Romaqua Numarul 4 2011

Cuprins ContentsEDITORIAL V. CIOMO foto coperta: statia epurare a municipiului Craiova Despre necesitatea verificarii prevederilor privind calculul volumului de compensare din rezervoare The need to checkthe requirments on calculation the compensattion volume of the rezervoire Al. MANESCU, S. PERJU Evaluarea calitatii namolului provenit din statiile de epurare din Romania Analyses the sludge quality from the wastewater treatment plants G. RACOVITEANU, E. VULPASU Deshidratarea avansata a namolurilor din statiile de epurare prin CINETIK Linear Electro-Dewatering Wastewater Treatment Plant Advanced Sludge Dewatering by CINETIK Linear Electro-Dewatering S. IANULI Asigurarea calitatii sursa de date pentru estimarea incertitudinii Quality assurance as source of data for measurement uncertainty assessment DIANA MARIANA DEM Finanarea POS Mediu pentru sectorul de ap. Provocri i perspective SOP Environment financing in the water sector. Challenges and perspectives F. BURNAR Transferul Modelului de Competente WACOM Water Competences Model Transfer M. STOICA, M. CHEVERESAN "Water Research to Market" SILVIU LCTUU, NICOLETA ILIE Congresul Mondial IWA, 16 21 Septembrie 2012, Busan, Corea IWA WORLD WATER CONGRESS ,2012 Busan , Korea 100 de ani de apa limpede, buna si rece - Aductiunea Timisesti 100 years of clear, good and cold water - Timisesti mainpipe I. TOMA Inovaii n domeniul apei, canalizrii i managementul calitii Inovations in the Field of Water Supply, Sanitation and Quality Management EUGENIA DEMETRESCU Finalizarea Contractului Reabilitarea i modernizarea staiei de epurare a municipiului Craiova Finalising the contract: Reabilitarea i modernizarea staiei de epurare a municipiului Craiova Finalizarea Contractului Statie de epurare a apei uzate de nivel european Finalising the contract: Statie de epurare a apei uzate de nivel european C. MACAVEI 3

6

12

22

ROMAQUA I.S.S.N. 1453 - 6986 ANUL XVII, nr. 4 / 2011, vol. 76 EDITOR: ASOCIAIA ROMN A APEI Splaiul Independenei nr. 202 A, etaj 9, sector 6, Bucureti, Cod 06002, Tel./Fax: (021) 316.27.88 Tel./Fax: (021) 316.27.87 E-mail: [email protected] Website: www.ara.ro ROMAQUA: Este o publicaie tehnico-tiinific de informare periodic, menit s ofere informaii tehnice semnificative, idei i opinii ale specialitilor. COLEGIUL DE REDACIE: Redactor ef: Vladimir Rojanschi Redactor ef-Adjunct: Vasile Ciomo Secretariat de redacie: Gheorghe Anghel Livia Ciaky COLEGIUL TIINIFIC: Aureliu Emil Sndulescu Nicolae Panin Sergiu Calos Teniu Peitchev Anton Anton Ioan Bic Alexandru Mnescu Ion Mirel Sandu Marin Margareta Nicolau Traducere n limba englez: Daniela Munteanu Responsabilitatea editrii revistei ROMAQUA revine Asociaiei Romne a Apei. Reproducerea integral sau parial este permis cu condiia citrii sursei.

36

44

49 56 59

60

62

63

64

EDITORIAL

Forumul internaional al apei:un deceniu de provocriDac ar s atribuim o caracteristic denitorie evoluiilor din ultimul deceniu, aceasta ar , cu siguran, schimbarea. Astfel, n sectorul apei din Romnia, s-au produs schimbri majore att de natur tehnic, ct i de natur operaional, instituional i profesional, schimbri impuse de nevoia de a rspunde cerinelor i angajamentelor asumate. Autoritile locale, operatorii, dar i structurile lor asociative, Dr.ec. Vasile ciOMO au parcurs etape noi n PreeDiNte asOciaia rOMNe a aPei procesul dicil, dar absolut necesar al reorgaMeMbru iN bOarD-ul iWa nizrii, pentru asigurarea premiselor de desfurare n sectorul serviciilor de ap a unei Arc peste timp i activiti de calitate corespunztoare moment de reflecie statutului Romniei de membru al Uniucnd ne punem, nii Europene. S continum cu inventarierea caracteristicilor actuale ale sectorului de ap: S majoritatea proiectelor de modernizare a infrastructurii de mediu nanate din fondurile de pre-aderare ISPA se nalizeaz n acest an, din pcate, cele mai multe cu ntrzieri semnicative; S prima etap de regionalizare a serviciilor de ap s-a ncheiat, intrndu-se astfel ntr-o perioad de consolidare instituional, tehnic i nanciar a noilor operatori; S se proiecteaz i se introduc n lucru noi sisteme de comunicare, monitorizare i raportare privind realizarea angajamentelor convenite cu UE; S se elaboreaz noi strategii pe termen mediu i lung privind managementul nmolului, se revizuiesc normativele de proiectare i execuie a sistemelor de alimentare cu ap i de canalizare-epurare, metodologii de msurare a percepiei consumatorilor cu privire la calitatea serviciilor realizate de operatori; S se implementeaz sisteme de benchmarking a performanelor i se disemineaz leciile nvate n procesul de modernizare a infrastructurii; S se realizeaz cursuri de pregtire a personalului, concursuri profesionale i coli de var, pentru a face fa noilor provocri ale sectorului de ap.

inevitabil, ntrebarea: ce evoluii semnificative au fost nregistrate n ultimul deceniu, care sunt caracteristicile perioadei pe care o parcurgem i ce perspective se ntrevad pentru deceniul urmtor?

Toate aceste evoluii i procese, pline de provocri i de capcane, au angrenat specialitii asociaiei noastre, e ei directori generali, ingineri, economiti, juriti sau din alte categorii socio-profesionale, ntr-un proces dicil de analiz a situaiei existente, de elaborare a unor noi modele, reguli i proceduri menite s adapteze organizaiile lor la actualele cerine i s asigure pe mai departe progresul acestui sector important pentru sntatea populaiei i nivelul de via i de civilizaie al acesteia.

nr.4 / 2011 www.romaqua.ro

3

EDITORIAL EDITORIAL Forumul internaional al apei: un deceniu de provocri

La aceste caracteristici specice sectorului nostru de activitate, se adaug unele mai generale, dar cu impact substanial asupra serviciilor de ap: S continu manifestarea profundei crize economice i nanciare, cu toate consecinele ei nefaste; S se resimt tot mai evident efectele schimbrilor climatice i ale nclzirii globale; S se relanseaz cercetarea la nivel european prin intermediul platformelor tehnologice i a programelor cadru specializate. In sfrit, provocrile i perspectivele viitorului deceniu ne ndreptesc s credem c Asociaia Romn a Apei va rmne mediul propice de continuare a eforturilor privind: i) Aprarea intereselor legitime ale operatorilor de ap, n primul rnd prin aciunile hotrte i eciente ale Patronatului naional al apei; ii) Monitorizarea atent a evoluiei cadrului legislativ care reglementeaz sectorul serviciilor de ap i implicarea comisiilor de specialitate n procesul de mbuntire a acestuia, n baza protocolului de colaborare cu Autoritatea Naional de Reglementare a Serviciilor de Interes Comunitar (ANRSC); iii) Elaborarea unor studii i cercetri pe teme de interes major pentru sectorul serviciilor de ap, conform programelor elaborate de Consiliul Tehnico-tiinic; iv) Creerea bazelor de date specializate i mbuntirea accesului la acestea a tuturor grupurilor profesionale ale ARA; v) Adaptarea vehicolelor informaiei la cerinele noului mileniu pentru a permite: S realizarea unor studii de documentare de mare anvergur, S formularea de ctre reprezentanii ARA a unor preri bine fundamentate i n deplin cunotin de cauz; S constituirea n cadrul ARA a unui forum de autoritate profesional recunoscut care s dea girul moral iniiativelor majore din domeniul alimentrii cu ap; vi) mbuntirea i diversicarea formelor de pregtire profesional i managerial a lucrtorilor din domeniul apei; vii) Colaborare extern i reprezentarea internaional, participarea la evenimentele regionale din sfera serviciilor

de alimentare cu ap, organizarea unor manifestri tehnico-tiinice sub egida organizaiilor internaionale de prol (IWA, IAWD). Numai realiznd toate aceste obiective, la sfritul urmtorului deceniu de existen, comunitatea profesional i patronal din serviciile publice de alimentare cu ap i canalizare va mai numeroas i mai puternic. Forumul Apei, desfurat n mod tradiional n luna iunie la Palatul Parlamentului, cu sprijinul autoritilor publice centrale, n special ANRSC, Ministerul Administraiei i Internelor i Ministerul Mediului i Pdurilor a fost o reuit din multe puncte de vedere. Condiiile organizatorice deosebite, numrul participanilor, nivelul de reprezentare al organizaiilor internaionale de prol, valoarea materialelor prezentate i a interveniilor avute, anvergura manifestrii sunt tot attea argumente tangibile care susin aceast apreciere. Mesajele adresate participanilor la deschiderea lucrrilor, de ctre cei mai autorizai reprezentani ai autoritilor romne i ai asociaiilor internaionale de prol, conrm importana evenimentului i actualitatea temelor puse n dezbatere. Am avut parte de trei zile pline, una mai ncrcat dect cealalt. Expuneri argumentate i convingtoare, analize critice i dezbateri consistente, comunicri tiinice i reuniuni tematice au umplut agenda manifestrilor. Rezoluiile adoptate n cadrul Forumului Apei de ctre participani aduc n faa conducerii ARA o serie de sarcini noi care vor trebui tratate de ctre departamentele de specialitate cu toat responsabilitatea: S Prelucrarea observaiilor i a propunerilor fcute de operatorii de servicii, de constructori i furnizori de echipamente, de reprezentanii organizaiilor guvernamentale i neguvernamentale referitoare la ritmul i modalitile de realizare a obiectivelor i angajamentelor cuprinse n Planul Operaional Sectorial de Mediu; S Implicarea responsabil n procesul de elaborare i denitivare a Strategiei de management a nmolurilor din staiile de epurare; S Implementarea unui nou sistem de benchmarking modern, ecient i transparent, pe baza experienei dobndite n rile vest-europene (EBC);www.romaqua.ro nr.4 / 2011

4

EDITORIAL EDITORIAL Forumul internaional al apei : un deceniu de provocri

S Revizuirea Strategiei de dezvoltare durabil a infrastructurii serviciilor de ap i a Planurilor multi-anuale de modernizare i extindere a acesteia; S Pregtirea unor proiecte de investiii fezabile care s in cont de necesitatea creterii ecienei economice a serviciilor de ap, precum i de nivelul de suportabilitate al populaiei; S Elaborarea unei monograi a serviciilor de ap pentru a crete prestigiul i recunoaterea acestui important sector de activitate. In vederea realizrii acestor obiective, agenda perioadei imediat urmtoare este plin cu aciuni i evenimente, precum: S denitivarea i semnarea Protocolului de colaborare n domeniul reglementrii serviciilor de ap cu ANRSC; S organizarea n parteneriat cu MMP i cu sprijinul Comisiei Europene a seminarului Implementarea directivelor privind apa potabil i epurarea apelor uzate n Romnia; S participarea delegaiei ARA la Adunarea General a IWA i la evenimentele tehnico-tiinice pe care aceasta le organizeaz n bazinul Dunrii n aceast toamn la Budapesta (epurarea apelor uzate) i respectiv, Belgrad

(managementul apelor subterane); S resuscitarea Reelei asociaiilor naionale din bazinul inferior al Dunrii i ncheierea unor acte adiionale bii multi- laterale n acest sens; S denitivarea Raportului naional privind modernizarea serviciilor publice de alimentare cu ap i canalizare n deceniul 2001 2010; S evaluarea rezultatelor procesului de implementare a noilor reglementri secundare i teriare din domeniul serviciilor publice de alimentare cu ap i de canalizare; S promovarea parteneriatelor cu operatorii de ap din rile vecine (WOPs), n diferite forme i modaliti adaptate specicului regional.

In concluzie, Forumul a conrmat odat n plus, c Asociaia Romn a Apei - prin structurile sale instituionalizate i Aparatul Executiv, a depus eforturi susinute pentru a promova interesele membrilor si, a participat n mod substanial la procesul de reglementare a sectorului, a desfurat activiti de cercetare, informare, documentare i pregtire, a fost un partener activ n dialogul tripartit, contribuind astfel la realizarea scopului i obiectivelor sale statutare.


5

STUDII SI CERCETARI

PrOf. uNiV. Dr. iNg. al. MNescu s.l. Dr. iNg. sOriN Perju

Despre necesitatea verificrii prevederilor privind calculul volumului de compensare din rezervoare

ABSTRACT The reservoir is one of the most important component of the water supply system. The equalise a variable demand at constant rate of reservoir supply need a storage volume named compensation volume. If this volume is enough than consumes can use water in theirs own rate between minimum hourly and maximum hourly consumption. We asked to friend undertakers to supply us some registrated value. Analysing the values we noticed that this calculation is possible; the results obtained was 8,5% - 21,3% from daily consumption. It is necesary to continue this activity to obtain maximum value (% of daily maxim consumption) and finaly to adopt a value, by CTS/ARA; ower 2000 localities needs a new projects (specially in smal area).tehnic a proiectantului, exigena beneficiarului. Mrimea volumului rezervorului este dat de mrimea celor trei volume componente: (1) volumul rezervei intangibile, Vi (calculabil acum dup prevederile SR 1343-1/2006, asigur apa pentru cel puin 3 ore de funcionare a reelei sau 12,5% din consumul zilnic); (2) volumul de avarie i (3) volumul de compensare (determinate dup prevederile STAS 4165-88); din 1988 sau produs ns multe schimbri n funcionarea sistemelor de alimentare cu ap. Volumul de compensare, pentru determinarea cruia preocuprile sunt relativ vechi [2, 3] este important pentru continuitatea alimentrii cu ap a reelei dar i pentru funcionarea economicoas a sistemului. Volumul se poate calcula rapid din valorile prezentate n tabelul 2, sau un calcul mai complicat care urmrete diferentele maxime dintre volumele de ap consumate orar i volumele de ap alimentate n acelai timp

Keywords: rezervor volum de compensare sigurata sistemului pompare discontinua

1.

INTRODUCERE

Rezervorul este unul dintre obiectele importante i obligatorii n sistemul de alimentare cu ap. Rolul su, dat de cota de amplasare i volumul bazinului, este de: a asigura o dimensionare mai raional a sistemului de alimentare cu ap deoarece debitele de dimensionare sunt Qzi max pentru captare, aduciune, staie de tratare i Qor max pentru reeaua de distribuie (debit mai mare cu 20-50% fa de maximul zilnic); a permite o funcionare mai bun a sistemului prin faptul c fiind poziionat lng localitate d o siguran-

mai mare; volumul de incendiu i rezerva de avarie sunt asigurate; dac rezervorul este amplasat pe cota suficient asigur i presiunea n reea deci alimentarea gravitaional cu ap a consumatorilor; a permite controlul calitii apei nainte de introducerea n reea si eventual corectarea dozei de clor pentru dezinfectare; a da o independen de funcionare; conform Legi 98/94 (republicat) volumul rezervorului trebuie s asigure funcionarea localitii pentru minimum 12 ore (deci rezervorul nmagazineaza minimum 50% din consumul zilnic). Pentru realizarea atribuiilor sale rezervorul are nevoie de dou coordonate: (1) cota, care se alege funcie de situaia local si (2) volumul rezervorului. Mrimea efectiv a volumului depinde de reglementri, experiena

6

www.romaqua.ro nr.4 / 2011

STUDII SI CERCETARIDespre necesitatea verificrii prevederilor privind calculul volumului de compensare din rezervoare(fig. 1). Pentru cazul folosirii rezervorului pentru pomparea apei, n vederea optimizrii costurilor de operare, calculele sunt similare. n ce privete prevederile normative sunt de fcut cteva observaii: S Primul normativ dup care s-a calculat volumul de compensare este STAS 4165 din 1967 /1/; valorile coninute n standard nu aveau la baz msurtori deoarece se puteau face cu greu in acea perioad; ele au fost preluate adecvat dup prevederile normelor sovietice; n tabelul 1 sunt date, valorile SNIP, folosite in anii 50 [2]; pentru curbele de consum date prin valorile din tab.1 volumele de compensare sunt a=20,2 %, 7% respectiv 6,4%.Tabel 2. Volumul rezervei de compensare exprimat ca procente din consumul zilnic maxim

S Deoarece pentru calculul volumului de compensare sunt folosite dou curbe, curba de alimentare specific modului concret n care funcioneaz sistemul de alimentare cu ap, i curba de consum specific modului n care lucreaz localitatea ( de regul necunoscut); se presupune c respect regulile localitilor care au deja asigurat apa; mai trziu n standardul 4165 au fost fcute simplificri; au fost date limite procentuale pentru volumul de compensare a consumului; nu rezult c au fost fcute msurtori suplimentare

i calcule statistice de unde s fi rezultat aceste valori [3]. Valorile actuale coninute de standard (care nu este obligatoriu) sunt date n tabelul 2. S Dac pn acum nu se puteau face msurtori cu uurin, dotarea era slab, acum, mai ales dup reabilitarea multor sisteme (unde contorizarea a fost pus pe un plan prioritar) i realizarea altora noi, se fac asemenea msurtori, din motive indirecte subiectului tratat; trebuie elaborat un bilan al apei pentru determinarea pierderilor de ap sau i mai simplu trebuie determinat cantitatea de ap furnizat n vederea stabilirii notelor de plat pentru consumatori. S Este cazul s fie valorificate aceste msurtori n vederea exploatrii concluziilor pentru proiectarea lucrrilor noi i reabilitarea celor existente (unele dintre ele au mari rezerve deoarece s-a redus mult consumul specific iar partea destinat industriei s-a redus sau a disprut total). S Mrimea volumului este influenat de mrimea pierderii de ap. Implicaia este mai mare dect pare la prima vedere, deoarece suntem n faza n care mai trebuie s fie realizate inca cel puin 2000 sisteme de alimentare cu ap pentru a rezolva sarcina asumat n faa Comisiei Europene la momentul aderrii (asigurarea apei din reea pentru toat populaia). Prevederea unei rezerve de compensare mai mici este neplcut deoarece diferena se preia din rezerva de avarie (rezerva neprotejat); aceasta duce la subevaluarea gradului de siguran n funcionare a sistemului. Supraevaluarea duce la investiii nejustificate. Determinarea volumului de compensare se face dup o regul simpl: urmrirea valorilor orare de alimentare i consum pe durata zilei cu consum maxim. Diferena ntre valorile cumulate orar arat necesarul de

Tabel 1. Variaia consumului orar de ap n localiti


7

STUDII SI CERCETARIDespre necesitatea verificrii prevederilor privind calculul volumului de compensare din rezervoarerora le multumim, despre care tiam c au dotri cu care pot face uor asemenea msurtori, Companiile de ap din Bucureti, Cluj-Napoca, Focani, Iai, Constana. Urmare a efortului fcut de acetia am obinut date pe care le-am exploatat n sensul cerintelor din figura 1. Trebuie spus de la nceput c situatiile sunt diferite; in cazul Focani apa este luata din rezervor si pompata in retea pe cand n toate celelalte cazuri valorile obinute sunt similare cazului reelelor amenajate sub form de reele cu Contoare de District (DMA dup termenul folosit de IWA), apa este repompat din reeaua de baz n reele locale limitate; aceasta nu schimb deloc caracteristicile valorilor obinute deoarece este important curba de consum care este practic independent de

Fig. 1. Curba tip de determinare a volumului de compensare

volum n rezervor pentru compensarea zilnic ( fig. 1). Elementul cheie este curba de consum (C). Aprecierea acestei curbe se poate face n dou moduri: (1) dup prevederile normative (v.tabel 1 i tabel 2) i (2) dup realizrile vecinilor din zon (chiar si numai din acest motiv ar trebui s fie fcute calculele de rigoare). Ori niciuna dintre cele dou pot s nu ofere date bune deoarece fiind vorba de un sistem nou de alimentare cu ap se poate ntampla c: Folosirea apei n noua comunitate s fie mai bine (sau mai ru) fcut dect n localitatea de referin; Referina se face la un numr mic de cazuri i deci erorile pot fi mari; Ritmul de branare a locuitorilor la reea poate fi total diferit i ca atare informaiile pot fi eronate; Pierderea de ap din sistem poate fi mai mare dect estimarea fcut i volumul de compensare poate fi insuficient de fapt ;

Folosirea apei depinde de gradul de dotare cu utiliti a localitii respective; consumul poate fi numai pentru locuine sau poate fi fcut i pentru multe uniti economice unde folosirea apei poate fi total diferit de cea a populatiei.

Tabel 3. Elemente de calcul pentru cazul Focani

Sunt motivele pentru care ncercm s facem o verificare a valorilor coninute n actualul standard. Pentru aceasta ne-am adresat colaboratorilor mai vechi i binevoitori i ca-

modul de alimentare al locuitorilor. Desigur c valoarea pierderilor de ap este important la fel ca si dotarea hidroedilitara aferenta.

Fig. 2 . Variaia consumului orar n zilele care cer cel mai mare i cel mai mic volum de compensare la Focani.

8


STUDII SI CERCETARIDespre necesitatea verificrii prevederilor privind calculul volumului de compensare din rezervoare

2.

REzULTATE OBTINUTE DIN PRELUCRAREA DATELOR

Tabel 5. Elemente rezultate din calcul pentru staia de repompare Teiul Doamnei Bucureti

Au fost analizate datele puse la dispoziie i cele care se nscriu n tipologie de determinare conform figura 1 sunt date n tabelele i figurile urmtoare. Au fost calculate volumele pentru fiecare zi precum i valorile coeficienilor de variatie orar. Aceste valori pot servi ca valori de orientare, deoarece nu suntem siguri c zilele analizate corespund zilelor cu consum maxim; valorile pot servi ca elemente de comparaie n calculele care sperm c vor fi continuate. n tabele sunt date valorile volumelor de compensare (fizic i procentual) pentru toate zilele analizate precum i valorile coeficienilor de variaie orar. Au fost reprezentate grafic numai curbele de variaie a consumului zilnic n zilele cu cel mai mare i cel mai mic volum de compensare pentru a avea posibilitatea de comparaie.

3.

MODIFICAREA VOLUMULUI REzERVORULUI LA SCHIMBAREA RITMULUI DE POMPARE

Sunt cazuri cnd la staiile de pompare de exemplu rezervorul are un volum constant (volum pentru spalare filtre, volum pentru clorarea apei, volum tampon pentru automatizarea pompelor) deoarece s-a plecat de la ideea c staia de pompare funcioneaz continuu i rezervorul oraului va asigura compensarea. n

timp se constat c energia este scump, c n perioada de vrf de sarcin energia este de cca. 3 ori mai scump i se decide c ar fi bine s nu se pompeze constant ci numai n afara orelor de vrf de sarcin. n figura 6 este dat un exemplu complicat de pompare a apei n reeaua oraului Iai [7]; similar funcioneaz si multe alte sisteme precum cele de la Cluj, Braov, Bacu, etc. Un calcul estimativ pentru pomparea ntre orele de vrf de sarcin, arat c ar fi necesar un volum de compensare n rezervorul de la captare/tratare de 20,9%. Totodat ar trebui verificat consumul suplimentar de energie pe aduciunea care va transporta un debit cu 2,1 % mai mare pe durata pomprii. Prin comparaie se poate deduce soluia raional.

Tabel 4. Elemente rezultate din calcul pentru staiile de repompare Slaj i Titan C5 din Bucureti

Fig.3 . Variaia consumului orar n zilele care cer cel mai mare i cel mai mic volum de compensare la SRp Salaj si SRP Titan C5.


9

STUDII SI CERCETARIDespre necesitatea verificrii prevederilor privind calculul volumului de compensare din rezervoare

Fig. 4 .Variaia consumului orar n zilele care cer cel mai mare i cel mai mic volum de compensare la SRp Teiul DoamneiBucureti.

cu ap au fost contorizate ca i plecrile din rezervoare, s-ar putea face o analiz mai bun a situaiei. Companiile care se ocup cu furnizarea consumului de ap ar putea face asemenea analize pentru ca n final sub coordonarea CTS/ARA s se poat trage concluzii care eventual s fie i normate pentru ajutorul celor implicai. Este important acest demers pentru localitile mici unde vor trebui dezvoltate noile sisteme de alimentare cu apa. CONCLUzII Din analiza datelor avute la dispoziie rezult c volumele de compensare pot ajunge la 20% din conDei rezervorul este unul dintre sumul zilnic. Dac se ine seama c obiectele tehnologice de baz ale sisn rezerva intangibil are nc cca. temului de alimentare cu ap, des13% rezult c din volumul minim al pre ce se ntmpl cu funcionarea rezervorului, de 50% din consumul lui au fost diseminate foarte puine zilnic, rmne pentru volumul de lucruri. Dac poziia rezervorului avarie un volum (nu i ca ap acu(deci cota) este fix, volumul lui poamulat rezerva nefiind protejat) de te fi foarte mobil n timpul funccca. 17%; este suficient? Cum rezerionrii. va de avarie nu este protejat exist i riscul ca aceasta s nu fie disponibil, mai ales din cauza pierderilor de ap din reea. Problema determinrii curbei consumului de ap este complicat deoarece este nc greu de msurat dar cu mijloacele din dotrile de astzi (contorizare, debitmetrie) acest lucru se poate face. Verificrile fcute pe baza unora dintre msurtorile puse la dispoziie de civa furnizori, crora le mulumim pentru nelegere, permit determinarea acestui volum. Problema este complicat Fig. 5 . Variaia consumului orar n zilele care cer cel mai mare i cel mai mic volum de compensare la SP deoarece apar doi factori importani: Colentina Bucureti [4]. (1) trebuie gsit ziua care solicit cel

Tabel 6 .Elemente rezultate din calcul pentru staia de pompare Colentina Bucuretisunt Deoarece [4]

5.

necesare nc cca. 2000 noi sisteme de alimentare cu ap, care vor avea cel puin un rezervor, iar la sistemele existente se poate schimba regimul de funcionare, ar fi bine dac am cunoate ce se ntmpl cu apa din rezervor. Volumul minim al rezervorului este dat de Legea 98-94, iar volumul maxim de prevederile SR 1343-1-2005 i 4165-88 (care nu sunt obligatorii). Dac rezerva de incendiu este protejat celelalte dou volume (compensare i avarie) nu sunt protejate; rezerva de avarie ar trebui protejat. Astzi cnd o mulime de branamente ale sistemelor de alimentare

10


STUDII SI CERCETARIDespre necesitatea verificrii prevederilor privind calculul volumului de compensare din rezervoaredistribuia apei; editat Institutul de ConstruciiBucureti, 1968 Abramov NN, Gheniev NN, Pavlov V; Alimentri cu ap, traducere din limba rus, Editura Tehnic 1953. STAS 4165/88 Rezervoare de nmagazinare de beton armat. Prescripii generale. Dumitrescu L - Contribuie la proiectarea economic a reelelor de alimentare cu ap i a reelelor de pompare cu recipieni pneumatici pentru ansambluri de cldiri; tez de doctorat, ICB, 1974 Srbu I, - Optimizarea energetic a sistemelor de distribuie a apei; Ed Academiei Romne, 1997 Mielcorewicz E, Roman M, Analysis of water consumption. Congresul AIDE Kioto 1978; subiect special nr 1 Toma I, - Contribuii la optimizarea funcional i energetic a sistemelor de distribuie a apei. Tez de doctorat 2008, Univ. Politehnica Iai

2.

3. 4.

Fig.6 .Schema complex de alimentare cu ap la Iai [ 7].

5. 6.

7.

Fig.7. Schema de dimensionare a volumului n urma schimbrii regimului de pompare (la pompare-a, la rezervorul oraului-b).

mai mare volum de compensare (deci trebuie urmrit variaia consumului pe cel puin un an) i (2) pierderile de ap pot influena mult valoarea curbei (ciudat este c volumul de compensare este mic la un consum relativ constant (fapt care arat pierderi mari de ap i acest lucru se poate vedea la consumul de noapte pe unele dintre curbe, fig. 4,5); aceste pierderi nu sunt cunoscute dar sunt variabile n timp. Totodat se poate face i verificarea valorii coeficienilor de variaie zilnic i orar. Schimbarea regimului de pompare (prin ocolirea orelor de vrf energetic) duce automat la modificarea volumului necesar de ap n rezer-

voare; trebuie verificat dac nu sunt introduse restricii de funcionare. BIBLIOGRAFIE 1. Mnescu Al. Alimentri cu ap; culegere de probleme, partea III-anmagazinarea i

Vrei s i promovezi activitateaprin intermediul Revistei ROMAQUA?

Noi i oferim o gam larg de instrumente i metode prin care poi s i faci cunoscut afacerea. Acum poi alege ntre publicarea de pagini de reclam, index de firme, articole de promovare, organizare de evenimente.

Alegnd s apari n paginile revistei, vei fi promovat i n mediul online, att prin intermediul revistei ce se distribuie n format electro nic, ct i prin site-urile pe care ARA le deine n portofoliu. Pentru detalii nu ezitai s ne contactai! Tel.: 004 021 316 27 87; 004 0747 029 988 FAX: 004 021 316 27 88 E-mail:[email protected]


11

STUDII SI CERCETARI

gabriel racOViteaNuUniversitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, Sef Catedra de Inginerie sanitara si Protectia Apelor Email: [email protected]

eleNa VulPasuUniversitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, Catedra de Inginerie sanitara si Protectia Apelor Email: [email protected]

Evaluarea calitii nmolului provenit din staiile de epurare din Romnia

ABSTRACT The paper presents an analyse of the quality of the sludge from the wastewater treatment plants. It has been sampled sludge from 73 operational wastewater treatment plants, the study being considered relevant at national scale. The results indicate a normal composition without concerning overpassing of toxic compounds as heavy metals. Though, the concentrations of some parameters indicates insufficient treatment of the sludge and important possibilities to improve the actual wastewater treatment schemes.

Dezvoltarea infrastructurii n domeniul colectrii i epurrii apelor uzate n Romnia va conduce la producia unor cantiti de nmol de epurare din ce n ce mai ridicate. Calitatea nmolului din staiile de epurare depinde de calitatea apei uzate influena n staie i procesele de epurare i tratare a nmolului. Pentru alegerea rutelor de valorificare a acestor nmoluri este necesar determinarea calitii. La nivel internaional utilizarea nmolului n agricultura este considerat a fi cea mai durabil opiune dintre cele disponibile pentru gestionarea nmolului avnd n vedere c recicleaz nutrieni valoroi (nitrogen i fosfor) i substane organice n beneficiul solului, cu condiia ncadrrii n concentraiile normate a inhibitorilor de tip metale. In Romnia calitatea nmolului de epurare utilizat n agricultur este reglementat prin Ordinul 344/2004 pentru aprobarea Normelor tehnice privind protecia mediului i n special a solurilor, cnd se utilizeaz nmolurile de epurare n agricultur. Se menioneaza faptul c rezultatele prezentate n articol fac parte din Proiectul Elaborarea Politicii Naionale de Gestionare a Nmolului de Epurare finanat de Uniunea European prin Autoritatea de Management POS Mediu, aflat n curs de realizare e ctre consoriul Mott MacDonald, ISPE, UTCB, Biotehnol. Analizele s-au realizat de ctre laboratorul INCD ECOIND.

1.

INTRODUCERE

2.

EVALUAREA CALITII NMOLULUI ABORDARE

In vederea evalurii calitii nmolului produs n staiile de epurare din Romnia s-a considerat lista complet a staiilor de epurare existente. O parte dintre acestea sunt staii foarte mici, sau staii de epurare compacte pentru comuniti mici cu producie nesemnificativ de nmol. O serie de alte staii de epurare nu sunt n funciune, apa uzat fiind deversat direct n emisar, pe de o parte datorit strii de degradare avansate n care se afl obiectele tehnologice ale staiei de epurare pe de alt parte datorit faptului c acestea se afl n retehnologizare. Prin excluderea staiilor nefuncionale s-a ntocmit o lista de 149 staii de epurare considerate ca fiind aflate n operare. Au fost vizate n special staiile de epurare din localitile cu peste 10.000 locuitori, care au o producie semnificativ de nmol. S-au considerat n special oraele mari din fiecare jude care au aport de ap uzat industrial la apa uzat menajera deoarece concentraiile de poluani din nmol pot fi datorate acestora.

12


STUDII SI CERCETARIEvaluarea calitatii namolului provenit din statiile de epurare din Romania

Au fost recoltate probe de nmol din 73 staii de epurare, celelalte 7 nefiind n funciune sau neavnd producie de nmol n perioada recoltrii probelor. Se consider c acestea sunt reprezentative la nivel naional, acoperind mai mult de 50% din sursele importante de nmol. Calitatea nmolului a fost determinat prin analiza urmtorilor parametri: S Indicatori generali: pH, substana uscat (umiditate), densitatea aparent, densitatea real, substane organice; S Nutrieni: azot total, azot amoniacal, fosfor, potasiu, calciu, magneziu, sulf; S Metale grele: F prioritar: Zn, Cu, Ni, Cd, Pb, Cr, Hg; F secundar: B, Co, Fe, Mn, Mo, As, Se; S Contaminani organici: F AOX compui organici halogenai adsorbabili; F LAS alchibenzen sulfonat liniar; F DEHP di-2etilhexil ftalat; F NPE detergeni anionici; F PAH hidrocarburi aromatice policiclice; F PCB bifeni policlorurati i clorobenzeni; F PCDD dioxine; F PCDF furani. S Indicatori microbiologici: F Salmonella; F Bacterii coliforme fecale.

3.

REzULTATE

In figura 1a se prezint variaia coninutului de substana uscat (S.U.) i a umiditii (W) din probele de nmol. Analiza graficului indic: S 55% din probele de nmol analizate au W>78% (valoarea medie a umiditii); aceasta relev performane sczute ale tehnologiilor de tratare a nmolurilor; exist rezultate neconcludente deoarece: nu sunt specificate exact condiiile de prelevare, n special pentru probele recoltate de pe paturile de uscare; Acestea sunt: probe din decantorul primar (Oneti, Dej, Suceava, Flticeni), dup ngroare (Piatra-Neam, Bacu, Ianca); n 32 staii de epurare nmol procesat (stabilizat, groat) sau neprocesat este trimis la paturile de uscare; alimentarea exact a paturilor de uscare sau intervalele dintre alimentri nu sunt exact cunoscute; Figura 1b prezint variaia concentraiei de substane organice din probele de nmol analizate, exprimat ca procent din substana uscat (% S.U.). Analiza graficului a pus n eviden urmtoarele: S 45% din probele analizate indic o concentraie un coninut organic mai mic dect valoarea medie; S 55% din probele analizate din punct de vedere al coninutului de substan organic din substana uscat au fost peste valoarea medie i 20% din valori indic un coninut organic >60% din substana uscat;

aceasta pune n eviden deficiene majore n tehnologiile de tratare a nmolurilor. Variaia raportului Substana mineral / Substana organic (volatil) n probele de nmol analizate indic un raport subunitar pentru 50% din SEAU; pentru 25 SEAU (o parte dintre acestea reabilitate n ultima perioad) coninutul de substan organic este peste 25% S.U; aceasta indic eficiene reduse pentru procesul de stabilizare a nmolului. Figura 2 prezint concentraiile de plumb n nmolurile analizate. Se poate observa c numai n dou cazuri (SEAU Bistria i SEAU Curtea de Arge) concentraiile de plumb sunt mai mari dect concentraia maxim admisibil conform Ordinului 344/2004 i ordinului 49/2004 al Ministrului Mediului privind protecia mediului i a solului. La SEAU Bistria valoarea este foarte mare (>300% fa de valoarea limit) iar explicaia posibil poate fi contribuia activitilor industriale. Circa 70% din probele analizate au avut concentraii de plumb mai mici de 100 mg/kg S.U. fa de 300 mg/kg S.U. conform Ordinului 344/2004. Figura 3 prezint harta Romniei i distribuia concentraiilor de plumb n nmol. Figura 4 prezint variaia concentraiei de cadmiu (Cd) n probele de nmol analizate; trei probe (MoreniDmbovia, Orova-Mehedini,

Fig. 1. Variaia concentraiei de substan uscat, respectiv a umiditii (a) i variaia concentraiei de materie organic (b) n probele de nmol recoltate.


13

STUDII SI CERCETARIEvaluarea calitatii namolului provenit din statiile de epurare din RomaniaSighioara-Mure) au depit valoarea limit admis la concentraia de cadmiu; aceasta se poate explica prin factorii (geologici, apa subteran) dar mai fezabil este utilizarea cadmiului n procesul de producie al diferitelor industrii (electronic) care descarc n reeaua public de canalizare. Se poate observa c numai 4% tribuia concentraiilor de cadmiu n nmolul de epurare din Romnia. Figura 6 prezint variaia concentraiilor de zinc n probele de nmol analizate, cele mai multe din SEAU nu depesc valoarea limit (2000 mg/kg S.U.) dar aceasta este depit pentru SEAU Bistria (6400 mg/kg S.U.), Sighetu-Marmaiei t impus de Ord. 344/2004 (2000 mg/kg S.U.); 60% din probele analizate au avut concentraii de zinc sub 1000 mg/kg S.U. Harta (fig.7) arat distribuia concentraiei de zinc n nmolul de epurare din Romnia. In ceea ce privete concentraia de crom n probele de nmol, aceasta

Fig. 2. Variatia concentratiei de plumb in probele de namol (% din probele analizate).din probele analizate au prezentat concentraii de cadmiu mai mari dect valoarea admis conform Ordinului 344/2004 (10 mg/kg S.U.) i 30% din probele de nmol au avut o concentraie de cadmiu mai mic de 1 mg/kg S.U. Figura 5 prezint dis-

Figura 3 prezinta harta Romaniei si distributia concentratiilor de plumb in namol.a fost depit fa de limita admis conform Ordinului 344/2004 (500 mg/kg S.U.) n 2 cazuri: SEAU Piatra-Neam (540 mg/ kg S.U.) i SEAU Satu-Mare (616-1409 mg/kg S.U.); pentru SEAU Satu-Mare, probabil datorit activitilor industri-

(6300 mg/kg S.U.), Turnu-Mgurele (3620 mg/kg S.U.); o explicaie ar putea consta n acoperiurile de tabl zincat ale caselor i halelor industriale i descrcrilor de ap uzat industrial. Numai 10% din probele de nmol depesc concentraia limi-

Fig. 4. Variatia concentratiei de cadmiu in probele de namol (% din probele analizate).

Fig. 5. Variatia concentratiilor de cadmiu in namolul de epurare din Romania.

14


STUDII SI CERCETARIEvaluarea calitatii namolului provenit din statiile de epurare din Romaniaale. 75% din probele analizate au fost sub 100 mg/kg S.U. Concentraia de cupru a fost mai mare dect limita admis conform Ord. 344/2004 (500 mg/kg S.U.) pentru urmtoarele staii de epurare: Filiai-Dolj (549 mg/kg S.U.), Reghin-Mure (716 mg/kg S.U.) i Cmpina-Prahova (641 mg/kg S.U); Oradea, Bistria, Botoani, Reia, Iai, Baia-Mare, Tg.Mure, SatuMare, Vaslui, Rm. Vlcea, Focani. Se menioneaz faptul c arsenul nu este normat n Uniunea European, Romnia avnd o limit relativ stringent impus la nivel local. Din punct de vederea al contaminrii cu substane de natur organic orice pe suprafaa terenurilor, spltoriilor de maini sau rafinriilor. Ca i n cazul arsenului, Romnia a adoptat limite stringente pentru acest parametru, care de altfel nu este normat n Uniunea European. In figura 10 este prezentat concentraia de PAH n probele de nmol analizate.

Fig. 6. Variatia concentratiei de zinc in probele de namol (% din probele analizate).valorile mari pot fi explicate prin descrcrile de ap uzat industrial de la industriile locale i posibil datorit instalaiilor interioare (depinznd de chimismul apei potabile). Concentraia de mercur (5 mg/kg S.U.) a fost depit n dou SEAU: Roman-Neam (6.08 mg/kg S.U.) i Rdui-Suceava (5.4 mg/kg S.U.); acestea pot fi explicate numai prin contribuia industriei care utilizeaz mercur; 85% din probe au avut o concentraie de mercur mai mic de 1.5 mg/kg S.U.). Din cele prezentate se observ c din punct de vedere al concentraiei de metale grele nmolurile provenite din staiile de epurare din Romnia nu pun probleme deosebite. Depirile sunt uor peste limita admis n cazuri izolate. Figurile 8 i 9 prezint concentraiile de arsen n probele de nmol analizate; pentru 50% of din probe (24 valori), concentraia maxim admis (10 mg/ kg S.U. conform Ord. 344/2004) a fost depit: Alba-Iulia,

Fig. 7. Variatia concentratiilor de zinc in namolul de epurare din Romania.

Variaia concentraiei de bifenili s-a constatat c acestea sunt prezente policlorurai (PCB: suma congenerin majoritatea staiilor de epurare lor: 28; 52; 101; 118; 138; 153; 180) din Romnia, n concentraii de pn este prezentat n figura urmtoare. la 7 ori mai mari dect limita admis. Concentraia maxim admisibil este Astfel, concentraia de hidrocar0.8 mg/kg S.U. conform Ord. buri aromatice policiclice (PAH) re344/2004 i Ordinului Ministrului prezentnd suma compuilor: anhtracene, fenanten, naftalin, fluoranten, pyren, Benz(a)antracen, chrisen, Benz(b)fluoranten, Benz(a)pyren, Benz(ghi)perylen, indeno(1,2,3-cd)pyren a fost depit n 80% din probele analizate. Compuii din grupa PAH sunt susceptibili de a genera cancer dac sunt ingerai n alimente sau ap; concentraiile mari Fig.8. Variatia concentratiilor de arsen in namolul de epurare pot fi datorate din Romania. iroirii apelor mete-


15

STUDII SI CERCETARIEvaluarea calitatii namolului provenit din statiile de epurare din RomaniaMediului nr. 756/10997 privind poluarea mediului. Urmtoarele staii de epurare au prezentat concentraii peste valoarea limit: SEAU Bacu (1.23 1.52 mg/kg D.S.), SEAU de nmol reprezentative au fost analizate i au fost prezentate rezultatele; S Calitatea nmolului este determinat de starea staiilor de epurare 50%), n timp ce n cazul unui proces slab de tratare a nmolului acest raport este sub 1; din totalul de 73 staii analizate:

Fig. 9. Variatia concentratiei de arsen in probele de namol.Petroani (1.39 mg/kg D.S.), SEAU Suceava (1.54 mg/kg D.S.); aceste concentraii pot fi explicate prin activitile industriale care utilizeaz sau produc: materiale plastice, solveni, lubrifiani, transformatoare (industria electric). din Romnia; deficienele n schemele de epurare a apelor uzate sau n tratarea nmolului sunt puse n eviden de urmtorii parametrii: F Raportul ntre cantitatea de substan mineral i

F 54% (40 SEAU) trateaz nmolul suficient (SM/SV > 1.0); F 46% (33 SEAU) trateaz insuficient nmolul (SM/SV 35% and the level of pathogens, viruses and parasites is to undetectable values, EDW gives the opportunity to route the advanced dewatered sludge to the agricultural sector (if its composition is in compliance with Directive 86/278/EEC concomitantly with soil acceptable conditions) or simply to the solid waste landfills (considering the sludge compliance with Order no. 757/2005).

n care EDW poate aduce beneficii majore Rutele de tratare/utilizare a nmolurilor n care EDW procesului de gestionare poate aduce beneficii majore procesului de gestionare 44.Procesul de deshidratare avansat prin EDW se aplic numai dup procesul de deshidratare convenional a nmolurilor (cu filtre band, filtre cu urub, centrifuge, etc), respectiv nmolurile cu un coninut de substan uscat cuprins ntre 10-25%. Rutele de tratare/utilizare a nmolurilor n care EDW aduce o contributie esential sunt sintetizate n figura 6. Corespunztor schemei de mai sus, deshidratarea avansat prin EDW poate fi combinat cu majoritatea metodelor de deshidratare conventional uzual implementate n Romnia i poate preceda oricare din

Rutele de tratare/utilizare a nmolurilor

5

5.Case Study RAEBLRAEBL wastewater treatment plant, Case Study wastewater treatment plant, Montreal, Canada [5] Montreal, Canada [5] The wastewater treatment plant for RAEBL, Montreal, Canada treats an average flow rate of 64.352 m3/day and produces an amount of approximate 100 t/day of wet sludge. The conventional dewatering process is accomplished by 3 belt filter presses which dewaters the excess activated sludge to a total solids content of 41,5%. The sludge high content in pathogens, has caused the impossibility to use the


29

STUDII I CERCETRIDeshidratare avansat a nmolurilor din staiile de epurare a apelor uzate prin CINETIK Linear Electro-Dewatering

Fig. 6 .Rutele de tratare/utilizare a nmolurilor n care EDW aduce beneficii majore procesului de gestioare a nmolurilor Sludge treatment/utilization routes where EDW brings major benefits to the sludge management process .

procedeele termice de tratare avansat a nmolurilor. De asemenea, datorit faptului c substanta uscat a nmolului efluent din procesul de EDW este >35%, iar nivelul patogenilor, virusilor si a parazitilor sunt la valori nedetectabile, EDW ofer posibilitatea de a ruta nmolurile fie ctre agricultur (dac compoziia nmolului respect Directiva 86/278/EEC concomitent cu condiiile de acceptare ale solului) sau pur si simplu ctre depozitele de deseuri (considernd conformitatea nmolului cu cerintele Ordinului nr. 757/2005).

5

Studiu de caz Staia de epurare RAEBL, Montreal, Canada [5]

Staia de epurare a oraului RAEBL, Montreal, Canada epureaz un debit zilnic mediu de ape uzate oreneti i industriale de 64.352,0 m3/zi i produce o cantitate de nmol umed de aproximativ 100 t/zi. Procesul de deshidratare convenional este realizat cu ajutorul a 3 filtre band care deshidrateaz nmolul activat n exces la un coninut de substan uscat de 14,50%. Coninutul ridicat de patogeni al nmolului a cauzat imposibilitatea utilizrii acestuia n agricultur sau pentru remediere de soluri, iar datorit coninutului ridicat de ap l-a descalificat ca surs de energie. n consecin, nmolul este depozitat la depozitul de deeuri orenesti i nu poate avea nici o reutilizare benefic. n urma aplicrii procesului de deshidratare avansat prin EDW, sa prevzut un echipament cu o capacitate de 1,2 t/h de nmol umed care deshidrateaz aproximativ 1/3 din producia total de nmol a staiei. Nmolul deshidratat a rezultat cu un coninut de substan uscat de 35%, iar prin aplicarea combinat de electricitate, cldur i presiune mecanic s-a realizat o dezinfecie aproape complet a nmolului prin eliminarea patogenilor, viruilor enterici i a paraziilor pn la nivelul Clasei A (conform clasificrii din SUA). Eficiena reinerii materiei uscate n turta de nmol deshidratat avansat este mai mare

sludge in the agricultural sector or for soil remediation, and because of its high water content disqualified it as a source of energy. Consequently, the sludge is disposed to the municipal solid waste landfill and it does not have any beneficial reutilization. Following the application of the advanced dewatering by EDW, one equipment has been provided with a rated capacity of 1,3 t/h wet sludge which processes 1/3 of the daily sludge production. The advanced dewatered sludge has reached 35% total solids and the combined application of electricity, heat and mechanical pressure made the sludge to achieve an almost complete disinfection by removal of the pathogens, enteric viruses and parasites meeting the Class A classification (according to US classification). The solids capture efficiency in the advanced dewatered sludge cake was exceeding 95%. The sludge and mass volume reduction were in the range of 60% which generated a straight saving on the plants operation budget of 40% (reduced volume to be handled, transported as well as tipping fees for the sludge receiving to the solid wastes landfill) while the energy consumption has stabilized to a level of 160 kWh/t of wet sludge. The payback of the capital costs for EDW implementation has been achieved in 4 years. In conclusion, for the particular case of RAEBL wastewater treatment plant, the implementation of the EDW process was beneficial not only for sludge amounts and volumes reduction purposes, but also for generation of a high quality (disinfected) sludge by pathogens, viruses and parasites removal, facts which confer the operators to option to use the sludge in the agricultural sector, option which initially hasnt been allowed.

6

CINETIK advanced dewatering technology advantages by EDW in comparison to other solutionsThe CINETIK advanced sludge dewatering process by EDW, as described above, brings up a series of advantages to the conceptualwww.romaqua.ro nr.4 / 2011

30

STUDII SI CERCETARIDeshidratare avansat a nmolurilor din staiile de epurare a apelor uzate prin CINETIK Linear Electro-Dewateringde 95%. Reducerile de volum i greutate rezultate sunt de aproximativ 60%, ceea ce a generat operatorului o economie de 40% (volum mai redus de manipulat, transportat, respectiv costuri de acceptare la depozitul de deeuri mai mici) iar consumul de energie s-a situat la un nivel de 160 kWh/t de nmol umed. Amortizarea investiiei prin implementarea procesului de EDW s-a realizat n mai puin de 4 ani. n concluzie, n cazul staiei de epurare RAEBL, implementarea procesului de EDW a fost benefic, nu numai prin reducerea volumelor si a cantittilor de nmol, dar si prin generarea unui nmol cu calitti superioare (dezinfectat) prin reducerea patogenilor, viruilor i paraziilor, care ofer operatorului optiunea de a-l utiliza n agricultur, optiune ce initial nu ia fost permis. sludge treatment/routing schemes simply by the fact that it offers to the operator multiple options in its own sludge amounts management an net operation advantages. Further, it is summarized a complete list of the advantages on which EDW process brings to the sludge treatment processes and its beneficial influences/effects. 6.1.Process advantages a. Advanced dewatering process by EDW is positioned after the conventional dewatering facilities and can dewater sludges with solids content ranging between 10-25%. b. For the existing conventional dewatering facilities, the EDW process gives the advantage of using the existing equipment, without being necessary to bypass it. c. By its broad range (10-25%) of solids content EDW process can cover, major saving are generated by using reduced amounts of polymer for sludge conditioning in the treatment step of preceding the conventional dewatering. d. The total solids content in the advanced dewatered sludge by EDW reaches 35-50%. e. The mass and volume reduction of the advanced dewatered wet sludge can be done by up to 50-70%. f. The mass and volume reduction of the advanced dewatered wet sludge generates significant reductions in the required capacity for any other sludge dewatering and utilization process which may follow EDW. g. EDW process achieves sludge disinfection by pathogens, viruses and parasites removal. The disinfected sludge can be successfully utilized in the agricultural sector as fertilizer with no risk of odors or human health threat. h. Requires reduced area (footprint) for installation similarly with the required area for conventional dewatering (for instance, for Glina, Bucharest wastewater treatment plant, the advanced sludge treatment building would come to 27,0 x 23,0 x 6,50 m for 8 units of advanced dewatering CINETIK CKB-2000-1 in stacked installation setup [8]). i. The capital costs for EDW is much lower than sludge incineration or drying (for instance, for Glina, Bucharest, the advanced dewatering by EDW has been estimated to be approximately 10 times cheaper the final sludge treatment step by incineration [8]). j. The advanced dewatering by EDW is applicable for any wastewater treatment plant where the sludge treatment by thermal procedures is not technically and financially feasible or generates unacceptable environment problems in the nearby residential areas. 6.2.Operational advantages a. In case the sludge is routed to the solid waste landfill, the mass and volume reduction of the advanced dewatered wet sludge will generate savings more than 50% in the disposal costs (transport and tipping fees and taxes, etc). b. The mass and volume reduction of the advanced dewatered wet sludge will generate savings for any other advanced sludge dewatering process as incineration, co-incineration, pyrolysis [7], gasification, etc, if these are not located in the vicinity of the wastewater treatment plant (for instance to other bigger wastewater treatment plants). c. EDW does not require any sludge chemical conditioning, thus there is not requirements for chemicals constant supply and

6

Avanatajele tehnologiei CINETIK de deshidratare avansat prin EDW comparativ cu alte solutii

Procesul de deshidratare avansat CINETIK prin EDW, n modul n care este detaliat mai inainte, aduce o serie de avantaje schemelor de tratare/rutare a nmolurilor produse n statiile de epurare prin simplu fapt c ofer operatorului optiuni multiple n gestionarea cantittilor de nmol proprii, dar si avantaje nete operationale. n continuare se prezint lista complet a avantajelor pe care procesul de deshidratare prin EDW le aduce proceselor de tratare a nmolurilor si influentele/efectele benefice asupra acestora. 6.1.Avantaje tehnologice a. Procesul de deshidratare avansat prin EDW se amplaseaz dup facilittile de deshidratare conventionale si poate trata nmoluri cu un continut n substan uscat cuprins ntre 10-25%. b. n cazul facilitilor de deshidratare conventional existente, tehnologia de EDW ofer avantajul utilizrii acestor echipamante existente, fr a fi necesar ocolirea acestora. c. Prin domeniul larg al continutului de substant uscat din nmolul influent n procesul EDW de 10-25%, se genereaz economii substaniale de polimeri n etapa premergtoare a deshidratrii conventionale. d. Continutul de substant uscat din nmolul deshidratat prin tehnologia de EDW este cuprins ntre 35-50%. e. Reducerea cantitilor si volumelor de nmol deshidratate avansat se poate face cu pn la 50-75% (raportat la nmolul umed). f. Reducerea cantittilor si volumelor de nmol genereaz reduceri substantiale n necesarul de capacitate pentru orice alt proces de deshidratare sau utilizare a nmolurilor ce poate urma procesului de EDW. g. Procedeul de EWD realizeaz dezinfectia nmolului prin reducerea la nivele nedetectabile a patogenilor, virusilor si parazitilor. Nmolul astfel dezinfectat poate fi utilizat cu succes n agricultur ca fertilizator, fr producerea de mirosuri sau fr a pune n pericol sntatea oamenilor. h. Necesit o suprafat (amprent) redus de instalare, comparativ cu spatiile necesare deshidratrii conventionale (de exemplu, pentru statia de epurare Glina a orasului Bucuresti, hala de tratare avansat a nmolurilor ra rezulta de 27,0 x 23,0 x 6,50 m pentru 8 unitti de deshidratare avansat CINETIK CKB-2000-1 dispuse etajat [8]).nr.4 / 2011 www.romaqua.ro

31

STUDII I CERCETRIDeshidratare avansat a nmolurilor din staiile de epurare a apelor uzate prin CINETIK Linear Electro-Dewateringi. Valoarea investitional mult mai mic dect n cazul incinerrii sau a uscrii nmolurilor (de exemplu, pentru statia de epurare Glina a orasului Bucuresti, solutia de deshidratare avansat prin EDW s-a estimat a fi de aproximativ 10 ori mai ieftin dect solutia de incinerare pentru etapa final [8]). j. Deshidratarea avansat a nmolurilor prin EDW este aplicabil la orice statie de epurare unde procedeele de tratare termic nu sunt fezabile tehnic si economic sau creeaz probleme de mediu neacceptabile zonelor rezidentiale nvecinate acestora. 6.2.Avantaje n operare a. Reducerea cantittilor si volumelor de nmol genereaz, n cazul depozitrii acestora, economii de peste 50% n costurile de depozitare (transport, taxa de acceptare la depozitul de deeuri, etc). b. Reducerea cantittilor si volumelor de nmol genereaz reduceri importante ale costurilor de transport la oricare din procesele de tratare avansat a nmolurilor (incinerare, co-incinerare, piroliz [7], gazificare, etc), dac acestea nu se gsesc amplasate n imediata vecintate a staiei de epurare (de exemplu, la alte staii de epurare mai mari). c. Procesul nu necesit o condiionare chimic a nmolului, deci nici nu apare necesitatea unei aprovizionri si stocri sistematice cu chimicale cum ar fi polimeri sau var nestins. d. Singurul consumabil al procesului CINETIK de deshidratare prin EDW este electricitatea. Aceasta este de 3-5 ori mai sczut dect n cazul uscrii nmolului (exprimat ca kWh/t de nmol umed). Dependena de electricitate se regseste pe acelasi nivel de risc ca si alimentarea cu energie (functionarea) a statiei de epurare. e. Electricitatea fiind singurul consumabil, operarea deshidratrii avansate nu este dependent de unul sau mai multi furnizori de produse consumabile (de exempl varul). Att timp ct statia este alimentat cu energie electric, deci apa uzat este epurat si exist generare de nmoluri, corespunztor este si functionarea deshidratrii avansate a nmolurilor. f. Funcionare flexibil: ofer posibilitatea ajustrii functionrii echipamentelor de deshidratare functie de caracteristicile nmolului influent si de rezultatele dorite, prin ajustarea vitezei de deshidratare, a presiunii si tensiunii electrice. g. Durata de deshidratare (de retentie a turtei de nmol) este de aproximativ 8-12 minute pentru atingerea continutului de substan uscat de minim 35%. h. Funcionarea este complet automatizat, mare parte din operarea sistemului realizndu-se online. i. Ofer operatorului un element foarte important: OPTIUNI n gestionarea viitoare a nmolurilor, fr a periclita rutele de evacuare sau utilizare ale nmolului, functionarea statiei cu respectarea normelor de mediu si nu n ultim instant fr nclcarea reglementrilor europene si locale. Comparativ cu EDW, celelalte procedee de tratare avansat a nmolurilor, chiar dac ating scopul propus, prezint o serie de elemente ce trebuie ntelese la alegerea rutelor de evacuare/utilizare a nmolurilor: 6.2.1.Tratarea cu var nestins (CaO) presupune cunoasterea urmtoarelor aspecte: a. Cantitatea de substant uscat a nmolui creste cu peste 15-40% din cantitatea influent, ceea ce va determina creterea costurilor de manipulare si transport precum si a taxelor de acceptare a storage as polymers or quick lime. d. The only consumable of the CINETIK advanced dewatering process is electricity. This is at least 3-5 times more energy efficient than sludge drying (expressed as kWh/t of wet sludge). The electricity dependency is on the same risk threshold as the energy supply (operation) for the wastewater treatment plant. e. As the electricity is the only consumable, the advanced dewatering process is not dependent by one or more providers (as quick lime). As long as the plant is supplied with electrical energy, so the wastewater is treated and sludges are generated, the advanced dewatering by EDW is operable. f. Flexible operation: EDW provides adjustment possibilities of the dewatering equipment based on influent sludge characteristics and the expected results, by adjusting the dewatering speed, pressure and electrical voltage. g. Dewatering (retention) time of the sludge cake is approximately 8-12 minutes for minimum expected total solids content of 35%. h. The operation is completely automated, most of the system operation being done online. i. Confer to the plant operator a very important element: OPTIONS in future sludge management, without threating the sludge disposal and routing, the plant operation in compliance with the environment norms and not ultimately without breaking the European and local regulations. In comparison with EDW, even if other procedures for advanced sludge dewatering reach the proposed goal, they have several elements that have to be understood at the sludge disposal/utilization routes. 6.2.1.Quick lime treatment (CaO) assumes understanding the following aspects: a. The amount of total solids of the dewatered sludge will be increased by 15-40% of the influent amount, which will determine an increase of the sludge handling and transport costs as well as of the tipping fees for sludge disposal compared to the no chemicals methods; b. For pathogen removal, a retention time of 2,0 h has to be provided maintaining the sludge pH above 12, followed by another 22,0 h retention time keeping the sludge pH at 11,5 [5]; c. Due to the large retention time of approximate 24 h, it is required to provide a minimum infrastructure level as follows [6]: quick lime storage on the site ; mixing of quick lime with conventionally dewatered wet sludge ; mixed sludge storage into an enclosed shed ; air treatment equipment for (ammonium) odor removal, as they are generated from chemical exothermic reactions ; d. The quick lime price of 100-200 euro/t may drop the quick lime treatment from the beginning [6], as the estimated quick lime dose varies between 15-40% of the influent total solids ; e. Requires extensive areas for the above mentioned infrastructure; f. Requires permanent personnel on the wastewater treatment plant for sludge handling ; g. The land application of the quick limed sludges is not recommendable on alkaline soils.

32


STUDII SI CERCETARIDeshidratare avansat a nmolurilor din staiile de epurare a apelor uzate prin CINETIK Linear Electro-Dewateringnmolului fat de metodele fr aport de chimicale. b. Pentru eliminarea patogenilor, timpul de retentie al nmolului trebuie s fie de 2,0 h cu mentinerea pH-ului peste 12 si nc 22,0 h cu mentinerea pH-ului peste 11,5 [5]. c. Datorit timpului de retentie mare de 24 h este necesar prevederea unui nivel minim de infrastructur [6] astfel: - stocarea varului nestins pe amplasament ; amestecarea varului nestins cu nmolul umed deshidratat conventional stocarea produsului amestecat ntr-un sopron acoperit; echipamente de tratare a aerului pentru eliminarea mirosurilor (de amoniac) rezultate n urma reactiilor chimice, nainte de a fi evacuate n atmosfer . d. Pretul varului nestins de aproximativ 100-200 euro/ton poate determina eliminarea din start a solutiei de tratare cu var [6], cum se estimeaz doza de var nestins la circa 30-40% din cantitatea de substant uscat a nmolului influent. e. Necesit suprafete importante pentru amenajarea infrastructurii mentionate mai sus. f. Necesita personal permanent pe amplasament pentru manipularea nmolurilor . g. Aplicarea nmolului pe soluri ca fertilizator nu este recomandabil pe terenurile de natur alcalin. 6.2.2.Incinerarea, co-incinerarea presupune cunoasterea urmtoarelor aspecte: a. Cenusa rezultat trebuie depozitat n depozite de deseuri periculoase; b. Genereaz cantitti/emisii mari de gaz (aproximativ 3.9504.800 Nm3 gaz de ardere/t de deseu [7]), dioxid de carbon, dioxine (datorit arderii nmolului n prezenta oxigenului) si praf ; c. Este o optiune viabil doar pentru statiile mari de epurare ; d. Necesit suprafete mari pentru realizarea infrastructurii ; e. Implic costuri mari de investitie si de operare; f. Costuri ridicate pentru tratarea emisiilor eliberate n atmosfer; g. Costuri ridicate de epurare a apelor uzate (slurry) rezultate din tratarea emisiilor de gaze; h. Necesit personal extrem de calificat. 6.2.3.Uscarea presupune cunoasterea urmtoarelor aspecte: a. Este o optiune viabil doar pentru statiile mari de epurare ; b. Necesit suprafete mari pentru realizarea infrastructurii ; c. Implic costuri mari de investitie si de operare ; d. Costuri ridicate pentru tratarea emisiilor eliberate n atmosfer; e. Costuri ridicate de epurare a apelor uzate (slurry) rezultate din tratarea emisiilor de gaze ; f. Necesit personal extrem de calificat. 6.2.4.Depozitarea la depozitele de deseuri presupune cunoaterea urmtoarelor aspecte: a. Concentraia minim n substant uscat a nmolului depozitat trebuie s fie de 35% ; b. Nmolul depozitat trebuie amestecat n proporie de 1:10 cu deseurile din depozit ; c. Continutul de substant organic din nmolul depozitat, mnr.4 / 2011 www.romaqua.ro

6.2.2.Incineration, Co-incineration assumes understanding the following aspects: a. The resulted ashes have to be disposed in hazardous waste landfills b. Generates extremely high amounts/emissions of gas (approximate 3.950-4.800 Nm3 gas/t of waste [7]), carbon dioxide, dioxins (as the sludge is incinerated in the presence of oxygen) and dust c. It is a viable option for big wastewater treatment plants d. Requires large areas for infrastructure implementation e. Requires high capital and operation costs f. Extremely high costs for atmosphere released emissions treatment g. Extremely high costs for generated wastewater (slurry) from gas emissions treatment h. Requires extremely qualified personnel 6.2.3.Drying assumes understanding the following aspects: a. It is a viable option for big wastewater treatment plants b. Requires large areas for infrastructure implementation c. Requires high capital and operation costs d. Extremely high costs for atmosphere released emissions treatment e. Extremely high costs for generated wastewater (slurry) from gas emissions treatment f. Requires extremely qualified personnel 6.2.4.Disposal to solid waste landfill assumes understanding the following aspects: a. The minimum total solids content to be disposed has to be 35% b. The disposed sludge has to be mixed with solids wastes to a ration of 1:10 c. The solids content in the disposed sludge, simultaneously with the domestic wastes will generate, after a certain period of time from the landfill closure, landfill gas resulted from the anaerobic decomposition of the organic wastes. If the landfill gas, usually with a CH4 content of 40-65%, is not captured and capitalized, it will contribute to the global warming potential as it is well known that methane effect as greenhouse gas is 21 times more significant than the carbon dioxide (CO2). 6.2.5.Sludge utilization in the agricultural sector as fertilizer assumes understanding the following aspects: a. Sludge use as fertilizer assumes constant analysis of its components but also of the soil where it is going to be recycled b. The sludge utilization is conditioned by the soil acceptance with regard to sludge components (organic matter, heavy metals, pH, etc) c. Limited experience in sludge utilization as fertilizer will requires a promotional campaign for the local farmers d. Consumer negative perception on the sludge originating from wastewater treatment plants e. Alternative route to be provided in the event that the soils using the sludge as fertilizer will reach the maximum limit of acceptance with regards to one or more sludge components.

33

STUDII I CERCETRIDeshidratare avansat a nmolurilor din staiile de epurare a apelor uzate prin CINETIK Linear Electro-Dewateringpreun cu deseurile menajere depozitate vor genera, dup o anumit perioad de timp de la nchiderea depozitului, biogaz rezultat din descompunerea anaerob a substantelor organice. Biogazul rezultat, cu un continut de metan (CH4) ce variaz ntre 40-65%, n cazul n care nu va fi captat si valorificat, va contribui la efectul de ser, cunoscndu-se faptul c efectul de ser al metanului este de 21 de ori mai mare dect al dioxidului de carbon (CO2). 6.2.5.Utilizarea nmolurilor ca fertilizator n agricultur presupune cunoasterea urmtoarelor aspecte: a. Utilizarea nmolului ca fertilizator presupune atat analizarea constant a nmolului utilizat ct si a solului pe care acesta este mprstiat ; b. Utilizarea nmolurilor este conditionat de gradul de acceptant a solului privind componentele nmolului (substant organic, metale grele, pH, etc) ; c. Experienta limitat n utilizarea nmolului ca fertilizator va necesita o promovare ctre fermierii locali ; d. Perceptia negativ a consumatorului asupra originii nmolului provenit din statiile de epurare ; e. Prevederea unei solutii alternative n cazul n care solurile, ce utilizeaz nmoluri din statia de epurare, vor atinge limita maxim de acceptant din punct de vedere a unuia sau mai multor componenti ai nmolului.

7

Conclusions7. Conclusions

This article is meant to present an alternative to the advanced sludge dewatering in order to confer wastewater treatment plants operators, consultants and process engineers a concrete solution, immediately applicable, for wastewater treatment plant sludge management. Additionally, the advanced sludge dewatering by CINETIK Linear Electro-Dewatering provides the plant operator with a series of operational advantages and multiple options regarding the present and future sludge management, out of which the most important are reiterated below: S Increase of total solids to 35-50% S Advanced sludge dewatering of the conventionally dewatered sludge in a state of cake (10-25% total solids) by accepting the effluent sludge from belt filter presses, screw filters, centrifuges, etc, without bypassing them S Sludge mass and volume reduction by up to 50-70% S Transport costs decrease, whichever the sludge route will be chosen by the operator S Tipping fees and tax reductions as lower amounts of sludge will be disposed to the solid waste landfills S Capital and operation costs reduction for any subsequent facility of sludge thermal treatment or any route of utilization by sludge recycling S Operation without any chemicals or polymers S Pathogens, viruses and parasites removal to undetectable values S Completely automated operation, adjustable per sludge characteristics and advanced dewatering expected goal. It requires personnel just for regular maintenance and repair works S Energy consumption substantially reduced compared to any sludge thermal treatment S Requires small footprints S Solution applicable wherever the sludge treatment thermal procedures are not feasible technically and financially In case any wastewater treatment plant operator, consultant or process engineer is interested in detailing the feasibility and opportunity of the advanced sludge dewatering by CINETIK ElectroDewatering I can be contacted at or or you can contact the process engineering department of PARCIS Bucharest ().

7

7.

ConcluziiConcluzii

Prezentul articol se doreste a prezenta o alternativ de deshidratare avansat a nmolurilor care s ofere operatorilor statilor de epurare, consultantilor si inginerilor de proces o solutie concret, imediat aplicabil, n gestionarea nmolurilor produse n statiile de epurare a apelor uzate. n plus, solutia de deshidratare avansat a nmolurilor prin CINETIK Linear Electro-Dewatering ofer operatorului statiei o serie de avantaje operationale si optiuni multiple prinvind gestionarea prezent si viitoare a nmolurilor, dintre care cele mai importante sunt recapitulate n continuare: S Cresterea continutului de substant uscat la 35-50% ; S Deshidrateaz avansat a nmolurile deshidratate conventional n stare de turt (10-25% SU) prin preluarea nmolului dup filtre band, centrifuge, filtre surub, etc, fr ocolirea acestora ; S Reducerea cantittilor si volumelor de nmol cu pn la 5070% ; S Reducerea costurilor de transport, oricare ar fi ruta nmolurilor aleas de operator; S Reducerea taxelor de depozitare a nmolurilor deshidratate avansat la depozitele de deseuri; S Reducerea costurilor de investitie si operare pentru orice facilitate de tratare termic ulterioar sau rut de utilizare a nmolului prin reciclarea cantittilor de nmol ; S Operare fr utilizare de chemicale sau polimeri S Reducerea patogenilor, virusilor si parazitilor pn la valori nedetectabile; S Operare complet automatizat, ajustabil functie de caracteristicile si scopul propus al deshidratrii avansate a nmolului. Necesit personal de exploatare doar pentru operatiunile de mentenant si reparatii ;

ReferencesReferences [1] - Wastewater Engineering. Treatment and Reuse. Metcalf and Eddy. Fourth Edition [2] - Enhancement of Pressure Filtration Dewatering Using Electrical Fields and Acoustic Waves Dr. Muhammad Abu-Orf (Veolia Water North America) Seth Hepner (US Filter) [3] - Reducing disposal costs through Advanced Electro-

34


STUDII SI CERCETARIDeshidratare avansat a nmolurilor din staiile de epurare a apelor uzate prin CINETIK Linear Electro-DewateringS Consum energetic substantial mai redus dect orice procedeu de tratare termic a nmolurilor S Necesit suprafete extrem de reduse ; S Solutie aplicabil oriunde procedeele termice de tratare a nmolului nu sunt fezabile tehnic si economic. n situatia n care orice operator al unei statii de epurare, consultant sau inginer de proces este interesat n detalierea fezabilitii si oportunittii aplicrii acestei tehnologii de deshidratare avansat a nmolurilor prin CINETIK Electro-Dewatering m puteti contacta la sau sau puteti contacta colectivul de inginerie de proces al firmei PARCIS Bucureti (). Dewatering Scott F. McKay, M Sc., Technology Group Leader, Mabarex Water, Wastewater & Sludge Treatment Roger Paradis, Eng., CEO Elcotech Technologies Inc. Martin Blanchette, WWTP Superintendent, City of Victoriaville (Canada) [4] - Integrating Electro-Dewatering into Advanced Biosolids Processing Ralph Eschborn, P.E., Dr. Mohammad Abu-Orf (AECOM) Dany Sarrazin-Sullivan (OVIVO) [5] - Elaborarea politicii naionale de gestionare a nmolurilor de epurare Mott MacDonald, ISPE, UTCB & BIOTEHNOL, aprile 2011. [6] - Strategia de management al nmolului n judeul Bihor Pell Frischmann Consultants i ROMAIR Consulting [7] - Managementul avansat al nmolurilor la staia de epurare Glina, Bucureti-Romnia. Staie de piroliz (ofert tehnicoeconomic) Visser & Smit Hanab GmbH, Germania; Splainex Ecosystems Ltd, Olanda; PARCIS-SRL, Romnia;Septembrie 2010 [8] - Staia de epurare Glina, Bucureti, Romnia. Deshidratarea avansat a nmolurilor prin CINETIK Linear Electro-Dewatering (ofert tehnico-financiar) ASI Consult LLC, SUA; OVIVO Water (SUA); PARCIS-SRL, Romnia; Iunie 2011

Bibliografie[1] - Wastewater Engineering. Treatment and Reuse, Metcalf and Eddy. Fourth Edition. [2] - Enhancement of Pressure Filtration Dewatering Using Electrical Fileds and Acoustic Waves. Dr. Muhammad Abu-Orf (Veolia Water North America) Seth Hepner (US Filter) [3] - Reducing disposal costs through Advanced Electro-Dewatering Scott F. McKay, M Sc., Technology Group Leader, Mabarex Water, Wastewater & Sludge Treatment Roger Paradis, Eng., CEO Elcotech Technologies Inc. Martin Blanchette, WWTP Superintendent, City of Victoriaville (Canada) [4] - Integrating Electro-Dewatering into Advanced Biosolids Processing Ralph Eschborn, P.E., . Dr. Mohammad Abu-Orf (AECOM) Dany Sarrazin-Sullivan (OVIVO) [5] - Elaborarea politicii naionale de gestionare a nmolurilor de epurare Mott MacDonald, ISPE, UTCB & BIOTEHNOL, aprile 2011. [6] - Strategia de management al nmolului n judeul Bihor Pell Frischmann Consultants i ROMAIR Consulting [7] - Managementul avansat al nmolurilor la staia de epurare Glina, Bucureti-Romnia. Staie de piroliz (ofert tehnico-economic) Visser & Smit Hanab GmbH, Germania; Splainex Ecosystems Ltd, Olanda; PARCIS-SRL, Romnia; Septembrie 2010 [8] - Staia de epurare Glina, Bucureti, Romnia. Deshidratarea avansat a nmolurilor prin CINETIK Linear Electro-Dewatering (ofert tehnico-financiar) ASI Consult LLC, SUA; OVIVO Water (SUA); PARCIS-SRL, Romnia; Iunie 2011

PREzENTARE ARTICOLE N ROMAQUATEXTUL TREBUIE S CONIN:- TITLU (ct mai succcint exprimat); - AUTORII (cu date de identificare); - REZUMAT (n limba englez); - KEYWORDS (cuvinte cheie ntre 4-7 cuvinte); - TEXT ORGANIZAT (n capitole, subcapitole etc.) in limba romana si engleza; - CAPITOL CONCLUZII; - BIBLIOGRAFIE - Redactare in WORD (OFFICE) cu font Times New Roman corp 12.

MOD DE RECENZARE: - ARTICOLUL PROPUS VA FI RECENZAT DE 12 MEMBRII AI COLEGIULUI TIINIFIC; - DURATA (dou sptmni); - REZOLUIE: l respins; l acceptat cu modificri sau completri; l acceptat sub forma propus.


35

STUDII SI CERCETARI

DiaNa MariaNa DeMLaborator Calitatea Apelor, Administraia Naional Apele Romne Administraia Bazinal de Ap Crisuri Oradea [email protected], [email protected]

ABSTRACT

Asigurarea calitii surs de date pentru evaluarea incertitudinii asociat rezultatului

The article presents measurement uncertainty assessment based on internal and external quality control data. The way of measurement uncertainty calculations follows the NORDTEST approach implemented to our laboratory data. Some heavy metals measurements uncertainty calculations are given as examples for expanded uncertainty estimation and comparison is made between the same values estimated under mathematical analytical approach. The results obtained this way allow using the new approach in order to validate the estimations get by analytical method.

Keywords: reproducibility within laboratory method and laboratory bias CRM Inter-laboratory comparison advanced sludge dewatering linear electro-dewatering cinetik

n practic exist mai multe abordri pentru estimarea incertitudinii rezultatelor msurrilor. Metoda analitic (matematic), cunoscut i ca step by step, are la baz ecuaia/ modelul matematic de calcul al rezultatului. Diagrama cauz efect (os de pete) pentru bugetul de incertitudini are ca ramuri principale, mrimile ce intr n ecuaia matematic i, ca ramuri secundare, factorii de influen a mrimilor de intrare. n aceast metod strict matematic, toate componentele sunt estimate separat iar incertitudinile individuale sunt compuse utiliznd legea propagrii incertitudinilor. Metoda este descris exhaustiv n GUM. n afar de abordarea analitic (matematic), exist alte abordri, i ele n conformitate cu GUM, respectiv SR ISO EN /CEI 17025:2005, care utilizeaz date ce grupeaz mai multe componente individuale ale incertitudinii globale. Aceste date sunt disponibile n laborator din datele de control al calitii la nivel intra-laborator i inter-laboratoare i din validarea metodei.

1.

INTRODUCERE

36


STUDII SI CERCETARIAsigurarea calitii surs de date pentru evaluarea incertitudinii asociat rezultatului

n general, n practic, cea mai bun abordare se dovedete a fi una combinat, n care anumite componente sau pai sunt grupai. Abordarea combinat este preferat deoarece, de cele mai multe ori, cuantificarea individual a tuturor componentelor incertitudinii este imposibil. [1] Este important de accentuat c, utilizarea datelor obinute practic din diagramele de control, comparri inter-laboratoare sau de la validarea metodei, dei este o cale mai uoar de estimare a incertitudinii globale nu este mai puin corect. Experiena arat c valoarea incertitudinii obinute utiliznd exclusiv metoda analitic (matematic) este deseori prea mic. Aceasta se datoreaz faptului c este dificil s se stabileasc o ecuaie matematic exhaustiv care s cuprind i s cuantifice toi factorii de influen. Astfel, se pot omite unele componente semnificative. Din aceast cauz orice incertitudine calculat prin metoda analitic trebuie comparat cu datele practice. Desigur c, n mod ideal, indiferent de metoda utilizat, valoarea estimat pentru incertitudine ar trebui s fie aceeai. Organizaia NORDTEST, n anul 2004, propune laboratoarelor de mediu din rile nordice un manual ce cuprinde modaliti de calcul a incertitudinii, practic i detaliat cu exemple. Modul de abordare pentru calculul incertitudinii asociate rezultatului este cel care utilizeaz datele din controlul calitii la nivel intern i extern: diagrame de control, validarea metodei i, respectiv, scheme de intercomparare laboratoare. Aceast modalitate s-a aplicat n laboratorul propriu utiliznd datele de controlul calitii pe anul 2009 i rezultatele obinute de laborator la schemele de inter-comparare laboratoare la care a participat ncepnd cu anul 2007. Rezultatele obinute s-au comparat cu cele obinute prin metoda analitic stabilindu-se corelaiile dintre ele.

3.

REPRODUCTIBILITATEA INTRALABORATOR (U(RW )

Incertitudinea asociat reproductibilitii intralaborator Rw, se poate obine pe mai multe ci, n funcie de specificul analizei, a probelor analizate i a mijloacelor de control intern al calitii utilizate din laborator. Modelul NORDTEST stabilete trei modaliti: S probe de control stabile care acoper toate etapele procesului analitic. n mod normal una din probe va avea un nivel sczut de concentraie iar a doua prob va avea coninut de analit situat pe domeniul de concentraii mari S probe de control care nu acoper toate etapele procesului analitic. Incertitudinea va fi estimat din proba de control i din analize repetate pe probe naturale cu nivele de concentraie diferit S probe de control instabile Este subliniat ca fiind de maxim importan necesitatea ca estimarea incertitudinii s acopere toate etapele procesului analitic i toate tipurile de matrice. n acelai timp este important ca estimarea s ia n calcul variaia pe termen lung a componentelor incertitudinilor sistematice din cadrul laboratorului, ex: soluii stoc diferite, lot nou de reactivi critici, recalibrarea echipamentului, etc. n acest scop, pentru a avea o baz reprezentativ pentru calculul incertitudinii care s reflecte astfel de variaii, numrul ideal de rezultate trebuie s fie mai mare de 50 i s acopere o perioad de timp de aproximativ un an, dar, desigur c acest necesiti difer de la o metod la alta.

2.

EVALUAREA INCERTITUDINII DE MSURARE

Asemntor abordrii analitice, diagrama cauz-efect (os de pete) pentru aceast modalitate, pe care o denumim n continuate metoda NORDTEST, propune fie combinarea incertitudinii din estimatele componentelor date de reproductibilitatea intra-laborator (Rw) i biasul laboratorului i al metodei, fie utilizarea, mai mult sau mai puin direct, a reproductibilitii sR.

Fig. 1. Modelul de calcul al incertitudinii dup metoda NORTEST.


37

STUDII SI CERCETARIAsigurarea calitii surs de date pentru evaluarea incertitudinii asociat rezultatuluiAceste indicaii aplicate n Laboratorul de Calitatea Apelor Oradea, pot fi grupate astfel: S etaloane de control la nivelul de concentraie egal cu Limita de cuantificare LOQ S determinri paralele pe probe de ap natural necunoscute Datele sunt luate din Diagrama cu int fix i respectiv, din Diagrama de fidelitate a datelor de controlul calitii pe anul 2009. 3.1. Etaloane de control ca probe de control pentru performana procesului pentru a lua n calcul influena tipului de matrice i a nivelelor diferite de concentraie asupra incertitudinii, se utilizeaz datele din Diagrama de fidelitate. n acest mod s-a obinut estimarea componentei incertitudinii de repetabilitate sr, care n cazul probelor duble (paralele) se obine din formula: sr = amplitudinea medie/1,128. Nu s-au luat n calcul perechile de date situate sub limita de cuantificare LOQ. Aceasta a dus la seturi de date mai mici pentru indicatorii cu concentraii mici n probele de ap analizate. 3.3. Reproductibilitatea intra-laborator Rw

4.

EROAREA DE JUSTEE (BIAS) A METODEI I A LABORATORULUI I INCERTITUDINEA ASOCIAT U(BIAS)

Eroarea de justee, exprimat prin biasul sau deplasarea, cum se mai regsete n literatura de specialitate, este dat de erorile sistematice. Sursele de bias (erorile sistematice) trebuie eliminate pe ct este posibil, iar rezultatul, conform GUM, trebuie corectat dac biasul este semnificativ. Biasul se poate aprecia din utilizarea de MRC (Materiale de referin certificate), din participrile la Schemele de comparri inter-laboratoare i din testele de recuperare. Att pentru estimarea biasului metodei ct i pentru biasul laboratorului trebuie luate n considerare dou componente: a) Incertitudinea proprie valorii nominale sau certificate a MRC b) Biasul, ca procent al abaterii de la valoarea nominal sau certificat a MRC 4.1. Materiale de referin certificate

Pentru a monitoriza meninerea performanelor procesului, laboratorul utilizeaz etaloane de control, preparate din alt surs dect etaloanele de calibrare. Deoarece comportarea procesului

Incertitudinea asociat reproductibilitii intralaborator Rw se obine compunnd cele doua componente. Dei componenta de repetabilitate

Tabelul 1. Abaterea standard de repetabilitate pe termen lung

este critic la nivele mici ale concentraiei de analit, etaloanele de control au valori situate la nivelul limitei de cuantificare, LOQ, a metodei. Tabelul 1 prezint centralizat datele din Diagrama cu int fix pentru cteva metale, determinate prin metoda spectrometriei de absorbie atomic cu cuptor de grafit i cu flacr. Valorile obinute in diagramele int pentru anul 2009 au fost prelucrate statistic cu Testul Nalimov. Valorile rezultate ca fiind aberante au fost eliminate. Trebuie subliniat c limita de cuantificare pentru Cr este de 0.6 g/l, dar datorit diluiilor succesive este mai uor de obinut concentraia de 0.4 0.6 g/l. Acest lucru duce la o abatere standard de repetabilitate mai mare dect la toate celelalte elemente. 3.2. Probe de control pentru matrici i nivele de concentraie diferite, abaterea standard de repetabilitate sr

este inclus de dou ori, estimata reproductibilitii intra-laborator obinut astfel este mai bun. Abaterea standard de repetabilitate (ab std rel%) pe termen lung a probelor de control, ofer informaii despre comportamentul pe termen lung i la nivel mic a concentraiei de analit, n timp ce abaterea standard de repetabilitate a probelor duble sr , d informaii despre comportarea procesului la nivele de concentraii

Pe parcursul anului 2010, laboratorul a reuit s fac experimente ale erorii de justee cu cteva MRC de matrici diferite. Acestea au fost: CRM BCR 609 Groundwater, SPSSW1Batch 114 Reference Material for Measurement of Element in Surface Water, CRM BCR - 713 Effluent wastewater. n tabelele urmatoare sunt date valorile concentraiilor pentru metalele analizate.

Tabelul 2. Abaterea standard de repetabilitate

i matrici diferite. Dup cum se observ prima este mai mare dect cea de-a doua.Formula utilizat este dat de Legea combinrii incertitudinilor:

Se observ c MRC de ape subterane are concentraia cea mai mic i nu a putut fi utilizat dect pentru dou elemente, iar materialul de referin din ap uzat (efluent) concentraia cea mai mare. O alt limitare impus n

Tabelul 3. Incertitudinea asociat Reproductibilitii intra-laborator

Deoarece probele de control utilizate n laborator sunt probe sintetice (etaloane) iar tipul de matrice este diferit de cel al probelor naturale,

38


STUDII SI CERCETARIAsigurarea calitii surs de date pentru evaluarea incertitudinii asociat rezultatuluiutilizare a fost cantitatea avut la dispoziie i stabilitatea soluiei dup ce flaconul a fost desigilat. Prin urmare, la estimarea incertitudinii biasului u(bias) componentele sunt date de: valoarea biasului, incertitudinea cu care a Sbias = 2,3% u(Cref) = 2,6% u(bias) = ((-1,9)2+ (2,3/61/2)2 + (2,6)2 )1/2 = 3,3% Pentru cazul n care se utilizeaz mai multe MRC-uri, bias i Sbias se nlocuiesc cu rdcina ptrat a mediei ptratelor acestora (Root Mean Square RMS), iar pentru u(Cref) se ia media incertitudinilor valorii certificate a MRCurilor utilizate. Pe baza acestor dou mrimi u(bias) poate fi estimat dup formula:

Tabelul 4. Caracteristicile MRC utilizate n laborator

a) Incertitudinea proprie valorii certificate a MRC Se calculeaz incertitudinea standard a valorii certificate innd cont de informaiile din certificatul de calitate despre incertitudine. Acestea se transform apoi n incertitudini standandard relative obinndu-se valorile din tabelul 5.

fost calculat biasul i incertitudinea valorii certificate a MRC fa de care s-a calculat biasul.

Cu excepia Zincului, pentru toate celelalte elemente s-au utilizat 2 sau 3 MRC. Se d mai jos rezultatele obinute pentru Plumb. Facnd calculele ca mai sus i cu valorile din tabelul 5 se obine : Bias MRC 1 = -1 %, u(Cref) = 1,3% Bias MRC 2 = 5,5 %, u(Cref) = 1,0% Bias MRC 3 = 11 %, u(Cref) = 4,3% Bias MRC 3 = 6,7% pentru diluia manual RMS bias = 7,1% iar u(Cref) = 2,2%, de unde u(bias) = 7,5% pentru diluia automat fcut de aparat, i RMS bias = 5,0% respectiv u(bias) = 5,5% la diluii manuale la valori peste 30 mg/l.

n cazul nostru am aplicat aceast formul pentru Zinc, unde condiiile au fcut s putem

Tabelul 5 .Incertitudinea standard relativ a valorii certificate a MRC

b) Calcularea biasului (deplasrii) i a incertitudinii aferente acestuia In urma experimentelor efectuate n laborator n anul 2010, s-au obinut o serie de valori pentru aceste MRC. Laboratorul a efectuat experimentele pe parcursul lunii ianuarie i februarie, iar mrimea seriilor a variat n funcie de cantitatea de soluie MRC avut la dispoziie i de stabilitatea acesteia. La seriile de valori obinute se calculeaz media, abaterea standard i abaterea standard relativ. Se calculeaz valoarea biasului (a deplasrii) ca procent al abaterii mediei valorilor obinute de laborator din valoarea certificat a MRC. bias=(Val med a lab-Cref)/Cref*100 La rndul lui, calcul biasului este nsoit de o component de incertitudine care este dat de mrimea seriei de valori din care a fost calculat Val med a lab.

utiliza un singur MRC (analiza se efectueaz prin AAS n flacr cu un debit mare de absorbie a soluiei). n tabelul 6 este dat seria de valori i repartizarea lor n timp. bias = (Val med a lab-Cref)/Cref*100 = (19,6220)/20*100= -1,9%

Pentru elementele exemplificate, tabelul 8 conine sintetizate valorile obinute n urma acestor calcule. 4.2. Comparri inter-laboratoare

Aa cum s-a amintit mai inainte, componenta de incertitudine dat de bias poate fi estimat i din rezultatele schemelor de comparare

Tabelul 6 .Valorile obtinute in laborator pentru MRC pentru zinc


39

STUDII SI CERCETARIAsigurarea calitii surs de date pentru evaluarea incertitudinii asociat rezultatuluiinter-laboratoare. n acest caz se estimeaz att variana biasului laboratorului ct i variana biasului metodei, deoarece n general, laboratoarele participante utilizeaz metode diferite. i n acest caz biasul poate fi negativ sau pozitiv. Modul de calcul al u(bias) este similar cu cel care utilizeaz MRC. Trebuie subliniat c n general, estimarea biasului din scheme de comparare inter-laboratoare are asociat o incertitudine mai mare dect biasul estimat cu ajutorul MRC, n parte datorit faptului c valoarea certificat a unui MRC este mai bine definit dect valoarea nominal sau atribuit dintr-un exerciiu de comparare inter-laboratoare. Uneori incertitudinea calculat u(Cref) dintr-un astfel de exerciiu este att de mare nct nu este valabil pentru calculul biasului.Tabelul 8 .Incertitudinea asociat Biasului laboratorului

5.

CALCULUL INCERTITUDINII STANDARD COMPUSE I EXTINSE

Calculul incertitudinii standard compuse se efectueaz prin compunerea componente

Documents

Romaqua Numarul 4 2011