TRATAREA ŞI ELIMINAREA NĂMOLURILOR.pdf

7/29/2019 TRATAREA I ELIMINAREA NMOLURILOR.pdf

1/6

Ecoterra, no. 28, 2011

169

TRATAREA I ELIMINAREA NMOLURILOR PROVENITE DE LA STAIILEDE EPURARE

Andrei STOICESCU

Universitatea Politehnic Bucureti

Abstract: The treatment and the disposal of the sludge from wastewater treatment plants. In the pastyears, sludge from municipal waste water treatment plants became an issue in many internationalconferences, which reflects an awareness of the fact that the sludge produced is on an upward growing curve,while the quality requirements are more stringent, yet economic pressures require cheap solutions. Thispaper aims to present trends and technologies in the processing, recovery and disposal of sludge produced inmunicipal wastewater treatment plants.

Key words: sludge, elimination, treatment, turning to account.

IntroducereNmolul este produs n contexte tehnice, economice i sociale diferite, necesitnd n fiecare

din cazuri o abordare holistic pentru a se putea pune n balan beneficiile, impacturile i costurile(directe i indirecte) ale soluiilor posibile de eliminare/valorificare i pentru a se putea instituiregimuri eficiente de control i management [1, 2].

Nmolurile rezultate din staiile de epurare oreneti (fig. 1) sunt considerate prin definiiedeeuri municipale biodegradabile [3].

Fig. 1. Schema deansamblu a unei staii de epurare.

Problema nmolului produs n staiile de epurare este doar o faet a problematicii generalede management a deeurilor biodegradabile, pentru care exist n UE reglementri de reducereealonat a depozitrii, cu termene prestabilite.

Clasificarea nmolurilor

Din punct de vedere fizic, nmolurile provenite din epurarea apelor uzate se considersisteme coloidale complexe, cu compoziii eterogene, coninnd particule coloidale (d


2/6


170

Din punct de vedere tehnologic, nmolurile se consider ca faz final a epurrii apelor, ncare sunt nglobate produse ale activitii metabolice, materii prime, produi intermediari i produsefinite ale activitii industriale [5, 6].

Principalele tipuri de nmol ce se formeaz n procesele de epurare a apelor uzate sunt:- nmol primar, rezultat din treapta de epurare mecanic;- nmol secundar, rezultat din treapta de epurare biologic;

- nmol mixt, rezultat din amestecul de nmol primar i dup decantarea secundar, obinutprin introducerea nmolului activ n exces n treapta mecanic de epurare;- nmol de precipitare, rezultat din epurarea fizico-chimic a apei prin adaos de ageni de

neutralizare, precipitare, coagulare-floculare.Dup stadiul lor de prelucrare n cadrul gospodriei de nmol, acestea se pot clasifica astfel:- nmol stabilizat (aerob sau anaerob);- nmol deshidratat (natural sau artificial);- nmol igienizat (prin pasteurizare, tratare chimic sau compostare);- nmol fixat, rezultat prin solidificare n scopul imobilizrii compuilor toxici;- cenu, rezultat din incinerarea nmolului;Clasificarea nmolurilor dup compoziia lor conduce la luarea n considerare a dou mari

categorii:- nmoluri cu compoziie predominant organic, ce conin peste 50% substane volatile n

substana uscat i care, de regul, provin din epurarea mecano-biologic;- nmoluri cu compoziie predominant anorganic, ce conin peste 50% din substana uscat

i care, de regul, provin din epurarea fizicochimic.

Principalele metode de eliminare a compuilor rezultai n urma tratrii apei uzateMateriale solide ce trebuie ndeprtate n urma tratrii apelor uzate sunt urmtoarele:- reinerile de pe grtare - materiale solide, n general deshidratate i compactate;- nisip - provenit de la deznisipatoare, uneori separate de materia organic;- nmol primar- solide sedimentabile rezultate n urma decantrii primare;- nmol secundar (n exces) - solide n suspensie ncorporate n flocoanele de nmol i

biomas rezultat n urma dizolvrii materiei organice poluante;- grsimi i uleiuri - substane flotante;- nutrieni - azot i fosfor redus n urma procesului de epurare biologic i precipitrii

chimice.Procesele de prelucrare a nmolurilor sunt multiple i variate, n funcie de proveniena i

caracteristicile lor, dar i n funcie de modul final de evacuare. Clasificarea proceselor deprelucrare se poate face dup diferite criterii, cum ar fi reducerea umiditii, mineralizareacomponentei organice etc. [7]

n figura 2 se prezint o grupare a procedeelor de prelucrare sugernd posibilitatea alegerii

unei scheme tehnologice convenabile fiecrui tip de nmol i condiiilor specifice locale.n urma cercetrilor efectuate se pot estima valori medii a cantitilor de reziduuri cetrebuiesc eliminate (fig. 3). Aceste cantiti sunt preluate dup standardul ATV131 DWA:

- reineri de pe grtare (deshidratate) - 10 l/PE/a - deshidratare, incinerare, depozitare;- nisip - 4l/PE/a - splare, deshidratare, incinerare, depozitare, reutilizare;- nmol primar i secundar - 25kg SSU/PE/a - ngroare, stabilizare, deshidratare,

compostare, incinerare.Depozitarea sau reutilizarea depind de anumii factori, cum ar fi: cerine legale, costuri,

politica de mediu, rentabilitate etc.


3/6


171

Fig. 2. Procedee de prelucrarea nmolurilor.

Fig. 3.Debitul de nmol [m3/zi] supus tratrii.

NGROARE +STABILIZARE//(IGIENIZARE)

DESHIDRATARE

COMPOSTARE USCARE

INCINERARE PIROLIZ

UTILIZARE INDUSTRIAL(e.g. materiale de construcii)

Utilizare nagricultur

Depozitare

Cantitateadenmo

l(L)


4/6


172

ngroarea nmolurilorScopul este acela de a reduce coninutul de ap din nmol de la valoarea de 98-99,5% la o

valoare mai mic apropiat de 92-96 % [8]. Tehnologia folosit se imparte n dou categorii:- ngroare gravitaional - similar cu decantarea primar;- ngroare mecanic - ngrotoare mecanice cu tambur, cu band sau centrifuge.

Stabilizarea nmolurilor pentru reducerea ncrcrii organice i controlul mirosurilorEtapele acestui procedeu se pot observa n figura 4, de mai jos.

Fig. 4. Stabilizarea nmolurilor temperaturafunie de timpul de retenie.

Fermentarea anaerobPrin fermentare anaerob se nelege procesul de degradare biologic a substanelor organice

din nmoluri, prin activitatea unor populaii bacteriene, care n anumite condiii de mediu (pH,temperatur etc.) descompun materiile organice din nmol prin procese de oxido-reducere

biochimic n molecule simple de CH4, CO, CO2 i H2, care formeaz aa-numitul gaz defermentaie sau biogaz i care are o putere caloric medie de circa 5.000 kcal/Nm3(tabelul 1).

Tabelul 1Producia de biogaz n raport cu temperatura

Temperatura(C)

Producia maxim(Ndm3/kg SU)

Producia real - 90%(Ndm3/kg SU)

Durata de fermentare(zile)

10 450 405 9015 530 477 6020 610 549 4525 710 639 3030 760 648 27

Procesele biochimice i microbiochimice ce stau la baza degradrii materiilor organice suntextrem de complexe i nc insuficient cunoscute, aceast situaie datorndu-se necunoateriicomplete a modului de degradare (mineralizare) a compuilor organici compleci i insolubili.Acest proces este numit de unii cercettori proces de condiionare a nmolului, avnd n vedere imodificrile structurale. n acelai timp, prin fermentare sunt distruse parial i unele bacterii

patogene; restul bacteriilor nu se pot distruge dect prin pasteurizare [6].Cinetica fermentrii anaerobe se desfoar sub influena a dou grupe principale de bacterii

care triesc n simbioz n acelai mediu fizic i chimic, respectiv, bacterii anaerobe i aerobe, care

Stabilizareaerob/termofil

Digestie termofil

Digestie mezofil anaerob

Digestor nenclzit (bazin detipul Imhoff)

Digestie aerobsimultan sau separat

AEROB ANAEROB


5/6


173

transform, prin hidroliz, substanele organice complexe (hidraii de carbon, proteine, grsimi) nsubstane organice mai simple (acizi organici inferiori, alcooli etc.) cu ajutorul enzimelorextracelulare. n continuare aceste substane sunt sursa de hran pentru moleculele mai simple, carecu ajutorul enzimelor intracelulare sunt transformate n compui simpli i inofensivi mediului: CH4,CO2. Rezult c fermentarea anaerob este un proces complex care se desfoar n dou faze: delichefiere i de gazeificare [9].

Influena temperaturii este mare asupra procesului de fermentare. n general, fermentareaanaerob se poate realiza ntr-un interval larg de temperatur, ntre 40 i 60C cu aclimatizareabacteriilor n anumite zone de temperatur. Din punct de vedere termic, procesele de fermentare sepot clasifica n trei categorii:

- fermentare la temperatura mediului ambiant, fr nclzirea nmolului, n care acioneazbacteriile criofile;

- fermentare cu nclzire moderat a nmolului, de 30-35C, n care acioneaz bacteriilemezofile;

- fermentare cu temperaturi ridicate, de 50-60C, specific bacteriilor termofile.Fermentarea cel mai des utilizat este cea mezofil. Fermentarea termofil, dei prezint

unele avantaje, ca reducerea duratei de fermentarei implicit a volumului instalaiilor, este totui rar

aplicat, deoarece necesit consumuri suplimentare de energie caloric i formeaz cruste i spumen bazine.

Indiferent de soluia fermentrii adoptate, important este meninerea ei ntr-un regimconstant, deoarece bacteriile metanice sunt foarte sensibile la variaii de temperatur, chiar cu2-3C.

Fermentarea aerobAcest procedeu de tratare a nmolurilor, cunoscut i sub denumirea "procedeului nmolului

stabilizat", are la baz procesele biochimice cunoscute de la epurarea biologic a apelor uzate cunmol activat. n acest scop, stabilizarea aerob a nmolului poate avea loc n bazine separate sau n

bazine comune cu apa uzat pentru debite foarte mici ce urmeaz a fi epurat biologic.Comparativ cu fermentarea anaerob, procesul de stabilizare aerob este mai puin influenat

de substanele toxice, este lipsit de miros i necesit o exploatare simpl. De asemenea, senlocuiesc construciile nalte (rezervoare de fermentare) cu construcii de mic nlime (bazine dinbeton armat) cu cheltuieli de investiii mai reduse. Dintre dezavantaje se semnaleaz, ca fiind maiimportante, consumul mare de energie pentru utilajele de aerare proprii, comparativ cu fermentareaanaerob care produce i gaz de fermentare (surs de energie).

Comparnd cele dou sisteme de stabilizare biologic a nmolului organic, pentru staiilemari de epurare, apare net avantajos procedeul de stabilizare anaerob, mai ales sub aspectulenergetic.

MulumiriRezultatele prezentate n acest articol au fost obinute cu sprijinul Fondului Social European,prin Ministerul Muncii, Familiei i Proteciei Sociale, Programul Operaional Sectorial DezvoltareaResurselor Umane 2007-2013, Contract nr. POSDRU/107/1.5/S/76909.

Bibliografie1. Henze M., 2002 - Wastewater treatment: biological and chemical processes,Editura Springer2. Olsson G., Newell B., 2000 - Wastewater treatment systems: modelling, diagnosis and control,Editura IWA Publishing3. Olsson G., Nielsen M. K., Yuan Z., Lynggaard-Jensen A., 2005 - Instrumentation, control andautomation in wastewater systems, Editura IWA Publishing

4. Environment Federation Water, Water Environment Federation, 2007 - Operation of MunicipalWastewater Treatment Plants, Editura McGraw-Hill Prof Med/Tech


6/6


174

5. Blischke W. R., Murthy D. N. P., 2000 - Reliability: modeling, prediction, and optimization,Editura Wiley-IEEE6. Rausand M., Hyland A., 2004 - System reliability theory: models and statistical methods, EdituraJohn Wiley & Sons7. Robescu Diana, Robescu D., 2002 - Fiabilitatea proceselori instalaiilor de oxigenare a apelor,Editura BREN, Bucureti

8. Robescu D., Robescu Diana, Lanyi S., Constantinescu I., 2000 - Tehnologii, instalaiiiechipamente pentru epurarea apei,Editura Tehnic, Bucureti9. Robescu D., Robescu Diana, Bran Gh., 2000 - Epurarea apelor uzate, Editura Bren, Bucureti

Date de contactAndrei STOICESCU: Universitatea PolitehnicBucureti, Splaiul Independenei, nr. 313, sector 6,Bucureti, e-mail: [email protected]

TRATAREA ŞI ELIMINAREA NĂMOLURILOR.pdf

Documents

Transcript of TRATAREA ŞI ELIMINAREA NĂMOLURILOR.pdf