Dispozitive de tratare a apelor uzate in zone umede construite DAUZUC

DAUZUC :

Zonele umede construite (ZUC) sunt folosite pentru epurarea biologica naturala a apelor uzate menajere a apelor uzate din agricultură, a compostului şi levigatului de la depozitele de deşeuri, a deversărilor de la crescătorii/ferme, precum şi a apelor uzate industriale .

Dispozitivul DAUZUC produs de noi nu numai ca epureaza apa uzata dar si elimina apa tratata prin evapotanspiratie in atmosfera si o refoloseste la irigatii. Aceasta particularitate face ca dispozitivul nostru sa inlocuiasca fosele septice , statiile de epurare sau bazinele etanse vidanjabile care sunt neprietenoase cu mediu, consuma resurse si pot pune in pericol sanatatea oamenilor. Utilizarea DAUZUC este o soluție simpla, ieftina și robusta pentru epurarea apelor uzate.

Trebuie subliniat ca DAUZUC :

au costuri de investitie si exploatare mai mici cu peste 80 % decat statiile de epurare mecano-biologice sau fosele septice biologice.nu necesita realizare unor altor constructii, instalatii si racorduri, cu avizele, acordurile si valorile respective.

valoarea lucrarilor pentru colectarea apelor uzate scade in mod semnificativ, printr-o amplasare neconditionata de emisar sau cote de descarcare.

canalizarea apelor epurate spre emisar este eliminata

nu sunt necesare : energie electrica, mentenanta , piese de schimb , bioactivatori , personal de supraveghere

Costurile informative de realizare a DAUZUC sunt de 200-300 EURO/locuitor fata de 1500-2500 EURO /locuitor pentru statiile de epurare mecano-biologice sau fosele septice biologice.

DESCRIERE DispozItivul este compus din rezervoare ventilate natural, cu tuburi filtre repartitoare comunicand cu suprafata solului prin tuburi de absortie di tuburi de evacuare aer, prin care este absorbit aer, datorita efectului natural “cos de fum” . Tubul filtru repartitor are pe partea inferioara a circumferintei, fante dreptunghiulare, intrerupte la baza, de un canal de scurgere. Deasupra tuburilor repartitoare se se afla teava de apa uzata, cu descarcare pe acestea. Echipamentul se amplaseaza intr-o zona umeda construita , cu un pat de pietris, acoperit cu un filtru din membrana geotextil, amplasat sub un strat de pamant vegetal . Toate componentele se amplaseaza intr-un bazin confectionat din folie PVC sau PE. Procesul este continuu si constă din :

Pre-tratament mecanic in rezervoare :

La caderea apei uzate in rezervor, pe tubul filtru repartitor, datorita efectului Coanda, partea lichida se prelinge pana la fante, unde o mare parte din apa gri dar si din fractiunea lichida din apa neagra patrunde direct in acesta curgand apoi pe canalul de scurgere, in zona umeda construita. In rezervor sunt retinute pana la lichefiere sau inglobare in lichid prin turbulenta creata la caderea apei uzate, numai corpurile solide mari , nisipul, grasimile.

Tratament biologic

In rezervor, digestia anaerobă a materialelor biodegradabile alterneaza cu digestia aeroba, functie de variatia fluxului de apa uzata si a incarcarii zonei umede construite. Aerarea se realizeza prin circulatia aerului intre tubul de absortie si cosul de evacuare dar si datorita tulburarii create de apa uzata in cadere si de afluxul de apa care patrunde in rezervor din zona umeda construita la atingerea ivelulul tubului repartitor. Acest aflux imbogateste si continul de microorganisme aerobe, cu cele din zona umeda construita. In rezervor se realizeaza in faza anaeroba si denitrificare pentru eliminarea azotului gazos pe cosul de ventilatie, dupa nitrificarea in zona umeda construita si faza anoxica a eliminarii fosforului .

In zona umeda construita are loc digestia aerobă a materialelor biodegradabile de catre bio-media staționara existenta in sol si in patul de pietris care, datorita debitului variabil al apelor uzate si variatiilor de nivel si absortie in campuri de filtrare-irigatie multistratrat, este scufundata și aerata in mod alternativ, la fiecare depasire a nivelului tubului repartitor, de catre apa din interiorul rezervorului si iesirea acesteia in campul de filtrare-irigatie si retragerea acesteia datorita absortiei de catre sol. Aerarea în interiorul stratului de pietris si in sol este intensificată atât de convecţia cauzată de mişcarea de infiltrare a apei prin mediul granular cât şi de difuzia aerului de la suprafaţa spre stratul de material granular, prin absorbţie in medii poroase . Are loc si nitrificarea amoniului (oxidare biologică)datorita bacteriilor chemoautotrofe dar si denifricarea la baza acestuia, prin microorganismele aerobe atunci când oxigenul dizolvat consuma azot oxidat în loc de oxigen, si prin microorganismele anaerobe. Acestea transformă nitritii si nitratii in gaz, sub formă de diazot(N2). Datorita incarcaturii organice din sol si aerarii permanente are loc si eliminarea fosforului.

Zona umeda construita epureaza apele si prin intermediul a doua procese de filtrare, şi anume:

- filtrarea superficială a apei supuse tratamentului, prin care suspensiile solide de dimensiuni medii sunt înlăturate prin reţinere în porii patului de pietris, pana la dizolvarea portionata in efluent. Având în vedere că suspensiile solide reţinute sunt atât de origine minerală cât şi biologică, rezultă că prin procesul de filtrare superficială se elimină materialele in suspensie şi o parte semnificativă din încărcarea organică a apei supuse tratamentului;

- filtrarea finala a apei supuse tratamentului , prin care suspensiile solide sunt înlăturate aproape in totalitate la depasirea de catre apa a nivelului membranei geotextile care nu permite decat trecerea apei curate.

Biodegradarea si dezintegrarea  compusilor organici si filtrarea, este continuata de către microorganismele aerobe din solul vegetal, activate si acestea de aerul absorbit .  

Performanţele de epurare care se obţin sunt următoarele: - reduceri ale CBO5 90 % -98%(sub 25mg/l), CCO (sub 120mg/l), şi a suspensiilor solide SS (sub 30mg/l) - nitrificare virtual completă; - denitrificare 70-80% - reducerea fosforului 60-70 % - eliminărea partiala a bacteriilor din fecale (se obţin reduceri de 1000 de ori a numărului de bacterii fecale pentru fiecare 1 m de grosime a stratului de material granular).

Apa epurată  este absorbită in final  in straturile superioare de sol si eliminata prin evapo-transpiratie si folosire la irigarea plantelor la radacina.

Astfel folosirea DAUZUC corespunde cerintelor exprimate in comunicarea Administratiei Nationale a Apelor romane anexata si nu impune alte avize si certificari necesare pentru deversare in emisari naturali sau soluri permeabile, asa cum sunt necesare in cazul foselor septice sau statiilor de epurare traditionale.

Cresterea coeficientului evapo-transpiraţiei prin remodelarea solului natural

Evapo-transpiratia este un proces complex de transformare a apei în vapori printr-o serie de procese fizice (evaporare în cazul fazei lichide şi sublimare în cazul zăpezii şi gheţii) şi biologice (transpiraţie). Transformarea apei în vapori se produce la suprafaţa terenului, în teren (la adâncimi reduse) şi în învelişul vegetal (natural sau cultivat). Evaporarea poate afecta toate formele de apă lichidă: • apa meteorică din atmosferă, reţinută de învelişul vegetal şi apa căzută pe suprafaţa terenului; • apa subterană din profilul de sol, din zona vadoasă, din zona capilară şi chiar din acviferele freatice situate la mică adâncime. Procesul de evaporare constă în “desprinderea” moleculelor de la suprafaţa apei sau din terenul umed sub acţiunea radiaţiei solare şi trecerea lor în stare de vapori care revin în atmosferă. În toate cazurile, viteza de evaporare este influenţată de: puterea evaporantă a atmosferei, tipul suprafeţei evaporante şi aptitudinea de alimentare a evaporării.

Puterea evaporantă a atmosferei se referă la starea acesteia în vecinătatea suprafeţei evaporante şi la capacitatea sa de a provoca evaporarea. Factorii care determină puterea evaporantă sunt: deficitul de saturaţie al atmosferei, temperatura aerului şi a apei, presiunea barometrică, chimismul apei, altitudinea etc. Suprafeţele umede evaporante sunt studiate din punct de vedere al disponibilităţilor de apă şi al aptitudinii lor de a alimenta evaporarea. În acest sens, în cercetarea hidrogeologică este interesantă evaporarea la suprafaţa unui teren lipsit de vegetaţie, precum şi în condiţiile unor stări de umiditate diferite: • teren (sol) saturat cu apă; • teren nesaturat; • acvifer freatic situat la adâncime redusă. Dacă terenul este saturat cu apă, viteza de evaporare este egală cu cea de la nivelul unei suprafeţe libere de apă. În afară de caracteristicile fizice ale terenurilor din zona vadoasă (porozitate, granulaţie, grad de saturaţie), evaporarea la suprafaţa unui teren lipsit de vegetaţie depinde şi de adâncimea acviferului freatic. Când nivelul piezometric al acviferului freatic se găseşte la adâncime redusă, evaporarea atinge valori maxime, determinate de puterea evaporantă a atmosferei, deoarece alimentarea suprafeţei evaporante se face continuu prin mişcarea capilară ascendentă a apei acviferului. Prin experienţe în teren se poate determina adâncimea de la care evaporarea devine nesemnificativă, aceasta fiind adâncimea critică sub care nu se mai depun săruri în profilul de sol. Procesul de evaporare depinde şi de distribuţia gradientului de umiditate precum şi de componenta dată de difuzia masei apă-vapori. Evaporarea în teren încetează atunci când se atinge umiditatea higroscopică este în echilibru cu cea a atmosferei şi nu poate fi eliminată prin evaporare.

Transpiraţia este procesul fiziologic de transformare a apei subterane (în principal din profilul de sol) în vapori (prin intermediul vegetaţiei) care revin în atmosferă. Ea este influenţată atât de factori fizici (puterea evaporantă a atmosferei, factorii meteorologici, umiditatea terenului) cât şi de cei fiziologici (specia vegetală, vârsta sau stadiul de vegetaţie, dezvoltarea sistemului radicular şi a frunzelor, adâncimea de înrădăcinare). Plantele, prin rădăcinile lor, pot absorbi apa din sol până la adâncimi de 0,30- 1,50m, în cazul culturilor, dar se poate ajunge şi până la 10m în cazul arborilor. Cercetările au arătat că sistemele radiculare se pot dezvolta până la limita superioară a zonei capilare generată de acviferul freatic. Unele sisteme radiculare pot atinge o lungime totală de 100m şi chiar 1000m, contribuind astfel la o creştere importantă a cantităţii de apă transpirată.

Rezultatele remodelalarii :

1.Obtinerea unui regim hidric stagnant prin amplasarea in bazine impermeabilizate cu membrana sau folie PVC sau PE. Regimul hidric stagnant apare in mod natural în soluri argiloase (greu permeabile) din regiuni umede, în conditii de relief (suprafete plane, depresiuni, baza versantilor) si care favorizează stagnarea apei în exces, în partea lor superioară (uneori chiar până la suprafată)aceaasta neafectand panza de apa freatica.

2.Cresterea componentului gazos al solului pana la 60 % Componentul gazos al solului natural este reprezentat de aerul (gaze + vapori de apă) aflat în porii acestuia. Detine între 15 şi 35% din volumul solului în functie de umiditate. Aerul este indispensabil în sol, controlând germinarea semintelor, creşterea plantelor, activitatea microorganismelor şi majoritatea proceselor fizice şi chimice. Îmbinarea echilibrată între faza solidă, lichidă şi faza gazoasă asigură solului conditii optime de fertilitate. Aerul poate fi prezent în sol sub mai multe stări: - liber → influentează cel mai mult solul şi se află în porii capilari şi (mai ales) necapilari; circulă prin sol şi realizează schimburi cu cel atmosferic; - captiv → are o influentă extrem de redusă, se află în porii izolati şi nu circulă prin sol; nu realizează schimburi cu aerul atmosferic; - adsorbit → este legat la suprafata particulelor minerale; - dizolvat → gazele dizolvate în apa solului; nu influentează aeratia.

DAUZUC realizeaza prin absortia de aer suplimentar obtinuta prin tuburile de absorie si evacuare prin efectul natural cos de fum o dublare a componentului gazos al solului . După finalizarea drenajului, porii mari ai solului sunt umpluti atât cu apă cât şi cu aer, în timp ce porii mici sunt încă plini cu apă. Treptat, apa înmagazinată în sol este preluată de către rădăcinile plantelor sau se evaporă de la suprafata solului în atmosferă. Fără aport suplimentar de apă solul se va usca progresiv. Solul contine o cantitate foarte redusă de apă (apa higroscopică şi peliculară), care este legată (retinută) mai puternic, cu o fortă (peste 20 atmosfere), care o depăşeşte pe aceea de suctiune a plantelor (sub 20 atmosfere). Solul natural inglobează apa peliculară mai slab legată şi apa capilară. Capacitatea de apă utilă (disponibilă) depinde în mare măsură de textura şi structura solului. DAUZUC prin folosirea unui strat de pietris cu granulatie mare pe 75% din adancime adauga la aceasta capacitate , volumul golului dintre pietre care reprezinta peste 40 % din volumul pietrisului. La nivel multianual evaporaţia pe teritoriul României variază între 300 mm/an şi 800 mm/an, cu cele mai mari valori în partea de sud est a ţării şi în lunca Dunării (cu valori > 1000 mm/an), în partea de vest şi în extremitatea sud vestică a ţării valorile ajung şi la peste 800 mm/an *)

*,,Evaporation and evapotranspiration in Romania Gianina NECULAU1,*, Florentina Iuliana STAN1 Forum geografic. Studii și cercetări de geografie și protecția mediului Volume XV,

DAUZUC obtine prin remodelarea solului dar si datorita aportului de caldura adus de apa uzata deversata si proceselor biologice exotermice ale microorganismelor din sol, valori ale evapotranspiratiei15 mm/zi (medie anuala) . DAUZUC obtine prin remodelarea solului dar si datorita aportului de caldura adus de apa uzata deversata si proceselor biologice exotermice ale microorganismelor din sol, valori ale evapotranspiratiei 15 mm/zi (medie anuala) . Din aceasta rezulta ca pentru evacuarea apei consumate de 6 l.e. prin evapotranspiratie si folosire apa pentru irigarea la radacina a plantelor nealimentare in perioada de vegetatie este necesara o suprafata de 15 mp respectiv 2,5 mp/ l.e. pentru zona umeda construita .