Tratarea Namolurilor

8/12/2019 Tratarea Namolurilor

1/14

XIII. PROCESE UNITARE PENTRUTRATAREA NMOLURILOR

Formarea i caracteristicile nmol rilor Epurarea apelor uzate, n vederea evacurii n receptoriinaturali sau a recirculrii, conduce la reinerea i formarea unor

cantiti importante de nmoluri ce nglobeaz att impuritileconinute n apele brute, ct i cele formate n procesele de epurare.

Schemele tehnologice aplicate pentru epurarea apelor uzateindustriale i oreneti, din care rezult nmoluri se pot grupa ndou mari categorii: cele privind epurarea mecano chimic i celeprivind epurarea mecano biologic. !n fig. " i # se prezintprincipalele surse de nmol n cadrul schemelor de epuraremenionate.

Fi!." S rse #e nmol #in sta$ia #e e% rare mecano & 'iolo!ic

$in punct de vedere fizic, nmolurile provenite din epurareaapelor uzate se consider sisteme coloidale comple%e, cu compoziiieterogene, coninnd particule coloidale & d ' " ( ), particule

1


2/14

dispersate &d * " "++ ( ), agregate, material n suspensie etc.,avnd un aspect gelatinos i coninnd foarte mult ap.

$in punct de vedere tehnologic, nmolurile se consider cafaz final a epurrii apelor, n care sunt nglobate produse ale

activitii metabolice, materii prime, produi intermediari i produsefinite ale activitii industriale.

Fi!.( S rse #e nmol #in staia #e e% rare mecano ) c*imic

rincipalele tipuri de nmol ce se formeaz n procesele deepurare a apelor uzate sunt:

nmol primar, rezultat din treapta de epurare mecanic- nmol secundar, rezultat din treapta de epurare biologic- nmol mi%t, rezultat din amestecul de nmol primar i

dup decantarea secundar, obinut prin introducereanmolului activ n e%ces n treapta mecanic de epurare-

nmol de precipitare, rezultat din epurarea fizico chimica apei prin adaos de ageni de neutralizare, precipitare,coagulare floculare.

$up stadiul lor de prelucrare n cadrul gospodriei de nmol,se pot clasifica:

nmol stabilizat &aerob sau anaerob)- nmol deshidratat &natural sau artificial)-

2


3/14

nmol igienizat &prin pasteurizare, tratare chimic saucompostare)-

nmol fi%at, rezultat prin solidificare n scopul imobilizriicompuilor to%ici-

cenu, rezultat din incinerarea nmolului-lasificarea nmolurilor dup compoziia conduce la luarea nconsiderare a dou mari categorii:

nmoluri cu compoziie predominant organic, ce coninpeste /+0 substane volatile n substana uscat i care,de regul, provin din epurarea mecano biologic-

nmoluri cu compoziie predominant anorganic, ceconin peste /+0 din substana uscat i care de regul,provin din epurarea fizicochimic.

Caracteristicile +i,ico&c*imice ale nmol rilor entru caracterizarea nmolurilor se apeleaz la:

indicatori generali &umiditate, greutate specific, p1,raport mineral volatil, putere caloric etc.)-

indicatori specifici &substane fertilizante, detergeni,metale, uleiuri i grsimi etc.) n funcie de provenienaapei uzate industriale.

$atorit naturii comple%e a nmolurilor, indicatorii generali ispecifici se completeaz cu ali parametri ce caracterizeaz modul decomportare a nmolurilor la anumite procese de prelucrare&fermentabilitate, filtrabilitate, compresibilitate, flotabilitate).

rincipalele caracteristici fizico chimice ale nmolurilor careprezint interes n tehnologia de prelucrare i evacuare sunt analizate n cele ce urmeaz.

Umiditatea sau coninutul de ap 2ceasta variaz n limite foarte largi, n funcie de natura

nmolului &mineral sau organic), de treapta de epurare din careprovine &primar, secundar, de precipitare etc.). 2stfel materialele grosiere reinute pe grtare i site auumiditate de 3+0, nmolul primar proaspt 4/ 450, nmolul activ ne%ces 46 44,/0 i nmolul de precipitare 4# 4/0 &tabelul nr. ".) !npractica prelucrrii nmolului este important a cunoate modul delegare a apei i energia necesar pentru ndeprtare.

3


4/14

Greutatea specific a nmolului 2ceasta depinde de greutatea specific a substanelor solide

pe care le conine, de umiditatea lor i de proveniena nmolului ncadrul staiei: nmolul primar brut are o greutate specific de ",++7

",+"+ t8m9

, nmolul activ e%cedentar are valori mai mici, n ur de",++" t8m9, iar dup ngroare ",++9 t8m9.Mineral i volatil n substan uscat

2cesta este un criteriu de clasificare a nmolurilor & nmolorganic n care ; 8 < ' " i nmol anorganic n care ; 8 < = " ) i uncriteriu de selecie a procedeelor de prelucrare, ntruct un nmolulorganic este putrescibil i se are n vedere mai nti stabilizarea samai ales pe cale biologic &fermentare anaerob, stabilizare aerob),pe cnd nmolul anorganic se prelucreaz prin procedeefizicochimice &solidificare, e%tracie de componente utile etc.).

Ta'el nr."Caracteristicile #e +iltra'ilitate ale nor nmol ri in# striale

Pro-enien$a nmol l i Umi#itatea ini$ial

Re,isten$a s%eci+iccon-en$ional la+iltrare "/"0 cm1!

Coe+icient #ecom%resi'ilitate

s>mol primar ? filatur 63,+ ""6+ +,3+>mol de precipitare ? tbcrie 66,5 ? 4+,4 #+ ? #/ +,5/>mol primar brut ? combinat chimic 4/,6 ? 4+,3 9"+ ? 95/ +,3>mol primar ? prelucrare carbonifer 6/,+ ? 4#,+ 9++ ? "#++ +,6+>mol de precipitare ? rulmeni 4/,3 ? 43,5 63 ? "66 +,5 ? +,4>mol de precipitare ? combinat chimic 49," ? 47,7 #+ ? 9+ +,3+>mol de precipitare ? detergeni 46," "",# ","3>mol primar ? buturi alcoolice 45," ? 46,3 /4"+ ? 3+++ +,3 ? ",9>mol biologic n e%ces ? combinatchimic

46,/ ? 46,5 #4/9 7947 ","

>mol primar brut ? cresctorii porci 47,5 ? 45,# 357 ? 5+7 >mol biologic n e%ces? cresctoriiporci

45 ? 44 /+++ ? 5++ +,4 ? ",#

>mol biologic n e%ces & aerareprelugit )? industria te%til

45,6 ? 46,# "53" "43+ +,4

Rezistena specific la filtrare i compresibilitate 2ceti parametrii reprezint unii dintre cei mai importani

parametri pentru deshidratarea nmolurilor i instrumente deapreciere a condiionrii nmolurilor. @ezistena specific la filtrare secaracterizeaz cu relaia:

c

A P br

=

22

n care :r rezistena specific la filtrare, n cm8g-

diferena de presiune aplicat, n dAn8cm#-

4


5/14

2 suprafaa de filtrare, n cm#-B vscozitate dinamic a filtratului &la temperatura probei), n g8cmCsb panta dreptei din reprezentarea grafic a raportului t8v D v, ns8cm3

c concentraia de solide n turb, n g8cm9

.entru determinarea e%perimentale a rezistenei specifice la

filtrare se msoar volumele de filtrat scurse la anumite intervale detimp ntr o instalaie special de laborator, prin filtrare la diferen depresiune negativ sau pozitiv. !n tabelul " se prezint valori ale rezistenei specifice la filtrare icoeficientul de compresibilitate pentru unele nmoluri rezultate dinepurarea apelor uzate industriale.

Puterea caloric a nmolului 2ceasta variaz n funcie de coninutul n substan organic,orientativ, putndu se determina cu relaia:

S< n * S


6/14

oninutul de nutrieni & , ,>) prezint o importan deosebitatunci cnd se are n vedere valorificarea nmolului ca ngrmntagricol sau agent de condiionare a solului. $e asemenea, utilizareaagricol a nmolului este condiionat de prezena i cantitatea

metalelor grele care prezint grad ridicat de to%icitate. $ac nmolulmena er conine cantiti reduse de metale grele, n general sublimitele admisibile, nmolul rezultat din epurarea n comun a apelororeneti cu cele industriale conduce, n funcie de profilul industriei,la creterea concentraiei de metale grele n nmol. rezena iconcentraia metalelor n nmolurile industriale depinde de profilul iprocesul tehnologic al industriei.

Caracteristici 'iolo!ice i 'acteriolo!ice>molurile proaspete &primare i secundare) prezint

caracteristici biologice i bacteriologice asemntoare cu cele aleapei supuse epurrii, cu meniunea c diminuarea lor n faz apoasse traduce cu o concentrare n faza solid.

$iferitele procedee de prelucrare a nmolului, conduc i ladiminuarea potenialului microbiologic al nmolului i n mod deosebital potenialului patogen. !n cadrul unor procedee de prelucrare secreeaz condiii de dezvoltare a microorganismelor capabile stransforme unele substane prezente din nmol n substane utile sauneutre n raport cu mediul ncon urtor. 2stfel, n bazinul de

fermentare anaerob se dezvolt microorganisme capabile demineralizarea materiilor organice care realizeaz i o reducererelativ a potenialului patogen. !n procesul de compostare, prinprocese biochimice comple%e se produce o humificare a materieiorganice, iar datorit temperaturii se produce i o dezinfecie anmolului. >molurile rezultate din epurarea unor ape uzateindustriale cu potenial patogen ridicat &ferme de animale, tbcrii,abatoare etc) trebuie prelucrate n mod corespunztor. Fnelecategorii de ape uzate ce nu prezint un mediu prielnic de viapentru microorganisme &p1 acid, prezena unor metale to%ice etc)conduc la formarea de nmoluri fr potenial patogen.Procese i %roce#ee #e %rel crare a nmol l i

rocesele de prelucrare a nmolurilor sunt multiple i variate, nfuncie de proveniena i caracteristicile lor, dar i n funcie de modulfinal de evacuare.

6


7/14

lasificarea proceselor de prelucrare se poate face dupdiferite criterii, cum ar fi reducerea umiditii, mineralizareacomponentei organice etc.

!n tabelul 9 se prezint o grupare a procedeelor de prelucrare

sugernd posibilitatea alegerii unei scheme tehnologice convenabilefiecrui tip de nmol i condiiilor specifice locale.

Ta'el l nr.9Proce#ee #e %rel crare a nmol l i

Ti% #enmol

:n!roare3omo!eni,are

Fermentarei!ieni,are

Con#i$ionar e

;es*i#ratare Uscare O8i#aretotal

E-ac are+inal

rimar

Secundar

$e latratare

chimic

Gravitaional

Hlotare

entrifugare

Hermentareanaerob

Hermentareaerob

Stabilizarechimic

Irataretermic

ompostar e

himic

Iermic

!ngheare

u materialinert

latform pt.Fscareanmolului

Hiltru pres


8/14

ngroarea gravitaional se realizeaz n instalaiiconvenionale de tipul decantoarelor circulare, avnd radierul cupant spre centru, dotate cu echipamente mecanice de amestec lent,

pentru a favoriza diri area nmolului spre centru, de unde se e%trage,apa separat evacundu se pe la partea superioar.Iimpul mediu de reinere a solidelor n ngrotor este de +,/ #

zile. Se utilizeaz n mod frecvent ngrotoare cu funcionarecontinu, instalaiile calculndu se la o ncrcare hidraulic de +,3 ",#m98m#Ch. !ncrcarea cu solide este de ",/ 3,+ Mg8m#Ch, n funcie decaracteristicile nmolului &tabelul 7).

Ta'el l nr.< :ncrcarea i concentra$ia 4n soli#e la 4n!rotoare !ra-ita$ionale

Ti% l #e nmol :ncrcarea 4n soli#e=!1m(*

Concentra$ia #e soli#e 4n 4n!rm>nt

>mol primar 7 ? 3 6 ? "+>mol activ " ? ",# #,/ ? 9,+

elicul biologic ",/ ? #,+ 5 ? 4>mol primar N activ ",+ ? #,+ / ? 6

>mol primar N pelicul biologic #,+ ? #,7 5 ? 4

ngroarea prin flotare se aplic pentru suspensii care autendina de flotare i sunt rezistente la compactare prin ngroaregravitaional.

rocesul de flotare cu aer se poate realiza prin: flotarea cu aerdispersat, flotare cu aer dizolvat sub presiune, flotare cu aer lapresiune negativ i flotare biologic. el mai larg utilizat esteprocesul de flotare cu aer dizolvat sub presiune, care prin destinderela presiunea apropiat de cea atmosferic elimin bule fine &d O 6+ (),care se ataeaz sau se nglobeaz n flocoanele de nmol i leridic la suprafa. entru asigurarea unei concentraii convenabilede materii n suspensie la alimentare, se practic recircularea uneifraciuni de efluent.

rincipalii parametri ce influeneaz procesul de ngroare prinflotare sunt:

presiunea- raportul de recirculare- concentraia de solide la alimentare- durata de retenie- raportul aer 8 solide-

8


9/14

tipul i calitatea nmolului- ncrcarea hidraulic n solide- utilizarea agenilor chimici.

ngroarea prin centrifugarese aplic n general pentru nmolulactiv n e%ces, atunci cnd nu se dispune de spaiu pentru alteinstalaii mai puin compacte.

Ftiliznd centrifuga cu transportor elicoidal se poate atinge oconcentrare de solide de circa 70 i un grad de reinere a solidelorde 4+0, la ngroarea nmolului activ cu adaos de floculani. Pinndseama de viteza de rotaie mare a echipamentului &3+++ rot8min),consumul de floculani este mai mare datorit fragilitii i ruperiiflocoanelor, deci costurile de e%ploatare sunt mai mari dect n cazulaltor procedee.

!n tabelul / se prezint date comparative asupra diferitelorprocedee de ngroare a nmolului.

Ta'el l nr. ?;ate com%arati-e 4ntre #i+erite %roce#ee #e 4n!roare a nmol l i

Te*n%lo!ia Con$in t #es 'stan$ scat

o'$in t 5 7

Cons m #eener!ie3

6@*1m9 nmol

Caracteristici

!ngroaregravitaional

7 ? 3 +," ? +,9 Simpl: costuri sczute de e%ploatare-necesit spaiu mare, costuri de

construcii ridicate- nu este afectat de

solidele prezentate n nmol. !ngroare princentrifugare

/ +,5 ? #,/ onvenabil prin nmoluri biologice&fr substane abrazive)- spaiu redus

i cost de construcie sczut. !ngroare prin

flotare7 ? 3 +,9 ? +,3 Spaiu redus, costuri de construcii

mici- tehnologie sofisticat, costuri dee%ploatare ridicate.

Fermentarea nmol l iHermentarea nmolului, n vederea unei prelucrri ulterioare

sau a depozitrii se poate realiza prin procedee anaerobe sau aerobe primele fiind cel mai des folosite. !n procesul de fermentare,materialul organic este mineralizat, iar structura coloidal a nmoluluise modific. >molul fermentat poate fi mai uor deshidratat, cucheltuieli mai mici dect n cazul nmolului brut.

9


10/14

Fermentarea anaerob a nmolului inetica fermentrii anaerobe se desfoar sub influena a

dou grupe principale de bacterii: facultativ anaerobe, acido productoare, care transform

substanele organice comple%e &hidrai de carbon,proteine, grsimi)n substane organice mai simple &aciziorganici, alcooli, cetone etc) cu a utorul enzimelore%tracelulare-

anaerobe, metano productoare, care utilizeaz ca hranmoleculele mai simple de substane organice i cua utorul enzimelor intracelulare sunt transformate ncompui simpli: ap, bio%id de carbon i metan.


11/14

oncentraia substanelor solide din nmoltrebuie s fie astfelaleas nct s asigure apa fiziologic necesar bacteriilor. Serecomand concentraii de / "+0 materii solide. oncentraii mai

ridicate ale materialului, peste "#0 creeaz dificulti la pompare iomogenizare.

omponenta organic a fazei solide prezint, de asemenea,importan n procesul de mineralizare i n producia gazului. Seapreciaz c o reducere minim de /+0 a componentei organiceasigur o stabilitate relativ a nmolului. ompoziia gazului nu esteinfluenat de gradul de descompunere al materiei organice, ci decomponentele organice.

rincipalele grupe de substane organice prezente ncomponenta volatil, cu implicaie asupra cantitii i compoziieigazului de fermentare sunt:

hidraii decarbon- proteinele grsimile.

!n tabelul 3 se prezint producia specific i compoziia gazuluila cele trei grupe de substane organice.

Ta'el l nr.0

Pro# c$ia i com%o,i$ia !a, l i %e %rinci%alele!r %e #e s 'stan$e or!anice #in nmolr %a Pro# c$ia #e !a,3 cm9 1!

s 'sta n$Com%o,i$ia !a, l i

1idrai de carbon 54+ /+0 17 N /+0 L #Grsimi "#/+ 360 1 7 N 9#0 L#roteine 5+7 5"0 17 N #40 L#

ercetri efectuate arat c fermentarea anaerob se poateaplica pentru ma oritatea substanelor organice, e%cepie fcndlignina i uleiurile minerale.

omponenta mineral , n special srurile de azot i fosforprezint importan n fermentarea anaerob. Sunt stabilite anumiterapoarte optime ntre carbon organic, azot i fosfor, o producie bunde gaz obinndu se la raportul org8 >org * "9 ? "7.

L serie de cationi & a#N, ;g #N, >aN, N, >1 7N) produc inhibareafermentrii anaerobe la concentraii peste "+ g8l. Srurile de sodiu

11


12/14

sunt relativ to%ice fa de bacteriile metanice, astfel c n cazul deneutralizare a nmolului supus fermentrii este indicat s se evitehidro%idul de sodiu.

!nfluena substanelor to"iceca: nichel, crom &tri i he%avalent),zinc, cupru, plumb etc.au efect de inhibare i dereglare a procesuluide fermentare anaerob.

Jimitele de inhibare i dereglare a procesului sunt uneoricontroversate, influena to%ic a metalelor fiind strns corelat cuprezena sulfurilor care produc, cu ionii metalici, comple%e neto%icepentru bacterii.

!n tabelul 5 se indic limitele de concentraii pentru unelesubstane cu efecte to%ice n procesul de fermentare.

Ta'el l nr.BLimitele #e concentra$ie %entr nele s 'stan$e c in+l en$ as %ra %roces l i #e +ermentare

S 'stan$a Concentra$iam!1l

S 'stan$a Concentra$iam!1l

Sulfuri #++ alciu #+++ ? 3+++;etale grele solubile " ;agneziu "#++ ? 9/++

Sodiu /+++ ? 6+++ 2moniu "5++ ? 7+++otasiu 7+++ "++++ 2moniu liber "/+

L alt categorie de substane cu caracter inhibitor sau to%ic

sunt i unele substane organice, n concentraie mare, cum ar fialcool metilic, etilic, propilic, izoamilic, benzen, toluen, peste " g8l-alcooli superiori peste +," +,# g8l- substane tensioactive peste #+mg8l ,nmol. $e asemenea pesticidele, n special celeorganoclorurate, produc dereglri n procesul de fermentare.

!nfluena p#$ului. Hermentarea anaerob se desfoar ncondiii optime la p1 * 3,6 5,3, interval n care producia icompoziia gazului sunt normale.

;odificarea p1 ului apare la modificarea calitii nmolului dealimentare sau la e%ploatarea incorect a instalaiei

!nfluena temperaturii% !n general, fermentarea anaerob sepoate realiza ntr un interval larg de temperatur, ntre 7 i 3++ , cuaclimatizarea microorganismelor n anumite zone de temperatur.


13/14

$in punct de vedere termic, procesele de fermentare anaerobse pot clasifica n trei categorii:

fermentare criofil &fr nclzire) la temperatura mediuluiambiant-

fermentare mezofil &9# 9/+

)- fermentare termofil &O//+ ). !n practic este larg aplicat fermentarea mezofil.

Hermentarea termofil, dei prezint unele avanta e, ca reducereaduratei de fermentare i deci a volumului instalaiilor, este totui rarutilizat, ntruct implic consumuri suplimentare de energie caloric&mai ales n perioada de iarn) i formeaz cruste i spume nbazine.

;icroorganismele care particip la procesul de fermentare i, ndeosebi, cele metanice, sunt foarte sensibile la variaii detemperatur chiar de # 9+ , intervalul de temperatur i meninereaei ntr un regim constant reprezentnd factori importani ai procesului. !nclzirea rezervoarelor de fermentare la temperaturile proiectate seface, n principal, cu schimbtoare de cldur e%terioare, careasigur i o omogenizare a nmolului, precum i o prenclzire anmolului brut.

&mestecul $ recircularea ' inoculareare ca scop principalamestecul nmolului fermentat de la baza rezervorului de fermentarecu cel de la suprafa, prin aceasta obinndu se o mai rapiddegradare a substanei organice, respectiv o mai rapid terminare afermentrii.

ercetri recente asupra mecanismelor de degradare iconversie a materiei organice din nmol au pus n eviden ci destimulare a procesului de fermentare prin factori e%ogeni. 2stfel,adaosuri de medii nutritive pentru bacterii, adaosuri de vitamine i alifactori de cretere au condus la sporirea produciei de gaz defermentare cu "+ "/0

Fermentarea aerob a nmolului 2cest proces const, ca i fermentarea anaerob, dintr un

proces de degradare biochimic a compuilor organici uordegradabili.

Hermentarea aerob se realizeaz n practic prin aerareaseparat a nmolului &primar, secundar sau amestec) n bazine

13


14/14

deschise. Echipamentul de aerare este acelai ca i pentru bazinelede nmol activ. Hermentarea aerob a nmolului se recomand maiales pentru prelucrarea nmolului activ n e%ces, cnd nu e%isttreapt de decantare primar, sau cnd nmolul primar nu se

preteaz la fermentare anaerob. 2vanta ele procedeului sunt: e%ploatare simpl- lipsa mirosurilor neplcute- igienizarea nmolului &reducerea numrului de germeni

patogeni) i reducerea cantitii de grsimi.$intre dezavanta e se semnaleaz, ca mai importante,

consumul de energie pentru utila ele de aerare proprii, comparativ cufermentarea anaerob care produce i gaz de fermentare.

Fn nmol se consider fermentat aerob cnd componenaorganic s a redus cu #+ #/0, cantitatea de grsimi a a uns lama%imum 3,/ 0 &fa de substana uscat), activitatea enzimaticeste practic nul, iar testul de fermentabilitate este negativ.

Knstalaiile de fermentare aerob se dimensioneaz, de regul,pentru durata de retenie de 6 "/ zile, n funcie de caracteristicilenmolului, n care se include i o perioad de aclimatizare lacondiiile aerobe &nmol primar).

omparnd cele dou sisteme de stabilizare biologic anmolului organic, apare net avanta os procedeul de stabilizareanaerob, mai ales sub aspectul energetic. !n tabelul 6. se dau datecomparative ale celor dou procedee.

Ta'el l nr.;ate com%arati-e %ri-in# +ermentarea anaero' i aero'

Meto#a Perioa#a #ereten$ie3 ,ile

Cons m #e ener!ie36@*1m9 nmol

Caracteristici

Hermentare aerob 6 ? "/ / ? "+ Simpl- cost sczut deinvestiii- consum mare de

energieHermentare anaerob "/ ? #+ +,# ? +,3 ost de e%ploatare ridicat,cost

de investiii ridicat, consum micde energie, producie de gaz&surs de energie)

14

Tratarea Namolurilor

Documents

Transcript of Tratarea Namolurilor