Constructia si functionarea decantoarelor primare

Constructia si functionarea decantoarelor primare

Decantoarele primare au rolul de retine particulele mici cu dimensiuni mai mici de 0,2 mm si care nu au fost retinute de deznisipatoare. Aceste particule se gasesc sub forma unor flocoane sau stau in suspensie in apa intrucat, au o densitate mult apropiata de densitatea apei. Este important sa fie retinute aceste particule din apele uzate pentru a permite ca procesul de epurarea biologica ce urmeaza procesului de decantare primara, sa poata fi mult mai performant.

Decantoarele primare, poarta aceasta denumirea pentru ca ele fac parte din prima treapta de epurare, respectiv treapta de epurarea mecanica. Dupa treapta de epurare biologica urmeaza o noua decantare numita decantare secundara, pentru ca apartine de treapta secundare de epurare numita si treapta biologica. Atat decantoarele primare cat si cele secundare au acelasi principiu de proiectare si functionare.

Dupa modul si directia de curgere a apei in decantor, acestea se pot impartii astfel:

Decantoare orizontale;

Decantoare verticale;

Decantoare radiale.

Procesul de decantare este un proces complex si depinde de multi factori, dintre care amintim: durata de stationare a apei in decantor, gradul de incarcare a apei in substante care se pot decanta, viteza de decantarea, modul de intrarea si iesire a apei in decantor etc.

Avand in vedere problemele complexe care apar in procesul de decantare, dar si conditiile fizico-chimice si hidraulice care influenteaza procesul de ridicare a particulelor la suprafata apei sau de depunere pe fundul bazinului, este bine sa se faca determinari experimentale prealabile inainte de a se incepe faza de proiectare a decantorului.

In figura 3.46 este prezentat rezultatul unor experimentari pentru determinarea duratei de sedimentare pentru cateva ape menajere uzate, cu diferite concentratii de materiale aflate in suspensie.

Asa cum an precizat mai sus, durata de stationare a apei in decantor este elementul de baza in proiectarea decantorului. Daca nu avem conditii de experimentari de laborator, atunci putem sa folosim literatura de specialitate, din Romania (STAS 4162/1-89), care recomanda durata minima de stationare a apei 1,5 ore, in timp ce literatura germana recomanda 1,5 - 2 ore, iar normele americane tin seama si de adancimea decantorului (factor important intrucat durata de decantare depinde si de distanta pe care trebuie sa o parcurga particula de la suprafata apei pana pe fundul decantorului), astfel ca se recomanda o durata de stationare cuprinsa intre 1,25 ore si 3 ore. Cresterea duratei de stationare peste 3,5 ore nu se recomanda decat in cazul se doreste si o scaderii a indicelui CBO₅ la iesirea apei din decantor, sau pentru ape uzate industriale bogate in compusi organici sau metale grele.

Fig.3.46. Diverse curbe de sedimentare pentru materii solide aflate in suspensie in ape menajere uzate

1 - apa menajera uzata cu o concentratie a materiilor solide de 0,5-1,5 ml/dm³; 2 - idem cu 1,6-2,5 ml/dm³; 3 - idem cu 2,6-3,4 ml/dm³; 4 - idem cu 3,5-4,7 ml/dm³; 5 - idem cu 5,5-6,3 ml/dm³

La debite mari de ape uzate, incarcare mare in substante in suspensie si durata de stationare mare, rezulta din calcule un volum util mare a decantorului, ceea ce necesita teren mai mare ocupat de decantor, dar si costuri mai ridicate cu investitia, de aceea s-a cautat reducerea volumului decantorului prin reducerea timpului de stationare a apei in decantor, fara a reduce eficienta decantorului. In acest sens cercetarile efectuate pentru reducerea duratei de stationare recomanda urmatoarele metode:

Introducerea de substante care sa accelereze sedimentarea;

Aerarea suplimentara a apei pentru a grabi formarea de flocoane la suprafata apei;

Tratarea preliminara cu coagulanti chimici.

Pentru o buna functionare a procesului de decantare este foarte important ca apa sa intre si sa fie evacuta cat mai lin si mai uniform. Modul de distributie si respectiv de deplasare a apei in decantor trebuie sa se realizeze in tot volumul apei din decantor. De aceea intrarea apei in decantoare se face prin intermediul unor camere distribuitoare de apa, prevazute cu vane de reglare a debitelor, iar evacuarea apei se face printr-un sistem de deversoare si rigole de colectare. Important de retinut este faptul ca existenta vantului, mai ales in cazul decantoarelor de mari dimensiuni si fara paravane de vant duce la scaderea eficientei decantorului.

Un alt factor de influenta asupra eficientei decantorului este temperatura apei in decantor in raport cu temperatura apei uzate la intrarea in decantor. Diferenta de temperatura duce la diferente de densitate care influenteaza traiectoria apei la intrarea in decantor. In figura 3.47 este prezentata schematic influenta diferentei de temperatura asupra modului de circulatie a apei intr-un decantor orizontal prevazut cu camera de intrare a apei si camera de colectare a apei decantate. Camera de intrare asigura atat depunerea unor particule cu densitate mai mare, dar si linistirea apei, astfel ca apa va intra in zona centrala cu o viteza mica si uniforma pe toata latimea bazinului decantor. Se poate observa ca in absenta vantului, curgerea este influentata foarte mult chiar si pentru o diferenta de un grad a apei

Fig.3.47. Circuitul apei in decantorul orizontal in

functie de temperatura apei uzate

a)     t_{intrare apa uzata} < t_{apa decantor} ; b) t_{intrare apa uzata} > t_{apa decantor};

b)     t_{intrare apa uzata} = t_{apa decantor};

1.Decantoare orizontale

Decantoarele orizontale sunt mult raspandite pentru ca sunt constructii relativ simple si usor de intretinut, dar ocupa mult spatiu. Sunt bazine de mari dimensiuni, cu lungimi cuprinse intre 30 si 100 m si adancimi de pana la 3 m. De regula pentru economie de teren si beton armat se construiesc mai multe decantoare in paralel, avand in comun sistemul de curatire si de evacuare a namolului. Radierul bazinului are o mica inclinare de 0,01, dar invers sensului de curgere a apei, pentru a asigura o usoara curgere a namolului spre palnia de colectare a namolului.

In figura 3.48 este prezentata o sectiune printr-un decantor orizontal la care intrarea apei se face printr-un canal cu deflector si evacuarea apei se face printr-o rigola. Colectarea namolului se face in palnia plasata dupa intrarea apei

Fig.3.48 Sectiune printr-un decantor orizontal, prevazut cu palnie pentru acumularea namolului si deflector la intrarea apei.

De regula decantoarele orizontale sunt tipizate in functie de volumul de apa uzata si timpul de stationare, fapt ce asigura costuri reduse de executie ca urmare a faptului ca se realizeaza din prefabricate.

Pentru a sigura o distributie uniforma a apei in decantor acesta poate fi prevazut cu pereti transversali semiscufundati cu inaltimi cuprinse intre 0,5 si 0,7 m. Acesti pereti au si rolul de a disipa energia cinetica a apei la intrarea in decantor, asigurand astfel o curgere linistita si pe orizontala a apei. Pentru cresterea eficacitatii decantorului acesti pereti transversali se pot plasa si inainte de zona de deversare a apei din decantor.

Din punct de vedere teoretic dimensionarea unui decantor consta in stabilirea volumului si a dimensiunilor geometrice ale decantorului a numarului de incinte sau de decantoare urmata de alegerea decantoarelor conform precizarilor dimensionale din standardul 4162-89, cel mai apropiat ca dimensiune, dar mai mare.

Dimensionarea decantorului incepe cu stabilirea volumului, cere se face cu formula:

In formula de mai sus avem urmatoarele notatii:

este debitul de calcul, in m³ /h, care pentru siguranta este dublul debitului orar maxim al apei uzate colectate;

este durata procesului de decantare in ore, care se poate stabili din STAS 4162 89, sau se poate lua din tabelul 7.4

Durata procesului de decantare in ore Tabelul 3.4

Incarcarea superficiala numita si "sarcina de suprafata" este determinata de raportul Q / A_o, respectiv raportul dintre debitul de apa uzata care traverseaza bazinul decantor si suprafata in plan orizontal al bazinului. Din punct de vedere al marimilor fizice ce intervin in formula de mai sus, avem ca rezultat m / h, deci din punct de vedere teoretic este o viteza, iar ca valoare ea trebuie sa fie mai mica decat viteza de sedimentare a particulelor.

Aria orizontala a decantorului primar se poate calcula cu relatia:

In care u este viteza de sedimentare a particulelor, sau asa numita incarcare superficiala si care se determina experimental, sau in cazul in care nu se pot face astfel de determinari experimentale se poate utiliza experienta in domeniul si care este centralizata in tabelul 3.5. In tabelul 3.5 stabilirea incarcarii superficiale (viteza de sedimentare) se face in functie de concentratia in suspensii sedimentabile a apei uzate, exprimata in mg / dm³ si eficienta reducerii procentului de suspensii dorita pentru decantor in %.

Viteza de sedimentare "u" functie de concentratie in sedimente Tabelul 3.5

Un alt element important in proiectarea unui decantor este aria sectiunii transversale a decantorului si care se determina cu relatia:

In formula de mai sus V_o este viteza in plan orizontal al apei in decantor si ea nu trebuie sa depaseasca valoarea de 10 mm / s.

Lungimea minima utila a decantorului rezulta din produsul dintre viteza in plan orizontal apei in decantor si durata de stationare a apei in decantor, deci:

Latimea utila a decantorului se calculeaza impartind valoarea sectiunii orizontale a decantorului la lungimea decantorului:

In formula de mai sus avem urmatoarele notatii:

n este numarul de compartimente al decantorului (minim doua) si depinde de latimea totala B, tinandu-se seama de standardele referitoare la constructia decantoarelor (existenta prefabricatelor, dimensiunea instalatiilor de curatire a decantoarelor de namolul depus);

b₁ este latimea utila a unui compartiment al decantorului.

Pornind de la elementele calculate si avand in vedere prevederile standardului 4162 -89 se vor stabilii si celelalte dimensiuni si elemente geometrice ale decantorului. In figura 3.49. sunt prezentate cateva elemente geometrice ale unui decantor orizontal realizat din beton armat

Fig.3.49. Elemente constructive ale unui decantor orizontal (STAS 41-8962)

1 - intrare apa; 2 - jgheab pentru colectarea materiilor plutitoare; 3 - deversor pentru apa decantata; 4 - rigola pentru colectarea apei decantate; 5 - pod raclor pentru colectarea namolului; 6 - tampon amonte pentru podul raclor; 7 - tampon aval pentru podul raclor; 8 - palnie pentru colectarea namolului decantat.

Volumul palniei in care se acumuleaza namolul in m³ / zi, respectiv volumul de namol ce se poate depune intr-o zi in decantor se poate determina cu relatia:

[m³ / zi]

In formula de mai sus avem urmatoarele notatii:

E_d este eficienta operatiei de decantare in procente ( vezi tabelul 3.5)

C_i este concentratia initiala a apei uzate in suspensii, in N /m³ ;

este greutatea specifica a namolului ( 1000 - 1200 daN / m³ )

p este umiditatea namolului depus in decantor (orientativ circa 95%)

Q_c este debitul de calcul al apelor uzate ce intra in decantor, in m³ /zi.

In figura 3.50 este prezentat schematic un decantor orizontal la care curatirea fundului bazinului este realizata de un pod raclor prevazut cu un sistem de razuire a fundului bazinului, care depune namolul in palnia de colectare pentru namol. Viteza de deplasare a podului raclor trebuie sa fie suficient de mica pentru a crea curenti care sa ridice namolul depus. De regula viteza de deplasare este cuprinsa intre 2 si 5 cm / s, astfel ca un ciclu de curatire sa dureze in jur de 45 de minute.

Fig.3.50. Schema unor decantoare orizontale

a-     cu pod raclor; b - cu transportor cu racleti a namolului.

In cazul decantorului prevazut cu pod raclor si palnie de colectarea a namolului este necesara si o pompa pentru evacuarea namolului. In figura 3.51 este prezentata o astfel de pompa mobila care deserveste mai multe palnii ale unui decantor cu mai multe compartimente.

Fig. 3.51. Decantor cu pompa mobila pentru namol

2. Decantoare primare radiale

Sunt numite si decantoare tip DORR. Sunt de fapt decantoare orizontale circulare, la care apa se deplaseaza dinspre centrul spre exteriorul decantorului, deci radial. Viteza de deplasare a apei scade dinspre centru spre periferia decantorului favorizand astfel decantarea suspensiilor. In figura 3.52. este prezentat schematic principiul de functionare unui decantor radial.

Fig.3.52. Principiul de functionare a unui decantor radial.

Intrarea apei in acest tip de cantor se face in centru decantorului, distributia apei se face printr-un tub central care are un diametru cuprins intre 10 si 20 % din diametru decantorului, acesta este prevazut cu orificii si cu deflectoare plasate in fata orificiilor. Evacuarea apei decantate se face pe circumferinta superioara a decantorului intr-o rigola circulara prevazuta cu un sistem de deversare reglabil.

Namolul care se depune pe radierul decantorului este razuit si impins in zona centrala a decantorului de catre un pod raclor prevazut cu mai multe brate de care sunt fixate o serie de palete reglabile pe care sunt atasate benzi de cauciuc care asigura contact in permanenta cu radierul bazinului. Namolul astfel colectat este trimis spre o palnie de colectare de unde este evacuat prin intermediul unei pompe de namol spre un bazin de colectare a namolului.

Namolul evacuat poate avea trei trasee, fie spre metantancuri pentru fermentare si obtinere de biogaz, spre etapa de epurare biologica fiind considerat un namol activ ce contine substante organice si bacterii constituind elementul de accelerare a procesului de epurare biologica in combinatie cu insuflarea de aer, sau spre statia de dezhidratare a namolului pentru a fi usor de transportat si depozitat.

Acelasi pod raclor este dotat la partea superioara si cu un brat metalic pe care sunt montate dispozitive de colectare a materiilor plutitoare din decantor si de a le dirija spre o palnie de evacuare a materiilor plutitoare.

In figura 3.53 este prezentata traiectoria apei si a particulelor ce se decanteaza intr-un decantor radial orizontal.

Fig. 3.53. Traiectoria apei si a sedimentelor intr-un decantor radial

1 - intrare apa bruta; 2 - depunere sedimente; 3 - evacuare apa ;

4 - deflector.

Asa cum am precizat mai sus podul raclor are un rol foarte important in functionarea decantorului. Viteza lui de rotire trebuie sa fie mica pentru a nu crea curenti perturbatori in apa. In figura 3.54 este prezentat mai detaliat un astfel de pod raclor care deserveste un decantor radial.

Fig. 3.54. Podul raclor a unui decantor radial

Principalele componente ale unui pod raclor sunt prezentate, precum si modul de actionare al acestuia sunt prezentate in figura 3.55.

Se pot observa in figura cateva detalii constructive si principalele dimensiuni atat a decantorului cat si al podului raclor

Fig. 3.55. Raclorul unui decantor radial orizontal pentru apa

1 - pivot central; 2 - grinda radiala tip cheson; 3 - grinda de capat

cu mecanism de antrenare; 4 - lama racloare; 5 - placa pentru de-

versarea apei decantate; 6 - balustrada; 7 - tablou electric; 8 - placi

deflectoare pentru apa de intrare.

Dimensionarea decantoarelor radiale

Dimensionarea decantoarelor primare radiale se face pornind de la stabilirea dimensiunilor de baza, respectiv volumul, aria suprafetei orizontale si inaltimea utila. Apoi din standardul 4162/1 - 89 se alege decantorul cel mai apropiat ca dimensiuni, dar mai mare, pentru a avea siguranta calitatii procesului de decantare.

Volumul decantorului se calculeaza cu formula urmatoare:

In care avem urmatoarele notatii:

Q_c este debitul de calcul, in m³ /h ( de regula se ia Q_zi.max );

t_d este timpul necesar pentru decantarea suspensiilor;

Un alt element important de dimensionare a unui decantor radial este aria suprafetei orizontale a decantorului si care se stabileste cu formula:

;

In formula de mai sus avem urmatoarele notatii;

u este viteza de sedimentare, sau asa numita incarcare superficiala

(tabelul 3.5);

D₂ este diametrul mare al decantorului;

d₁ diametrul palniei de acumulare a namolului depus in decantor;

Un alt element important pentru dimensionarea decantorului este inaltimea utila a acestuia, respectiv inaltimea in zona de sedimentare si care depinde in principal de viteza de sedimentare. Calcului inaltimii se face cu relatia:

Aceste elemente care au fost dimensionate, respectiv: volumul decantorului, aria suprafetei orizontale si inaltimea utila, sunt elementele de baza in stabilirea dimensiuni decantorului conform STAS 4162/1 - 89, de unde se pot stabilii celelalte dimensiuni.

In figura 3.55. este prezentat un decantor standardizat cu diametrul 25 m si inaltimea utila de 3 m.

Un alt element ce trebuie determinat este inaltimea trunchiului de conului pentru colectarea namolului. Aceste este prezentat ca dimensiune in standard, dar depinde de incarcarea apei in suspensii sedimentabile. Ca urmare pentru stabilirea inaltimii acestui trunchi de con trebuie sa se determine experimental cantitatea de sedimente pe care le contine apa uzata, precum si timpul dintre doua evacuari ale namolului. Daca incarcarea in sedimente este mare se poate micsora intervalul de evacuare a namolului pentru ca altfel ar creste costurile cu investitiile.

Fig.3.55. Decantor radial orizontal standardizat

3.Decantoarele primare verticale

Aceste tipuri de decantoare sunt mai putin utilizate si se recomanda in cazul in care nu este teren suficient pentru construirea decantoarelor orizontale, intrucat sunt constructii mai scumpe si mai greu de supravegheat si intretinut. De asemenea ceste tipuri de decantoare se recomanda pentru situatia cand panzele freatice sunt de mare adancime, pentru ca aceste constructiile sunt subterane. Din motive de eficienta economica si simplificare a realizarii practice, aceste tipuri de decantoare sunt mai mici ca si dimensiune, spre exemplu diametrul maxim nu depaseste 7 m, iar inaltimea 8 metri, in consecinta sunt decantoare pentru debite relativ mici.

Poarta denumirea de decantoare verticale pentru ca, traseul apei este in principal pe verticala. Apa intra in decantor in partea inferioara printr-un tub central, parcurge decantorul in sens ascendent, iar apa este evacuata pe la periferia decantorului in partea superioara. Substantele decantate se depun in partea conica centrala a decantorului din doua motive: in primul rand datorita inertiei particulele mai grele isi continua traiectoria spre partea de jos a decantorului chiar daca apa isi schimba traiectoria si in al doilea rand datorita vitezei foarte mici de deplasare ascensionala a apei particulele mai grele cad spre partea de jos a decantorului cu o anumita viteza care trebuie sa fie mai mare decat viteza ascensionala a apei. In figura 3.56 este prezentat schematic traiectoria apei intr-un decantor vertical.

Fig.3.56. Deplasarea apei intr-un decantor vertical

Eficienta acestor tipuri de decantoare depinde in primul rand de diferenta intre viteza de deplasarea pe verticala apei si viteza de deplasare a particulelor spre partea de jos a decantorului. In cazul particulelor usoare, acestea raman in suspensie in apa si se vor ridica la suprafata apei din decantor si daca nu se iau masuri apare riscul ca aceste particule sa fie evacuate o data cu apa, ducand la scaderea eficientei procesului de decantare. In acest caz in care exista in apa astfel de particule, se recomanda ca viteza de deplasare a apei sa fie mult micsorata, astfel ca aceste particule sa  nu fie evacuate din decantor, ele urmand sa pluteasca la suprafata apei si sa se ciocneasca cu alte particule formand aglomeratii si in final se realizeaza un strat uniform de suspensii care functioneaza ca un filtru biologic oprind toate suspensiile care sunt antrenate de apa. Pe de alta parte suspensiile care se aglomereaza in conglomerate mai mari pot sa intruneasca conditiile de cadere pe fundul decantorului. Din aceste considerente aceste tipuri de decantoare se recomanda mai ales ca decantoare secundare dupa faza de epurare biologica.

Si aceste decantoare trebuie sa respecte anumite dimensiuni prevazute in standardul 4162/1 - 89. In figura 3.57. este prezentat schematic un decantor vertical, precum si principalele dimensiuni prevazute in standard.

Fig. 3.57. Decantor vertical cu principalele dimensiuni

Dimensionarea unui astfel de decantor incepe prin stabilirea vitezei de deplasare pe verticala a apei care sa asigure decantarea suspensiilor. Din datele experimentale cunoscute se recomanda ca viteza de deplasare a apei pe verticala nu trebuie sa depaseasca 0,7 mm / s.

Dimensiunile importante sunt sectiunea decantorului si inaltimea acestuia. Sectiunea orizontala a decantorului se stabileste cu formula obisnuita:

In formula de mai sus avem urmatoarele notatii:

D este diametrul mare al decantorului vertical ( maxim 7 m);

Q_c este debitul de calcul, respectiv debitul maxim de apa uzata;

u este viteza ascensionala a apei ( recomandata 0,7 mm / s);

d₁ este diametru tubului central prin care este introdusa apa in decantor.

Aria orizontala tubului central se calculeaza cu formula:

In aceasta formula avem urmatoarele notatii:

v_i este viteza pe verticala apei in tubul central ( se recomanda 30 mm / s)

Un alt element dimensional important este inaltimea utila a decantorului si care se stabileste cu formula:

H_u = u.t_d

In formula de mai sus avem urmatoarele notatii:

t_d este durata de stationare a apei in decantor si de regula se stabileste experimental punand conditia ca un anumit procent din suspensii sa se decanteze in acest timp.

Inaltimea decantorului vertical din motive constructive si de intretinere este limitat la 4 m, dar trebuie sa respecte conditia:

Lungimea tubului central trebuie sa fie mai mica decat inaltimea zonei utile si se calculeaza cu relatia:

H_t = 0,8.H_u

Dupa stabilirea dimensiunii decantorului trebuie sa se stabileasca numarul acestora in cazul in cazul debitul de apa uzata este mare iar calculul ar duce la dimensiuni mari ale decantorului. Deci asa cum am mai precizat diametrul recomandat pentru decantorul vertical este de maxim 7 m, dar daca totusi calculele duc la o mai mare dimensiuni a diametrului se poate accepta si un diametru de pana la 10 m, dar numai cu unele modificari constructive privind sistemul de colectare a apei decantate, decat sa se construiasca doua decantoare de 7m.

Partea inferioara a decantorului de forma tronconica este zona de colectare a namolului. Are o inclinare mai mare de 1:1, pentru a asigura curgerea sub greutate proprie a namolului pana la baza trunchiului de con. Evacuarea namolului din aceasta zone se poate face prin pompare sau sifonare.

Adancimea totala a decantorului se stabileste cu relatia :

H = Hs +H_u + H_def + H_a + H_d

In aceasta relatie avem urmatoarele notatii, care se vad si in figura 3.57:

H_s este inaltime de siguranta ( 0,4 - 0,5 m);

H_def este  distanta de la tubul central pana la deflectorul pentru apa;

H_a este distanta de la deflector pana la nivelul la care se acumuleaza suspensiile decantate;

H_d este adancimea utila a conului pentru acumularea depunerilor.

In figura 3.58. este prezentata constructia unui decantor vertical subteran, cu principalele dimensiuni. Se evidentiaza conductele de aductiune a apei si de evacuare a apei decantate. Pentru a putea realiza verificarea si unele reparatii decantorul este prevazut cu un sistem de golire. Evacuarea depunerilor se face printr-o conducta centrala si o pompa de namol. Sistemul de robinete comandate din exterior asigura toate reglajele necesare decantorului.

Fig.3.58. Schema si dimensiunile principale ale unui decantor vertical

1 - admisia apei in decantor; 2 - evacuarea apei din decantor; 3 - jgheab pentru colectarea apei decantate; 4 - tub pentru prea-plin; 5 - conducta de golire a decantorului; 6 - tubul central prin care se face admisia apei; 7 - spatiul util al decantorului; 8 - zona de colectare a depunerilor.

Pornind de la aceste tipuri clasice de decantoare au aparut o serie de variante din necesitatea de a rezolva anumite situatii punctuale. Spre exemplu pentru localitati mici sau zone locuite mai izolate, pentru reducerea costurilor cu investitiile, pentru a creste eficienta decantoarelor sau pentru obtinerea de biogaz.

4.Decantoarele cu etaj

Aceste tipuri de decantoare se mai numesc si decantoare Imhoff sau Emscher si sunt in principiu decantoare primara pentru ape uzate provenite de la localitati mici de pana la 20.000 de locuitori sau pana la un debit de apa uzata de  10.000 m³ / zi.

Denumirea de decantoare cu etaj vine de la faptul ca este structurat pe doua nivele, la nivelul superior ( fig.3.59.) are loc decantare apei in asa numitele jgheaburi laterale, care functioneaza ca decantoare longitudinale orizontale, suspensiile cad prin fanta jgheabului in partea de jos a decantorului unde are loc fermentarea anaeroba a namolului bogat in substante organice producandu-se biogaz.

Fig.3.59. Schema de principiu al unui decantor cu etaj 

Trebuie mentionat faptul ca jgheaburile decantoare au o constructie speciala, in sensul ca un perete este mult mai lung, depasind partea inferioara a celuilalt perete pentru a nu permite biogazului produs prin fermentare sa intre in jgheabul decantor, biogazul fiind colectat intr-un clopot metalic plasat peste decantor.

Intrarea apei in jgheab se face printr-un capat, iar evacuarea prin capatul opus cu ajutorul unui sistem de deversoare reglabile si rigole. Latimea unui jgheab este de 3 m, adancimea de circa 1,2 - 2 m.

Principalele dimensiuni ale unui astfel de decantor se stabilesc cu urmatoarele formule:

In formula de mai sus avem urmatoarele notatii:

V_j este volumul jgheaburilor decantoare;

Q_c este debitul de calcul, de regula este debitul zilnic maxim;

t_d timpul de decantare;

Fig.3.60. Decantor cu etaj cu clopot pentru colectarea gazului

1 - clopot pentru colectarea biogazului; 2 - jgheabul decantor;

3 - zona de fermentare a namolului; 4 - sistem de antrenare;

5 - sistem de etansare a clopotului.

Sectiunea transversala a unui jgheab decantor se determina cu relatia:

A_j = b.h₁ + 0,3 . b²

In aceasta formula avem urmatoarele notatii:

b este latimea jgheabului decantor (recomandat 3 m);

h₁ este inaltimea utila ( partea verticala) a jgheabului.

Lungimea totala a jgheaburilor se determina cu relatia:

Numarul de jgheaburi necesara se determina cu relatia:

;

In formula de mai sus avem urmatoarele notatii:

l_j este lungimea unui jgheab plasat in decantorul circular cu diametrul D.

Daca diametru  decantorului etajat este de 6 m, atunci vom avea un singur jgheab egal ca lungimea cu diametrul "D" al decantorului, iar daca decantorul are diametrul de 10m, atunci vom folosi doua jgheaburi de lungimi apropiate cu a diametrului "D".

Suspensiile cazute prin fanta jgheabului in partea de jos a decantorului vor genera biogaz prin procesul de fermentare anaeroba, numita si fermentare metanica. Aceste spatii in care namolurile ce contin substante organice fermenteaza, nu sunt incalzite, si ca urmare se prefera constructiile subterane, care pot sa mentina o temperatura pozitiva si pe timp de iarna, altfel durata procesului de fermentare metanica dureaza foarte mult chiar si 120 de zile.

Evacuarea namolului fermentat din decantor se face prin intermediul unor conducte din fonta. Volumul spatiului destinat fermentarii se poate calcula cu relatia:

In formula de mai sus avem urmatoarele notatii:

N este numarul de locuitori deserviti de statia de epurare;

c este capacitatea specifica de fermentare, in dm³ /om si care se ia din tabelul 3.6

Capacitatea specifica de fermentare  Tabelul 3.6.

Exploatarea acestor tipuri de decantoare ridica anumite probleme legate asigurarea conditiilor pentru fermentarea metanica. Acest fapt implica luarea urmatoarelor masuri: amorsarea procesului de fermentare prin introducerea unui namol fermentat, care contine bacteriile necesare desfasurarii procesului, distrugerea periodica a crustei care se formeaza la suprafata stratului de namol, eliminarea continua spumei ce se formeaza la suprafata apei din bazin, s-au introducerea de substante antispumante; curatarea periodica a fantelor jgheabului, etc.

Utilizarea acestor tipuri de decantoare cuplate cu instalatiile de captare si acumulare a gazelor sunt utile pentru debite relativ de ape uzate si prezinta avantajul unor constructii compacte, relativ ieftine si care poate asigura o sursa de gaz pentru nevoile statiei de epurare.

5. Decantoare speciale

In scopul accelerarii procesului de decantare s-au dezvoltat noi tipuri de instalatii de decantare care realizeaza si introducerea agentilor floculanti si amestecarea apei cu solutia de apa cu substantele floculante. Sistemul asigura o mai rapida concentrare a suspensiilor in aglomerari de mari dimensiuni care se sedimenteaza mult mai repede.  In figura 7.67 este prezentat un decantor special tip "Accelerator".

Fig.3.60. Decantor tip "Accelerator"

intrare apa bruta; 2 - prima camera de amestec; 3 - agitator cu

palete;  4 - a doua camera de amestec; 5 - camera de separare suspensionala; 6 - jgheaburi de colectare radiala a apei limpezite;

7 - plecare apa limpezita; 8 - evacuare namol; 9 - camera de co-

lectare namol; 10 - golire; 11 - motor de antrenare al agitatorului.