DAUZUC

DAUZUC

SISTEM PENTRU COLECTAREA, EPURAREA SI REFOLOSIREA APELOR UZATE IN LOCALITATILE RURALE

Potrivit datelor INS, în anul 2017, un total de 9.978.886 persoane din România aveau locuințe conectate la sistemele de canalizare, reprezentând 50,8% din populația rezidentă. În ceea ce privește tratarea apelor reziduale, populația conectată la sistemele de canalizare care au inclus instalații de epurare a totalizat 9.710.077 persoane, reprezentând 49,4% dinpopulația rezidentă a țării. Neracordarea la canalizare conduce la folosirea sistemele informale de apa , care includevacuarea apei uzate neepurate, direct sau indirect prin fose septice sau bazine vidanjabile insol sau in ape de suprafata si vidanjare, cu descarcarea in emisari naturali, canalizariexistente , pe sol sau in ape de suprafata.Pentru localitatile peste 2000 de locuitori pentru obtinerea de finantare s-au creat inmod artificial aglomerari rurale(comuna si sate aferente). Pentru acestea s-au proiectat sirealizat sisteme, cu lungimi ale canalizarii ce inglobeaza distantele intre comune si sate, demulte ori de zeci de kilometri. Nu se poate vorbi despre eficienta sau durabilitate . Numarul comunelor in care ponderea gospodariilor racordate la retelele de canalizare existente este subpragul de 5%, datorita in principal costurilor de racordare si taxelor pentru apa uzata. Deasemenea populatia rezidenta in aceste localitati s-a redus in ultimii zece ani cu peste 20 %.Ca atare costurile acestor proiecte, nu vor permite ca veniturile generate de companiile de apăsă asigure sustenabilitatea infrastructurii nou construite.Mai mult decat atat, statiile de epurare mecano-biologica nu pot functiona la parametrii de epurare necesari, decat daca numarul de locuitori echivalent, folositi pentru proiectare estecel putin egal cu al locuitorilor care folosesc canalizarea. Majoritatea acestor statii de epurare nu epureaza din acest motiv la parametrii proiectati. O alta cauza este si lipsa supravegherii tehnice corespunzatoare si a operatiunilor de mentenanta, dupa punerea in functiune. Acestea conduc inevitabil la poluarea cursurilor de apa unde este deversata apa epurata dar si a solului prin deversarea namolurilor rezultate din procesul de epurare.Peste un milion de persoane locuiesc în aglomerari rurale(comuna si sate aferente) cu mai puțin de 2.000 de locuitori , care nu colectează și nu tratează apele uzate. Pentru acestea nu exista nici o directiva europeana de reglementare.

WASTE WATER EASY propune folosirea unor sisteme de colectare, epurare si refolosire aapei uzate in localitatile rurale, pentru localitati, dar si individual pentru scoli, gradinite , alteinstitutii sau cladiri, ca alternativa pentru statiile de epurare mecano-biologice.

Acestea:

 au costuri de investitie si exploatare mai mici cu peste 80 % decat statiile de epurare mecano-biologice

 nu necesita supraveghere tehnica, mententa , energie sau folosire de substante.

 nu necesita realizare unor altor constructii, instalatii si racorduri

 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.

 apa epurata este refolosita in conditii de maxima siguranta pentru irigarea culturilornealimentare, la radacina, suplinind irigarea conventionala acestora dar fara consum de energie.

Zonele umede construite (ZUC) sunt folosite in multe tari, pentru epurarea biologicanaturala a apelor uzate menajere, a compostului şi levigatului de la depozitele de deşeuri, adeversărilor de la crescătorii/ferme, precum şi a apelor uzate industriale .Într-o ZUC, parametri constructivi hidrologici, geotehnici şi biologici care influenţează procesele în relaţie cu epurarea, pot fi modificaţi artificial, aceasta antrenând controlul anumitor procese,faţă de modul desfăşurării lor în natură . Utilizarea ZUC este o soluție relativ simpla, ieftina șirobusta pentru epurarea apelor uzate. Ca sistem natural de epurare, ZUC necesită o suprafatamai mare în comparație cu statiile de epurare mecano-biologice. Dar ZUC au cheltuieli multmai mici de investitie, operare și întreținere si aduc alte beneficii suplimentare cum sunttoleranța la variatia de incarcare, usurinta in reutilizarea apei si reciclare, furnizarea de habitatpentru multe organisme și un aspect mai estetic decât statiile de epurare traditionale. Zoneleumede construite pot fi împărțite în două tipuri principale: cu descarcare orizontala pesuprafata ZUC – DO si cu descarcare verticala sub suprafata ZUC-DV. Pentu ZUC-DOoxigenul pentru procesele aerobe este obținut în principal prin difuzie in apa, din atmosferă.Cantitatea oxigenului transportat prin radacini în zona de sub apă este mica. Procesele anoxice si anaerobe joaca cel mai important rol în ZUC -DO. Materia organică se descompune atât aerob și anaerob, având ca rezultat reducerea CCO, CBO5 si MS. Cantitatea insuficienta deoxigen are ca rezultat nitrificarea incompletă si lipsa reducerii azotului amoniacal. Astazi,cele mai utilizate sunt zonele umede construite cu descarcare verticala cu incarcaresecventiala(ZUC-DV-IS), pentru că elimina azotul amoniacal prin nitrificare si denitrificarecompleta .Apa este încărcată intermitent si este infiltrata în substrat, apoi se scurge treptat în jospe verticală, unde este colectată la baza, printr-o retea de drenaj. Aerul reintră sistem laurmătoarea etapa de încărcare și se realizeaza o rata de transfer mare de oxigen . ZUC-DV-ISsunt, prin urmare, adecvate atunci când este necesare nitrificarea si alte procese strictaerobe. Pentru realizarea descarcarii verticale se folosesc pompe de apa uzata si instalatii deautomatizare iar pentru filtrare (preepurare) fose septice.Sistemul nostrul DAUZUC , avand la baza inventiile ,,Fosa septica cu autodrenare”,si ,,Device for increasing the efficiency of constructed wetlands” , elimina aceste componente,inclusiv folosirea de plante specializate, realizand fara costuri de investitie suplimentare si faraconsum de energie electrica si costuri de exploatare, toate procesele mecanice si biologice carese desfasoara in statiile de epurare mecano-biologice. Descriere DispozItivul este compus din rezervoare ventilate natural, cu tuburi filtre repartitoarecomunicand cu suprafata solului prin tuburi de absortie di tuburi de evacuare aer, prin careeste 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. Echipamentul se amplaseaza intr-o zona umeda construita , cu un pat de pietris, acoperit cuun filtru din membrana geotextil, amplasat sub un strat de pamant vegetal . Toatecomponentele se amplaseaza intr-un bazin confectionat din folie PVC sau PE. Procesul estecontinuu si constă din: Pre-tratament mecanic in rezervoare: La caderea apei uzate in rezervor,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 printurbulenta 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 evacuaredar si datorita tulburarii create de apa uzata in cadere si de afluxul de apa care patrunde inrezervor din zona umeda construita la atingerea ivelulul tubului repartitor. Acest afluximbogateste si continul de microorganisme aerobe, cu cele din zona umeda construita. Inrezervor se realizeaza in faza anaeroba si denitrificare pentru eliminarea azotului gazos pecosul de ventilatie, dupa nitrificarea in zona umeda construita si faza anoxica a eliminariifosforului .In zona umeda construita are loc digestia aerobă a materialelor biodegradabile decatre bio-media staționara existenta in sol si in patul de pietris care, datorita debituluivariabil al apelor uzate si variatiilor de nivel si absortie in campuri de filtrare-irigatiemultistratrat, este scufundata și aerata in mod alternativ, la fiecare depasire a nivelului tubuluirepartitor, 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 depietris si in sol este intensificată atât de convecţia cauzată de mişcarea de infiltrare a apei prinmediul granular cât şi de difuzia aerului de la suprafaţa spre stratul de material granular, prinabsorbţie in medii poroase . Are loc si nitrificarea amoniului (oxidare biologică)datoritabacteriilor chemoautotrofe dar si denifricarea la baza acestuia, prin microorganismele aerobeatunci când oxigenul dizolvat consuma azot oxidat în loc de oxigen, si prin microorganismeleanaerobe. Acestea transformă nitritii si nitratii in gaz, sub formă de diazot(N2). Datoritaincarcaturii organice din sol si aerarii permanente are loc si eliminarea fosforului. ZUC epureaza apele si prin intermediul a doua procese de filtrare, şi anume:- filtrarea superficială a apei supuse tratamentului , prin care suspensiile solide dedimensiuni medii sunt înlăturate prin reţinere în porii patului de pietris, pana la dizolvareaportionata in efluent. Având în vedere că suspensiile solide reţinute sunt atât de origineminerală cât şi biologică, rezultă că prin procesul de filtrare superficială se elimină materialelein 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 carenu permite decat trecerea apei curate.Biodegradarea si dezintegrarea compusilor organici si filtrarea, este continuata decătre 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 suspensiilorsolide 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 anumărului 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. Prin sterilizare apa se poate folosi sipentru irigare la suprafata. Cresterea coeficientului evapo-transpiraţiei prin remodelarea solului natural Evapo-transpiratia este un proces complex de transformare a apei în vapori printr-oserie de procese fizice (evaporare în cazul fazei lichide şi sublimare în cazul zăpezii şi gheţii) şibiologice (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 profilulde 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 saudin terenul umed sub acţiunea radiaţiei solare şi trecerea lor în stare de vapori care revin înatmosferă. În toate cazurile, viteza de evaporare este influenţată de: puterea evaporantă aatmosferei, tipul suprafeţei evaporante şi aptitudinea de alimentare a evaporării.Puterea evaporantă a atmosferei se referă la starea acesteia în vecinătatea suprafeţeievaporante şi la capacitatea sa de a provoca evaporarea. Factorii care determină putereaevaporantă sunt: deficitul de saturaţie al atmosferei, temperatura aerului şi a apei, presiuneabarometrică, chimismul apei, altitudinea etc. Suprafeţele umede evaporante sunt studiate dinpunct de vedere al disponibilităţilor de apă şi al aptitudinii lor de a alimenta evaporarea. Înacest sens, în cercetarea hidrogeologică este interesantă evaporarea la suprafaţa unui terenlipsit de vegetaţie, precum şi în condiţiile unor stări de umiditate diferite: • teren (sol) saturatcu 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 uneisuprafeţe libere de apă. În afară de caracteristicile fizice ale terenurilor din zona vadoasă(porozitate, granulaţie, grad de saturaţie), evaporarea la suprafaţa unui teren lipsit devegetaţie 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, deoarecealimentarea suprafeţei evaporante se face continuu prin mişcarea capilară ascendentă a apeiacviferului.Prin experienţe în teren se poate determina adâncimea de la care evaporarea devinenesemnificativă, aceasta fiind adâncimea critică sub care nu se mai depun săruri în profilul desol.Procesul de evaporare depinde şi de distribuţia gradientului de umiditate precum şi decomponenta dată de difuzia masei apă-vapori. Evaporarea în teren încetează atunci când seatinge umiditatea higroscopică este în echilibru cu cea a atmosferei şi nu poate fi eliminată prinevaporare. Transpiraţia este procesul fiziologic de transformare a apei subterane (în principal dinprofilul de sol) în vapori (prin intermediul vegetaţiei) care revin în atmosferă. Ea esteinfluenţată 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, prinrădăcinile lor, pot absorbi apa din sol până la adâncimi de 0,30- 1,50m, în cazul culturilor, darse poate ajunge şi până la 10m în cazul arborilor. Cercetările au arătat că sistemele radicularese pot dezvolta până la limita superioară a zonei capilare generată de acviferul freatic. Unelesisteme radiculare pot atinge o lungime totală de 100m şi chiar 1000m, contribuind astfel la ocreştere importantă a cantităţii de apă transpirată. Rezultatele remodelalarii pentru DAUZUC :1. Obtinerea unui regim hidric stagnant prin amplasarea in bazineimpermeabilizate cu membrana sau folie PVC sau PE. Regimul hidric stagnant apare in mod natural în soluri argiloase (greu permeabile) dinregiuni umede, în conditii de relief (suprafete plane, depresiuni, baza versantilor) si carefavorizează stagnarea apei în exces, în partea lor superioară (uneori chiar până lasuprafată)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. Aeruleste indispensabil în sol, controlând germinarea semintelor, creşterea plantelor, activitateamicroorganismelor şi majoritatea proceselor fizice şi chimice. Îmbinarea echilibrată între fazasolidă, lichidă şi faza gazoasă asigură solului conditii optime de fertilitate. Aerul poate fiprezent în sol sub mai multe stări: - liber influentează cel mai mult solul şi se află în poriicapilari 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; nurealizează schimburi cu aerul atmosferic; - adsorbit este legat la suprafata particulelorminerale; - dizolvat gazele dizolvate în apa solului; nu influentează aeratia realizeaza prin absortia de aer suplimentar obtinuta prin tuburile de absorie sievacuare 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, întimp ce porii mici sunt încă plini cu apă. Treptat, apa înmagazinată în sol este preluată de cătrerădăcinile plantelor sau se evaporă de la suprafata solului în atmosferă. Fără aport suplimentarde apă solul se va usca progresiv. Solul contine o cantitate foarte redusă de apă (apahigroscopică şi peliculară), care este legată (retinută) mai puternic, cu o fortă (peste 20atmosfere), care o depăşeşte pe aceea de suctiune a plantelor (sub 20 atmosfere). Solulnatural 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 folosireaunui 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 *) DAUZUC obtine prin remodelarea solului dar si datorita aportului de caldura adus deapa uzata deversata si proceselor biologice exotermice ale microorganismelor din sol, valori aleevapotranspiratiei 6 mm/zi (medie anuala) . Irigarea se efectueaza conform STAS 9450/88referitoarea la indicatorii de analiză a apei pentru irigarea culturilor agricole nealimentare.Astfel folosirea DAUZUC corespunde cerintelor exprimate in comunicarea AdministratieiNationale a Apelor romane anexata si nu impune alte avize si certificari necesare pentrudeversare in emisari naturali sau soluri permeabile ca in cazul foselor septice sau statiilor deepurare traditionale.  Alimentarea cu apa uzata se face prin cadere libera, in timp ce amestecarea,filtrarea , denisiparea este asigurată prin procese mecanice naturale cum sunt : ,,efectul Coanda” , energia cinetica a canalizarii, curgerea turbionara a lichidelor incorpuri cilindrice. Aerarea se face prin ventilatie naturala folosindu-se efectul natural ,,cos de fum”.Similar cu procesele din statiile de epurare mecano biologice adaosul de oxigen însoluție favorizează multiplicarea bacteriilor aerobe și consumul de substanțe nutritive.Populatia acestora este insa numeric mult mai mare si calitativ mult mai diversificatasi eficienta. Acest proces încurajează conversia azotului in nitriti și nitrati .Pentru a îndepărta compuși ai fosforului din lichid, nu este necesara adăugarea de substantechimice. Pe parcursul acestei etape nămolul format din bacteri si produse ale digestieiacestora, este lăsat să se depună. Microorganismele aerobe continuă să se înmulțească in partea superioara până când oxigenul dizolvat este consumat. Inpartea de jos, datorita stratului de lichid permanent, se dezvolta microorganismeleanaerobe . Multe dintre acestea dar si o parte din cele aerobe care utilizeaza, azotoxidat, în loc de oxigen, transformă nitritii si nitratii in gaz, sub formă de diazot . Stabilizarea are loc in patul de pietris si are ca efect fixarea temporara a substatelorsolide in suspensie pana la digestia acestora . Efluentul este absorbit de stratul de pamant vegetal si apoi de plantelele existente inmod natural pe acesta.Pentru evacuarea apei consumate prin evapotranspiratie si folosire apa pentru irigarea laradacina a plantelor nealimentare in perioada de vegetatie este necesara o suprafata 2,5mp/ l.e. pentru zona umeda construita si 10 mp/ l.e. de suprafata irigata la radacina.