Calea Mărășești, Nr. .157, Bacău, 600115, [308496]

MINISTERUL EDUCAȚIEI NAȚIONALE

UNIVERSITATEA „VASILE.ALECSANDRI’’ DIN BACĂU

FACULTATEA.[anonimizat]. .157, Bacău, 600115,

Tel./Fax +40 234 580170

http://inginerie.ub.ro, [anonimizat]

Lucrare de licență

Coordonator științific:

Prof. univ. dr. ing. Nedeff Valentin

Student: [anonimizat] 2019

UNIVERSITATEA VASILE ALECSANDRI

FACULTATEA.DE INGINERIE

SPECIALIZAREA

DEPARTAMENTUL.INGINERIA MEDIULUI

Lucrare de licență

Tratarea nămolului

Coordonator.științific:

Prof. univ. dr. ing. Nedeff Valentin

Student: [anonimizat] 2019

Introducere

Ȋn [anonimizat].finală și reutilizarea/ reciclarea.nămolului generat ȋn stațiile de epurare este.o problemă foarte disputată..Aplicarea nămolului pe sol poate reprezenta un.beneficiu, deoarece poate contribui la.[anonimizat].solurilor, ceea ce conduce la ȋmbunătățirea culturilor. [anonimizat] ȋn agricultura conduce la un.risc potențial.pentru sănătate și mediu.prin afectarea apei.subterane, apei de suprafață și a.solului. Depozitarea nămolului.pe depozitele de deșeuri trebuie să se facă cu.respectarea restricțiilor de mediu ȋn vigoare. [anonimizat],sunt.mult mai puțin dezvoltate sau, ȋn alte.cazuri, [anonimizat].

[anonimizat].urmare a [anonimizat].poluanții eliminați din apa. Aceste namoluri reprezintă un pericol deosebit pentru.[anonimizat] o pondere mare în valoarea costurilor de investiție și exploatare a stațiilor de epurare. Tehnologia de prelucrare a [anonimizat] a scopului său. [anonimizat], există o serie de procedee tehnice cu ajutorul cărora se pot prelucra aceste produse rezultate în procesele de epurare. Printre procedeele cele mai uzuale de prelucrare se enumera: îngroșarea, fermentarea, condiționarea, deshidratarea, uscarea, incinerarea etc. Aplicarea.unui anumit procedeu.sau a unei combinații.de procedee de prelucrare presupune cunoașterea.temeinică a caracteristicilor materialului.[anonimizat].a performanțelor care se.pot obține în procesele unitare.

Capitolul I

Aspecte generale ale nămolului

I.1. [anonimizat].din procesele de epurare a apelor uzate.și cuprinde solidele eliminate.în timpul proceselor de epurare. Nămolul se prezintă.[anonimizat].[anonimizat], etc. Acesta constituie un sediment.moale, [anonimizat], cu.miros caracteristic și uneori cu.[anonimizat].acvatice, [anonimizat].rămas după inundație la malul unui.râu. Nămolul este o substanță cu o compoziție chimică complexă, .formată în urma unui proces biologic extrem de.îndelungat (numit peloidogeneză) în condițiile.specifice din lacul Techirghiol. De culoare.neagră, [anonimizat].caracteristic (hidrogen sulfurat)[1].

I.2. Nămolurile din stațiile de epurare a apelor uzate[2]

Nămolul provenit din stațiile.de.epurare a apelor uzate reprezintă.în.principal sub-produsul organic.al.tratării biologice a apelor uzate, .format în.timpul stabilirii și descompunerii.apelor uzate prin.procesul de tratare. Nămolul din apele uzate.poate fi transformat.în.produse tratate (cunoscute și ca biosolide) .utilizând un.număr.de procese de tratare.cum.ar fi digestia, îngroșarea, deshidratarea.și stabilizarea.cu var în urma procesului de epurare a.apelor uzate rezultă pe langă apele epurate.și o cantitate semnificativă de nămoluri. Nămolul din tratarea.apei este un material diferit, fiind inert.și anorganic, ce conține în principal.aluminiu sau hidroxid de fier, .în functie de tipul de coagulant utilizat în.cadrul tratarii.apei. Prin urmare, trebuie reținută.perspectiva unor cantități adiționale de.săruri metalice în.nămolul din apele uzate pentru orice.planificare viitoare.[1]

În general, nămolurile.reprezintă un sistem de tip coloidal, cu aspect.gelatinos.și compoziție.etrogenă formată din[1]:

apa;

particule coloidale (d <1 µm);

particule dispersate (d <1/100 µm);

materii in suspensie

polimeri organici de origine biologică;

I.3 Nămolurile provenite.din stațiile de epurare se clasifică.în funcție de[3] :

Procesele de epuare a.apelor uzate, astfel încât avem :

nămol primar rezultat din treapta.de epurare mecanică;

nămol secundar din.treapta de epurare biologică;

nămol mixt-din.amestecul de nămol primar si secundar;

nămol de.precipitare (chimic)-din.epurarea fizico-chimica prin adaos de agenți de neutralizare, .precipitare, coagulare –floculare.

Nivelul de prelucrare din linia de.tratare, criteriu după care nămolurile.se clasifică în :

nămol brut (neprelucrat);

nămol stabilizat (care poate fi aerob/anaerob)

nămol deshidratat (natural/artificial)

nămol igienizat ce.rezultă în urma proceselor de pasteurizare, tratare chimica sau compostare;

nămol fixat care poate fi produs prin.solidificarea în scopul imobiizarii compușilor toxici;

cenușa care rezultă.din incinerarea nămolului.

Compoziție, astfel încât putem vorbi de:

nămolurile.organice, ce conțin peste 50 % substanțe volatile (exprimate în substanță uscată), care provine din epurarea mecanico-biologică;

nămolurile minerale, ce conțin peste 50 % substanțe anorganice (exprimate în substanță uscată), care provine din epurarea mecanico-chimică.

Proveniența apei uzate, prin urmare avem două.tipuri de nămolurile[2]:

nămoluri rezultate de la epurarea apelor uzate orășenești;

nămoluri rezultate de la epurarea apelor industriale

Cantitățiile zilnice de.nămol.ce rezultă din epurarea apelor.uzate.variază în funcție de tipul apei.uzate.și de tehnologia de epurare folosită pentru.tratarea acestora, așa cum putem observa și.în.tabelul anexat. Totodată, cantitatea de nămol variază și.pe parcursul liniei tehnologice.de tratare.a acestuia, estimarea acestuia făcându-se prin.raportare la loc.echiv./zi[1].

Tabel 1 Cantitățile specifice.de nămol din stațiile de.epurare a apelor uzate.orășenești[]

I.4. Proprietățile.nămolului rezultat în urma.procesului de epurare a.apelor uzate[4]

Înainte de.aplicarea oricărei proceduri sau tehnici de tratare a.nămolului provenit din stațiile de.epurare este absolut necesar să se determine.proprietățile acestuia. Caracteristicile nămolului.depind în mare măsură de sursa de proveniență.a nămolului, perioada de staționare în sistem, .dar și de timpul procedeului și a tehnicii.aplicate pentru tratare. Așadar, putem vorbi de.o tipologie a caracteristicilor nămolului.provenit din stațiile de epurare a apelor uzate, .respectiv[4]:

caracteristici fizice;

caracteristici chimice;

caracteristici biologice și bacteriologice;

Compoziția nămolurilor.se poate descrie prin.șase tipuri de componete.principale[4]:

compuși.organici netoxici;

compuși pe bază.de azot și fosfor;

poluanți.toxici organici și anorganici (metale.grele; bifenili policlorinați (PCB), hidrocarburi.aromatici policiclice ( PAH ), dioxine, pesticide, fenoli ect.)

agenți.patogeni;

compuși anorganici;

apă;

I.4.1. Caracteristicile fizice.ale.nămolurilor provenite de.la stațiile.municipale.de epurare[5]

Caracteristicile fizice ale.nămolurilor provenite de la.stațiile municipale de epurare trebuie să.avem în vedere mai multe variabile, respectiv : culoarea.și mirosul, umiditata nămolului, .greutatea specifică, materiile solide din nămol, concentrația.nămolului, compoziția.nămolului, filtrabilitatea nămolului, dar și puterea.calorică a nămolului.

Culoarea și mirosul.nămolului variază în funcție de.categoria acestuia. Astfel, nămolurile proaspete.din decantoarele primare au.culoarea cenușiu-deschis și un.miros aproape.imperceptibil. În cazul nămolurilor active, acestea au.o culoare de la galben-brun-cenușiu până la.brun închis în funcție de speciile bacteriene.predominante, mirosul lor fiind unul slab de.humus. Dacă nămolurile de precipitare au aspect.noroios, iar culoarea și mirosul variază.după tipul de coagulant utilizat, nămolurile fermentate anaerob au culoare brună spre negru, miros de gudron și.aspect granular[5].

Umiditata nămolului.este caracteristica de bază a.nămolului și poate varia în limite largi.în funcție de natura nămolului și treapta.de epurare din care provine. Totuși, este recomandabil ca.nămolurile care se prelucrează centralizat de la toată stația de epurare.să aibă o umiditate cât mai.redusă, astfel reducând din investiții și din.costul de exploatare a.lor[5]. Putem observa, așadar, că:

Materialele grosiere.reținute pe gratare și site sau în deznisipatoare.au o umiditate de circa.60% .

nămolul.primar proaspăt 95 ÷ 97 %;

nămolul activ în exces.98 ÷ 99,5 %;

nămolul de.precipitare 92 ÷ 95 % ;

O altă caracteristică.importantă, greutatea specifică a nămolurilor.depinde de greutatea specifică a.substanțelor solide pe care le conține, de.umiditatea lor și de proviniența din cadrul.stației de epurare[5].

Materiile solide din nămol sunt.alcătuite din materii solide minerale.și materii solide organice (volatile)[5].

Concentrația nămolului.este exprimată ca fiind.ponderea în subtanță solidă a nămolului. (SU), și se măsoară în g/L. Concentrația nămolurilor.se obține prin evaporarea completă a.apei la 105 ℃. Nămolurile extrase din decantoare au în.general o concentrație de 1 – 2 %, iar cele din.concentratoare au o concentrație de 8 – 10 %[5].

Compoziția nămolului este.o caracteristică a nămolului care poate fi urmărită.prin[5]:

concentrația în materii volatile, .exprimată în procente din totalul de SU ( substanță solidă uscată), aceasta.este determinată în faza de gazeificare a.nămolului la 550 – 600℃;

concetrația de.elemente chimice (carbon, hidrogen), pentru.a aprecia gradul de stabilizare a nămolului și.calculul puterii calorice inferioare;

concentrația.de nutrienți;

Filtrabilitatea nămolului reprezintă.proprietatea acestuia de a ceda apa prin filtrare.și se exprimă prin doi.parametri[5]:

rezistența specifică.la filtrare ;

nămoluri.greu filtrabile, cu r = 1012 – 1013 cm/g;

nămoluri.cu filtrabilitate medie, .cu r = 1010 – 1012 cm/g;

nămoluri ușor filtrabile, .cu r ≤ 1010 cm/g;

coeficientul de compresibilitate;

Puterea caloricăa nămolului (PCn) variază în.funcție de conținutul în substanță organică. ( substanțe volative)[5].

Tabel 2 Valori orientative ale puterii calorice a nămolului[5]

I.4.2. Caracteristicile.chimice ale nămolului provenit din.stațiile municipale de epurare[6]

Caracteristicile chimice.ale nămolului provenite din stațiile.de epurare sunt:

pH-ul, reprezintă.un parametru.foarte important.atât pentru procesele de.fermentare, cât și.pentru procesele de condiționarea.chimică folosite pentru reducerea.umidității nămolului.

materiile solide totale, reprezintă un indicator care se determină prin uscarea în etuvă. a nămol la 105 ℃ și care sunt compuse din substanțe minerale și volatile.

fermentabilitatea, reprzintă parametrul.care se determină în urma analizei.fermentării unei probe de.nămol proaspăt.amestecat cu nămol bine.fermentat.

Analiza fermentabilității.reprezintă de fapt urmărirea următorilor parametri:

cantitatea și.compoziția biogazului;

cantitatea.și compoziția acizilor volatili;

valoarea.pH-ului;

metalele grele, reprezintă.un parametru care condiționează utilizarea.în scopuri agricole.a nămolului.

nutrienții, constituie un indicator.determinat în alegerea utilizării nămolulor.în scopuri agricole. Concentrațiile.de azot, fosfor și potasiu determină.condiții optime de dezvoltare.a culturilor agricole.

I.4.3. Caracteristicile biologice.și bacteriologice ale nămolului.provenit din stațiile de epurare[7]

Nămolurile.proaspete din stațiile de epurare prezintă.caracteristici biologic și bacteriologice.specifice apelor uzate supuse epurări respective.și pot conține microorganisme patogene, ouă de.helminți, etc. Din punct de vedere epidemico-igienic, .pe lângă nămolurile periculoase.există și tipuri de nămol care nu.prezintă pericol din punct de.vedere patogen. Această categorie.de nămoluri fac parte în special.nămolurile de proveniență.industrială. În urma.unor procedee de prelucrare a.nămolului se diminuează potențialul.lor patogen și potențialul.microbiologic[7].

I.5. Tratarea nămolului

În întreaga.lume, în.perioada imediat următoare, cantitatea de.apă uzată colectată prin rețelele de.canalizare va fi într-o continuă.creștere. În aceste condiții, cantitatea.de.apă uzată supusă.procesului.de epurare va crește, .determinând, .astfel, și creșterea cantităților.de nămol procesate și.implicit, creșterea consumurilor energetice specifice proceselor.de tratare a apelor uzate și a nămolului de epurare.[8]

Epurarea apelor uzate în.vederea.evacuării în receptorii naturali sau recircularii conduce.la reținerea și formarea unor cantității importante.de nămoluri ce înglobează atât impuritățile conținute în apele brute, cât și cele formate în procesele de epurare. Schemele tehnologice.aplicate pentru.epurarea.apelor uzate industriale, ca de altfel și pentru cele orășenești din.care rezultă nămoluri, se pot grupa în două mari categorii: cele privind epurarea mecano-chimică și cele privind epurarea mecano-biologică[8].

Nămolurile rezultate din.epurarea.apelor uzate, indiferent de natura lor, sunt sisteme coloidale complexe.cu compoziție eterogenă. Ele conțin particule coloidale (diametru.mai mic decat 1µm), particule în faza dispersă cu.diameru cuprins intre 1 si 100µm și agregate în suspensie cu.aspect.gelatinos ca și polimeri organici de origine.biologică. Definite din punct de vedere.tehnologic, nămolurile se consideră ca faza.finala a epurarii apelor, în care sunt înglobate produse ale activității metabolice și/sau materii.prime, produși intermediari și produse finite ale.activității.industriale[8].

I.5.1 Procedee și tehnici de.tratare a nămolului provenite din stațiile.de epurare[7]

Înainte de aplicarea.a unei metode de tratare a nămolului trebuie să se țină seama de următoarele.aspecte:

densitatea particulelor.din nămolul;

distribuția.particulelor.din nămol după mărime;

umiditatea.nămolului;

compresibilitatea.nămolului;

concentrația.substanțelor solide din nămol;

raportul.substanțelor minerale și a celor volatile din.nămol (M/V);

raportul dintre.componenta.organică și nutrienți;

prezența unor.produși toxici;

tipurile.substanțelor organice din nămol

I.5.2. Principalele scheme de operare folosite la tratarea nămolului provenit din stațiile de epurare a apelor[7]

Procesele și tehnicile care se folosesc pentru epurarea apelor uzate diferă în funcție de tipul de stație de epurare a apelor uzate, astfel că există mai multe tipuri de scheme prin care nămolul rezultat este supus tratării.

1. Schema.de tratare a nămolului orășenesc prin.folosirea unui bazin de omogenizare. (egalizare) și stabilizare (fermentare) anaerobă.într-o singură treaptă[7]

Acestă schemă presupune.amestecarea nămolului primar (Np) și a celui actv.în exces (Ne) după ce în prealabil acestea au.fost prelucrate preliminar (PP).

Figuara 1 – Schema de prelucrare a.nămolului orășenesc cu bazin de omogianizare

( egalezare) și stabilizare (fermentare) anaerobă.într-o singură treaptă

DP – decantor primar; BNA – bazin cu nămol activ; DS – decantor secundar; SPnre – stație de pompare nămol recirculat și în exces; Qre – nămol recirculat; Ne – nămol în exces; Np – nămol primar; TP – traptă primară; BOE – bazin de omogenizare/egalizare; Npe – cantitatea zilnică de nămol primar în amestec cu cel în exces concentrat; SPn – stație de pompare nămol; RFN – rezervor de fermentare a nămolului; Nf – cantitatea zilnică de nămol depozitat; bg – rezervor de gaz; s – supernatant; SPs – stație de pompare supernatant.

2. Schema de prelucrare.a nămolurilor orășenești prin concentrarea.nămolului primar și celui.în exces și stabilizarea (fermentarea) anaerobă într-o.singură treaptă[7]

Figura 2 – Schema de prelucrare a nămolurilor orășenești prin concentrarea nămolului primar și celui în exces și stabilizarea (fermentarea) anaerobă într-o singură treaptă

Procedeul de tratare este similar cu cel de la punctul 1, cu deosebirea că nămolul rezultat în urma decantării primare este concentrat separat de cel în exces, stabilizarea fâcăndu-se prin amestecarea celor două tipuri de nămol.

3. Schema de.prelucrare a nămolurilor din stațiile.de epurare.folosind un bazin de omogenizare/stabilizare și.fermentare anaerobă în două trepte[7]

Acestă metodă de tratare.a nămolului se face prim faptul că stabilizarea. (fermentarea) nămolului se face.în două trepte.

Figura 3 – Schema de prelucrare.a nămolurilor din stațiile de epurare folosind.un bazin de omogenizare/stabilizare.și fermentare anaerobă în.două trepte;

4. Schema de prelucrare a nămolurilor.din stațiile de epurare prin concentrarea.nămolului primar și celui în exces și stabilizarea (fermentarea) .anaerobă în două trepte[7]

Acest procedeu este similar cu.cel de la punctul 2, cu deosebirea că stabilizarea. (fermentarea) anaerobă a nămolului.se face în două trepte.

Figura 4 – Schema de prelucrare a nămolurilor.din stațiile de epurare prin concentrarea.nămolului primar și celui în exces și.stabilizarea (fermentarea) .anaerobă în două trept

5. Schema de.prelucrare a nămolului din stațiile de epurare.folosind epurarea biologică.avansată (nitrificare cu stabilizare) și.stabilizare (fermentare) anaerobă.a nămolului primar[7]

În cazul.acestui procedeu, nămolul secundar nu necesită.o stabilizare fiind în tinpul procesului cu cel.primar stabilizat în prealabil.

Figura 5 – Schema de prelucrare a nămolului din stațiile.de epurare folosind epurarea biologică.avansată (nitrificare cu stabilizare) și fermentare.anaerobă a nămolului primar:

I.6. .Clasificarea procedeelor de prelucrare.a nămolurilor[8]

Alegerea procedeelor de prelucrare.a nămolurilor în vederea reducerii conținutului de apă și a cresterii.valorii lor economice trebuie să țină seama de o.serie de aspecte. Din punct de vedere igienico-sanitar, procedeele.de prelucrare a nămolurilor.trebuie să aibă în vedere:

reducerea.contactelor dintre lucrători și materialul supus.prelucrarii[8];

prevenirea.dezvoltării mirosurilor în timpul transportului, prelucrării.și utilizării;

distrugerea.germenilor patogeni, a ouălor de viermi etc;

obținerea.unor materiale, neputrescibile, apte pentru stocarea și utilizarea ulterioară.

Din punct de vedere economic, .procedeele de prelucrare a nămolurilor.trebuie să țină seama de:

disponibilitatea.de spațiu;

costul.utilajelor;

disponibilitatea de forță de muncă;

posibilitatea.de valoficare ulterioară;

Din punct de vedere tehnic, alegere procedeelor.de prelucrare a nămolurilor trebuie să se.bazeze pe:

cunoașterea aprofundată a proprietăților și caracteristicilor materialului ce urmează a se prelucra;

alegerea și dimensionarea corectă a instalațiilor și utilajelor;

scheme elastice, cu posibilități de adaptare rapidă în caz de avarii.

În tabelul 3 de mai jos este prezentată.o clasificare a proceselor de tratare a nămolurilor, avându-se în.vedere funcția procesului și scopul urmărit.

Tabel 3 Prelucrarea și evacuarea nămolului[8]

Procese.de prelucrare enumerate, de cele.mai multe ori, se combină.două sau mai multe, în funcție de.caracteristicile materialului și.de aspectele economice.

I.7. Tratarea.preliminară a nămolului provenit din.stațiile de epurare

I.7.1. Evacuarea nămolului din.decantoarele primare[8]

Nămolul produs în.decantorul primar este dirijat prin intermediul lamelor.de fund ale podului raclor la baza.de colectare iar ulterior, în funcție de configurația profilului tehnologic, este evacuat gravitațional sau prin pompare.spre instalațiile de prelucrare. El poate fi prelevat, de asemenea, prin sucțiune.de pe radier, în cazul decantoarelor cu radier orizontal și evacuat prin sifonare sau pompare, la treapta de prelucrare. Sistemele de colectare.a nămolului ce echipează decantoarele.primare orizontale longitudinale pot fi[8]:

tip „lanț și racletă” (v. Figura 5);

pod raclor ce se deplasează pe cale de rulare (v. Figura 6).

Figura 6 – Sistem de colectare a.nămolului primar tip “lanț și racletă”[7]

Figura 7 – Sistem de colectare.a nămolului primar tip pod raclor

ce se.deplasează pe cale de rulare[7]

a. Sitarea nămolurilor, .este un proces prin care se rețin nămoluri particulele mari (plastic, lemn, metal, materiale textile, cauciuc, hârtie etc.) care pot pertuba.procesele ulterioare de prelucrare (fig. ). Cele mai frecvente perturbări în funcționarea proceselor de prelucrare a.nămolurilor datorate corpurilor cu dimensiuni mai mari.se referă la[8]:

blocarea și acelerarea uzurii.rotoarelor pompelor care vehiculează nămol;

blocarea șnecului.centrifugelor, în cazul concentrării și/sau deshidratării;

blocarea sistemului de distribuție.a nămolului, a rolelor de ghidare a benzii, precum și creșterea uzurii acesteia în.cazul concentrării și/sau deshidratării.cu filtre bandă;

blocarea armăturilor.și pieselor speciale montate pe conductele ce transportă nămol;

b. Mărunțirea nămolurilor, este un.proces care se folosește pentru mărunțirea particulelor care se află în masa nămolului. Pentru aplicarea acestui procedeu se.folosește de cele mai multe ori.tocătoare (figura 8). Nămolurile proaspete din decantoarele primare au culoare cenușiu-deschis sau gălbuie și un miros aproroape imperceptibil.

Figura 8 – Echipament de mărunțire a nămolului

c. Deznisiparea nămolurilor se folosește pentru îndepărtarea nisipului din nămol înainte.ca acesta să.fie supus procedeelor.complexe de prelucrare (figura 9).

Figura 9 – deznisipator.combinat cu separator de ulei

I.7.2. Concentrarea (îngroșarea) nămolului.provenit din stațiile de epurare

Îngroșarea nămolului.constituie cea mai simplă și mai larg răspândită metodă.de concentrare a acestuia, având drept rezultat reducerea volumului și ameliorarea rezistenței specifice la filtrare. Gradul de îngroșare depinde.de mai multe variabile, dintre care mai importante sunt: tipul de nămol (primar, fermentat, activ etc), concentrația inițială a solidelor, temperatura, utilizarea agenților chimici, durata de ingroșare etc[6].

Prin îngroșare, volumul nămolului.se poate reduce de aproape 20 de ori față de volumul inițial, dar îngroșarea.este eficiența tehnico-economic până la o concentrație de solide de 8-10%. Îngroșarea se poate realiza.prin.decantare-ingrosare gravitațională, flotare sau centrifugare. Cea mai aplicată.metodă este îngroșarea gravitațională[6].

Concentrarea (îngroșarea) gravitațională a nămolurilor[5]

Prin concentrare gravitațională se înțelege procesul de reducere a umidității nămolului datorită fenomenului de separare prin decantare.a fazelor lichidă și solidă din componența acestuia, fiind una.din cele mai utilzate metode de îngroșare a nămolurilor. Concentratoarele gravitaționale sunt construcții, .în general sub forma unor bazine circulare (v. Figura 10), folosite.cu precădere pentru prelucrarea următoarelor tipuri de nămoluri:

– primar sau primar condiționat cu var ;

– biologic de la filtrele percolatoare ;

– fermentat.anaerob.

Figura 10 – Concentrator de nămol gravitațional

Concentrator (îngrașarea) mecanică.a nămolurilor

Concentrarea mecanică a.nămolurilor provenite din stațiile de epurare poate.fi realizată prin folosirea.următorelor tipuri de echipamente[4]:

Instalații de flotație cu aer dizolvat (v. figura 11);

Figura 11 – Unitate de flotație cu aer dizolvat. Secțiune caracteristică[4]

Centrifugă (v. Figura 12);

Figura 12 – Centrifugă utilizată pentru concentrarea nămolurilor[4]

Concentratoare gravitaționale cu bandă (v. Figura 13);

Figura 13 – Concentrator gravitațional cu bandă[4]

Concentratoare cu tambur rotativ (v. Figura 14);

Figura 14 – Concentrator cu tambur rotativ[3]

I.7.3. Stabilizarea nămolurilor.provenite din stațiile de epurare[2]

Procesul de stabilizare a nămolului se.poate realiza prin trei metode principale:

stabilizare anaerobă (fermentare)

stabilizarea aerobă;

stabilizarea alcalină;

Principalii factori care influențează procesul de fermentare sunt temperatura, valoarea pH-lui și alcalinitatea, amestecul intim al nămolului proaspăt alimentat.cu cel aflat în fermentare, agitarea nămolului în fermentare, .prezența nutrienților, prezența unor substanțe toxice. Cinetica fermentării este strâns dependentă de temperatura de lucru, deoarece aceasta influențează.hotarâtor viteza relativă de creștere a diferitelor specii bacteriene. În fapt, fermentarea anaerobă este realizată de.culturi mixte, al căror echilibru este funcție de temperatură[8].

După criteriul temperaturii.de fermentare se disting următoarele domenii:

fermentarea.criofilă, în spații neîncălzite;

fermentarea mezofilă, între 28 si 420C;

fermentarea termofilă, între 45 si 550C;

Practic, fermentarea.anerobă este posibilă într-un interval larg de temperaturi, între 4 si 600C, dar.pentru fiecare domeniu de temperatură se realizează un echilibru.ecologic care impune viteza de reacție prin.viteza fazei celei mai lente, viteza de gazeificare, care dă viteza globală a procesului (v. Figura 15)[7]

Figura 15 – Influența temperaturii asupra duratei de fermentare[7]

În practică, domeniul de temperatură se alege după criterii tehnico-economice, în general practicându-se numai fermentarea mezofilă. Prin utilizarea gazului de fermentare, se poate asigură practic autonomia energetica a fermentării.

Fermentarea.anaerobă de mică încărcare, (v. Figura 16 )este cea mai veche metodă de.prelucrare a nămolului, echipamentul principal este.construit dintr-un rezervor de fermentare[4].

Figura 16 – Reprezentarea unui.rezervor de fermentare anaerobă.de mică încărcare[4]

1 – alimenatrea cu nămol; 2- zona cu supernatant; 3 – zona cu spumă; 4 – zona de acumulare.biogaz; 5 – evacuarea biogaz; 6 – evacuarea.supernatant; 7 – strat activ; 8 – materii solide fermentate; 9 – evacuarea de materii solide;

Fermentarea anaerobă de mare încărcare, într-o singură treaptă, se face în rezervoare de capacitate mare în care nămolul este amestecat continuu, asigurându-se și încălzirea acestuia. Debitul de alimentare constant realizându-se o concentrare a nămolului înaintea procesului de fermentare[4]

Figura 17 – Schema de funcționare.a unui fermentator de mare încărcare, într-o singură.treaptă cu încălzire interioară a nămolului[4]

1 – alinematarea cu nămol; 2 – pomparea nămolului în bazin; 3 – amestacător; 4 – bazin de fermenatare; 5 – evacuarea biogazului; 6 – evacuarea nămolului fermentat; 7 – încălțitor;

Stabilizarea aerobă.a nămolurilor constă, ca și fermentarea anaerobă, dintr-un.proces de degradare biologică a.compușilor organici usor degradabili. Procesul se.deosebește de fermentarea anaerobă prin.aceea ca produșii fazei de solubilizare sunt asimilați de microorganisme.în conditii aerobe, ultimul acceptor de.electroni fiind oxigenul atmosferic[3].

Stabilizarea aerobă.se realizează în practică prin aerarea.separată a nămolului primar sau/si biologoc în.bazine deschise. Se folosește, de regulă, stabilizarea.aerobă pentru prelucrarea.nămolurilor biologice din stații de epurare care.nu au decantare primară, sau al caror nămol primar nu necesită.sau nu se pretează la fermentare anaerobă[5].

Procesul implica oxidarea.directă a materiilor organice biodegradabile, realizată de masa de organisme.biologice active, precum și oxidarea însăși a materialului.celular. Această a doua fază, denumită respirația endogenă, este, de regulă, predominantă în instalațiile de stabilzare aerobă. Procedeul nu este lipsit de.dezavantaje, pintre care cel mai important îl constituie cheltuielile de.exploatare mari, consecința, in special, a consumului de energie[5].

Nămolul stabilizat aerob (v. Figura 18 ) se deshidratează.greu pe vacuum-filtre. În mod obișnuit, se aplică.deshidratarea pe platforme cu strat drenant sau.nămolul în stare lichidă este.valorificat pe terenuri agricole. Instalațiile de.stabilizare aerobă se dimensionează pentru.durate de reținere de 10-15 zile în cazul stabilizării.nămolului biologic excedentar. În cazul în care se.prelucrează și nămoluri primare, se iau durate de retțnere mai mari[5].

Figura 18 – Schema de funcționare.a unui bazin de stabilizare aerobă a nămolului în care se folosește un sistem intermitent de.aerare[5]

I.7.4. Deshidratarea nămolurilor

Deshidratarea nămolurilor se.poate face prin procede naturale (pe platforme de uscare a nămolului, .iazuri de nămol etc.) sau prin procedee artificiale-mecanice (vacuum-filtre, .filtre presă, centrifuge etc.). Dacă cele dintâi sunt.utilizate, îndeosebi, pentru cantități mai mici de nămol sau în.situația în care se dispune de teren și de condiții.corespunzătoare realizării umor asemenea construcții, procedeele.artificiale sunt utilizate pentru cantități mari de nămol. Pe de altă parte, procedeele.naturale nu au nevoie de tratări preliminare, în vreme ce.deshidratarea artificială.necesită condiționarea nămolului. Cele mai cunoscute.procedee de deshidratare naturală sunt cele în care.se utilizează platformele de uscare și iazurile de nămol[9].

Platformele de uscare a nămolurilor sunt.construcții executate la suprafață solului, caracterizate, .în special, prin natura stratului de susținere. În condițiile în.care solul este permeabil și nu există pericolul infectării stratului acvifer, stratul de susținere are scopul de a colecta (drena) apa.de nămol. Platforme cu strat de.susținere impermeabil sunt executate numai.când există pericolul pătrunderii apei de nămol în stratul acvifer. Astfel, .deshidratarea se realizează datorită infiltrării.și evaporarii apei de nămol.[10]-

Platformele impermeabile se execută din.straturi de argilă de 20-30 cm grosime, .sau din beton în grosime.de 10 cm, peste care se așează stratul de.susținere drenant. Totodată, lățimea.platformelor trebuie să fie sub 4-6 m pentru cele cu curățire manuală, .putând ajunge până la 20 m pentru.cele cu curățire mecanică. În ceea ce privește lungimea, valori cuprinse între 15 si 45 m sunt uzuale, însă, în general, aceasta nu este limitată. Accesul nămolului pe platforme se face.prin tuburi de oțel având diametrul minimum 150 mm; pentru platformele de dimensiuni mai mici, accesul.se poate face prin jgheaburi, .având, de obicei în secțiune transversală.forma semicirculară[9].

Iazuri de nămol ne raportăm la condițiile locale, astfel.încât depresiunile naturale folosite la.cariere de nisip sau căramidă etc. pot fi folosite pentru.uscarea nămolului. Dacă, însă, solul.nu este suficient de permeabil, sunt construite preaplinuri.pentru evacuarea apei din nămol. Totuși, o dată la.cățiva ani iazurile trebuie golite.de nămol[8].

Deshidratarea artificială a nămolurilor.se realizează prin procedee statice (vacuum-filtre, filtre-presa) .sau procedee dinamice (centrifuge). Principalele avantaje.ale procedeelor de deshidratare.artificială sunt durata scurta a procesului, suprafața mică.necesară pentru utilaje, dar și.lipsa de influență a inhibitorilor asupra procesului de.deshidratare. Printre dezavantaje, putem.aminti, condiționarea prealabilă a nămolului. (costuri de exploatare), influența nulă asupra.potențialului patogen, alături de limitarea aplicarii ulterioare a incinerării prin.creșterea continutului mineral al nămolului sau valoarea.fertilizantă scazută a nămolului.deshidratat[9].

I.7.5. Condiționarea nămolului

Aducerea nămolurilor.primare, secundare, brute sau stabilizate în categoria nămolurilor.ușor filtrabile se realizează, de cele mai multe ori, prin condiționarea chimică.sau termică. Astfel, se pot obține, cel puțin teoretic, rezultate.satisfacătoare și prin adaos de material.inert (zgura, cenușă, rumegus etc), dar acest procedeu prezintă.dezavantajul de a crește considerabil volumul de.nămol ce trebuie prelucrat în continuare[7].

Condiționarea chimică

Condiționarea nămolului cu.reactivi chimici este o metodă prin care se modifică structura acestuia, în scopul micșorării rezistenței specifice.de filtrare. Aplicarea sa.a început o data cu deshidratarea.artificial-mecanica a nămolurilor la începutul secolului. Pentru condiționarea.nămolului se folosesc o serie de agenti chimici, care se pot grupa.în trei categorii[2]:

minerali (sulfat de aluminiu, clorhidrat de aluminiu, clorura ferica, sulfat feros, extras de zgura metalurgică etc);

organici-polimeri sintetici (anionici, cationici, neionici);

mixti-amestec de polimeri anionici sau neionici cu săruri minerale.

Reactivii cel mai des utilizați pentru condiționarea nămolului.sunt: clorura ferică și varul, fiecare.având un câmp de acțiune propriu: sulfatul feros clorinat.este cel mai economic, dar are acțiune corozivă; sărurile.de aluminiu, în special clorhidratul de aluminiu, sunt.mai eficiente, .mai puțin corozive, dar mai scumpe[2].

Condiționarea termică

Acest mod.de condiționare se realizează la temperaturi de 100…2000C, presiuni.de 1-2,5 at și.durata de încălzire până la 60 minute, depinzând.de tipul, de caracteristicile nămolului și de.procedeul utilizat. Printre avantajele condiționării.termice putem aminti inexistența unor mirosuri.neplăcute în timpul condiționării, nefiind necesari reactivi și rezultă un nămol sterilizat[2].

Dacă nămolurile active.au o culoare galben –brun, brun-cenușiu până la brun.închis în funcție de speciile.bacteriene predominante, mirosul lor fiind unul slab.de humus, nămolurile de precipitare au.aspect noroios, culoarea și mirosul variază după tipul de coagulare utilizat. În schimb, nămolurile fermentate anaerob au culoare.brumă spre negru, miros de gudron și aspect granular[2].

Concluzionând, putem spune că umiditatea.nămolului este caracteristică de bază a nămolului și poate.varia în limite în funcție de natura nămolului și treapta de epurare din care provine. Așadar, nămolul este un produs secundar inevitabil generat în urma epurării apelor uzate. Nămolul cuprinde materii.fecale și biomasă reziduală, o varietate.de substanțe naturale (nutrienți, materii organice) și potențial toxice (metale grele, micropoluanți organici, microorganisme patogene)[3].

Printre scopurile principale îm.tratarea nămolulului putem menționa:

stabilizare pentru reducerea mirosului și a conținutului de.microorganisme patogene;

reducerea volumului.și a costurilor de transport;

cerința a.reglementarilor;

generare energie;

obținerea calității necesare pentru.utilizare/depozitare;

Pe de altă parte, principiile care stau la baza strategiilor de.gestionare nămolului de epurare sunt[3]:

evitarea producerii de deșeuri, principiu ce presupune promovarea unor tehnici care generează cele mai mici cantități de nămol.

recuperarea nămolului, .principiu care are în vedere folosirea.în agricultură, în reabilitarea calității solurilor sau în silvicultură.

recuperarea.energiei, principiu ce implică eliberarea energiei potențiale.conținută în materialul organic din nămol folosind.diferite tehnici: .fermentare anaerobă (producerea biogazului), .incinerare, co-combustie sau alte metode inovatoare, cum ar fi gazeificarea.nămolului.

eliminarea.finală, principiu carese referă la depozitarea nămolului.după pre-tratare în amplasamente specifice, având.anume caracteristici.

Capitolul al II lea

Aspecte legislative privind tratarea nămolului din stațiile de epurare

Legea Protecției.Mediului a stabilit cadrul legislativ global în.cadrul căreia urmează să fie emise.ordine, directive și instrucțiuni specifice domeniului, între care se va prezenta și problema reciclării nămolurilor provenite de la stațiile de.epurare urbane în general și a valorificării în agricultură, în particular, în strânsă.legătură cu parametrii fizico- chimici.ai nămolului, între.care foarte important rămâne, conținutul în.apă, concentrația în substanțe organice.biodegradabile, concentrația în metale grele și.agenți patogeni.

Instrucțiunile în cauză.sunt absolut necesare în condițiile în.care până în la începutul anilor.90 problema evacuării nămolului din stațiile de.epurare din țara noastră nu era soluționată.prin acordurile și avizele de funcționare. .Astfel, în contextul în care.proprietatea privată asupra terenurilor.s-a stabilit prin lege, evacuarea nămolului pe terenuri.trebuie să se realizeze în.conformitate cu normele tehnice și condiții legislative.convenabile atât pentru stațiile de epurare, cât.și pentru deținătorii de terenuri.

Directiva 86/278/CEE a fost adoptată din.considerente precum, necesitatea prevederii unui regim.special pentru acest gen de reziduri, oferindu-se garanția.că se asigură protecția. omului, animalelor, vegetației și mediului înconjurător.împotriva diverselor efecte prejudiciabile.cauzate de utilizarea necontrolată a.nămolurilor de epurare.

De altfel, necesitatea.stabilirii unor măsuri comunitare în cadrul.protecției solurilor și utilizarea nămolurilor.de epurare în agricultură nu trebuie să dăuneze.calității solurilor și producției agricole. .Pe de altă parte, nămolurile de epurare.pot prezenta proprietăți agronomice utile, .prin urmare se justifică încurajarea valorificării lor.în agricultură cu condiția ca ele să.fie utilizate corect, în vreme ce anumite metale grele.pot fi toxice pentru plante și pentru.om prin prezența lor în recolte.

Cu siguranță, se impune fixarea.unor valori limitate pentru aceste.elemente în soluri și interzicerea utilizării.nămolurilor de epurare pe solurile agricole atunci.când solurile prezintă concentrații.ale metalelor grele ce depășesc limitele.stabilite. În același timp, .concentrația solurilor în aceste.elemente nu trebuie să depășească limitele impuse.ca urmare a aplicării nămolurilor.de epurare. Pentru evitarea unor astfel de fenomene, fie se.vor limita dozele anuale de.nămoluri ce pot fi aplicate pe solurile agricole, fie.se va supraveghea la a nu se depăși valorile.limită aplicabile metalelor grele ce ar putea ajunge în.soluri pe baza unei medii pe.zece ani. Înainte de a fi utilizate în agricultură, .nămolurile de epurare trebuie să fie tratate; .statele membre ale UE pot, totuși, autoriza.utilizarea nămolurilor de epurare netratate dar.fără să existe riscuri.privitoare la sănătatea omului și a animalelor.atunci când sunt încorporate sau injectate.în soluri.

Așadar, se.poate observăm că la nivel european, .valorificarea în agricultură a nămolului.din stațiile de epurare urbane a făcut obiectul.unei reglementări comune (Consiliul European-1986) .cunoscută sub denumirea Directivă CEE 86/278. .Cu rol de reglementare a utilizarii nămolului.în agricultură în așa fel încât să se evite.efectele nocive asupra solului, vegetației, .animalelor și omului, Directiva în cauză încurajează.utilizarea nămolului de către agricultori.tocmai pentru a coordona legislația internă a țărilor.componente, astfel încât să nu apară disfuncționalități.în comercializarea produselor agricole.

Conform Directivei CEE, nămolurile.furnizate pentru agricultură trebuie să fie.însoțite de un document.în care să fie precizate următoarele lucruri:.originea nămolului.cu identificarea.responsabilului pentru producerea și livrarea.lui, inclusiv indicarea tehnologiei de tratare; caracteristica șarjei livrate, .respectiv greutatea, starea fizică, conținutul în substanțe.uscate, în elemente fertilizante și concentrația în.metale grele, dar și prescripții și recomandări.de utilizare (doze), frecvența de aplicare în.funcție de concentrația în.metale grele.

Directiva 86/278 CEE prevede, .printre altele, pentru protecție sanitară, ca nămolul să fie.tratat atât pe cale biologică, cât și pe cale.chimică sau termică, prin stocaj pe termen.lung sau prin orice procedeu.care să conducă la reducerea semnificativă a puterii de.fermentare, dar și a concentrației în.agenți patogeni. Cu privire la modul de aplicare pe.terenuri, se recomandă să.se păstreze o distanță de 35 m față de puțuri, surse.de apă, aducțiuni și de 200 m față de cursurile.de apă dacă panta terenului este mai mare.de 7%.

În acest sens, pentru.pășuni și culturi furajere trebuie să.se păstreze 30 zile între împrăștiere.și recoltare, în vreme ce pentru terenuri destinate.legumelor și fructelor proaspete să se respecte.un an, dau nu mai puțin de 10 luni între împrăștiere.și recoltare. De altfel, se.interzice aeroaspersiunea, cu excepția unor.planuri speciale de aplicare a nămolului, .iar în cazul nămolurilor.solide sau sub formă de pastă este obligatorie.încorporarea în sol în maximum 24 ore, în.afara cazurilor de forță majoră.

Esențial este ca între data aplicării.nămolurilor pe solurile agricole și data la.care se scot animalele la.pășunat sau se recoltează plantele furajere, etc., să existe.o perioadă de nefolosire a acestor.terenuri pentru a se evita contactul direct.cu solul. Așadar, utilizarea nămolurilor de epurare.în culturile legumicole și fructifere în timpul perioadei de.vegetație, cu excepția arborilor.fructiferi, trebuie interzisă. Această utilizare a.nămolurilor de epurare trebuie să.se facă în condițiile garantării protecției solului, a.apelor de suprafață și a celor subterane conform.directivelor 75/440/CEE și 80/68/CEE.

De altfel, este important.să se efectueze controlul calității nămolurilor.de epurare și a solurilor pe.care se utilizează acestea, să se efectueze analize.asupra lor și să se comunice rezultatele.utilizatorilor. Totodată, este de dorit să se păstreze o.serie de informații pentru.a se asigura o.cunoaștere eficientă a utilizării nămolurilor în agricultură, .informații care să fie transmise Comisiei.Europene sub formă de rapoarte periodice, iar.Comisia, pe baza rapoartelor va.face, dacă se va impune, propuneri vizând asigurarea.unei protecții crescânde a solurilor și a mediului.înconjurător.

Nămolurile de epurare.provenind de la stațiile de epurare de talie mică, .care tratează în principal apele.uzate menajere, care prezintă foarte puține.riscuri pentru sănătatea omului, pentru.plante, animale și pentru mediul înconjurător.nu vor fi supuse aceluiași regim.de raportare, informare.și analize. Statele membre ale.UE pot să adopte măsuri mult mai severe privitoare.la nămolurile de epurare, spre.deosebire de directiva 86/278/CEE, măsuri.ce vor trebui.comunicate Comisiei. Între statele.membre ale UE trebuie să existe o cooperare.în cadrul unui comitet.pentru adoptarea progreselor tehnice.și științifice referitoare la acest domeniu, .mai ales, vând în vedere.progresul tehnico-științific.

În acest context, .directivele europene permit nămolurilor netratate.de a fi utilizate pe terenurile.agricole dacă acestea sunt injectate sau îngropate.în sol. În caz contrar, nămolurile sunt.tratate înainte de a fi utilizate în agricultură, .mai precis acestea trebuie supuse unui tratament.biologic, chimic sau termic, prin stocare pe.termen lung sau prin orice alt procedeu corespunzător.astfel încât în mod semnificativ sa se reduca fermentabilitate.lui și riscurile pentru.sănătate rezultate prin utilizarea.lor. Producția, tratarea și reciclarea.corespunzătoare, reutilizarea.sau depozitarea nămolurilor din.apele reziduale sunt controlate de un.număr substanțial de.directive UE, transpuse în Legislația din România, printre.care:

Directiva Cadru privind Deșeurile 75/442/CEE

Directiva privind Nămolurile.din Apele Uzate 86/278/CE

Directiva privind Nitrații (91/676/CE)

Directiva (PCPI) privind.prevenirea și controlul Integrat al Poluării. (PCPI) (care implementează.Directiva UE 96/61/CE si 2000/76/CE)

Directiva privind Incinerarea.Deșeurilor (DIR) 2000/76/CE

Directiva privind.Plafoanele Naționale de Emisii (2001/81/CE)

Directivele 90/377/CEE și Directiva 2001/77/CE (Directiva.2006/108/CE pentru Romania) Energii.Noi și Regenerabile – Legislație

Reglementările (Generale) privind.Taxa pe modificarea climatică 2001 și.legislația asociată.

Directiva (2003/87/CE) – Schema.de comercializare a certificatelor de emisii de.gaze cu efect de sera.

Concluzionând, Directiva.86/278/CEE privind nămolurile de epurare este în.vigoare de aproximativ.trei decenii, iar punerea sa în aplicare.nu ridică probleme. Au intervenit.câteva schimbări față.de perioadele precedente. Toate.statele membre au creat infrastructura.de tratare a.nămolului și au transmis informații.cu privire la metodele de tratare a nămolurilor.de epurare.înainte de utilizarea lor în agricultură. Astfel, .anumite state membre au prevăzut momente.precise în care ar trebui analizat solul, după aplicarea inițială a.nămolului. Alte state membre.au stabilit frecvențe de până la 10.sau chiar 20 de ani. Informațiile.pe care le-au furnizat statele.membre cu privire la nămolurile produse.și folosite în agricultură confirmă faptul.că aceasta rămâne una dintre utilizările.predominante. Cu toate că producția.de nămol a scăzut.cu 2 % în perioada 2010 – 2012, în comparație.cu perioada 2007 – 2009, statele membre.au raportat că în agricultură a fost utilizată.aproximativ aceeași cantitate de nămol.ca în perioada.precedentă. Această cifră reprezintă.aproximativ 45 % din cantitatea de.nămol produsă.

CAPITOLUL III STUDIU DE CAZ

Cantitățile de nămol provenite din linia de tratare a nămolului de la stația de epurare a municipiului Bacău

III. 1. Descrierea stației de epurare a Municipiului Bacău

Studiul de caz a fost realizat la stația de epurarea a apelor uzate din Municipiul Bacău.

Stația de epurare a Municipiului Băcău a fost construită în mai multe etape. În anul 1968 s-a executat treapta de epurare mecanică, în timp ce treapta de epurare biologică s-a implementat în două etape ulterioare, și anume în anul 1978 și, respectiv, 1990. Anul 2010 a reprezentat o altă etapă importantă deoarece acum s-a finalizat un program semnificativ de reabilitare, ce a constat în retehnologizarea completă a stației pentru epurarea și evacuarea apelor uzate în zone nesensibile. În fapt, retehnologizarea a constat în reabilitarea treptelor de epurare preliminară, primară, biologică, precum și a liniei de tratare a nămolului.

Stația de epurare a municipiului Bacău este amplasată în partea de sud-est a orașului Bacău, pe malul drept al râului Bistrița. ( A se vedea figura 19 și figura 20).

Figura 19 – plan de amplasare în zonă a stației de epurare a municipiului Bacău (sursa Google Earth)

Figura 20 dispoziție în plan a stației de epurare Bacău

Stația de epurare Bacău este concepută pentru a asigura epurarea apelor uzate orășenești colectate de pe teritoriu orașului Bacău printr-un procedeu de canalizare unitar. Debitul maxim de apă uzată (pluvială) influent în stația de epurare pe timp de ploaie este de 9.013 m3/h. Din acesta, 65, 41% (5.899 m3/h) este epurată mecano-biologic, în timp ce 34, 5% (3.014 m3/h) este stocată temporar în bazinele de apă pluvială. Debitul de apă uzată pluvială stocată în bazine este reintrodusă pe fluxul de epurare mecano-biologică.

Stația de epurare este alcătuită din urmatoarele trepte de epurare:

Linia apă uzată

treapta de epurare preliminară;

treapta de epurare primară;

treapta de epurare biologică;

Linia apă pluvială

stocare apei pluviale;

pompare apei pluviale;

Linia nămolului

– Fermentare acidă – concentrare în două trepte nămol primar;

– Concentrare nămol activ în exces;

– Fermentare anaeroba nămol concentrat;

– Deshidratare mecanică nămol fermentat anaerob;

– Stabilizare nămol deshidratat cu var nehidratat;

III.2. Descrierea procedeelor și tehnicilor folosite pentru linia de tratare a nămolului

Epurarea biologică are loc în două reactoare biologice paralele AT1 și AT2 (figura 21). Procedeul de epurare biologică aplicat este de pre-denitrificare în schema Ludzac-Ettinger (figura 22) modificată pentru eliminarea azotului, simultan cu eliminarea pe cale chimică a fosforului.

Figura 21 – reactoare biologice paralele AT1 și AT2

Figura 22 – pre-denitrificare în schema Ludzac-Ettinger

Amestecul de apă uzată și supernatant pompat de la stația de pompare, este amestecată cu nămolul activ de recirculare în camera de distribuție (Figura 23) la reactorul biologic.

Figura 23 – camera de distribuție

Simultan, în această cameră de distribuție se va realiza și dozarea soluției de clorură ferică de la stația de dozare FeCl3, (v. figura 24) precum și dozarea metanolului de la stația de dozare metanol MTH (v. figura 25) în caz de necesitate.

Figura 24 – stația de dozare FeCl3

Figura 24 – stația de dozare metanol MTH

Din camera de distribuție, apa uzată în amestec cu nămolul activ de recirculare este distribuită în mod egal la cele două reactoare biologice. Distribuția debitului la fiecare linie se realizează în mod egal.

Reactoarele biologice sunt structurate fiecare în două zone funcționale: zona (amonte) de denitrificare (figura 25), care se constituie cca. 50% din volumul total al reactorului, urmată de zona (aval) de nitrificare (figura 26) care reprezintă restul de 50% din volumul total.

Figura 25 – Reactoarele biologice zone denitrificare funcțională: în (amonte)

Figura 26 – Reactoarele biologice zona (aval) de nitrificare

Substratul organic necesar desfășurării proceselor biologice este asigurat din trei surse:

apă uzată influentă, supernatantul rezultat din procesele de tratare a nămolului (concentrarea nămolului primar fermentat, concentrarea mecanică a nămolului activ,

deshidratarea nămolului fermentat anaerob),

producția de substanță organică ușor biodegradabilă prin procesul de fermentare acidă a nămolului primar.

Pentru situația în care, concentrația în impurificatori de (CBO5, CCO, TKN) a influentului stației de epurare nu corespunde valorilor, este necesar să fie asigurată alternativ prin dozarea de metanol. Dozarea metanolului se face de la stația de dozare metanol MTH în camera de distribuție la reactorul biologic.

Suplimentar reducerii fosforului prin incorporarea acestuia în biomasa reactorului biologic evacuat cu namolul activ în exces, pentru reducerea la valoarea impusa efluentului stației de epurare (1,0 mg/L), în camera de distribuție la reactorul biologic se va doza clorura ferică (FeCl3).

Debitul de aer necesar procesului de nitrificare din reactoarele biologice este asigurat de stația de suflante prin intermediul a cinci suflante, din care patru sunt echipate cu variatoare de frecvență. Separarea biomasei active se realizează în patru decantoare secundare (figura 27 ) circulare ce asigură o concentrație de materii în suspensie de maxim 60,0 mg/L.

Figura 27 – decantoare secundare

Distribuția debitului de nămol activ la cele patru decantoare secundare se face în mod egal prin intermediul camerei de distribuție, astfel asigurându-se atât distribuția egală a debitului, cât și izolarea oricăruia din cele patru decantoare, în caz de necesitate. Nămolul activ este reținut în decantoarele secundare și este recirculat prin pompare la camera de distribuție a reactorul biologic. Pentru menținerea concentrației nămolului activ în reactoarele biologice este necesar ca o parte din acesta să fie eliminat din sistem ca nămol în exces.

Pentru linia de tratare a nămolului în stația de epurarea a municipiului Bacău sunt utilizate o serie de procedee și tehnici esențiale: fermentare acidă, concentrare nămol activ în exces, fermentare anaerobă nămol concentrat, deshidratare mecanică a nămolului fermentat anaerob, dar și stabilizarea nămolului deshidratat cu var nehidratat.

Fermentare acidă se concentrează în două trepte nămol primar. Pentru completarea substratului organic conținut în influentul stației de epurare, nămolul primar este introdus într-un sistem de fermentare-concentrare cu mixare completă în 2 trepte: fermentatorul de nămol primar (figura 28 ), urmat de un concentrator gravitațional de nămol primar fermentat (figura 28 ).

Figura 28 fermentatorul de nămol primar concentrator gravitațional de nămol primar fermentat

Figuara 29 fermentatorul de nămol primar concentrator gravitațional de nămol primar fermentat

Scopul principal al fermentatorului-concentratorului cu mixare completă în două trepte este de generare a acizilor grași volatili și a compușilor auxiliari de carbon, în vederea utilizării acestora, datorită proprietațiilor de biodegrabilitate foarte ridicată, ca substrat organic pentru denitrificarea apelor uzate.

Pentru aceasta, nămolul primar este supus unui proces de fermentare acidă, prin menținerea în sistem pentru o perioada de patru zile, prin recircularea nămolului fermentat concentrat de la concentratorul gravitațional la fermentator. Astfel, prin menținerea nămolului primar în sistemul de fermentare pentru patru zile, se va permite fermentarea acidă a nămolului primar cu producție de acizi grași volatili și fără intrarea în faza metanogenică (de producere a gazului metan).

Fermentatorul de nămol primar este alimentat cu nămol primar și cu nămol primar fermentat concentrat de recirculare, pentru asigurarea unui amestec omogen de nămol primar și nămol fermentat concentrat de recirculare, dar și pentru evitarea depunerii nămolului pe radier. Concentrația de operare a nămolului de fermentare în fermentatorul de nămol primar se va menține la valoarea 4,16%.

Nămolul de fermentare este în continuare direcționat într-un concentrator gravitațional, unde concentrația nămolului este crescută la 6,0%, prin procese fizice de sedimentare. Pentru asigurarea vârstei nămolului de fermentare de patru zile, nămolul primar fermentat concentrat este recirculat la fermentatorul de nămol, simultan cu evacuarea nămolului concentrat.

Substanța organică ușor biodegradabilă obținută prin procesul de fermentare este evacuată din sistemul de fermentare acidă prin intermediul supernatantului colectat perimetral în concentratorul gravitațional de nămol primar fementat. Pentru îmbunătățirea evacuării substratului organic, concentratorul gravitațional de nămol primar fementat este alimentat cu apă de elutriere (efluent epurat) din rețeaua de distribuție existentă a apei de serviciu. Supernatantul colectat este direcționat gravitațional către treapta biologică la camera de distribuție a reactorului biologic.

Concentrare nămol activ în exces. Nămolul în exces evacuat din treapta biologică este pompat de o stație de pompare nămol concentrat (v. figura 30 ) la două concentratoare gravitaționale cu bandă (v. Figura 31 ) instalate în hala de tratare a nămolului (v. figura 32 ).

Figura 30 – concentratoare gravitaționale cu bandă

Figura 31 – hala de tratare a nămolului

Figura 32 stație de pompare nămol concentrat

Prin procesul de concentrare mecanică conținutul în solide al nămolului activ este crescut de la 0,80% la 6,0%. Nămolul concentrat este direcționat gravitațional la stația de pompare a nămol în exces concentrat, de unde, prin intermediul a două pompe verticale echipate cu variatoare de frecventa, este pompat la bazinul de mixare nămol concentrat (figura 33 ).

Figura 33 – bazinul de mixare nămol concentrat

Supernatantul rezultat prin concentrarea nămolului activ în exces este direcționat la stația de pompare supernatant de unde, în continuare, este pompat în căminul M1 al rețelei de colectare a supernatantului prin intermediul a trei pompe submersibile.

Fermentare anaerobă nămol concentrat. Nămolul primar fermentat concentrat și nămolul activ în exces concentrat sunt pompate de stația de pompare nămol fermentat concentrat (v. Figura 34), la bazinul de mixare nămol concentrat prin intermediul stațiilor de pompare nămol fermentat concentrat ( v. figura 35 ).

Figura 34 – stația de pompare nămol fermentat concentrat

Figura 35 – bazinul de mixare nămol concentrat

Bazinul de mixare nămol concentrat asigură un amestec omogen pentru nămolul primar fermentat concentrat și a nămolului activ în exces concentrat înainte de a fi pompat la cele patru rezervoare (mentantancuri) de fermentare anaerobă a nămolului. De asemenea, bazinul de mixare nămol concentrat asigură volumul de compensare generat prin modurile diferite de operare dintre nămolurile influente în bazinul de mixare și amestecul de nămoluri concentrate pompate către metantancuri. Nămolul concentrat este pompat din bazinul de mixare nămol concentrat la cele patru mentantancuri prin intermediul stației de pompare nămol concentrat.

Deshidratare mecanică a nămolului fermentat anaerob. Nămolul fermentat anaerob este pompat la cele două centrifuge ( v. figura 36 ) instalate în hala de tratare a nămolului. Prin deshidratarea mecanică conținutul în solide al nămolului fermentat de 4,20% va fi crescut la un conținut în solide al nămolului deshidratat estimat la 25%.

Namolul deshidratat este descărcat pe un transportor cu bandă (v. figura 37 ) care evacueaza nămolul deshidratat din hala de tratare a namolului la facilitațile de stabilizare a nămolului cu var.

Figura 37 – transportorul cu bandă pentru nămolul deshitratat

Supernatantul generat în procesul de centrifugare al nămolului este colectat și direcționat la stația de pompare supernatant de unde, în continuare, este pompat în caminul M1 al rețelei de colectare a supernatantului prin intermediul a trei pompe submersibile

Stabilizare nămol deshidratat cu var nehidratat (CaO). Nămolul deshidratat evacuat din hala de tratare a nămolului este alimentat la instalația de stabilizare a nămolului cu var nehidratat. Prin stabilizare cu var nehidratat (CaO), conținutul de solide al nămolului deshidratat este crescut de la 25% la 35%. Acest conținut în solide (35%) face posibilă evacuarea nămolului generat la depozitele ( v. figura ….) controlate de deșeuri menajere.

Figura Depozit stocare namol stabilizat

III.3. Caracteristicile cantitative și calitative ale nămolului din stația epurare a municipiului Bacău

Analiză cantității de nămoluri municipale rezultate în perioada anului 2018

Nămolul primar

Tabel 4

Analiză cantității de nămoluri municipale rezultate în perioada anului 2018

Tabel 5

Nămol fermentat

Tabel 6

Nămol deshidratat

Tabel 7

Nămolul stabilizat

Tabel 8

III.5. Reprezentare grafică comparative a valorilor nămolurilor în perioada mai 2018-mai 2019

Tabel 9

Evidența nămolului primar pentru luna mai 2019 -2018

Fig. Variatia indicatorilor de calitate ai namolului in 2018 și 2019

Evidența nămolului în exces pentru luna mai 2019 -2018

Evidența nămolului de fermentare pentru luna mai 2019 -2018

Evidența nămol deshidratat pentru luna mai 2019 -2018

Parametri nămolului fermentat pe luna mai

Tabel 10

T – temperatura; U – umiditatea; S.U. – substanță umedă; S.V. – substanța volatilă; S. M. – substanța minerală; C.N. – Cantotatea nămol; C.S.U – Cantitatea substanță umedă; S. P. substanță polimer; P – Polielectrolit; Apa R. – apă rejecție; Ore F.B – Ore fucționare banda; Q N.I – Q nămol intrat;

Reprezentarea grafică a valorilor ph-lui nămolului provenit din fermentarea nămolului

Reprezentarea grafică a valorilor umidități nămolului provenit din fermentarea nămolului

Reprezentarea grafică a valorilor substanța umedă a nămolului provenit din fermentarea nămolului

Reprezentarea grafică a valorilor subtanței volatile a nămolului provenit din fermentarea nămolului

Reprezentarea grafică a valorilor subtanței minerală a nămolului provenit din fermentarea nămolului

Reprezentarea grafică a cantităților de nămol provenit din fermentarea nămolului

Reprezentarea grafică a cantităților de substanță umedă provenit din fermentarea nămolului

Reprezentarea grafică a soliție polimer prov enit din fermentarea nămolului

III.4. Valorificarea și evacuarea finală

Problema valorificarii nămolurilor și a depozitării finale a celor care nu-și gasesc în prezent nicio utilizare este deosebit de amplă și complexă, impunându-se pentru fiecare situație găsirea unor soluții și tehnologii adecvate. Principalele direcții de valorificare a nămolurilor vizează, în principal, valorificarea tehnologică (recuperarea produselor utile în procesele de producție industriale), valorificarea energetică (ca resurse secundare și regenerabile de energie) și valorificarea în producția vegetala și animală (ingrăsăminte, amendamente, furaje, etc).

Recuperarea de metale presupune ca cea mai mare parte dintre nămolurile de precipitare provenite de la stațiile de epurare a secțiilor de acoperiri galvanice să conțină mari cantități de metale sub forma de hidroxizi. În functie de procesul tehnologic, acești hidroxizi pot fi: de crom, nichel, cadmiu, zinc, cupru etc.

Recuperarea metalului din namolurile cu continut de saruri metalice se poate realiza fie in cadrul unitatii in care se produce namolul, fie in unitati speciale de profil. Realizarea recuperarii local sau in unitati speciale depinde de o serie de factori, cum ar fi: costul investitiei necesare recuperarii, calitatea produsului obtinut in comparatie cu exigentele de puritate impuse de tehnologia de baza.

Valorificarea metalelor din namoluri se poate face în întreprinderile metalurgice și chimice, dar în aceasta situație se cere ca nămolul să respecte anumiți parametri de calitate (umiditate, concentrație în elemente utile), care să nu modifice bilanțurile, în special energetice de prelucrare a minereurilor.

Dacă avem în vedere materialele de construcții, știut este faptul că o serie de nămoluri conțin produși cu caracter toxic sau inhibitori pentru procesele naturale, motiv pentru care se încearcă fixarea lor prin procedee chimice în materiale solide, care să fie utilizate la anumite construcții. Putem aminti, astfel, nămolurile cu conținut de metale (crom, nichel etc.), sub limita la care recuperarea ar fi economică, nămolurile din industria de preparație carboniferă, cenușa de termocentrale etc.

În ceea ce privește valorificarea agricolă, în cadrul unei stații de epurare se dispune de mai multe surse de nămol ce se pot valorica pentru agricultură, respectiv nămol în stare lichidă, nămol deshidratat, nămol uscat, cenușa de la incinerarea nămolului. Aceste nămoluri conțin diverse cantități de substanțe și elemente utile pentru agricultură, precum materie organică, elemente fertilizante (N,P,K) și microelemente (Fe,Mn,Mb,Cu). De altfel, nămolurile pot conține și o serie de elemente și substante nedorite, care pot deveni dăunatoare pentru sol și plante, dar și pentru apele de suprafață și subterane. În această categorie se încadrează metalele toxice, microorganismele patogene și compusii organici persistenți.

Unele dintre aceste nămoluri pot fi utilizate în sprijinul producției vegetale, fără a impune măsuri deosebite de protecție a mediului înconjurător, fiind lipsite de substanțe toxice sau microorganisme patogene. Posibilitatea de diminuare sau distrugere a potențialului infecțios se poate grupa în două categorii. Prima dintre acestea face referire la sterilizarea sau distrugerea tuturor speciilor de microorganisme, realizate prin incinerare, condiționare termică la temperatură și presiune ridicate, sau deshidratare termică la temperaturi de peste 1000C. Cea de a doua are în vedere dezinfecția sau decontaminarea, realizată prin distrugerea germenilor patogeni prin pasteurizare, iradiere și tratare cu agenți chimici, la valori extreme ale pH-ului.

Cercetările efectuate pe diferite tipuri de nămol pun în evidență faptul că fermentarea anaerobă și stabilizarea aerobă conduc și la diminuarea potențialului patogen al nămolurilor, dar nu suficient pentru a permite utilizarea lor fără riscuri pentru mediul înconjurător.

BIBLIOGRAFIE

Studii de specialitate

1***Antonescu N. N., ș.a, Gestiunea si tratarea deșeurilor urbane. Gestiunea regională, Ed. MatrixRom, București, 2006.

2***Appels, L., et al., Principles and potential of the anaerobic digestion of waste-activated sludge. Progress in Energy and Combustion Science, 2008

3***Berkesy, C., et al., Studiu privind posibilitățile de valorificare a nămolurilor provenite din stațiile de epurare orășenești, Editura Ecoterra, 2009

4***Bercu, Ioana, Studii și Cercetări privind tehnologia și valorificarea nămolurilor din stațiile de epurare orășănești, Universitatea Tehnică Bucuresti, Bucuresti, 2011;

5***Capatina C., Racoceanu C., Deseuri, MatrixRom, București, 2006.

6***Dima, M., Epurarea apelor uzate urbane, Editura Tehnopress, Iași, 2005.

7***Gheorghiță, G., Bazele geneticii, Editura Alma Mater, Bacău, 1999

Gurău, M., Botanică sistematică, Editura Alma Mater, Bacău, 2007.

Ianculescu, O., Solid waste engineering, Ed. MatrixRom, București, 2004.

Institutul de Studii și Proiectări Energetice București, Studiu pentru analiza situației actuale a efectelor utilizării nămolurilor de la stațiile de epurare în agricultură. 2004, Ministerul Mediului și Gospodăririi Apelor-Institutul de Studii și Proiectari Energetice București.

Leonard, I., et al., Metodologie de utilizare a nămolului orășenesc în agricultură, Editura Solness, Timisoara, 2007.

Negulescu, Mircea, Epurarea apelor uzate orășenești, Editura Tehnică, București, 1978

Paian, C.A, Goian, M., Apa uzată și nămolul orășenesc- posibilități de utilizare în agricultură, Editura Mirton Timișoara, 2006.

Păunescu I., Atudorei A., Gestiunea deseurilor urbane, Editura MatrixRom, București, 2004.

Procedee și Echipamente de Epurarea Apelor – suport curs. Universitatea Tehnică din ClujNapoca Facultatea Stiința și Ingineria Materialelor, Catedra Ingineria Mediului.

Rojanschi, V., Ozman, T., Cartea operatorului din stații de epurare a apelor uzate. Vol. 1. Ed. Tehnică, București, 1997.

Rojanschi, Vladimir, Ognean, Teodor, Cartea operatorului din stații de tratare și epurare a apelor, Editura Tehnică, București, 1989

Robescu, Diana, Lanyi, Szobolcs, Verestoy, Attila, Robescu, Dan, Modelarea și simularea proceselor de epurare, Editura Tehnică București, 2004;

Stoicescu, A., Tratarea și eliminarea nămolurilor provenite de la stațiile de epurare, Editura Ecoterra, 2011.

Tobolcea V.,Ungureanu D., Managementul apelor uzate, Partea I., Iași,1993;

Vaicum, Lydia-Maria, Epurarea apelor uzate cu nămol activ. Bazele biochimice, Editura Academiei Republicii Socialiste Române, București, 1981.

Voicu Gheorghe, Păunescu I., Procese și utilaje pentru ecologizarea localităților, Editura MatrixRom, București, 2006.

Legislație:

Asociatia de Standardizare din Romania, SR CR 13864. Recomandări pentru păstrarea și extinderea utilizării nămolurilor și căile de eliminare. 2002

Directiva privind Nitrații (91/676/CE)

Directiva (PCPI) privind prevenirea și controlul Integrat al Poluării (PCPI) (care implementează Directiva UE 96/61/CE si 2000/76/CE)

Directiva privind Incinerarea Deșeurilor (DIR) 2000/76/CE

Directiva privind Plafoanele Naționale de Emisii (2001/81/CE)

Directivele 90/377/CEE și Directiva 2001/77/CE (Directiva 2006/108/CE pentru Romania) Energii Noi și Regenerabile – Legislație

• Reglementările (Generale) privind Taxa pe modificarea climatică 2001 și legislația asociată.

• Directiva (2003/87/CE) – Schema de comercializare a certificatelor de emisii de gaze cu efect de sera.

Directiva Consiliului din 12 iunie 1986 privind protecția mediului, în special a solului, atunci când se utilizează nămoluri de epurare în agricultură (86/278/CEE).

Directiva Consiliului din 16 iunie 1975 privind cerințele calitative pentru apa de suprafață

destinată preparării apei potabile în statele membre (75/440/CEE).

Directiva Consiliului din 17 decembrie 1979 privind protecția apelor subterane împotriva

poluării cauzate de anumite substanțe periculoase (80/68/CEE).

4. Directiva Consiliului din 21 mai 1991 privind tratarea apelor urbane reziduale (91/2 Ministerul Mediului și Gospodăririi Apelor (M.M.G.A), Ordinul nr. 344 din 16 august 2004 pentru aprobarea Normelor tehnice privind protecția mediului și în special a solurilor când se utilizează nămolurile de epurare în agricultură. 2004.71/CEE).

Link-uri:

http://ec.europa.eu/environment/waste/reporting/index.htm.

https://www.google.com/search?q=N%C4%83molurile+sapropelice&safe=active&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjr6ZbAlufiAhUOxcQBHdSzDx8Q_AUIESgC&biw=1366&bih=625