare sunt transportate mai departe cu fluxul de apa

reziduala Exista 3 tipuri diferite de camere de captare a nisipului [cww/tm/132]:

Camera pentru flux orizontal de forma unui canal, camera care mentine rata fluxului

necesara in combinatie cu un canal difuzor de aer potrivit fluctuatiilor fluxurilor de apa

reziduala (Figura 3.6) [cww/tm/132]

• Camera circulara, unde este introdusa apa tangential provocand circularea continutului si

spalarea nisipului inspre centru astfel ca sa poata fi indepartat prin ridicare cu ajutorul unui

jet de aer; acest tip de camera este mai putin potrivita ratelor de flux extrem de fluctuante.

Camera aerata in care circulatia continutului este cauzata de injectia aerului astfel incat sa se

atinga rata fluxului necesara la fundul camerei; acest tip de camera nu cauzeaza probleme

atunci cand apar rate fluctuante ale fluxului [cww/tm/132].

Instalatii de depozitare pentru nisipul separat sunt necesare pana cand este deversat.

Aplicare

Camerele sunt utilizate atunci cand WWTP-ul trebuie sa faca fata apei de ploaie care in mod

normal antreneaza o cantitate considerabila de nisip [cww/tm/132].

Avantaje si Dezavantaje

Nu este relevant - echipament esential.

Nivelurile de emisii ce pot fi atinse / Ratele performantei

Camerele nu sunt instalate pentru protectia mediului insa ca masura de protectie pentru

echipamentul pozitionat dupa proces.

Efecte de-a lungul mediului

Nisipul separat trebuie deversat sau re-utilizat in alt mod, depinzand de contaminarea

sa.

Consumabile pentru pompele apei reziduale sunt energia electrica si jetul de aer.

Camera, facand parte din WWTP, contribuie la emisiile de zgomot si miros ale uzinei

principale, in functie de tipul de apa uzata ce trebuie tratata. Imprejmuirea chipamentului ar ptea fi necesara.

Monitorizarea

Rata necesara a fluxului de apa reziduala de 0,3 m/s trebuie sa fie controlata.

Sedimentarea substantelor solide

Descriere

Sedimentarea - sau decantarea - inseamna separarea particulelor suspendate si a materialului ce pluteste, prin depunere gravitationala. Solidele depuse sunt indepartate sub forma de slam de pefund, in timp ce materialul ce pluteste este indepartat de pe suprafata apei. Atunci cand particulele nu pot fi indepartate prin intermediul gravitatiei, de exemplu: atunci cand sunt prea mici, densitatea lor sete prea apropiata de cea a apei sau ele formeaza coloizi, se adauga produsi chimici speciali pentru a determina solidele sa se depuna, de exemplu:

Sulfat de aluminiu

Sulfat feric

Clorura ferica

Var (oxid de calciu)

Poli-clorura de aluminiu

Poli-sulfat de aluminiu

Polimeri organici cationici

Aceste produse chimice cauzeaza destabilizarea particulelor coloidale si a celor mici suspendate (de exemplu: argila, bioxid de siliciu, fier, metale grele, solide organice, uleiul din apa reziduala) si emulsiile care asimileaza solidele (coagularea) si/sau aglomerarea acestor particule in floculanti suficient de mari ca sa se depuna (floculare). In cazul flocularii sunt utilizati, de asemenea, polimeri anionici si non-ionici.

Influenta avuta de coagulare este prezentata ca exemplu in Tabelul 3.2 [cww/tm/27]. Nivelele indepartate prezentate in acest tabel nu trebuie confundate cu randamentele ce pot fi atinse de o tehnica de tratare.

Sedimentarile (sau decantarile) cele mai intalnite sunt:

Rezervoare intinse sau de sedimentare, fie rectangulare, fie circulare, ambele echipate cu un

screper corespunzator si de o asemenea dimensiune astfel incat sa furnizeze timpul necesar

de retinere de aproximativ 1½ la 2½ ore (vezi Figura 3.9 pentru un exemplu de rezervor

circular [cww/tm/4])

• Rezervor cu depunere pe fund, care are flux vertical, de obicei ne-echipat cu sistem de

indepartare mecanic al slamului .

Bazin de decantare de tabla sau tubular in care se folosesc table pentru marirea suprafetei de

sedimentare .

Aplicare

Sedimentarea este o tehnica de separare utilizata destul de mult in diferite scopuri si de obicei

nu este utilizata doar ea. Exemplele relevante ar fi:

Decantarea apei de ploaie colectata din continutul de solid, solid de tipul nisipului sau

prafului dintr-un rezervor de sedimentare

Decantarea apei reziduale de proces din continuturile inerte de tipul nisipului sau a

particulelor comparabile

Decantarea apei reziduale de proces provenite din materialul de reactie de tipul compusilor

metalici emulgatori, polimerii si monomerii lor, ajutata de adaugarea unor produse chimice

corespunzatoare

Separarea metalelor grele sau a altor componente dizolvate dupa precipitarea anterioara

adeseori cu ajutorul produselor chimice, urmata la final de procese

de filtrare

Indepartarea slamului activat intr-o etapa primara sau secundara de decantare din cadrul

unei WWTP biologica adeseori cu ajutorul produselor chimice.

Avantaje si dezavantaje

Monitorizare

Efluentul (fluxul de iesire) trebuie monitorizat regulat din cauza continutului de solid, adica

solidele suspendate, a solidelor ce se pot decanta sau a turbiditatii. Cand produsele chimice (de

exemplu coagulantii si floculantii) sunt folosite pentru a imbunatati procesul de decantare, pHul

trebuie controlat el fiind parametrul operational principal.

Flotatie cu ajutorul aerului

Descriere

Flotatia este un proces prin care particulele sau granulele solide sau lichide sunt separate de apa reziduala prin atasare pe unele bule de aer. Particulele flotabile se acumuleaza la suprafata apei si sunt colectate cu ajutorul spumei [cww/tm/4].

Aditivii floculanti, cum ar fi sarurile ferice sau de aluminiu, silice activate si diferiti polimeri organici, sunt utilizati in mod obisnuit pentru a ajuta procesul de flotatie. Intrebuintarea lor, pe langa coagulare si floculare, este crearea unei suprafete sau a unei structuri capabile sa absoarba sau sa retina bulele de aer.

Exista trei metode de flotatie, deosebite de modul in care este adaugat aerul:

Flotatia prin vid, in care aerul este dizolvat la presiune atmosferica, etapa urmata de o

cadere a presiunii pentru a permite formarea bulelor

Flotatia prin aer indusa (IAF), in care bulele delicate sunt atrase in apa reziduala printr-un

dispozitiv de inductie cum ar fi placa cu perete separator venturi sau cu orificiu

Flotatia prin aer dizolvat (DAF), in care aerul comprimat (0,4 - 0,8 Mpa sau 1,0 - 1,2 Mpa

pentru compusii de aluminiu) este dizolvat in apa reziduala - sau intr-o parte a apei reziduale

totale - si apoi eliberata pentru a forma mici bule

Aplicatia

Flotatia este aplicata cand sedimentarea nu este corespunzatoare, de exemplu atunci cand:

Particulele au caracteristici de decantare slabe (in cazul unui index volumetric al slamului

slab (SVI), insa, nu exista nici un avantaj fata de sedimentare)

Diferenta de densitate dintre particulele suspendate si de intre apa reziduala este prea mica

Exista o constrangere datorata spatiului de la amplasamentul real

Uleiul si grasimea trebuie indepartate

Exemple ar fi:

In cadrul rafinariilor sau a amplasamentelor petrochimice ca o tratare subsecventa dupa

separarea uleiului si inainte de WWTP-ul biologic

La indepartarea colorantilor si pigmentilor din apa reziduala din productie respectiva

Separarea metalelor grele din apa reziduala

Avantaje si Dezavantaje

Monitorizare

Pentru a se asigura o operare corespunzatoare turbiditatea efluentului trebuie monitorizata

pentru a observa perturbatiile. Orice spuma care apare trebuie detectata la momentul oportun.

Detectarea in efluent a COD/TOC-ului si a TSS-ului este obligatorie.

Filtrare

Descriere

Filtrarea descrie separarea solidelor din efluentii apei reziduale ce trec printr-un mediu poros.

Filtrele necesita de obicei operatiuni de curatire - spalare in contracurent - cu u curent invers de

apa proaspata si cu materialul acumulat reintors in rezervorul pentru sedimentare .

Tipurile de sisteme de filtrare des utilizate sunt:

Filtru pentru granule medii, sau filtrul de nisip, ce se foloseste foarte mult ca aparat de

tratare a apei reziduale (mediul de lucru al filtrelor de nisip nu trebuie sa fie literalmente nisip),

este utilizat in principal pentru continuturi scazute de solide.

Filtru cilindric/rotativ gravitational, folosit pentru tratarea apelor de canalizare si

indepartarea slamului activat, eficienta sa depinzand de structura sitei.

Filtru vid rotativ, corespunzator filtrarii stratului de acoperire, este folosit pentru

deshidratarea slamului uleios si de-emulsificarea scursurilor petroliere.

Filtru cu membrana (vezi Sectiunea 3.3.4.1.5.)

Presa cu filtru cu banda care este utilizat foarte mult pentru deshidratarea slamului, insa si

pentru operatiuni de separare lichid/solid.

Prese cu filtre care sunt de obicei folosite pentru deshidratarea slamului, insa si pentru

operatiunile lichid/solid, potrivite pentru continuturi ridicate de solid.

Mediul filtrului poate fi caracterizat dupa anumite criterii de tipul [cww/tm/132]:

Dimensiunea sectiunii, adica marimea particulei ce poate sa treaca prin mediul de filtrare

Permeabilitatea, o permeabilitate crescuta este caracterizata de o cadere de presiune scazuta

Stabilitatea chimica, privitor la produsul filtrat

Tendinta de blocare, in special pentru produsele textile din filtrarea materialului aglomerat

Taria mecanica in relatie cu incarcarile impuse in aerul insuflat invers sau in miscarea

panzei pentru filtru

Suprafata lucioasa pentru facilitarea indepartarii materialului aglomeratl.

Aplicare

In tratarea apelor reziduale filtrarea este frecvent utilizata ca etapa de separare finala dupa

procesul de sedimentare (vezi Sectiunea 3.3.4.1.2) sau dupa flotatie (vezi Sectiunea 3.3.4.1.3),

daca se doreste aparitia emisiilor de particule, de exemplu:

Separarea floculatorului, a hidroxizilor metalelor grele, etc., dupa sedimentare pentru a se

conforma cerintelor impuse in privinta deversarilor

Indepartarea slamului activat dupa WWTP-ul central, pe langa sedimentare, pentru

imbunatatirea calitatii efluentului apei reziduale tratate biologic

Deshidratarea slamului, flotantului, etc.

Recuperarea uleiului liber cu ajutorul filtrelor cilindrice rotative si a adaosurilor de polimeri

Avantaje si Dezavantaje

Monitorizare

Pentru a asigura o functionare corecta trebuie monitorizata turbiditatea efluentului filtrului

pentru a identifica problemele sau executarea unei sparturi in filtrul de nisip semi-continuu.

Caderea de presiune trebuie sa fie inregistrata pentru a indica colmatarea sau pornirea.

Microfiltrarea si ultrafiltrarea

Descriere

Microfiltrarea (MF) si Ultrafiltrarea (UF) sunt procese tehnologice bazate pe utilizarea

membranei, procese care segregheaza un lichid, ce trece printr-o membrana, in permeant, care

trece de membrana, si in concentrat, care este retinut. Forta conducatoare a procesului este

diferenta de presiune de-a lungul membranei. Ambele sunt tehnici de filtrare complexe si

speciale, fiind deja mentionate in capitolul precedent.

Membranele folosite pentru MF si pentru UF sunt membrane "tip por" ce functioneaza ca niste

site. Solventul si particulele de marime moleculara pot trece prin pori, in timp ce particulele

suspendate, particulele coloidale, bacteriile, virusii si chiar si macromoleculele mari sunt

retinute.

Caracteristicile tipice sunt prezentate :

Aplicare

Filtrarea prin membrana (MF si UF) este aplicata cand se doreste o apa reziduala fara solide in

instalatiile de dupa proces, de exemplu osmoza inversa sau indepartarea completa a agentilor

contaminanti de tipul metalelor grele. Alegerea ntre MF si UF depinde de marimea particulei.

Aplicatiile MF obisnuite includ [cww/tm/93, cww/tm/67a]:

Procese de degresare

Recuperarea particulelor metalice

Metalizarea in tratarea apei reziduale

Separarea samului dupa etapa prelucrarii slamului activat din WWTP-ul central biologic,

inlocuind un proces de decantare secundar (proces ce foloseste membrana activata), desi UF

poate fi de asemenea utilizata.

Aplicatiile UF obisnuite includ:

Indepartarea poluantilor degradabili non-toxici cum ar fi proteinele si alti compusi

macromoleculari si componente nedegradabile toxice, de exemplu colorantii si vopselele, care

au mase moleculare mai mari de 1000.

Segregarea emulsiilor ulei/apa

Separarea metalelor grele dupa complexare sau precipiatre

Separarea componentelor nedegradabile usor din efluentii de tratare din canalizare care mai

apoi vor fi reciclate in stadiul biologic

Etapa de pretratare inainte de osmoza inversa sau de schimbul de io

Avantaje si Dezavantaje

Precipitarea

Descriere

Precipitarea este o modalitate de formare chimica a particulelor ce pot fi separate printr-un

proces aditional, cum ar fi sedimentarea flotatia prin aer filtrarea si, daca este nevoie, urmata de MF sau Uf..Separarea fina prin tehnici de separare cu ajutorul membranei ar putea fi necesare

pentru a proteja instalatiile situate dupa proces sau pentru a preveni deversarea de particule

periculoase ,. De asemenea, ar putea fi o tehnica utila pentru indepartarea precipitatelor

coloidale (de exemplu sulfuri ale metalelor grele).

O amenajare pentru precipitare este alcatuita in mod normal din unul sau doua recipiente de

amestecare prevazute cu agitatoare, unde este adaugat agentul sau sunt adaugate alte produse

chimice posibile, apoi un recipient (un rezervor) pentru sedimentare si recipiente pentru

depozitarea agentilor chimici. Daca este nevoie - dupa cum s-a mentionat mai sus - sunt aduse

utilaje pentru tratare ulterioara. Recipientul pentru sedimentare ar putea fi inlocuit dupa proces

prin alte sisteme de colectare a slamului.

Produse chimice tipice sedimentarii sunt:

Var (cu apa de var dispozitivele de preparare fac parte din unitatea de tratare) (pentru

metale grele)

Dolomit (magnezit) (pentru metale grele)

Hidroxid de sodiu (pentru metale grele)

Soda calcinata (carbonat de sodiu) (pentru metale grele9

Saruri de calciu (altele decat varul) (pentru sulfati si fluoruri)

Sulfura de sodiu (pentru mercur)

Sulfuri poliorganice (pentru mercur).

Aplicare

Precipitarea se poate aplica in diferite etape de evolutie ale fluxului rezidual, de exemplu:

Direct la sursa pentru indepartarea mai eficienta a metalelor grele pentru a evita dilutia

datorata fluxurilor neincarcate.

Ca tehnica de tratare centrala pentru indepartarea fosfatilor, sulfurilor si fluorurilor, cu

conditia ca sa nu fie de asteptat aparitia dilutiei inadecvate

Pentru indepartarea fosfatului dupa etapa biologica din cadrul WWTP-ului central, in care

slamul este colectat in bazinul de decantare final.

Performanta avuta de separarile lichid/solid ulterioare depind de factori ca pH-ul, calitatea

amestecului, de temperatura sau timpul stationarii in cadrul etapei de precipitare, de conditiile

reale ce se pot descoperi printr-un studiu facut de la caz la caz.

Avantaje si Dezavantaje

Cristalizarea

Descriere

Cristalizarea este strans legata de precipitare. In opozitie cu aceasta, precipitatul nu se formeaza prin reactie chimica in cadrul apei reziduale, insa apare pe material marunt (granular) ca nisipul sau mineralele, actionand intr-un proces tip strat-fluidizat - regim de reactie cu granule. Granulele cresc si se misca spre fundul reactorului. Forta conducatoare a procesului este dozajul reactivului si ajustarea pH. Nu apare slam residual .

Aplicatia

In majoritatea cazurilor cristalizarea este aplicata pentru indepartarea metalelor grele din

fluxurile de apa reziduala si pentru a fi recuperate ulterior pentru a fi utilizate in continuare, insa

fluorurile, fosfatii si sulfatii pot fi de asemenea tratati. Exemple de utilizare in cadrul industriei

chimice sunt [cww/tm/97]:

Recuperarea zincului, nichelului si/sau a telurului in productia de aditivi ai cauciucului,

avand concentratii la alimentare intre 50 si 250 ppm.

Recuperarea nichelului si a aluminiului in productia elastomerilor, dispozitivul pentru

cristalizare este amplasat inaintea WWTP-ului biologic central, avand concentratii la alimentare

intre 50 si 400 ppm pentru nichel si respectiv pentru aluminiu.

In principiu, aproape toate metalele grele, metaloizii si anionii pot fi indepartati din toate

tipurile de ape reziduale prin cristalizare. Formarea de granule de saruri este fezabila atunci

cand solubilitatea sarii generate este scazuta si metalul sau anionii se cristalizeaza rapid intr-o

retea cristalina stabila.

Avantaje si Dezavantaje

Monitorizare

Parametrii importanti ce trebuie controlati sunt:

Fluxul de apa, pentru ca sa mentina functional stratul fluidizat

Concentratia / incarcarea de metale sau de anioni in discutie din influent

Dozajul reactivului, pentru mentinerea conditiilor optime cristalizarii

pH, din acelasi motiv

Concentratia de metal sau de anioni din effluent

NF/RO Nanofiltrarea (NF) si Osmoza Inversa (RO)

Descriere

Un proces ce foloseste o membrana inseamna permeatia (patrunderea) unui lichid printr-o

membrana pentru a fi segregat intr-un permeabil care trece de membrana si concentrat pentru a

fi retinut. Forta conducatoare a acestui proces este diferenta de presiune de-a lungul membranei.

Membranele din cadrul NF si RO pot sa retina toate particulele pana la marimea unor molecule

organice sau chiar a unor ioni. Cu conditia ca fluxul de alimentare sa fie fara particule, aceste

membrane pot fi utilizate in principal atunci cand se doreste reciclarea completa a permeantului

si/sau a concentratului.

Caracteristici tipice ale membranelor din procesele NF si RO

Aplicare

NF si RO au aplicatii diferite din cauza proprietatilor lor diferite manifestate in cadrul migratiei particulelor moleculare peste suprafata lor.

NF se aplica pentru a indeparta moleculele organice mari si ionii multivalenti pentru a recicla si re-utiliza apa reziduala sau pentru a-i reduce volumul si, in acelasi timp, sa-i creasca concentratia de contaminanti astfel incat procesele subsecvente de distrugere sa fie fezabile.

RO este un proces prin care se separa apa si constituientii dizolvati pana la specii ionice. Este aplicata atunci cand este necesar un grad ridicat de puritate. Apa segregata este reciclata si reutilizata.

Exemple:

Desalinare

Indepartarea finala a, de exemplu:

- Componentelor degradabile daca tratarea biologica nu este disponibila

- Metalelor grele

- Componentele toxice

Segregarea poluantilor in scopul concentrarii lor sau pentru procesarea lor ulterioara.

NF si RO sunt adeseori utilizate in combinatie cu tehnici de post-tratare a permeabilului, de exemplu schimb de ion sau adsorbtie GAC.

Avantaje si Dezavantaje

Electroliza

Tehnicile de electroliza sunt utilizate pentru a indeparta metalele ca cupru, metale pretioase,

crom, mangan, cadmiu, etc. din curgerile de apa din procesele tehnologice. Din cauza

concentratiilor mici de metale electroliza este cea mai eficienta pentru curentii de ape uzate

inaintea ca ele sa fie diluate cu alti efluenti. Electrozi speciali, ca electrozi cu pat fluidizat sau

electrozi tridimensionali, se utilizeaza pentru a imbunatati eficienta (tm 148, EA Tehnology

1998). Eficienta maxima in celula se obtine atunci cand densitatea curentului variaza cu

concentratia substantei dizolvate iar transferul de masa are loc in apropierea densitatii de curent

limita. Cu alte cuvinte, catodul necesita totdeauna o alimentare proaspata cu ioni care sa fie

redusi.

O alternativa cu succes in utilizarea metodelor electrochimice pentru a purifica metalele este de

a oxida metalele din efluenti in asa fel, ca ele sa pot fi reciclate. Un exemplu este tratarea

efluentilor care contin crom (III). Utilizarea cea mai mare a cromului este ca agent de oxidare

atunci cand cromul este in starea sa de oxidare (VI). Produsul secundar al oxidarii este crom

(III) care in mod obisnuit este evacuat cu apa uzata. Oxidarea anodica a efluentului de crom (III)

a fost utilizat pentru a regenera crom (VI) care poate fi refolosit (tm 169, JH Clark 1995).

Diferenta din pozitia relativa in seria electrochimica sau potentialul redox al elementelor poate

fi utilizata prin controlul curentului si tensiunii celulei de electroliza pentru a recupera metale

mult mai nobile. Aceste proprietati pot fi folosite utilizand cimentarea in care de exemplu,

cuprul poate fi precipitat prin adaugarea fierului.

O alta metoda de tratare electrochimica este dializa. Celula de electrodializa consta din doi

electrozi separati printr-o membrana de schimbator de ioni. Teoria desigur este foarte inaintata.

Cationii sub influenta unui potential de electrod migreaza prin membrana schimbatoare de ioni

unde ei sunt schimbati pentru cationi mai putin toxici (de ex. cadmiul este schimbat cu sodiu).

Aceasta metoda vizeaza combinarea avantajelor schimbatorului de ioni cu avantajele tratarii

electrochimice [tm 169, J.H. Clark 1995].

Electroliza este procesul de orientare si separare a ionilor unui electrolit (substanta a carei molecule prin dizolvare sau topire se disociaza in ioni, permitand trecerea curentului electric continuu) cu ajutorul curentului electric continuu.

In procesul de electroliza, ionii pozitivi sau cationii sunt dirijati inspre catod (pol negativ), iar ionii negativi sau anionii inspre anod (pol pozitiv) unde isi pierd sarcina si se depun sau intra in reactie chimica. Specificam ca la anod exista un proces de oxidare, in timp ce la catod unul de reducere.

In electroliza se tine seama de tensiunea de descompunere, care este tensiunea minima la care se poate desfasura procesul si care depinde de potentialul de electrod, care este influientat la randul lui de pozitia pe care o are substanta in seria potentialelor electrochimice. De asemeni, tensiunea de la bornele electrozilor trebuie sa acopere si caderea de tensiune in electrolit, in contacte si in electrozi.

Masa elementului separat prin electroliza este data de legea lui Faraday sau legea electrolizei. Daca in electrolit sunt mai multi ioni de acelasi semn, electroliza se produce cu o energie minima.

Electroliza are aplicatii industriale in electrometalurgie pentru acoperirea cu straturi protectoare a diferitelor metale feroase cu metale neferoase (exemplu = tabla galvanizata), sau de a se extrage metaloizi (exemplu = extragerea clorurii de sodiu din apa).

Inainte de anul 1880, energia electrica avea o utilizare foarte limitata in industria chimica, cu toate ca primele cercetari de laborator in domeniul electrochimiei dateaza inca de la inceputul secolului al    XIX-lea . Dezvoltarea larga a electrochimiei industriale a inceput abia dupa inventarea si perfectionarea dinamului. Un rol important in dezvoltarea electrochimiei ii revine lui M. Faraday care a formulat legile fundamentale ale electrolizei.

Procesele de electroliza se supun legilor lui Faraday, redate prin expresia:

     m = K * I * t,

unde

Aplicatiile electrolizei

Fenomenul de electroliza este complicat si depinde de o serie de factori fizici si chimici, a caror actiune a impus clarificarea a insasi modului prin care se face disocierea unui electrolit sub actiunea curentului electric. Fenomenul consta in migratia ionilor pozitivi catre catod si a ionilor negativi spre anod, cat si in neutralizarea acestora. Astfel, la electrozi, ionii capteaza, respectiv cedeaza electroni, transformandu-se in atomi neutri sau grupe de atomi. Acestia se pot depune ca atare pe electrod sau pot reactiona; cu moleculele dizolvantului, cu electrodul, sau intre ei. Se formeaza astfel produsi secundari ai electrolizei. De fapt, procesele la electrozi, avand loc cu transfer de electroni sunt transformari redox. Aplicatiile electrolizei

Industriile electrochimice reprezinta o ramura cu aplicatii importante pentru economia nationala. Aplicarea electrochimiei permite sa se obtina cantitai mari de produse importante, cum sunt: hidrogenul, oxigenul, clorul, hidroxizii alcalini, peoxizii, oxiclorurile etc.

Prin electroliza substantelor topite se obtin: sodiu, calciu, magneziu, aluminiu si alte metale. Datorita metodelor eletrochimice s-a reusit sa se realizeze pe scara indsutriala obtinerea unor metale ca: bariu, cesiu, litiu etc.

 Obtinerea metalelor si nemetalelor

Metalele din grupele I, a II-a si a III-a principala se obtin industrial prin electroliza topiturilor. Beriliul metalic se obtine prin electroliza unui amestec topit de BeF2 si o fluorura alcalina iar strontiul, un alt metal al grupei a II-a se obtine similar cu calciul.

Cu toate ca prin aceste procese electrochimice se consuma mari cantitati de energie electrica, ele sunt utiliate pe scara larga intrucat permit obtinerea metalelor pure necesare in tehnica. Procedeele electrochimice sunt singurele care fac posibila obtinerea metalelor cu potential de oxidare mare.

Obtinerea aluminiului este un proces tehnologic complex care cuprinde doua etape distincte: obtinerea aluminei din bauxita si electroliza oxidului de aluminiu.

Nemetalul care se obtine pe calea electrolizei este fluorul. Pentru electroliza se utilizeaza un amestec de fluorura de potasiu si acid fluorhidric. Temperatura la care se efectueaza electroliza se stabileste in functie de compozitia electrolitului.

Obtinerea aluminiului a fost un dar binevenit. Pana catre sfarsitul secolului al XIX, aluminiul a fost un metal mai rar. Doar cei foarte bogati isi permiteau sa detina obiecte din aluminiu. Charles M. Hall, in varsta de 21 de  ani, student la Oberlin, a incercat sa descopere metode ieftine de obtinere ale acestui metal. Greutatile pe care le-a infruntat au fost legate de faptul ca aluminiul este foarte reactiv si era greu sa-l obtina prin reactii chimice obisnuite. Eforturile de a produce aluminiu prin electroliza au fost neroditoare, deoarece sarurile sale anhidre erau greu de preparat, iar oxidul Al2O3, avea un puncte de topire > 2000 , astfel incat, nu exista nici o metoda practica de al topit. In 1886 Hall a descoperit ca Al2O3 dizolva un mineral numir criolit, Na3AlF6, rezultand un amestec, cu un punct de topire relativ mic, din care aluminiul putea fi obtinut prin electroliza.

Diagrama de functionare a acestui proces este redata mai jos. Bauxita contine Al2O3.  Bauxita este purificata, iar Al2O3 este apoi adaugat electrolitului de topitura de criolit, in care se dizolva si apoi se disociaza. La catod, ionii de aluminiu se reduc si se obtine metalul care formeaza un strat sub electrolitul mai putin dens. La anodul de carbon, ionul oxid este oxidat rezultand O2.

Al³⁺ + 3e^- ---> Al(l) (catod)

2 O^2- ---> O₂(g) + 4e^- (anod)

4 Al³⁺ + 6 O^2- ---> 4 Al(l) + 3 O₂(g)

Oxigenul produs la anod ataca electrodul de carbon, producand CO2, astfel electrodul trebuind schimbat frecvent.

Metoda de purificare a metalelor

Una din aplicatiile electrolizei cu anozi activi (care se consuma in decursul electrolizei) este electrorafinarea. Aceasta metoda este utilizata in procesul de obtinere a cuprului de mare puritate si pentru recuperarea metalelor pretioase. De fapt, rafinarea electrolitica reprezinta ultima etapa in metalurgia cuprului. Electroliza cuprului are loc astfel:

In baia de electroliza ce contine ca electrolit o solutie acidulata de CuSO4 se introduc o serie de placi groase de cupru impur si se leaga de anodul sursei de curent. Intre placile anodice se intercaleaza placi subtiri de cupru pur, legate la polul negativ al sursei de curent. In aceste conditii trec in solutie din placile anodice numai ionii de cupru si ionii impuritatilor metalice, care se gasesc in seria tensiunilor electrochimice inaintea cuprului. La catod se descarca numai ionii de cupru, potentialul de descarcare al celorlalti fiind mai ridicat, acestia raman in solutie. Celelalte impuritati cu potentialul mai electropozitiv, aflate in placile anodice de cupru se acumuleaza prin depunere pe fundul baii de electroliza, formand asa-numitul namol anodic care constituie la randul sau o sursa pentru obtinerea acestor elemente

Proces fizic

Alte metode de epurare prin membrane sunt:
* ultrafiltrarea - se folosesc mai multe membrane cu permeabilitate selectiva pentru anumiti componenti.
* electrodializa - foloseste membrane cu permeabilitate selectiva la anioni, respectiv cationi, deplasarea acestora facandu-se sub influenta unui camp electric, ca la electroliza

Avantaje

Poate fi utilizata pentru recuperarea si reciclarea metalelor

Poate fi selectiv

Este deja folosit in desalinare si galvanizare

Poate curata sub nivelul ppm

Poate fi utilizata pentru recuperarea si reciclarea metalelor

Poate fi utilizata pentru tratarea efluentilor concentrati de metale

intr-o singura treapta

Tehnologia cea mai disponibila

Incercat si testat cu rezultate record in industria de galvanizare

Dezavantaje

Sufera de aceleasi dezavantaje ca si metoda de schimbatori de

ioni (de ex. defectarea membranei)

Necesita monitorizare constanta

Sarac in tratarea continutului variabil, la efluenti cu mare volum

Curatenia mai buna decat nivelul de ppm este dificila

Celule neefective sunt scumpe pentru operare

Potentialele electrice inalte sunt periculoase

Electroliza nu este selectiva

Necesita monitorizare constanta

Alegerea variantei optime

Schimb de ioni

Proces chimic
Prin procesele chimice de epurare, poluantii sunt transformati alte substante mai usor de separat, precipitate insolubile, gaze, care pot fi stipale sau care au o activitate nociva mai redusa.

Descriere

Schimbul de ion inseamna indepartarea constituientilor ionici periculosi sau nedoriti din apa

reziduala si inlocuirea lor cu ioni mai acceptabili dintr-o rasina de schimb, unde ei vor fi

temporar retinuti si apoi eliberati intr-un lichid pentru regenerare sau pentru spalare in

contracurent.

Echipamentul necesar pentru un schimbator de ion, este alcatuit de obicei din:

Un vas cilindric vertical sub presiune, cu linii rezistente la coroziune ce contin rasini, de

obicei sub forma unei coloane impachetate care are cateva configuratii posibile

Un sistem de conducte si de valve de control care directioneaza fluxul de apa reziduala si

solutiile de regenerare spre locatiile corespunzatoare.

Un sistem pentru regenerarea rasinii, alcatuit din echipamente de dizolvare a sarii si de

control a dilutiei.

Un sistem de distributie prin racorduri este localizat fie sus, fie jos in cadrul vasului si

furnizeaza o distributie egala a influentului de apa reziduala, pentru a preveni scobirea spre in

afara a canalelor fluxului in stratul de rasina. Se comporta de asemenea si ca un colector al apei

pentru spalare in contracurent.

Pentru schimbul de ion sunt utilizate de obicei rasinile granulate macroporoase cu grupuri

functionale anionice sau cationice, de tipul:

Schimbator cationic acid puternic (SAC), neutralizeaza bazele puternice si transformand

sarurile neutre in acizii lor corespunzatori.

Schimbator cationic acid slab (WAC), capabil sa neutralizeze bazele puternice si folosit

pentru dezalcanizare.

Schimbator anionic baza puternica (SBA), neutralizeaza acizii puternici si transformand

sarurile neutre in bazele lor corespunzatoare.

Schimbator anionic baza slab (WBA), neutralizeaza acizii puternici si este utilizat pentru

demineralizare partiala.

Ciclul operarii schimbului de ion cuprinde:

Operatiunea efectiva de schimbare de ion

Etapa spalarii in contracurent, incluzand indepartarea particulelor acumulate si

reclasificarea stratului de rasina al schimbului de ion.

Etapa de regenerare, folosind o solutie de volum mic cu concentratie mare de regenerare,

reincarcand rasina schimbului de ion cu ionul respectiv si eliberand speciile ionice nedorite in

solutia de regenerare.

Deslocuirea, sau limpezirea lenta, cu un flux de apa lent deslocuieste solutia de regenerare

prin strat.

Limpezirea rapida, indeparteaza urmele care au ramas de solutie de regenerare, incluzand

orice particule dure reziduale, din stratul de rasina.

Sunt necesare depozite pentru substantele chimice implicate in procesul de regenerare:

Aplicare

Schimbul de ion se aplica pentru a indeparta speciile nedorite ionice si ionizabile din apa

reziduala:

Ioni ai metalelor grele - cationici sau anionici, de exemplu: Cr3+ sau cadmiul si compusii

sai, cu concentratii scazute de alimentare, CrO42- cu concentratii ridicate de alimentare

Compusi anorganici ionizabili, cum ar fi H3BO3

Compusii organici ionizabili sau ionici, solubili, cum ar fi acizii carboxilici, acizii sulfonici,

unii fenoli, amine sub forma de saruri acide, amine cuaternare, sulfat alchil si mercur organic,

pot fi indepartati

Schimbul de ion este fezabil ca metoda e tratare la final de proces, insa importanta sa se

regaseste in potentialul sau de recuperare. Este utilizat in mod obisnuit ca operatiune integrata

in tratarea apei reziduale, de exemplu pentru recuperarea apei de limpezire si a substantelor

chimice din procesul tehnologic. Concentratiile tipice din influent se situeaza intre 10 si

1000mg/l. Particulele suspendate din fluxul de alimentare trebuie sa fie mai mici de 50mg/l

pentru a se preveni colmatarea, astfel ca filtrarea cu ajutorul membranei sau a gravitatii sunt

procedee corespunzatoare de pretratare.

Limite si restrictii in aplicare:

Avantaje si Dezavantaje

Nivelurile de emisii ce pot fi atinse / Randamente

Concentratiile ionice tipice din efluent care pot fi atinse se situeaza intre 0,1-10mg/l la

concentratii in influent de 10-1000mg/l.

Efecte inter-media

Regenerarea rasinilor din procesul schimb de ion are ca rezultat un volum mic de acid

concentrat sau de solutie de sare, continand ionii indepartati ce isi au originea in rasini. Acest

lichid imbogatit trebuie sa fie tratat separat pentru indepartarea acestor ioni, de exemplu

metalele grele prin precipitare. Apa de clatire provenita din procesul de regenerare contine

aceeasi ioni ca si apa sarata, insa in concentratii relativ scazute. Daca acestea trebuie deversate

sau trebuie supuse tratarii depinde de concentratiile reale.

Consumabile ar fi:

Pompele sunt surse de zgomot, ele putand fi inchise.

Monitorizare

Influentul si efluentul din recipientul in care are loc schimbul de ion trebuie monitorizati cu

mare atentie pentru a observa aparitia vreunei crapaturi. Parametrii ce trebuie controlati sunt:

scaderea presiunii

conductivitatea electrica

pH

concentratia in efluent a ionilor ce trebuie controlati

Situatia economica

Costurile de capital si de functionare depind de natura fluxului de alimentare.

Costurile de capital si de functionare depind de natura fluxului de alimentare.

3.4.Descrierea Variantei Alese.Elaborarea schemei Bloc Tehnologice

Procedee de retinere a cuprului sin apele de spalare utilizand schimbatori de ioni sintetici

In cadrul acestei tehnologii, materia prima este reprezentata de solutiile diluate care contin ioni de cupru (de exemplu, apele de spalare din industria acopeririloe metalice). Aceste deseuri industriale nu pot fi deversate in mediul inconjurator inainte de prelucrarea lor prealabila, in vederea indepartarii ionilor respectivi.

Dilutia solutiilor respective (care contin sub 10 g/l ioni de cupru) genereaza doua seturi de probleme: pe de o parte, extragerea ionilor este dificila si costisitoare (productivitatea fiind foarte scazuta), iar pe de alta parte, este necesar sa se transporte o cantitate foarte mare de solutie uzata, raportata la continutul in ioni metalici. Solutia oferita la aceasta problema de catre aceasta tehnologie este reprezentata de instalatia de purificare a solutiilor, care este mobila, putand fi astfel deplasata la sediul clientului, evitandu-se astfel transportul unor cantitati mari de solutii uzate, potential periculoase. Solutia diluata cu continut de ioni de cupru se circula prin instalatie, iar solutia purificata rezultata se recircula in procesul tehnologic al clientului. Durata prelucrarii depinde de concentratia si compozitia solutiei respective.

Industria acoperirilor metelice constituie sursa unor poluanti cum sunt: plumbul, zincul, cuprul, cadmiul, arsenul, mercurul si altele. Metalele grele actioneaza in general asupra organismelor vii, ca substante toxice, determinand inhibarea proceselor enzimatice celulare sau provocand alte numeroase dereglari fiziologice.Depoluarea apelor se realizeaza in instalatii de epurare special amenajate care la noi, in cele mai multe cazuri, nu functioneaza la capacitate.Dupa aprecierea Organizatiei Mondiale a Sanatatii,circa 2/3 din imbolnaviri au drept cauza apa poluata.

Pentru diminuarea efectelor poluarii apelor este nevoie de o strategie comuna. Incepand cu Ministerul Apelor, Padurilor si Protectiei Mediului, celelalte organe centrale vizate, continuand cu organele locale si unitatile poluatoare, este nevoie sa se actioneze cu toata energia in vederea prevenirii si combaterii fenomenelor legate de poluarea apelor. In functie de natura si caracteristicile fizico-chimice ale substantelor impurificatoare si de conditiile locale, epurarea apelor de mina se realizeaza prin metode combinate, urmarindu-se atat efectele sociale cat si recuperarea elementelor care au valoare economica.

Procedeele chimice aplicate in epurarea apelor de spalre se stabilesc in urma cercetarii elementelor impurificatoare aflate sub forma de suspensii sau sub forma de ioni in

solutie. Dintre acestea, cele mai frecvent utilizate sunt:neutralizarea pH-ului, precipitarea cationilor si anionilor impurificatori, extractia cu schimbatori de ioni, flotatia,osmoza inversa si procedeele chimice combinate, care includ doua sau mai multe dintre procedeele amintite.

Epurarea cu rasini schimbatoare de ioni se aplica inspecial pentru indepartarea ionilor de fier, mangan,zinc, cupru, sulfati prezenti in apele de spalare in concentratii ridicate. Schimbatorii de ioni utilizati cu rezultate bune sunt cei din gama Ambertite, Purolite etc.

Decuprarea, de exemplu, prin extractii cu schimbatoride ioni se realizeaza trecand apa uzata(decantatain prealabil, pentru eliminarea suspensiilor grele) printr-o coloana cu rasina cationica in care sunt retinuti ioniide cupru, care apoi sunt extrasi prin elutie (cu HCl,H2SO4 10 %). Se obtine, de exemplu, dupa elutie, clorura de cupru (sulfat de cupru) care se prelucreaza prin electroliza, rezultand cupru metalic.Dupa terminarea elutiei, masa cationica este spalata pentru indepartarea elementului retinut in spatiile interstitiale ale granulelor, apoi este regenerata cu unacid ales corespunzator valori pH-ului a cationitului si din nou se spala pentru eliminarea excesului de agent de regenerare, dupa care se reia ciclul de extractie cu o alta incarcatura de apa uzata de spalare. Apa decuprata se poate trece in continuare printr-o coloana cu rasina amintita,care retine o mare parte din ionii SO4² si, totodata, aduce pH-ul la 6,5-7.

Din punct de vedere tehnologic, purificarea apelor reziduale prin schimb ionic se realizeaza prin trecerea apei de tratat printr-o coloana umpluta cu rasina schimbatoare de ioni (filtru ionic),parcurgandu-se etapele prezentate in continuare.

a) Prefiltrarea. In apele de spalare exista o serie de impuritati mecanice transportate din industria acoperirilor metalice . Toate aceste impuritati, in special cele fine, pot produce infundarea porilor de rasina si a spatiului intergranular, avand drept urmare cresterea rapida a pierderii de presiune prin strat. Utilizarea carbunelui activ, ca material filtrant, permite retinerea din ape a substantelor tensioactive si a altorcompusi organici precum si realizarea unei filtrari mecanice fine; particulele coloidale, care trec prin stratul de nisip cuartos, sunt absorbite si retinute de carbunele activ, indepartandu-se si urme de grasimi si ulei.

b)Epuizarea rasinii

b1) Decationizarea. Aceasta este prima treapta de schimb ionic. Rasina schimbatoare de ioni utilizata, de regula este cationitul puternic acid de forma H+ Cationii se retin in masa cationica in ordinea afinitatii lor fata de rasini.

b2) Dezanionizarea. Eliminarea anionilor din apele de spalare decationizate se realizeaza prin trecerea lor prin coloane cu schimbatori de ioni anionici slab bazici si puternic bazici, regenerati sub forma OH. Schimbatorii de ioni slab bazici si mediu bazici continand drept grupe active amine primare si secundare sunt capabili sa schimbe numai anionii acizilor puternic si mediu disociati in apa. Schimbatorii de ioni puternic bazici, ale caror grupe active sunt constituite din amine tertiare si cuaternare, schimba anionii tuturor acizilor dizolvati in apa, inclusiv cei ai acizilor slab disociati ca: H2CO3, HCN, H2SiO3, acizi organici etc. Datorita proprietatilor avantajoase, cea mai utilizata este rasina slab bazica, ce are o capacitate de schimb dubla fata de cea puternic bazica si o afinitate mare pentru ionii OH, ceea ce necesita un mic exces de reactivi pentru regenerare. De asemenea, prezinta o buna stabilitate la actiunea oxidanta a substantelor existente in apa precum si o buna stabilitate termica. Rasinile puternic bazice formeaza cu anionii complecsi ai metalelor grele legaturi chimice puternice care nu pot fi desfacute la o regenerare normala, ceea ce constituie un motiv pentru utilizarea rasinilor slab bazice. Deoarece acizii slabi ca acidul salicilic, cianhidric, carbonic, acizii organici, nu sunt retinuti pe rasina slab bazica, este necesara si o treapta de tratare cu o rasina puternic bazica.

c) Regenerarea rasinii In cursul regenerarii, ionii straini sunt retinuti in masa ionica, sunt eluati si rasina schimbatoare de ioni este readusa la forma sa ionica activa initiala. Ionii H , respectiv OH necesari pentru refacerea legaturii ionice active a grupelor functionale sunt furnizati de solutia de acid sau hidroxid utilizata la regenerare. Procedeul de regenerare cel mai utilizat este cel in contracurent, ceea ce inseamna ca in timpul deionizarii apa de tratat intra in partea de sus a filtrului ionic, traverseaza stratul de rasina in sens descendent si iese in partea de jos a filtrului, iar in timpul regenerarii solutia de regenerare intra in partea de jos, trece prin strat in sens ascendent si paraseste coloana in partea superioara a acestuia. In cazul regenerarii in contracurent, solutia de regenerare proaspata si cu mare exces de reactivi regenereaza complet zona inferioara a stratului de rasina cu care vine in contact, astfel ca in cursul urmatorului ciclu de functionare apa de tratat, inainte de iesirea din filtru, va traversa stratul de rasina cu capacitatea cea mai mare, care retine si urmele de ioni straini ce nu au fost retinuti in zonele superioare ale umpluturii de rasina. In acest fel, concentratia reziduala de ioni straini neadsorbiti pe rasina este foarte mica in efluent, obtinandu-se o apa deionizata intr-un grad foarte avansat. Datorita faptului ca granulele de rasina isi schimba volumul de mai multe ori in timpul ciclului de functionare si pentru efectuarea unei spalari corespunzatoare trebuie prevazuta o posibilitate de expansiune a stratului, fixarea patului de rasina trebuie sa fie elastica si usor inlaturabila..

3.5. Materii prime si auxiliare.Caracteristici. Necesar(comform temei de proiectare).Indici de calitate

Materie prima :

Ø      Apa de spalare din industria acoperirilor metalice din faza intermediara de cuprare

Materie secundara

Ø      Carbune activ

Ø      Rasina tip Purolite C150

Ø      Solutia de regenerare HCl,sol 10 %

In procesul de epurare recuperativa prin schimb ionic intervin urmatoarele. apa uzata, apa de spalare, agentul de regenerare.

Ca materie prima pentru regenerare se foloseste HCl, sol 10 % (?)

Caracteristici

1. Apa uzata de la spalarea pieselor

Apele de spalare galvanice sunt de fapt electroliti diluati care contin intr-o concentratie mica toti componentii chimici ai solutiilor din linia de acoperire galvanica. Pe langa acesti componenti, apele de spalare galvanice pot contine si o serie de impuritati mecanice cu dimensiuni de diferite ordine de marime, cum ar fi: resturi de ulei grasimi; cu praf, tunder; suspensii fine de precipitate ce se formeaza la amestecarea apelor de spalare de compozitii chimice diferite; impuritati accidentale de diverse proveniente [2, 6, 9] .

Compozitia apei uzate de spalare:

Compozitia apei uzate de spalare va fi data in principal de prezenta sulfatului de cupru, deoarece acesta se gaseste in cantitatea cea mai mare. Ceilalti componenti ai baii, fiind in cantitati foarte mici se neglijeaza.

Concentratia sulfatului de cupru in apa de spalare este in functie raportul de dilutie fata de baia galvanica. Astfel, la un raport de dilutie de 1:200, concentratia cuSO₄ 7H₂O = 1948 g/L, ceea ce corespunde unei concentratii in ioni de Cu²⁺ = 1-8 g Cu²⁺/L.

Caracteristici fizice

Apele uzate galvanice provenite de la spalarea pieselor cupru au o culoare alastra inchisa data atat de sulfati cat si de substantele organice care se folosesc ca agenti de luciu. Temperatura apei este de 20-40⁰ C.

Caracteristici chimice:

Mai importante sunt:

Ø      reziduu fix uscat la 110-180 C: aceste ape contin sulfati de cupru, de sodiu (reziduu mineral);

Ø      continutul in diversi cationi: Na⁺, Cu²⁺.

Ø      continutul in anioni: sulfati SO₄^2-,etc.

2. Solutia deHCl 10 %

Solutia de hcl este folosita pentru regenerarea schimbatorilor de ioni cationici dupa faza de epuizare. In aceasta etapa schimbatorul de ioni este adus in forma sa initiala, forma sodiu.

(R-SO₃ )₂Cu + HCl 2R-SO₃ H + CuSO₄

Despre solutia de HCl [4].

2.1. Necesar

Cantitatea de schimbator de ioni cationic de tip Purolite C150 necesara pentru o sarja este de 317.46 kg/sarja.

Cantitatea de solutie de HCl 10 % pentru regenerarea schimbatorului de ioni cationic necesara pentru o sarja este de 8g m³/sarja.

3. Adsorbtia pe carbune activ

Generalitati si definitii

Adsorbtia este un procedeu de eliminare a compusilor organici solubili si volatili (incluzand compusii nebiodegradabili cum ar fi pesticidele sau compusii organici clorurati), a ionilor de metale grele, prin retinerea acestora la suprafata sau in porii unor materiale cu porozitate mare, imbunatatindu-se astfel si aspectele estetice ale apei cum ar fi: gustul, mirosul, culoarea. Compusii adsorbiti de catre materialul adsorbant sunt indepartati, apoi, prin incalzire sau extractie, astfel incat acesta sa poata fi regenerat.

Cei mai utilizati adsorbanti solizi in epurarea apelor uzate sunt:

Ø      carbunele activ;

Ø      rasinile sintetice;

Ø      oxizii de aluminiu;

Ø      alumino-silicatii naturali sau de sinteza.

Ø     

Adsorbtia pe carbune activ este o metoda foarte utilizata in epurarea apelor uzate prin retinerea compusilor organici ce depinde de cantitatea de adsorbant, suprafata specifica a adsorbantului si temperatura la care decurge adsorbtia. Se caracterizeaza prin echilibru de adsorbtie (repartitia cantitativa la echilibru a substantei adsorbite intre faza de adsorbant si faza apoasa supusa epurarii) si prin cinetica de adsorbtie (mecanismul si viteza cu care se desfasoara adsorbtia).

Carbunele activ - se obtine prin incalzirea la temperaturi inalte, in spatii inchise, a unor materiale vegetale, cu sau fara substante organice, urmata de activarea lor prin tratare cu vapori de apa, oxid si dioxid de carbon, aer, clor etc. Suprafata specifica a carbunelui activ este cuprinsa intre 500-1500 m²/g.

Forme de utilizarea a carbunelui activ - granular sau pulbere in suspensie. Carbunele activ granular este mult mai utilizat datorita marimii particulelor care faciliteaza operarea in coloanele de contact si de regenerare.

Capacitatea de adsorbtie se exprima prin coeficientul de adsorbtie, a, si se defineste ca fiind numarul de moli sau grame de adsorbit pe un gram de adsorbant solid la temperatura constanta.

Factorii care influenteaza procesul de adsorbtie sunt:

a. caracteristicile adsorbantului: suprafata specifica a carbunelui activ, structura porilor si distributia marimii porilor, marimea particulelor de carbune activ, .

b. caracteristicile compusilor organici adsorbiti solubilitatea, marimea si structura moleculara, polaritatea si caracterul ionic.

c. caracteristicile apei uzate: temperatura, pH-ul, cantitatea de substante solide dizolvate si grasimi din apa uzata.

Procesele de adsorbtie sunt in general caracterizate prin echilibrul de adsorbtie, determinat experimental prin izotermele de adsorbtie, care sunt reprezentate prin relatii intre cantitatea de compus adsorbit pe gram de adsorbent functie de concentratia la echilibru a substantei adsorbite.

Izotermele de adsorbtie furnizeaza informatii asupra afinitatii relative a compusului organic pentru adsorbent si asupra capacitatii de adsorbtie, fiind utilizate pentru a face evaluari calitative asupra diversilor adsorbenti folositi in epurarea apelor uzate.

Determinarea experimentala a izotermei de adsorbtie se realizeaza prin punerea in contact a unei cantitati cunoscute de adsorbent cu un volum cunoscut de lichid in care concentratia initiala a compusului organic adsorbit este cunoscuta. Sistemul este lasat sa atinga echilibrul si concentratia finala, in faza lichida, a substantei adsorbite este masurata.

Modul in care decurge adsorbtia si relatiile stabilite la echilibru sunt corelate folosind ecuatia empirica Freundlich sau ecuatia Langmuir stabilita din date teoretice, presupunand ca adsorbtia se desfasoara in strat monomolecular.

Indici de calitate

4. 1. Mecanism. Termodinamica. Cinetica

4.1.1. Mecanismul procesului de schimb ionic

Reac ia de schimb ionic in prezen a schimbatorilor solizi sunt reac ii in medii eterogene, care se desfa oara la interfa a solid-lichid, intre suprafa a schimbatorului de ioni i solu ia electrolitului care il inconjoara. Datorita structurii poroase a schimbatorilor de ioni, suprafa a de contact lichid-solid este foarte mare i cu cit granulele de schimbator sunt mai mici i gradul de reticulare al macromoleculei respective este mai mare [6 - 8]. Epurarea apelor reziduale prin schimb ionic se bazeaza pe reactiile ce au loc intre ionii din apa mineralizata si schimbatorul de ioni, care este o substanta granulara insolubila.

Structura moleculara a schimbatorilor de ioni este alcatuita din radicali acizi sau bazici si ionii aferenti. Prin intrarea in contact cu apa mineralizata ionul din apa mineralizata va forma impreuna cu radicalul schimbatorului de ioni o noua substanta care va diminua astfel concentratia lui in apa supusa tratarii. Se poate spune astfel ca are loc un schimb ionic.

Deoarece reactia de schimb ionic este reversibila, regenerarea schimbatorului de ioni este posibila, fiind suficient sa se puna schimbatorul in contact cu acizi pentru cationiti si cu baze pentru anioniti. In aceasta reactie de regenerare, potentialul de schimb depinde de taria acidului sau a bazei care se formeaza, adica radicalul schimbatorului + ionii H⁺ sau OH^- .

La interactiunea ionilor metalici din faza apoasa (solida) cu ra ina schimbatoare de ioni au loc urmatoarele procese [9 - 11]:

adsorb ie fizica;

difuzie;

schimb ionic.

In urma acestor procese ionii de sulfura sunt re inu i de catre ra ina schimbatoare de ioni care elibereaza in solu ie o cantitate echivalenta de ioni proprii.

Schimbul ionic

In cazul procesului de schimb ionic un rol important ii revine transportului: migrarea ionilor din solu ie spre pozi iile active ale ionitului unde se produce reac ia de schimb propriu-zisa i a ionilor pu i in libertate spre faza lichida a sistemului.

Legea ac iunii maselor aplicabila solu iilor ionizate, nu poate fi aplicata proceselor de schimb care se desfa oara in prezen a schimbatorilor de ioni, decit admi indu-se ca ace tia din urma sunt solubili i deci capabili sa difuzeze ioni in solu ie. Schimbatorii de ioni sunt practic insolubili. Fiind totu i capabili sa difuzeze ionii de schimb din structura lor macromoleculara in solu iile de electroli i, legea ac iunii maselor se poate aplica, cu unele modificari, i proceselor de schimb care se desfa oara in prezen a schimbatorilor de ioni. In plus, se considera ca in cazul cind se stabile te un echilibru intre ionit i solu ia apoasa, se poate aplica legea ac iunii maselor, schimbul fiind presupus a decurge reversibil i in raporturi echivalente.

Considerindu-se reac ia dintre ionit in forma Cl^- i ionul S^2- :

2 R - Cl + A^2- R - A- R + 2Cl^-

Conform legii ac iunii maselor:

, unde:

[x] - este concentra ia lui x;

K - este constanta de echilibru.

Exprimind aceasta ecua ie in func ie de activitate va rezulta :

unde :

- (a_x)_S si (a_x)_R sunt activitǎtile lui x in rǎsinǎ, respectiv in solutie;

- C_xs si C_xR sunt coeficientii de activitate ai lui x in solutie, respectiv in rǎsinǎ;

- [x]_S si [X]_R reprezintǎ concentratia lui x in solutie, respectiv in rǎsinǎ.

Raportul coeficientilor de activitate a ionilor in solutie apoasǎ suficient de diluatǎ este foarte apropiat de valoarea unitarǎ, iar valoarea constantei de echilibru, K depinde de raportul coeficientilor de activitate ai acestor ioni in faza rǎsinǎ.

La o anumitǎ temperaturǎ si un raport al concentratiilor cunoscut intr-una din cele douǎ faze, se pot exprima usor afinitǎtile celor doi ioni pentru fiecare fazǎ prin intermediul factorului de separare:

unde:    - S_Cl^A reprezintǎ factorul de separare.

Factorul de separare este cu atit mai ridicat cu cit concentratia ionilor A in solutie este mai mica.

4.1.2. Termodinamica procesului de schimb ionic

Pentru realizarea studiilor termodinamice trebuie ca determinǎrile experimentale sǎ se efectueze prin metoda bottle-point [11], deoarece determinǎrile pe coloanǎ sint intotdeauna afectate de parametri de naturǎ dinamicǎ, astfel incit valorile concentratiilor de echilibru stabilite la aceeasi temperaturǎ diferǎ de la o metodǎ la alta.

Functiile termodinamice caracteristice procesului de schimb ionic sunt determinate pe baza constantelor de echilibru si a coeficientilor de selectivitate a rǎsinii la diferite temperaturi.

Entalpia procesului de schimb ionic se calculeazǎ din legea lui Van Hoff:

Se integreazǎ aceastǎ relatie de la c*_T1 la c*_T2 si de la T₁ la T₂, obtinindu-se ecuatia entalpiei procesului de schimb ionic:

unde:

R - constantǎ generalǎ a gazelor, [J/kmol];

T - temperatura termodinamicǎ; [K];

c*_T1 i c*_T2 reprezintǎ concentratia anionului la echilibru la temperatura T₁, respectiv la temperatura T₂,

Entalpia liberǎ a procesului de schimb ionic se poate stabili cu ajutorul relatiei lui Gibbs :

∆G = -RTlnK

unde:

K - constanta de echilibru.

Entropia procesului se determinǎ din legea Gibbs-Helmholz:

AG = ∆H - T∆S

Relatiile de mai sus sint des utilizate pentra calculul functiilor termodinamice caracteristice schimbului ionic [11-16]. Datele obtinute prezintǎ o importantǎ deosebitǎ in dezbaterea particularitǎtilor procesului de schimb. Cu cit entalpia de schimb este mai mare in valoare absolutǎ, cu atit caracterul legǎturilor ce se stabilesc intre ionul supus schimbului i matricea rǎsinii va fi mai inaintat ionic, iar procesul va decurge mai repede.

Valorile entalpiei libere definesc in toate cazurile elementele perturbatoare ale procesului (neuniformitǎtile granulelor de schimbǎtor, posibilele procese de schimb ionic paralel, miscarea brownienǎ, ca efect al variatiilor de temperaturǎ, iar valorile entropiei pe cele referitoare la gradele de libertate pe care le cunoaste sistemul de schimb ionic.

4.1.3. Cinetica procesului de schimb ionic

Cinetica procesului de schimb ionic prezintǎ o deosebitǎ importantǎ teoreticǎ si practicǎ deoarece se pot obtine date pe baza cǎrora orice sistem de transfer de masǎ cu participarea ionitilor poate fi caracterizat, atit la scara fenomenului in sine, cit mai ales din punct de vedere tehnic si economic.

Din studiile fǎcute rezultǎ cǎ mǎrimea este cea care caracterizeazǎ tipul procesului de difuzie predominant. Astfel, dacǎ , difuzia in peliculǎ de lichid este predominantǎ, iar dacǎ Dr >> , difuzia in granule de rǎsinǎ este cea care determinǎ viteza de schimb [6]. In tabelul de mai jos se aratǎ variatia acestei mǎrimi in functie de factorii care o determinǎ:

Tabelul 4.1. Preponderarea tipului de difuzie in func ie de factorii care o determina

D, - coeficien ii de difuzie in pelicula, respectiv particula; - grosimea peliculei lui Nernst (~10^-3 cm); r - raza particulei de schimbǎtor.

Din punct de vedere experimental, pentru stabilirea procesului de difuzie predominant trebuie sǎ se studieze:

- forma ecuatiilor cinetice si a solutiilor pentru cele douǎ tipuri de procese;

- influienta agitǎrii si a amestecǎrii solutiei cu rǎsina;

- testul de intrerupere, care constǎ in a scoate din solutie rǎsina pentru un timp oarecare nu prea lung. Viteza de schimb va rǎmine neschimbatǎ, dacǎ predominǎ difuzia in pelicula de lichid de la suprafata granulei de rǎsinǎ.

Dacǎ insǎ procesul predominant este difuzia in rǎsinǎ, atunci va aparea variatia vitezei de schimb, deoarece in timpul cind s-a scos rǎsina din solutie gradientul concentratiei din rǎsinǎ a putut sa creascǎ, fiindcǎ si procesul de difuzie continuǎ in rǎsinǎ.

Prin astfel de studii s-a putut stabili ca procesul de difuzie in pelicula e predominant in cazul ionilor de dimensiuni mici, ca, de exemplu, Na ^+, H⁺, in solutii foarte diluate (10^-2 M si la o amestecare incompletǎ). Difuzia in rǎsinǎ e predominantǎ la solutii mai concentrate (≥0,lM). Intre aceste valori ale concentratiilor, ambele tipuri de procese contribuie la schimbul ionic.

In cadrul procesului general de schimb ionic, un rol important revine transportului ionilor din solutie spre pozitiile active ale ionitului, unde se produce reactia de schimb propriu-zisǎ si a ionilor pusi in libertate spre faza lichidǎ a sistemului [11].

In solutie apar douǎ fluxuri - cel al ionilor retinuti si cel al contraionilor pusi in libertate de cǎtre schimbǎtor. Fiecare din aceste fluxuri poate fi la rindul sǎu suma corespunzǎtoare proceselor generate de ionii care participǎ la procesul de schimb :

. fluxul ionic in volumul solutiei (la suprafata granulei ionitului sau de la aceasta), J_i^S ;

. fluxul de ioni prin interfata de separare a fazelor, J_i^dif ;

. fluxul ionic in volumul granulei de ionit (la si de la centrele active spre/ de la limita de separare a fazelor), J_i^sch .

Pe langǎ aceste fluxuri in sistem mai apar de obicei fluxul generat de solvent (apǎ) i fluxurile de coioni (ionii mobili aflati in faza rǎsinǎ). Fluxul generat de solvent poate fi ignorat.

Aspectul cinetic al procesului poate fi caracterizat prin intermediul functiei J_i^sch , la fel ca in cinetica obisnuitǎ, pe baza diferentei dintre vitezele reactiilor directe si inverse de schimb care se petrec in faza de ionit.

Studiile de cineticǎ a schimbului ionic se ocupǎ in special de mecanismul procesului de schimb ionic, de viteza procesului si de factorii care o influenteazǎ. Legile de vitezǎ in schimbul ionic sunt determinate de procesele de difuzie si pot fi deduse prin aplicarea legilor proprii difuziei. Viteza intregului proces de schimb ionic este data de difuzie care constituie etapa lentǎ, dar care este puternic influentatǎ si de echilibrul de reactie controlat de concentratiile speciilor ce difuzeazǎ.

Au fost identiflcate cinci modele cinetice de schimb ionic si s-a examinat pentru fiecare dintre ele dependenta vitezei de schimb de diversi parametri: mǎrimea particulei, concentratia in particulǎ, factorul de separare, capacitatea de schimb ionic, modul de agitare a solutiei.

Cinetica schimbului ionic este controlatǎ si de transferul de masǎ in particula solidǎ sau in faza lichidǎ de contact [11]. Cele cinci modele cinetice de schimb ionic reprezintǎ situatii plauzibile in sisteme in care transferul de mass in fazǎ lichidǎ sau in fazǎ solidǎ, precum si reactia chimicǎ la nivelul grupei de schimb reprezintǎ trepte determinante ale vitezei globale a procesului.

Cele cinci modele cinetice de schimb ionic sunt [11]:

modelul vitezei de schimb controlate de difuzia in faza lichidǎ pe baza fortei metrice liniare;

modelul vitezei de schimb controlate de difuzia in faza solidǎ in acord cu ecuatiile Nernst-Plank;

modelul vitezei de schimb controlate de reactia chimicǎ pe baza unei ecuatii de vitezǎ de tip SN₂;

modelui vitezei de schimb controlate pe baza reactiei chimice cu mecanism al miezului nereactionat;

modelul vitezei de schimb controlate de difuzia in faza solidǎ printr-o reactie ireversibilǎ rapidǎ.

Primele douǎ sint modele standard ale cineticii schimbului ionic. Cel de-al treilea precizeaza cazul in care reactia chimicǎ este determinantǎ de viteza in cel mai strict sens si este ocazional invocat pentru sisteme cu interactiuni chimice tari.

Premizele comune tuturor celor cinci modele sunt:

factor de separare constant:

coeficienti de difuzie individuali (ai ionilor ce se schimbǎ) constanti;

volum constant de schimbǎtor de ioni;

nici o retinere sau eliberare de solvent;

excluziune Donnan completa a contraionilor din schimbǎtorul de ioni.

Toate modelele, cu exceptia primului, acceptǎ faptul ca schimbǎtorul de ioni poate fi considerat drept fazǎ cvasi-omogenǎ si izotopicǎ.

Ø      Modelul vitezei de schimb controlate de difiizia in faza lichidǎ pe baza fortei motrice

Treapta determinantǎ de vitezǎ in acest caz este transferul de masǎ in faza lichida. Modelul presupune

lipsa gradientului de concentratie in particulǎ;

stare cvasi-stationarǎ a transferului masic in faza lichidǎ;

forta motrice liniarǎ;

factor de separare constant la o concentratie datǎ a solutiei.

Ø      Modelul vitezei de schimb controlate de difuzia in faza solidǎ in acord cu ecuatia Nernst-Planck

Modelarea are la baza supozitia conform cǎreia treapta determinantǎ de vitezǎ este difuzia in interiorul particulei de schimbǎtor. Modelul presupune:

lipsa gradientului de concentra ie in faza lichidǎ:

lipsa convectiei prin retinerea sau eliberarea de solvent in faza solidǎ.

Ø      Modelul vitezei de schimb controlate de reactia chimicǎ pe baza unei ecuatii de vitezǎ de tip SN₂

In acest caz, treapta determinantǎ de vitezǎ este reactia de schimb la nivelul grupelor ionice fixe. Modelul implicǎ lipsa gradientului de concentratie atit in particulǎ cit si in solutie, deoarece viteza micǎ a reactiei chimice acordǎ timp suficient transferului masic sǎ stabileascǎ si sǎ mentinǎ echilibrul. Caracteristica acestui model este independen a vitezei de schimb de oricare dintre parametri, cu exceptia concentratei solutiei si a constantei de viteza.

Ø      Modelul vitezei de schimb controlate pe baza reactiei chimice cu mecanism al miezului nereactionat

Premizele acestui model acceptǎ reactia chimicǎ lentǎ si transferul de masǎ rapid, fiind propusǎ aceeasi lege a vitezei de reactie. In plus el postuleazǎ interdictia contraionilor din solutie, dincolo de portiunea din particulǎ deja convertitǎ, care constitute un invelis sferic exterior.

Transferul de masǎ prin interfatǎ fiind rapid, reactia se limiteazǎ la periferia miezului particulei care este incǎ in formǎ convertitǎ contrastind astfel cu modelul anterior.

Ø      Modelul vitezei de schimb controlate de difuzia in faza solidǎ printr-o reactie ireversibilǎ rapidǎ

Treapta determinantǎ de vitezǎ este difuzia contraionului prin stratul de schimbǎtor convertit, aflat la suprafata particulei. Reactia influenteazǎ in mod determinant viteza de schimb prin imobilizarea majoritǎtii ionilor care migreazǎ din solutie, afectind geometria zonei de difuzie.

4.1.4. Regimul tehnologic optim(am descries varianta)

Regimul tehnologic optim este continuu.Atunci cand coloana cationica sau anionica de pe tronsonul unu va fi epuizata vor functiona celelate doua coloane de pe tronsonul doi.

Procesul se desfasoara in felul urmator.

Vor trebui epurate apa/8 h , avand o concentratie 8 g de /L ,adica 40 kg/8 h si .Se va epura eceasta cantitate de apa provenita din industria acoperirilor metalice folosind o pompa centrifuga de tip PCN 32-200 cu 1450 de rotatii/minut si o coloana cu rasina de schimb ionic.Schimbatorii de ioni utilizati sunt Purolite C150 cu o densitate de 785 kg/ .Masa rasinei folosita este de 317.76 kg.

Procesul propiu-zis se va desfasura prin purificarea apei trecand printr-o coloana unpluta cu rasina schimbatoare de ioni(filtru ionic) parcurgandu-se urmatoarele etape.

1. Prefiltrarea ;

2. Epuizarea Rasinii;a

a).Decationizarea;

b).Dezaionizarea;

3. Regenerarea Rasinii;

A.)Resenerea anionica

B.)regenerarea cationica

Apa este depozitata intr-un rezervor si transportata catre coloana cu filtru de carbune activ cu ajutorul pompei centrifuge.Aceasta din urma are o putere de 0.5 Kw.

1.Prefiltrarea

In apele de spalare exista o serie de impuritati mecanice transportate din industria acoperirilor metalice

Rolul acestei etape de a o opri infundarea porilor de rasina si a spatiului intergranular stopand astfel cresterea rapida a pierderii de presiune prin strat.Pentru aceasta etapa se va utiliza carbune activ ca material filtrant.Aceasta permite retinerea din apa compusii organici. Prin aceasta prima etapa se va filtra cei 5 de apa de spalare cu 40 kg de .

2. Epuizarea Rasinii

a).Decationizarea

Ventilele a,b,c,d,e,se vor deschide.

Aceata etapa este prima treapta de schimb ionic.Rasina schimbatoare de ioni utilizata este cationitul puternic acid de forma .Cationii se retin in ordinea afinitatii lor fata de rasina.Amandoua coloane functioneaza concomitent.Atunci cand o coloana se epuizeaza cealalata se regenereaza . Se deschide ventilul a pentru ca apa uzata sa patrunda in coloana cu rolul de a retine .Apoi ,apa cu este transoprtata in coloana anionica .

rasina

b).Dezaionizarea

In coloanele anionice puternic acide se vor retine regenerati sub forma. rezultand apa. Apa rezultata rezultata va fi depozitata in primul rezervor

.Randanemtul de epurarea este de 96 %astfel din cele 40 kg de vor epurate o cantitate de 38.4 kg de .Astel vor ramane neepurate 1.6 kg de

4. Regenerarea

Dupa epuizarea rasini se va regenera astfel se va vor inchide ventilul a,c si e .Pentru regenerare se vor deschide ventilele 1, 2 a vaselor de regenerare .Ventilul 1 apartine vasului de regenerare cu HCl pentru coloana cationica si ventilul 2 apartine vasului de regenerare cu NaOH. De asemenea se vor deschide ventilul f pentru a transporta ionii de si de la bazinul 3 in care va fi depozitat provenita de la regenerarea coloanei anionice. Vor ramane deschise ventilele b si e .

In cursul regenerarii, ionii straini sunt retinuti in masa ionica, sunt eluati si rasina schimbatoare de ioni este readusa la forma sa ionica activa initiala. Ionii H , respectiv OH necesari pentru refacerea legaturii ionice active a grupelor functionale sunt furnizati de solutia de acid sau hidroxid utilizata la regenerare.

Datorita faptului ca granulele de rasina isi schimba volumul de mai multe ori in timpul ciclului de functionare si pentru efectuarea unei spalari corespunzatoare trebuie prevazuta o posibilitate de expansiune a stratului, fixarea patului de rasina trebuie sa fie elastica si usor inlaturabila astefel inaltimea coloanei este de doua ori mai mare fata de stratul de rasina avand o inaltime de 2.25 m si un diametru de 0.75 m .Rasina in timpul regenerarii capata aspectul de afanat

S-a optat pentru o coloana cu functionare in echicurent care consta dintr-un recipient cilindric vertical, inchis prin intermediul a doua capace semisferice sau mai rar tronconice ori plane. Caracteristica in echicurent a sistemului este data de sensul de trecere a regenerantului peste stratul de ionit, identic cu cel al apei, colectarea solutiei facindu-se tot pe la partea inferioara, prin intermediul unei vane dispuse pe traseul de evacuare. In coloana, deasupra stratului de rasina exista un spatiu liber suficient pentru a permite expandarea in timpul operatiei de afinare. Apa este admisa pe la partea superioara prin intermediul unui sistem de distributie, strabate stratul de ionit si este culeasa pe la partea inferioara intr-un rezervor, putind fi recirculata in proces.

A.)Regenerarea coloanei cationice

Solutia de regenerat de HCl 10% este introdusa in coloana cationica astfel coloana se va regenera si va forma care va fi depozitata in bazinul doi .

B.) Regenerarea coloanei anionice

Coloana anionica se regenera cu NaOH astfel se va forma si coloana va fi regenerata in forma .

Spalarea dupa regenerare se face cu un volum dublu de apa fata de volumul rasinii adica cu un volum de 635.52 Kg de apa.

O proprietate caracteristica a rasinilor cationice selective este afinitatea lor maxima fata de ionii de hidrogen, in timp ce cationitii puternic acizi prezinta fata de acesti ioni afinitatea cea mai mica. Din aceasta cauza, necesarul de acid pentru eluarea metalelor fixate pe rasina in cazul rasinilor selective este aproape de cantitatea teoretica.,

Recuperarea cuprului impune utilizarea schimbatorului de ioni selectiv sub forma monosodica.

4.2. Proiectarea tehnologica.

4.2.1 Tipuri de utilaje folosite

Utilajele folosite

Se vor doua utilaje :pompa centrifuga si coloana cu schimbatori ionici Purolite C150.(coloana anionica si cationica).

Descrierea constructiei

Costructia instalatiei este format din urmatoarele componente:

Ø      Rezervor cu apa poluata;

Ø      Pompa centrifuga,(pompa aleasa este PCN 32-200);

Ø      coloana cu filtru de carbine active ;

Ø      Doua coloane cu schimbatori de ioni cationici puternic acid de forma :retinere de ;,coloana aleasa este Purolite C150);

Ø      Doua coloane cu schimbatori de ioni anionici slab bazici de forma OH : retinere ;

Ø      Rezervorul cu apa de spalare ;

Ø      Rezervorul cu

Ø      Rezervorul cu

Ø      Conducta cu o lungime de 16 m .

Instalatia este sustinuta de schela din otel laminat.

Instalatia este prevazuta cu un rezervor care contine 5 de apa cu 40 kg de ioni de cupru .Apa este transportata prin intermediul pompei centrifuge printr-o conducta de 16 m catre coloana de carbune activ care va prefiltra apa de compusi organici.

La capatul conductei care este legata coloana de prefiltrare este un ventil (E)care va ajuta la reglarea cantitatii de apa din coloana.

Instalatia este prevazuta cu doua tronsoane

Primul tronson este alcatiuit dintr-o coloana cationica si una anionica.La partea superioara a coloanei anionice este situate un ventil (a) si la partea inferioara este un ventil (b).De asemenea la coloana anionica este atasat atat la partea inferioara (d) cat si superioara (c) un ventil.

Al doilea tronson este alcatuit in acelasi mod si va functiona cand celalata va fi epuizata.

De asemenea instalatia este prevazuta cu trei rezervoare : rezervorul cu apa de spalare ,rezervorul cu ,rezervorul cu .La partea superiara rezervoarelor sunt prevazute cate un ventil (1,2,3).

Intre coloana anionica din tronsonul 1 si coloana anionica din tronsonul 2 este prevazuta o conducta care va transporta catre rezervorul doi.

Alegerea materialelor si elementelor de coroziune

Conducta are o lungime de 16 m.

Materialul folosit este otelul inoxidabil si sunt sudate cap la cap,avand o coroziune neinsemnata (e= 0.2 mm)

Ø      Elemente de coroziune;

Ø      Parametrii procesului chimic care influienteaza aparitia si desfasurarea proceselor corozive care se intalnesc in instalatia de epurare;

Ø      Concentratia subs. care intra in compozitia mediului ;

Ø      Impuritatile ;

Ø      Ph-ul;

Ø      Gradul de aerare ;

Ø      Viteza cu care circula fluidul ;

Ø      Inhibarile ;

Ø      Modul si ritmicitatea cu care se efectueaza pornirea si oprirea instalatiei respective ;

Prezenta oxigenului introdus in pompe si neetansitati este un pericol care poate fi diminuat fie printr-o proiectare ,un montaj sau o intretinere mai ingrijita.

Curatirea necorespunzatoare a utilajelor pot conduce la coroziuni de tip localizat

1. Calcularea concentratia finale a

Unde :

concentratia initiala ;

concentratia finala ;

randamentul de epurare ;

2. Calcularea coloanei cu rasina

Calcularea rasinii cu schimbatori de ioni - Purolite C150

Schimbatorul de ioni folosit in cazul epurarii recuperative a apelor impurificate cu ioni de cupru este de tip PUROLITE C150 care realizeaza retinerea ionilor de cobalt din apa de spalare galvanica.

Purolite C 150 este un schimbator cationic puternic acid, macroporos, de polistiren copolimerizat cu divinilbenzen, avand grupa functionala R-SO₃^-. Datorita capacitatii de schimb ridicate si excelentei stabilitati fizice si chimice, acest schimbator poate fi utilizat cu rezultate bune pentru retinerea cationilor din apele uzate. Structura matricii favorizeaza cinetica procesului si gradul de difuzie la suprafata si la interior. Purolite C150 poate fi utilizat atat in forma Na⁺ cat si in forma H⁺ [8].

CARACTERISTICI FIZICO-CHIMICE:

• Structura matricei polimerului.......macroporos, polistiren - divinilbenzen;
• Grupe functionale...R-SO₃^-;
• Aspect......... granule opace de culoare bej ;
• Forma ionica de livrareNa^+;
• Dimensiunea particulelor.-0.4, +1.2 mm <2 %;
• Umiditatea, forma Na⁺.....48-53%;
• Limita de pH.....0-14
• Temperatura maxima de lucru....150⁰ C
• Stabilitatea chimica......insolubili in solventi obisnuiti
• Capacitatea totala de schimb..4 meq/ g minim
• Acid tare - polistiren
• Volumul total , capacitatea minima =1.8 g/l
• Masa de transport =785-825
• Umflarea maxima %= Na H = 4
• Greutatile specifice margele umede=

Stabilitate chimica

PUROLITE C150 este insolubil in acizi, baze si solventi obisnuiti. Totusi, expunerea indelungata la clor si alti agenti puternic oxidanti conduce la dereticularea schimbatorului de ioni si reducerea performantelor in exploatare. Nivele ridicate de calciu in efluent pot determina precipitarea la interiorul stratului de schimbator de ioni.

Caracteristici hidraulice:

Caderea de presiune pe stratul de schimbator de ioni, in regim de functionare al filtrului ionic, depinde de distributia granulometrica a schimbatorului, de inaltimea stratului de schimbator, de volumul liber din strat, de viteza de trecere si de vascozitatea solutiei fluidului de tratat. Orice factor care afecteaza acesti parametri, de exemplu prezenta impuritatilor mecanice in fluidul de tratat care se retin pe stratul de schimbator de ioni, compactarea anormala a stratului de schimbator conduce la cresterea pierderii de presiune.

Caracteristici

Tip macroporos cu excelenta rezistenta la uzura si soc osmotic. Pentru tratamente de condensare, a proceselor continua si aplicatii speciale (placari galvanice, zahar).

Alegerea tipului de rasina trebuie sa se faca in functie de caracterul chimic al solutiei din care se retinecomponentul urmarit, in sensul ca in conditii de pH si de compozitie a solutiei date, rasina schimbatoare de ioni sa aiba o selectivitate corespunzatoare. Schimbatorii de ioni cationici cu grupe active carboxilice slab acide si schimbatorii chelatici prezinta o selectivitate pronuntata fata de metale ca zinc, cupru, nichel, cadmiu etc. Aceste tipuri de rasini au o capacitate de schimb mult mai mare fata de rasina puternic acida. O proprietate caracteristica a rasinilor cationice selective este afinitatea lor maxima fata de ionii de hidrogen, in timp ce cationitii puternic acizi prezinta fata de acesti ioni afinitatea cea mai mica. Din aceasta cauza, necesarul de acid pentru eluarea metalelor fixate pe rasina in cazul rasinilor selective este aproape de cantitatea teoretica., Din cauza afinitatii mari fata de ionii H+, cationitii slab acizi in forma H nu pot retine in mod satisfacator ionii de metale grele. De aceea, dupa regenerare in forma H cu un acid, acesti cationiti trebuie conditionati inaintea reutilizarii, adica trebuie convertiti la forma Na cu o solutie de hidroxid de sodiu. Pe de alta parte, regenerarea directa a rasinii in forma Na nu asigura eluarea corespunzatoare a ionilor de metale grele fixate in rasina. In consecinta, regenerarea trebuie facuta in doua faze

Se va calcula cantitatea de rasina care se afla in coloana

1g rasina .........4 mechivalenti

1g rasina.........4 mg

= 63.54 g

1 echivalent =

1 mechivalent = mg

1Kg...........4 31.77 g

x.............40000 g

1g /L = 8 g

8 g .......... 1L apa uzata

y.............1000 L apa uzata

y = 8000 g /

5000 L = 5 .....40000 g = 40 Kg

Vom folosi rasina de schimbi ionic Purolite C 150

= 785 Kg/

= densitatea rasinii Purolite C150

Vom calcula densitatea rasinii

785 Kg rasina.......1

317.76 Kg rasina......z

= 0.4047

a - regenerare; b - incarcare cu circuit auxiliar pentru marirea vitezei de curgere

Vom dimensiona coloana cu rasina de schimb ionic

Coloana schimbatoare de ioni are doua plansee de drenaj cu duze, unul inferior si altul superior, intre care se afla rasina schimbatoare de ioni. Pentru alegerea tipului schimbatorului de ioni si forma ionica activa a acestuia se are in vedere in primul rand incarcarea electrica a ionului sau ionilor de separat tinand cont ca in multe cazuri metalul se afla in solutie sub forma unui anion complex si poate fi separat atat sub forma anionica complexa pe o rasina anionica, dar si sub forma de cation metalic pe o rasina cationica ce descompune anionul complex. De asemenea, se ia in considerare natura compusului chimic sub forma caruia este cel mai avantajos sa se obtina la regenerarea rasinii metalului recuperat.

Unde :

aria coloanei ;

volumul coloanei in forma de cilindru;

inaltimea coloanei;

diamnetul coloanei ;

Fisa tehnica nr. 1 a coloanei cu rasina schimbatoare de ioni

Denumirea utilajului:coloana cu rasina schimbatoare de ioni

Instalatia : instalatia de epurare recuperative a apelor de spalre din industria acoperirilor metalice;

Propietati :

Densitate rasinii : - 0.4047

Ph-ul : 6.5 - 7

Utilizare : se foloseste pentru retinerea ionilor din coloanele cationice si retinerea

din coloanele anionice.

Parametric functionali :

Ø      Debit de apa la intrare : 0.625 /h ;

Ø      Capacitatea de productie : 5 /h ;

Parametri constructivi

Ø      Inaltimea coloanei : 2.25 m ;

Ø      Inaltimea de rasina : 1.125 m

Ø      Diametrul coloanei : 0.75 m ;

Ø      Materiale de constructie : otel inoxidabil

Prescriptii de montaj :

Conexiuni :se conecteaza in partea superioara a acesteia cu o coloana avand carbune activ cu rolul de prefiltrare si in partea inferoara se contecteaza cu coloanele anionice

Cota de montaj : 0

Izolatie : nu

Pozitie : verticala

Numar de aparate : 4(doua coloane cationice si coloane anionice)

4.2.2. Calculul bilantului de masa

Ø      Apa de uzata (epuizata)

= 000 = 40000g =40 kg

Unde :

V volumul de apa uzata , V = 5 ;

Ø      Apa epurata

= 5 = 1.6 kg = 1600 g

= 1600 g + 9269.54 g HCl = 10869.54 g

1.6 kg cantitatea de neepurata ;

Ø      Apa de spalare

Acumulare

( - ) V= (8-0.32) 5000 = 38400 g =38.4 Kg

Ø      Regenerat

1 mol .........2 moli HCl

63.54 .........2 36.5 g HCl

40000g ........x g HCl

= 46349.2 g HCl = 46.349 Kg HCl

Pentru HCl 10 %

46.349 10 = 463.49 Kg HCl regenerat

Ø      Eluat

Cantitatea de eluat se stabileste concret de la inceput si se ia de obicei maximum de 3 ori volumul rasinii de cationit si de 3,5 ori volumul rasinii de anionit.

Cantitatea de rasina este de 317.76 Kg

v     Pentru cationit cantitatea de eluat este 953.28 kg 953280 g eluat

v     Pentru anionit este 1112.16 kg 1112160 g eluat

Tabelul. 4.3. Calculul bilantului de masa

4..2.3 Calculul Hidronamic al pompei

Figura 4.2.3.1 Pompa Centrifuga

1. Calculul caderii de presiune

Se foloseste relatia :

[kw]

Unde:

P puterea motorului pompei,Kw ;

debitul volumic al pompei, /s;

caderea totala de presiune , Pa ;

randamentul total al instalatiei de pompare ; = 0.5 0.7 =0.6

= 0.625 /h

Calcularea caderii de presiune

caderea de prsiune statica (diferenta de presiune intre capetele conductei in care circula lichidul,adica intre spatial de refulare si cel de aspiratie ):

= - = 0

caderea de presiune dinamica (datorita frecarilor intre stratele de lichid):

densitatea fluidului, kg/ ;

, fractia procentuala respective densitatea fazei solide (pentru , =1948 kg/ ;

, fractia procentuala respective densitatea fazei lichide (pentru apa =1000kg/

Corespunzator concentratiei = 8 g Cu (II)/L in apa uzata 1.193g/L =0.012 .

=0.988

w viteza de curgere a fluidului prin conducta , m/s; se determina din ecuatia debitului :

d diamentrul conductei prin care circula lichidul ,m :

d= 30 3 m ( m) din STAS

=

densitatea fluidului = 1005.87 kg/ ;

acceleratia gravitationala =9.81 m/s;

H inaltimea la care trebuie ridicat fluidul = 12 m;

caderea de presiune datorata frecarilor de peretii conductei si rezistentelor locale :

caderea de presiune datorata frecarilor de peretii conductei ;

caderea de presiune datorata rezistentei locale ;

coeficientul de frecare = f(Re,d/e);

e rugozitatea absoluta ;

e = 0.2mm (pentru tevi de otel trase si sudate capa la cap si la coroziune neinsemnata e = 0.2 Pavlov , pagina 604 );

0.2 mm = 0.002 m

Unde:

densitatea solutiei : 1005.87 Kg/ ;

w viteza lichidului in conducta : w = 0.31 m/s;

d diametrul conductei : d = 0.024 m ;

vascozitatea solutiei: = 0.0001005 Pa s ;

=91272.59 Pa ;

Din Pavlov ,pagina 41 : = f(Re/d/e) =0.035

L lungimea conductei : L = 16 m ;

numarul de ventile : = 0 ;

numarul de coturi : = 3 ;

coeficientul de rezistenta al ventilului ;

coeficientul de rezistenta locala in cot ;

pierderi datorate inertiei : =A B =1 0.09

A = 1 ; B = 0.09 (Pavlov, pagina 606)

raza de curbura a cotului ;

unghiul intre directiile schimbate de cot ( = ) ;

/d = 6 (pentru = ) Pavlov ,pagina 605 ;

2. Caluculul puterii motorului de antrenare

[kw]

Unde:

P puterea motorului pompei,Kw ;

debitul volumic al pompei, /s;

caderea totala de presiune , Pa ;

randamentul total al instalatiei de pompare ; = 0.5 0.7 =0.6

= 0.625 /h

Se adopta = 2 (din Pavlov ,pagina 97)

= 2 ;

= 2 0.6 = 0.12 Kw

Se adopta motorul cel mai mic = 0.5 Kw ;

3. Alegerea tipului de utilaj si a materialelor de executie

a). Tipul de pompa

Tipul de pompa este f( ,H) in care debitul ( ) este 0.625 /s si inaltimea manometrica ( ) este 12 m.

Pompa centrifugafolosita in procesul nostrum este de tip PCN 32-200 avand un numar de rotatii n = 1450 rotatii/min .

b). Mterialul de executie

Materialul de executie a pompei este din otel de tip inox .

Tipuri de otel inoxidabil

Otelul inoxidabil este un otel cu continut scazut de carbon in compozitie, care contine crom in proportie de 10% din greutate. Acest adaos de crom ii confera otelului proprietatile sale unice de inoxidabilitate si rezistenta la coroziune. Prezenta cromulului permite formarea unei pelicule dure, invizibile de oxid de crom pe suprafata otelului, pelicula care este capabila de a se autoreface in caz de alterare mecanica sau chimica

Exista trei categorii principale de otel inoxidabil

Ø      feritic,

Ø      martensitic

Ø      austenic.

Otelurile feritice sunt magnetice si au un continut scazut de carbon si contin cromul ca element principal, in general in proportie de 13% si 17%. Otelurile martensitice sunt magnetice avand un continut tipic de 12% crom si un continut mediu de carbon.

Otelurile ales pentru constructia pompei este cel austenic. Sunt non-magnetice si pe langa crom, in concentratii tipice de 18%, contin nichel care creste rezistenta la coroziune. Acestea sunt cele mai utilizate tipuri de oteluri inoxidabile.

Vom folosi otelul comform ISO 683/XIII 10 cu numarul 14301

DIN EN 10216-5:2004

denumirea Euronorm X5CrNi18-10

ASTM 304

AFNOR Z7CN18-09

Compozitia chimica:

C 0.05

Cr 18

Ni 10

Propietati mecanice

Minima putere de rezistenta ((N/mm²)

0,2 % Rp_{0,2 =}210

1 % Rp_{1,0 = 250}

Minima elogare dupa crapare :

A₈₀<3mm grosime (transversal)

A >=3mm grosime = 45 (transversal)

Impactul minim energetic(ISO-V) KV, (J) >10 mm grosime

longitudinal = 90

transversal = 60

Resistenta la coroziune intergranulara

conditia de de debit = Y

conditia de sensibilitate = N

Puterea de resistenta la intindere Rm in (N/mm²⁾

520- 720

Se vor respecta normele de functionare comform STAS 500/2 80

Prezentul standard se aplica si pentru semifabricatele avand conditiile tehnice generale prevazute in STAS 436-80, STAS 6791-71 si STAS 8914-82.

Principalele domenii de utilizare

Elemente de constructii mecanice supuse la solicitari mecanice ridicate, ca: bare de tractiune, arbori drepti si cotiti, arbori pentru pompe si turbine, carlige pentru macarale, menghine, suruburi de precizie, piulite, volanti, scule pentru regim usor de aschiere, roti dintate pentru viteze periferice mici.

Avantajele otelului inoxidabil

Principalele avantaje ale otelului inoxidabil (inox) sunt:

1. Rezistenta la coroziune: otelul inoxidabil rezista la coroziune in atmosfera si in apa, precum si in majoritatea acizilor, solutiilor alcaline si mediilor incarcate cu clor.
2. Rezistenta la caldura si foc: Aliajele cu nichel nu sufera schimbari de dimensiune datorate temperaturii si isi mentin duritatea la temperaturi ridicate.
3. Igiena: Pentru cazurile in care igiena stricta este importanta, usurinta cu care poate fi curatat face din otelul inoxidabil o prima alegere
4. Aspect: Suprafata stralucitoare si usor de intretinut a inoxului ii ofera un aspect atractiv
5. Rezistenta la impact: Structura microscopica a otelului inoxidabil ii confera un grad ridicat de duritate.
6. Valoarea pe termen lung: Daca se au in vedere costurile totale de-a lungul duratei de viata a materialului, otelul inoxidabil se dovedeste adeseori a fi cel mai convenabil ca pret. Cu alte cuvinte, fie cumparati un obiect din otel inoxidabil cu 25% mai scump decat unul cromat si il aveti multi ani, fie cumparati obiectul cromat mai ieftin, apoi il cumparati iar, si iar, si iar. Aceasta fara sa mentionam ca unele produse cromate sunt mult mai scumpe chiar decat inoxul!!!

Siguranta: Datorita absentei unui strat superficial de finisaj, nu exista riscul ca otelul inoxidabil sa se cojeasca, ceea ce ar putea cauza taieturi sau zgarieturi, fara a mai vorbi de aspectul urat.

c).Constructii -montaj,exploatare,intretinere,reparatii ;

Montajul si demontarea

Montarea pompei se face in ordinea inversa a demontarii. Pentru
rulmenti sunt valabile aceleasi reguli generale, prevazute si la
demontare, dar aici mai pot fi aplicate si alte procedee, de exemplu
incalzirea in bai de ulei la temperatura de 70-80ºC.
Instalatia de incalzire este destul de simpla si poate fi confectionata in cadrul oricarui atelier de reparatii. Ea se compune dintr-o cuva ce
contine uleiul fierbinte in care se introduc rulmentii, asezati pe suporti adecvati. Incalzirea se realizeaza electric cu ajutorul unei rezistente montate la partea inferioara a cuvei. Rezistenta nu trebuie sa vina in contact cu uleiul.

Demontarea pompei, in partile ei componente, se face in
ordinea urmatoare:
se demonteaza semicupla de pe arbore cu ajutorul unei prese cu gheare;
se desfac piulitele ce fixeaza capacul de aspiraþie 1 de carcasa de refulare 2.
Daca acest capac este prevazut cu doua sau trei suruburi de depresare, prin strangerea acestora, capacul se indeparteaza de carcasa si poate fi extras de pe portiunea de centrare. Daca nu sunt prevazute suruburi de depresare, in special la pompele de dimensiuni reduse, scoaterea capacului se face prin lovituri usoare, aplicate prin intermediul unei bucati de lemn sau metal moale, pe spatele
flansei capacului, de jur imprejur, tragand in acelasi timp capacul spre exterior;
se desface piulita 3 care fixeaza rotorul pe arbore;
se scoate apoi rotorul de pe arbore.
De regula acesta se extrage relativ usor, deoarece este montat cu un ajustaj alunecator.
Exista mai multe solutii de extragere a rotorului si anume:

In timpul actionarii cu cele doua surubelnite, o alta persoana, prin
intermediul unei bucati de lemn sau de metal moale (bronz, aluminiu), aplica in capatul arborelui lovituri ferme de ciocan, fara a se exagera.
Demontarea rulmentilor de pe arbore, daca situatia o cere, se face
conform regulilor generale de demontare a rulmentilor, care se gasesc in cataloagele de rulmenti sau in manualele de specialitate si care in principiu recomanda respectarea urmatoarelor conditii:
- transmiterea efortului, de la scula de demontare la unul din cele doua inele, nu se va face prin intermediul corpurilor de rulare;
se va actiona intotdeauna asupra inelului care este montat cu strangere, fie pe arbore, fie in carcasa;
este recomandabila utilizarea preselor cu gheare, ori de cate ori constructia o permite.
Trebuie mentionat ca in tehnica moderna, montarea si demontarea
rulmentilor se face cu ajutorul unor dispozitive hidraulice, denumite si "piulite hidraulice".

Dupa demontarea rulmentilor, operatiile de demontare a pompei pot fi
considerate terminate. In continuare, se curata si se spala piesele cu
petrol sau tricloretilena, apoi se verifica starea fiecareia. Piesele uzate se inlocuiesc cu piese de schimb originale, sau se repara asa cum s-a aratat anterior.

Procedee de intretinere

La pompele centrifuge, piesele cele mai expuse la uzura, atat abraziva cat si coroziva, sunt: rotorul, labirintii, arborele, bucsa de protectie a arborelui (bucsa de uzura), etansarea mecanica, garniturile moi si lagarele.
Carcasele de aspiratie si refulare nu constituie de obicei piese de uzura, ele avand peretii mult mai grosi decat ai rotorului. In cazul vehicularii unor lichide puternic abrazive, carcasele sunt protejate cu blindaje confectionate din materiale cu mare rezistenta la uzura. Rotorul reprezinta una dintre cele mai importante piese ale pompei si de aceea se recomanda ca, in caz de constatare a uzurii inaintate, el sa se inlocuiasca cu altul original, procurat din timp de la furnizor ca piesa de schimb. Uzura rotorului se manifesta prin ciupituri, stirbituri, discontinuitati ale formei, subtieri de pereti, ovalizari ale alezajului butucului, deformari ale canalului de pana etc.
Indiferent de procedeul de confectionare a unui rotor, fie prin turnare, fie prin sudare-nituire, materialul din care este alcatuita piesa nu poate fi perfect omogen, astfel incat in timpul rotirii apar mase neechilibrate, care in functionare dau nastere la forte si momente ce provoaca vibratii ale intregului ansamblu.
Efectele unei astfel de functionari se manifesta negativ asupra
pieselor pompei si conduc in final la uzura prematura a acestora si la
intreruperea functionarii. Pentru a evita aparitia acestui fenomen este necesar ca dupa prelucrare, fiecare rotor sa fie supus unei operatii de echilibrare si anume: statica si dinamica.

Pentru obtinerea unei echilibrari cat mai corecte, dispozitivul trebuie sa satisfaca urmatoarele condiþii:
- Prismele trebuie sa fie perfect paralele si orizontale.
- Suprafata lor de lucru trebuie sa fie suficient de
lata, pentru a nu lasa urme pe fusurile arborelui, la rotoarele mai grele.
- Totodata, in scopul reducerii coeficientului de frecare, aceasta suprafata trebuie finisata prin slefuire;
- Arborele trebuie de asemenea sa aiba fusurile bine slefuite si executate cu o mare precizie.
De exemplu ovalitatea maxima admisa este de 0,01 mm. In fig. 1 este prezentat un dispozitiv de echilibrare statica a rotoarelor pompelor centrifuge

Pornirea

La pornire trebuie sa se verifice, in afara de cazul pompelor autoaspiratoare,daca pompa este plina cu apa,ceea ce are loc numai in cazul in care conducta de aspiratie are la capatul de jos o supapa de retinere si cand aceasta este etansa. Daca pompa nu este plina cu apa, se umpe pana la nivelul conductei de refulare.
In cazul cand pompa este legata la o conducta de refulare sub presiune, pornirea se face cu robinetul de refulare inchis, pentru ca astfel motorul este incarcat numai la o treime din puterea sa.

Procedee de reparatii

Uzuri normale si anormale, avarii.
Pompele centrifuge au mult mai putine piese in miscare decat pompele cu piston,deci mai putine piese supuse uzurii.
Coroziunea are loc in special la pompele pentu alimentarea cazanelor de abur si este mai puternica in locurile in care au loc o destindere (scadere de presiune),in locurile in care se produc vartejuri,cat si in punctele de deviere brusca a curentului de lichid.
Scaderile de presiune se produc la interstitiile interioare ale rotorului.
Vartejurile apar in interiorul pompei,in special in cazul functionarii cu sarcina redusa.Coroziunea poate produce uzuri foarte mari organelor pompei,ducand pana la distrugerea lor.

b) Defecte in exploatarea pompei centrifuge
A. Pompa nu aspira:
Masuri de remediere:
Se completeaza lichidul care lipseste,cautand sa se elimine bulele de aer.
- Cu ajutorul unei lumanari aprinse se determina dupa devierea flacarii,punctul de patrundere a aerului si se etanseaza bine legatura respectiva sau presgarnitura de aspiratie
Se deschid robinetele de aerisire si se umple pompa cu lichid
Se curata ventilul de retinere al sorbului,demontandu-l respectiv se repara ventilul
Se curata sita de impuritati
Se introduce sorbul in lichid,asezandu-l la o adancime suficienta pentru a asigura aspiratia in orice conditii
Se monteaza pompa la inaltimea de aspiratie admisibila.

A. Pompa aspira,dar nu refuleaza:
Masuri de remediere:
Se deschide vana de refulare
Se demonteaza pompa si se curata canalele infundate
Se inlocuiesc inelele de etansare


B. Pompa necesita la pornire o putere mai mare decat cea normala:
Metode de remediere:
Se inchide vana de refulare,deschizand-o treptat pe masura ce pompa isi mareste turatia.
Se demonteaza pompa si se aseaza rotoarele in pozitia normala
Se verifica dispozitivul de echilibrare,inlocuind inelul la nevoie
Se demonteaza pompa si se rectifica inelele de etansare
Se slabeste strangerea presgarniturilor.

C. Pompa se incalzeste:
Metode de remediere:
Se deschide vana de refulare
Se slabeste strangerea presgarniturilor, respectiv se inlocuiesc inelele garniturii
Se controleaza robinetul si conductele de legatura ale dispozitivului de racire.

D. Se produc scantei la inelele colectoare ale motorului electric.

Masuri de remediere:
Se curata si se slefuiesc inelele

E. Pompa vibreaza:
Masuri de remediere:
Se consolideaza fundatia
Se strang suruburile
Se consolideaza conductele
Se aliniaza grupul si se inlocuieste garnitura cuplajului
Se evacueaza aerul,respectiv se inlatura defectele de montare a conductei de aspiratie.

Tehnologi reparatiilor

Procedeele de reparare a organelor centrifuge sunt asemanatoare cu cele de la pompele cu piston,folosind ca si la acestea pentru reparare,sudarea electrica, sudarea cu gaze, galvanizarea, prelucrarea mecanica, ajustarea, etc.
Carcasele de fonta crapate sau sparte se pot repara ca si corpurile de pompa de la pompele cu piston prin sudare cu gaze,executate la cald sau prin sudare electrica rece.
Axele pompelor centrifuge prezinta o uzura caracteristica prin faptul ca neavand o miscare rectiline alternativa ca tijele de pompa ca o miscare de rotatie, uzura este localizata la fusurile corespunzatoare lagarelor cu bucse sau cuzineti si la cele care se freaca in prezgarnituri. Axele uzate ale pompelor centrifuge se pot reconditiona prin metalizare urmata de cementare sau prin cromare dupa ce primele reparatii sau facut prin rectificare simpla.
Rulmentii uzati ai pompelor centrifuge,cum bucsele de lagar uzate se inlocuiesc cu altele noi iar lagarele de compozitie uzate, topite, gripate, se toarna din nou prin aceleasi procedee ca la pompele cu piston.
Rotoarele pompelor centrifuge deteriorate prin rupere de palete,coroziune,eroziune nu se repara ci se inlocuiesc cu altele noi.
Dispozitivele de conducere a pompelor centrifuge,deteriorate prin coroziune,cavitatie si eroziune nu se pot repara prin sudare,deoarece interiorul lor este greu accesibil pentru executarea acestei operatii si suprafetele incarcate nu se pot prelucra usor.

Pompa functioneaza 300 zile .Celelalte zile ale anului sunt dedicate reparatiilor.

Pompa se desface ,se curata, se repara defectiunile aparature in timpul anului ,se vopseste. Dupa demontarea rulmentilor, operatiile de demontare a pompei pot fi
considerate terminate. In continuare, se curata si se spala piesele cu
petrol sau tricloretilena, apoi se verifica starea fiecareia. Piesele uzate se inlocuiesc cu piese de schimb originale, sau se repara asa cum s-a aratat anterior

Fisa nr.2

Denumirea utilajului:Pompa centrifuga PCN 32-200

Instalatia : instalatia de epurare recuperative a apelor de spalre din industria acoperirilor metalice;

Parametric functionali :

Ø      Putere pompa : 0.5 Kw

Ø      Turatia de regim : 1450 rotatii/minut

Ø      Functionare : pompa centrifuga primeste lichidul perpendicular pe planul rotorului si il elimina tangential cu un plus de energie cinetica .

Ø      Utilizare : pompa proiectata se foloseste pentru transportul apei uzate din rezervor spre filtrul de carbune activ.

Parametri constructivi

Ø      Presiunea totala de presiune : 120309.795 Pa ;

Ø      Lungimea conductei : 16 m ;

Ø      Materiale de constructie : otel inoxidabil ;

Prescriptii de montaj :

Ø      Conexiuni : Pompa face legatuta intre rezervarul cu apa uzata si coloana de prefiltrare a apei .

Ø      Cota de montaj : 0 ;

Ø      Izolatie : nu ;

Ø      Pozitie de montaj : verticala ;

4.3. Elaborarea schemei procesului tehnologic

Este un process chmic.

Epurarea apei uzate provenita din industria acoperirilor metalice reprezinta un process chimic.

Schimbul de ioni este utilizat, cateodata, in treapta finala de purificare pentru indepartarea metalelor grele din apele uzate de la procesul tehnologic. Prin utilizarea schimbatorilor de ioni , ionii metalici nedoriti pot fi indepartati din curentul de apa uzata prin transferarea lor intr-o matrice solida odata cu eliberarea unui numar echivalent de alti ioni inmagazinati in structura schimbatorului de ioni. Procesul de schimbare a ionilor este utilizat in mod obisnuit atunci cand concentratia metalelor este sub 500 mg/l.

Procesul de schimbare a ionilor, in mod normal, are loc in coloane umplute cu granule din rasina schimbatoare de ioni. Schimbarea incepe mai intai la varful coloanei si pe urma trece prin coloana cu scopul de a mentine echilibrul conditiilor de schimbare. Depinzand de cantitatea ionilor inmagazinati in structura, capacitatea schimbatorilor de ioni este limitata. De aceea, schimbatorul de ioni trebuie sa fie regenerat cu acid clorhidric sau cu soda caustica. In unele cazuri, cum este indepartarea seleniului si reniului din gazul rezidual de la un prajitor de molibdenita, schimbatorii de ioni sunt inlocuiti periodic astfel ca metalul sa fie recuperat prin ei insisi sau de instalatii specializate.

Instalatia de schimb ionic este amplasata in apropierea rezervorul de stocare a apei uzate provenite de la industriile acoperiilor metalice.Din acest rezervor apa uzata incarcata cu ioni de este preluata cu ajutorul unei pompe si trimisa spre un filtru cu carbune activ care are rolul de a retine urmele decompusi organici . De aici apa filtrata este trimisa prin curgere gravitationala la o coloana de schimb ionic, umpluta cu cationit puternic acid Purolite C150 sub forma de , unde are loc cateionizarea propriu-zisa a apei. Debitul de procesare a apei uzate este de 0.625 m³/h. La iesirea din coloana de schimb ionic, apa este trimisa spre coloana de schimb ionic ,umpluta cu cationit puternic acid sub forma puternica bazic care va retine coloana .Apa este colectata intr-un rezervor situat la partea inferioara, urmind ca ulterior sa fie recirculata . Acest lucru este posibil deoarece apa rezultata intruneste conditiile necesare, fiind pe baza de HCl, tocmai agentul cu care se face regenerarea. Solutia concentrata in ioni de , rezultata in urma regenerarii, este preluata tot intr-un rezervor.

In momentul epuizarii primei coloane (calitatea efluentului nu mai indeplineste conditiile necesare), intra in functiune cea de-a doua coloana care preia debitul de apa uzata (filtrata), in timp ce prima este supusa procesului de pregatire in vederea reluarii unui nou ciclu de functionare (regenerare si spalare).

In acest fel se asigura o functionare continua a instalatiei.

Comform descrierii de mai sus se va

Trebuie facuta schema tehnologica

Capitolul 5

5.1. Bilatul de masa

Bilantul de masa pentru instalatie

Tabelul V.1.

5.2. Utilitati. Consumuri specifice

Utilitati

In procesul tehnologic intra urmatoarele utilitati :

- energia electrica;

- apa.

Energia electrica

Instalatia foloseste pentru alimentare curent alternativ care datorita consumurilor reduse se poate cupla la reteaua de 220 V si 50 Hz, dupa cum urmeaza :

actionarea motoarelor pompelor centrifuge;

actionarea motorului agitatorului la vasul de amestecare.

Conditiile alimentarii cu energie electrica sunt:

Ø      tensiune constanta: efect asupra functionarii si utilizarii instalatiei;

Ø      frecventa constanta: 50 1 % Hz ;

Ø      simetria tensiunilor;

Ø      continuitatea alimentarii: intreruperile produc deranjamente.

Dezavantajele utilizarii energiei electrice constau in costul ridicat si impunerea unor masuri speciale de protectia muncii.

Apa demineralizata

Apa demineralizata constituie agentul de spalare al schimbatorilor de ioni dupa procesul de regenerare; datorita structurii si conditiilor de operare a schimbatorilor de ioni si pentru a preveni infundarea porilor acestuia, apa demineralizata trebuie sa indeplineasca o serie de conditii de calitate.

Pentru a indeplinii aceste conditii, apele limpezi preluate din sursa de apa potabila sunt supuse unei purificari speciale cu alti schimbatori de ioni (anioniti si cationiti). In urma procesului de schimb ionic rezulta apa cu un continut redus de saruri. Aceasta apa, este caracterizata printr-un anumit continut de substante (saruri si baze) si prezinta o anumita conductibilitate electrica, care crese pe masura cresterii continutului de saruri.

O apa demineralizata corespunzatoare restrictiilor industriale contine:

• cel mult 0,2 mg saruri/L;
• maxim 10^-5 % ioni de metale grele;
• 10^-5 % NH₃;
• pH = 7
• rezistivitate: 2 cm.

Agresivitatea apei demineralizate este asemanatoare cu cea a apei distilate si a condensurilor. In lipsa O₂ otelurile obtinute nu sunt atacate. Se poate observa insa o solubilizare a Fe, ceea ce dauneaza de multe ori calitatii apei.

Consumuri specifice

Energia electrica

Energia electrica se primeste din sistemul national EO-N Uzina electrica Iasi. Se consuma doar energie electrica de 220V.

Energia electrica este utila pentru pompe si vasul de amestecare.

Apa

Pentru o sarja sunt necesari 0.635 m³ de apa demineralizata.

5.3. Subproduse materiale si energetice. Deseuri. Evaluarea impactului asupra mediului. Valorificarea si reciclarea deseurilor

Subproduse materiale

Produse si subproduse - ambalare si depozitare

Produsul principal rezultat din activitatea instalatiei este o apa epurata avand caracteristicile de admitere in statiile de epurare sau care poate fi recirculata cu /fara demineralizare in procesul de regenerare sau tehnologic.

Din procesul tehnologic rezulta ca subprodus cobaltul sub forma de sulfat de cobalt care este captat si introdus in baia de acoperire galvanica sau trimis spre valorificare.

Deseuri. Valorificarea si reciclarea deseurilor

Managementul deseurilor.

Gestiunea deseurilor evidentiaza producerea, colectarea transportul, comercializarea, distrugerea, valorificarea, depozitarea si integrarea in mediu a acestor categorii de materiale si substante [39].

Recomandari:

Deseurile rezultate sa fie depozitate corespunzator si predate scietatii de comercializare a produsului.

Administratorii platformelor si punctelor de colectare vor organiza dezafectarea obiectelor uzate, sortarea pe componente si predarea lor la agentii economici specializati pentru reintroducerea in circuitul economic.

Se impune betonarea platformei pe care este amplasata instalatia si dirijarea eventualelor scurgeri catre statia de preepurare a apelor uzate industriale.

Pulberea de cupru rezultata poate fi utilizata la sinterizarea diferitelor piese (benzi conductoare, lagare etc.).
Prin aplicarea tehnologiei, se asigura managementul deseurilor lichide diluate, cu continut de ioni de cupru, datorita metodei originale si deosebit de ingenioase de purificare avansata a solutiei diluate

Evaluarea impactlui asupra mediului (de la deseuri)

Dezvoltarea urbanistica si industriala in ritmuri mai inalte si odata cu cresterea populatiei, ridicarea nivelului de civilizatie si asigurarea nevoilor de consum din ce in ce mai mari, conduc la diminuarea si epuizarea surselor naturale de materii prime si combustibili, energie, cu consecintele penuriei pe piata mondiala.

Pe de alta parte se constata influentarea negativa a echilibrului ecologic prin care asigurandu-se si asa zisele ''deseuri" ce rezulta din toate activitatile vietii cotidiene, se accentueaza pericolul poluarii mediului ambiant.

In prezent in Romania sunt inregistrate 1.133 depozite de deseuri:946 depozite industriale si 287 depozite orasenesti de deseuri. Toate depozitele inregistrate ocupa peste 12.700 ha de teren, din care 11 mii ha sunt afectate de depozitele de deseuri industriale, iar 1.168 ha sunt ocupate de depozitele de deseuri urbane.

Eliminarea deseurilor exercita exercita o serie de influente asupra mediului inconjurator si sanatatii umane.

Moduri principale de eliminare a deseurilor solide urbane se considera a genera probleme de mediu:

depozitarea la gropile de gunoi si incinerarea deseurilor colectate

deseurile necolectate, depozitate necotrolat

Aceasta practica nu este perfect compatibila cu obiectivele de mediu cum ar fi: conservarea ecosistemelor si bidiversitatea. Doua cauze stau la baza poluarii aerului prin gropile de deseuri lichide industriale si municipale..

Descompunerea deseurilor creeaza prejudicii atmosferei prin eliberarea de metan si alte gaze in conditii anaerobe. Este insa si un risc de incendiu, administrarea incorecta putand conduce in anumite conditii la explozia acestor gaze.

Arderea deseurilor. Desi arderea deschisa a gunoaielor este interzisa de lege, de multe ori, incendierea este deliberata cu scopul de a reduce volumul excesiv al acestora. Alteori se produc incendii in mod spontan, cand deseurile organice devin combustibile prin expunerea la razele solare.

Principalele forme de impact si risc determinate de depozitele de deseuri orasenesti, in ordinea in care sunt percepute de populatie sunt:

modificarea de peisaj si disconfort vizual

poluarea aerului

poluarea apelor de suprafata

modificari ale fertilitatii solurilor si compozitiei biocenozelor pe terenurile invecinate.

Toate aceste considerente conduc la concluzia ca gestiunea deseurilor necesita adoptarea unor masuri specifice, adecvate fiecarei faze de eliminare a deseurilor in mediu. Respectarea acestor masuri trebuie sa faca obiectul activitatii de monitoring a factorilor de mediu afectati de prezenta deseurilor.

5.4. Controlul , automatizarea si reglarea procesului tehnologic.Elaborarea schemei de reglare si automatizarea procesului

Control instalatiei

Procesele continue se recomanda a fi supuse reglarii auto­mate deoarece:

• consumul de materii prime si auxiliare este rational;
• creste productivitatea muncii prin eliminarea timpilor morti;
• utilajele lucreaza continuu la sarcini ridicate ceea ce se reflecta in cresterea capacitatii de productie;
• creste calitatea produselor prin mentinerea la valori op­time a parametrilor de lucru;
• scade numarul personalului de deservire(operatori);
• se imbunatateste atat securitatea muncii cit si conditii­le de munca.

Parametrii care trebuie reglatii :

Ø      debitul apei uzate la intrarea in filtrul cu c rbune activ

Ø      debitul apei uzate la intrarea in coloanele schimb toare de ioni;

Ø      debitul de solutie de HCl utilizat la regenerarea anionitului;

Ø      debitul de ap de sp lare

Aparate de m sur si control:

debitmetre cu diafragm

flotoare;

-analizor electrochimic de concentratie

Aparate de reglare automat

Regulatorul este acel element al sistemului de automatizare care primeste la intrare marimea de reactie de la traductor si m rimea de referint , le prelucreaz dup un anumit algoritm si pe aceast baz elaboreaz m rimea de comand pe care o trimite elementului de executie.

In cazul de fat se utilizeaz regulatoare de debit si concentratie.

Controlul si reglarea debitului la pompele centrifuge.

Caracteristica principal a regl rii pompei centrifuge este faptul c datorit constructiei care face practic independenta presiunea la refulare de debit, ventilul de reglare se aplic pe conducta de refulare. Elementul sensibil este de obicei o diafragm care informeaz regulatorul de debit asupra valorii debitului. Regulatorul compar valoarea real cu cea de referint si comand elementelor de executie un ventil cu membran , modificare necesar a sectiunii conductei de refulare.

Asemenea sisteme de reglare sint asociate fiec rei pompe centrifuge din sistem pentru a fi controlat debitul de pe conductele instalatiei. Automatizarea este astfel foarte eficace.

Controlul si reglarea debitului pe conducte.

Debitul pe conducte este indicat cu un dispozitiv tip FC. Aparatul, prin elementul sensibil, inregistreaz debitul si, functie de c derea de presiune de la extremitatile conductei se realizeaz reglarea debitului introducind o rezistent variabil (ventil, clapet ) pe conduct sau, atunci cind este posibil, actionind asupra generatorului de presiune de la una din extremitatile conductei (pompa).

Automatizarea propriu-zisa a instalatiei si reglarea procesului tehnologic.

Schema de reglare automat a nivelului depinde de obiectivul urm rit prin reglare, de m rimea manipulat de care se dispune, tipul de proces (cu stabilizare si autostabilizare) sau de presiunea din rezervor. Reglarea nivelului in utilajele tehnologice urmareste unul din urmatoarele obiective:

nivelul trebuie mentinut riguros constant, la valoarea sa de referint

nivelul este comandat din interior de c tre un regulator de debit;

Reglarea nivelului este necesar in vederea mentinerii debitului constant pe tot parcursul proces rii. In cazul de fat se vor automatiza in scopul regl rii nivelului urm toarele utilaje: filtrul cu strat de c rbune activ, vasul de amestecare, rezervorul cu ap pentru spalare.

Figura. 5.1. Reglarea nivelului intre doua limite.

1. priza de m surare a debitului

2. regulator de nivel, LC

3. elementul de executie (robinet de reglare cu ventil)

Prin automatizarea filtrului cu c rbune activ se urm reste mentinerea constant a debitului pe traseul pomp - coloan de schimb ionic; in acest fel, se imbun tateste functionarea utilajelor, creste randamentul si totodat se evit colmatarea filtrului.

Automatizarea vasului de amestecare este necesar pentru realizarea corespunz toare a doz rii solutiei de regenerare. In acest scop, vasul de amestecare este prev zut cu un regulator de nivel si, de asemenea, cu un regulator pentru concentratie. Orice variatie a ionilor fata de valoarea prestabilit este semnalat prin intermediul unui senzor care actioneaz asupra dispozitivului de dozare cu clorura de sodiu, in acest fel asigurindu-se mentinerea constant a concentratiei in vasul de amestecare. Se realizeaza astfel o eficient buna a procesului de regenerare.

De asemenea, automatizarea rezervorului de ap pentru sp lare are ca rezultat cresterea eficientei procesului de sp lare a r sinii, prin mentinerea constanta a debitului de ap demineralizat la trecerea prin coloan

Pe tot traseul instalatiei se g sesc o serie de ventile care au un rol bine stabilit. Deoarece coloanele de schimb ionic lucreaz alternativ, intre ventile exist o strins interdependent

Functionarea ventilelor s-a conceput pe baza tuturor operatiilor ce au loc in cadrul unui ciclu complet de functionare, care cuprinde: epuizarea, regenerarea si sp larea rasinii.

Este prevazuta cu rezervoare cu agenti de spalare pentru a se spala rasina si filtrul cu carbune dupa regenerare.De asemena instalatia este prevazuta cu patru rezervoare cu solutie de regenerare (HCl pentru cationit si NaOH pentru anionit ).

Fiecare coloana si toate rezervoarele sunt sunt prevazute cu robinete pentru a putea controla cantitatea de apa care este transoprtata spre coloane si rezervoare.

Reglarea unui process tehnologic

5.5 Controlul de calitate si controlul pe faze de fabricatie . Se indica metodele de control pentru calitatea produsului si materiei prime si analizele produselor secundare si a deseurilor . Se indica , de asemenea , punctele controlate ale procesului de fabricatie periodicitatea controlului.

Se vor folosi : traductoare ,senzori si automatizare pentru a controla calitatea si controlul de fabricatie .

Traductoare

Traductoarele electroacustice sunt subansambluri functionale care transforma energia acustica in energie electrica si invers.

In functie de energia primara cu care lucreaza le deosebim

• traductoare care transforma sunetele(micile deplasari de natura mecanica ce sunt date de undele sonore) in curentul electric de audiofrecventa(AF) : microfoane, doze de redat discuri
• traductoare care transforma curentii electrici de audiofrecventa in sunete : casca, difuzorul, gravorul de disc

1. Structura generala a unui traductor

Se numeste TRADUCTOR acel element al SRA care realizeaza convertirea unei marimi fizice-de obicei neelectrica─in marime de alta natura fizica─de obicei electrica-proportionala cu prima sau dependenta de aceasta, intr-un fel prestabilit, in scopul utilizarii intr-un sistem de automatizare

Pentru masurarea marimilor fizice care intervin in procesul tehnologic este necesara, de cele mai multe ori, convertirea(traducerea) acestora in marimi de o alta natura fizica, convenabile pentru celelalte elemente din cuprinsul SRA. De exemplu, o temperatura sau o presiune sunt convertite in marimi de natura electrica-tensiune, curent electric-proportionale cu marimile generale care pot fi utilizate si prelucrate de celelalte elemente de automatizare ale SRA(comparatoare, regulatoare automate,etc.).

Structura generala a unui traductor

ES─ element sensibil; AD─ adaptor; SE─ sursa de energie inclusa

Marimea de la intrarea traductorului i(reprezentand valori de presiune, temperatura, turatie, etc.) este convertita de elementul sensibil ES intr-o marime intermediara l care se aplica adaptorului AD(convertorul de iesire). Acesta transforma marimea l in marime de iesire y de obicei de natura electrica(tensiune, curent, rezistenta, etc.) ce poate fii observata sau prelucrata mai usor in circuitul de reglare. Convertorul de iesire are totodata rolul de a realiza si o adaptare cu celelalte elemente din cadrul SRA.

Caracteristicile generale ale traductoarelor

Se pot stabili urmatoarele categorii generale, valabile pentru orice traductor :

- natura fizica a marimilor de intrare si de iesire(curent, tensiune, rezistenta, temperatura, debit, nivel, etc.)

- caracteristica statica a traductorului, care reprezinta grafic dependenta y= f(i) dintre marimile de iesire respective de intrare a traductorului

- domeniul de masurare, definit de pragurile superioare de sensibilitate i max. si y max. si de cele inferioare i min. si y min.

- panta absoluta(sensibilitatea) Ka reprezentand raportul dintre variatiile marimilor de iesire Δy, respectiv de intrare Δi

- panta medie(Km), reprezentand coeficientul unghiular (panta) dreptei care aproximeaza caracteristica statica reala a traductorului

- puterea consumata la intrare(de obicei, o putere mica sau foarte mica, de ordinul catorva wati sau miliwati, sau chiar mai putin). Consumul propriu, fiind, de regula, neglijabil, inseamna ca puterea transmisa elementului urmator este insuficienta pentru a determina o actionare; de aceea, in schemele de automatizare un traductor este urmat, aproape intotdeauna de un amplificator.

Sursele de semnal

Ca sursa de semnal vom folosi generatoare de smenal, in principal de semnalelor pur sinusoidale ce servesc in general la masurarea caracteristicilor unui lant electroacustic sau la crearea unor efecte sonore.

5.5. Tehnica securit tii si igiena muncii. Masuri P.S.I.

Tehnica securit tii si igiena muncii. Tehnica securit tii muncii

Protectia muncii cuprinde totalitatea m surilor luate pentru a se asigura tuturor oamenilor muncii conditii adecvate de munc , pentru a-i feri de accidente si boli profesionale. Protectia muncii face parte integral din procesul de munc

In industria chimic pe ling factorii de periculozitate comuni cu alte ramuri industriale, intervin si numerosi factori specifici acesteia cum ar fi:

degaj ri de substante toxice;

prezenta frecvent a unor substante inflamabile;

posibilitatea exploziilor cauzate de amestecuri explozive;

operatii cu lichide agresive;

temperaturi ridicate.

Protectia muncii are urm toarele trei aspecte:

A.     Protectia juridic a muncii, reprezentat de legislatia referitoare la protectia muncii constituit din:

Codul Muncii;

Legea nr.5/1965 cu privire la protectia muncii;

HCM nr.2896/1966 cu privire la accidentele de munc

Legea nr. 1/1970 privind organizarea si disciplina muncii;

Decretul 400/1981.

B.     Protectia sanitar a muncii cuprinde m surile pentru crearea unor conditii fiziologice normale de munc si de suprimare a riscului imboln virilor profesionale.

C.     Protectia tehnicǎ a muncii constǎ in mǎsuri tehnice si organizatorice pentru prevenirea accidentelor de muncǎ.

Normele de tehnica securitǎtii muncii elaborate de Ministerul Industriei Chimice sint grupate in sase capitole:

a) Tehnica securitatii muncii la instalatii, aparate si masini.

Acest capitol trateazǎ probleme de securitate a muncii la organele de masini, la echipamentul de transmitere si dispozitive de actionare a utilajelor, la conducte si armǎturi, aparate de mǎsura si control, vase de reactie, utilaje sub presiune, aparate pentru utilaje unitare (centrifuge, extractoare, malaxoare, tiltre, etc.).

b) Tehnica securitatii muncii la intretinere, reparare si interventii.

In acest capitol se dau norme cu caracter organizatoric si tehnic.

Pentru orice investitie sau reparatie se intocmeste un plan de actiune cu sarcini defalcate pe angajati, plan ce cuprinde toate mǎsurile de protectia muncii. Pentru locurile de muncǎ in care exista pericolul de incendii, se intocmeste permisul de muncǎ cu foc. Pentru lucrǎrile la instalatiile sub presiune, intrarea in vase de reactie, rezervoare, instalatii sub presiune, in care se lucreaza cu substante foarte agresive este necesar in plus permisul de lucru.

Este strict interzisǎ inceperea oricǎrei lucrari de reparatii sau interventie farǎ a se face in prealabil tuturor celor care executǎ operatia respectivǎ instructajul de protectia muncii.

c) Tehnica securitǎtii muncii pentru procese fizice si chimice.

Se precizeazǎ faptul cǎ absorbtia noxelor de orice gen se face la locul in care ele se produc, fiind contraindicatǎ absorbtia lor prin ventilatie generalǎ.

Se trateaza apoi:

Tehnica securitatii muncii la efectuarea unor procese chimice unitare (halogenari, sulfonari, esterificǎri, polimerizǎri, etc.);

Tehnica securitatii muncii la efectuarea unor procese fizice unitare (extractie, decantare, centrifugare, filtrare, absorbtie, distilare si rectificare, uscare, etc.).

d) Tehnica securitatii muncii la depozite.

Se dau norme referitoare la amplasarea si depozitarea substantelor toxice, inflamabile si explozive. Este interzisǎ depozitarea in aceeasi incǎpere a substantelor toxice si explozive cu alte materiale.

e) Tehnica securitǎtii muncii la manipulare, amplasare si transport a substantelor toxice explozive cu alte materiale.

Normele prevǎd ca operatiile de manipulare sǎ se execute numai sub supravegherea unui conducǎtor al procesului de muncǎ instruit in acest scop.

f) Tehnica securitǎtii muncii in laborator.

Din ansamblul normelor referitoare la aceastǎ problemǎ, trebuie retinutǎ obligatia generatǎ, pentru muncǎ de cercetare, de a se aplica si respecta toate fazele metodologice de lucru adecvate privind protectia muncii.

In ceea ce priveste m surile de protectie individual a muncitorului este necesar s se foloseasc echipamentele si materialele de protectie individual prev zute de normative.

Norme de igien a muncii

Normele de igien a muncii se refer la principalii factori profesionali nocivi din mediul de produse. Ele stabilesc valorile limit sau optime ale acestor factori, valori care respectate previn imboln virea profesional si asigur conditiile normale de lucru. Astfel se dau:

concentratiile maxime admise (CMA) in atmosfera zonei de lucru, [mg/mc aer];

efortul fizic (mase maxime admise la ridicat, distante de transport manual);

microclimatul inc perilor de lucru (temperatura, umiditate, radiatii termice).

M suri P.S.I. Generalit ti

Incendiile si exploziile se produc numai atunci cind sint prezente in cantit ti suficiente trei elemente: substanta combustibil , oxigenul si c ldura.

Cauzele principale ale incendiilor si exploziilor se datoreaz , pe de o parte aprinderii si autoaprinderi, iar pe de alt parte nerespect rii parametrilor procesului tehnologic, lipsei de instructaj, de atentie, cur tenie, etc.

Exploziile pot fi provocate de depasirea instantanee a limitelor de rezistent a peretilor vaselor (cazane, butelii de gaze, reactoare, rezervoare, etc.) produs de presiunea gazelor sau vaporilor. Exploziile produse de gaze combustibile, vaporii sau praf in amestec cu aerul sau oxigenul au anumite caracteristici, care variaz cu presiunea si temperatura amestecului.

C ldura degajat in cursul unor reactii chimice exoterme poate constitui o surs de aprindere provocind incendiul. Deosebit de periculos este contactul acizilor concentrati (H₂SO₄, HNO₃) cu substante combustibile.

Incendiile mai pot fi provocate, de asemenea, din cauza electricit tii statice si a desc rc rilor atmosferice.

Cea mai frecvent cauz de aprindere este flac ra direct provocat de diferite surse. M surile generale de prevenire a incendiilor sau exploziilor sint urmatoarele:

evitarea sau reducerea substantelor combustibile;

evitarea sau reducerea sursei de c ldura;

evitarea sau reducerea oxigenului, aerului sau substantelor cu un continut mare de oxigen;

impiedicarea contactului substantei combustibile cu sursa de c ldura;

controlul automat al concentratiilor de oxigen din zona de pericol.

Materialele folosite pentru stingerea incendiilor

Materialele sting toare se folosesc fie in stare gazoas , lichid sau solid , fie sub forma amestecului de lichide cu gaze sau lichide cu substante solide, insa procesul si rapiditatea aplic rii sint factori hotaritori ai stingerii incendiilor.

Cele mai raspindite substante sting toare sint:

apa: folosirea ei la stingerea incendiilor se bazeaz pe proprietatile de r cire si izolare termic . Proprietatile de r cire ale apei se datoreaz capacitatii de absorbire a c ldurii si a c ldurii latente de vaporizare, care au o valoare important . R cirea suprafetelor aprinse va fi cu atit mai mare, cu cit capacitatea de ap transformat in vapori va fi mai mare.

Desi apa posed astfel de calit ti pentru stingerea incendiilor, totusi domeniul ei de utilizare in acest scop este limitat. Produsele petroliere si dizolvantii organici nemiscibili cu apa, avind o densitate mai mic , plutesc la suprafata apei in continuare.

Apa folosit la stingerea incendiilor contine s ruri, deci ea este bun conduc toare de electricitate, din acest motiv folosirea ei la stingerea incendiilor produse in instalatiile de inalt presiune trebuie s se fac utilizindu-se utilaje speciale.

Unele substante reactioneaz violent cu apa, producind o degajare mare de c ldura si gaze, care pot da nastere incendiilor si exploziilor. Astfel carbidul reactioneaz violent cu apa degajind acetilen si c ldur

aburul: stingerea incendiilor cu ajutorul aburului se bazeaz pe reducerea concentratiei

de oxigen in zonele de ardere (la o concentratie a aburului de 35% vol. arderea inceteaz ). Folosirea aburului pentru stingerea incendiilor cauzate de substante gazoase, lichide si solide se face in locurile unde exist instalatii de/si sisteme fixe de stingere.

solutii apoase de s ruri:

In scopul imbunatatirii calit tii apei se folosesc adaosuri: clorur de calciu, sulfat de sodiu, sulfat de amoniu, etc. Prin evaporarea apei aceste solutii formeaza la suprafat materialului aprins un strat de sare care se topeste, iar in unele cazuri se degradeaz . In urma dezagreg rii se degaj gaze combustibile care reduc concentratia oxigenului in zona de ardere, contribuind astfel la stingerea incendiului.

tetraclorura de carbon:

Tetraclorura de carbon are proprietatea de a stinge focul, insa folosit in inc peri inchise poate da nastere fosgenului, gaz foarte toxic. In scopul reducerii formǎrii fosgenului, se adaugǎ in tetraclorura de carbon, diferite substante ca: anilina, amoniac, benzen, etc.

Se utilizeazǎ la stingerea incendiilor la instalatiile electrice de inalta tensiune la motoarele cu ardere intemǎ, la substante lichide si solide pe o suprafata micǎ, etc.

bioxidul de carbon:

Acesta nu arde si este slab conducǎtor de electricitate, ceea ce permite folosirea lui la stingerea incendiilor izbucnite la instalatiile electrice.

Introdus in zonele de ardere bioxidul de carbon, dilueazǎ atmostera, reducind concentrarea substantei combustibile si a oxigenului din atmosfera de ardere, micsorind sau oprind arderea.

spumele stingǎtoare:

Spuma este formatǎ din bule de gaz inconjurate de un strat subtire de lichid. Se folosesc doua feluri de spume:

chimice;

mecanice (aeromecanice).

Densitatea spumelor este micǎ in consecintǎ plutesc la suprafata lichidelor usoare (benzina, petrol, etc.) separind flacǎra de substanta combustibilǎ.

prafurile stingǎtoare:

In compozitia acestor prafuri intrǎ diferite sǎruri (carbonat de sodiu, bicarbonat de sodiu, alǎun) substante care preintampinǎ aglomerarea sǎrurilor (talc, Kiselgur, praf de azbest) si substante care contribuie la topirea lor (clorura de sodiu, clorura de calciu).

Prafurile stingǎtoare impiedicǎ dezvoltarea arderii prin acoperirea suprafetelor solide aprinse cu un strat izolant care prin topirea sǎrii contribuie mai activ la stingerea incendiului. Degajarea unor sǎruri produce gaze necombustibile care contribuie la stingerea incendiului.