Deshidratarea nămolului
Această intrare sau secțiune privind tehnologiile de mediu nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
Deshidratarea sau deshidratarea este un tratament în care sunt supuși nămolului de pe linia de nămol a unei stații de epurare sau a apei potabile , pentru a reduce conținutul de apă și pentru a face operațiunile ulterioare de tratare și eliminare mai ieftine și mai ușoare - eliminarea directă (de ex. în agricultură) sau incinerare.
Deacquificarea poate fi efectuată atât pe un nămol încă brut, cât și pe unul stabilizat .
După tratament, noroiul apare ca un material cu o consistență semisolidă.
În cazul în care nămolul va fi incinerat, un tratament de deshidratare vizează, de asemenea, creșterea puterii calorice a nămolului.
Tipuri
Metodele de deshidratare pot fi clasificate în:
- natural;
- uscarea naturala pe paturi ;
- artificiale sau cu echipamente mecanice
- filtrare;
- centrifugare .
- termic
Printre metodele de deshidratare, cele mai utilizate sunt centrifugarea și presarea filtrului, în timp ce filtrarea sub vid este în declin din cauza costurilor ridicate de funcționare.
Uscarea paturilor
Paturile de uscare sunt formate din rezervoare cu secțiune dreptunghiulară superficială, umplute cu material de scurgere, pe care se presară noroi.
Apa este îndepărtată prin percolare și evaporare naturală.
Filtrare
Operația constă în trecerea nămolului printr-un mediu filtrant care reține partea solidă și o trece pe cea lichidă.
Filtrarea este, printre tehnicile de deshidratare, cea care permite obținerea nămolului cu un conținut mai ridicat de solide.
Pentru această operație folosim:
- filtre de vid
- filtre sub presiune
Filtrare sub vid
Filtrul de vid, în designul său convențional, constă dintr-un tambur cu axă orizontală acoperit cu material filtrant (de exemplu, pânză) cufundat parțial în nămolul care urmează a fi deshidratat.
În tambur, care este rotit încet în jurul axei sale, vidul este menținut cu ajutorul unei pompe; noroiul este aspirat, aderă la pânză și își pierde o parte din apă.
Ulterior, stratul de nămol format este detașat de filtru cu un jet de aer comprimat și dus de la tambur de un răzuitor de nămol.
S-au făcut modificări, uneori substanțiale, acestei scheme de bază, obținându-se filtre cu diferite principii de funcționare.
Printre cele mai utilizate:
- filtrul cu curea: în care pânza cu panoul de nămol deacuqifiat părăsește tamburul, deversează noroiul, este spălat și revine în tambur pentru o nouă filtrare,
- filtrul spiralat: în care mediul de filtrare este compus dintr-o serie de spirale cu diametru mic care permit panoului de noroi să se desprindă cu ușurință de tambur.
- filtrul de disc: în care în loc de tambur există o serie de discuri acoperite cu pânză.
Filtrare sub presiune
Prese de filtrare
Presa de filtrare constă dintr-o serie de plăci poroase acoperite cu țesătură de scurgere. Nămolul este alimentat între plăci și supus presiunii. Apa trece prin țesătură în timp ce solidele sunt reținute de plăci.
Ulterior plăcile sunt deschise și panoul format este descărcat.
Procesul are dezavantajul de a fi discontinuu (productivitate scăzută) și necesită asistență precisă (costuri mai mari ale forței de muncă); pe de altă parte, permite obținerea nămolului foarte uscat.
Pentru a îmbunătăți performanța tratamentului, este necesar să se pre- condiționeze nămolul .
Pentru condiționare, clorura ferică și clorhidratul de aluminiu sunt utilizate în principal, deși utilizarea polielectrolitelor câștigă teren .
Apăsați șurubul
Presa cu șurub ar putea fi una dintre cele mai performante mașini printre instrumentele de deshidratare a nămolurilor existente în prezent pe piață. Funcționarea sa se bazează pe rotația la un număr redus de rotații ale unui șurub central care comprimă și împinge materialul către o matriță plasată la ieșirea camerei cilindrice; această compresie permite ieșirea apei printr-un cilindru de filtrare.
Din păcate, multe dintre nămolurile produse în prezent nu sunt adecvate pentru utilizarea de către acest sistem de presare. De fapt, multe dintre ele, având o consistență gelatinoasă, nu sunt potrivite pentru a fi comprimate, deoarece presiunea exercitată de șurub face ca noroiul să iasă din filtre și matriță fără a elibera partea apoasă, împiedicând compactarea acesteia. Acesta este motivul pentru care, printre mașinile de deshidratare, este printre cele mai puțin utilizate, în ciuda potențialului său.
Prese cu bandă
Presele cu bandă sunt potrivite pentru stațiile de tratare a nămolului mediu-mic.
O presă cu bandă de nămol constă în mod normal din:
- un cadru cu două panouri laterale solide conectate între ele;
- o buncăr de încărcare cu noroi;
- un rezervor pentru acumularea și scurgerea apei filtrate,
- două foi conjugate prin care trece nămolul de deshidratat;
- a rolelor cu funcția de drenaj și presiune a noroiului și a rolelor cu funcția de centrare și tragere a foii.
Nămolul este introdus în cele două filtre continue de curea.
Apa este expulzată prin mediul filtrant prin aplicarea unei presiuni adecvate de către role.
Acest tip de tratament are dezavantajul de a necesita spălarea frecventă a cârpelor și provoacă o uzură ridicată a acestora.
Pentru a îmbunătăți performanța tratamentului, este necesar să se pre- condiționeze nămolul .
Polielectrolitii sunt folosiți în principal pentru condiționare.
Centrifugarea
Procesul constă în separarea apei de noroi prin aplicarea unei forțe centrifuge .
În cea mai simplă schemă de centrifugare, nămolul este alimentat în centrifugă printr-un tub staționar care rulează în centrul unui tambur cilindric (cu un capăt tronconic) care se rotește la un număr mare de rotații - la o viteză de aproximativ 5.000 rpm. obține o forță centrifugă egală cu 3.500 de ori cea a gravitației -.
Într-un timp foarte scurt, datorită efectului forței centrifuge, solidele se îngroașă de peretele interior al tamburului.
În interiorul cilindrului există un melc , care se rotește în aceeași direcție ca tamburul, dar cu o viteză mai mică.
Acest lucru trage continuu solidele spre capătul tamburului însuși unde se află canalul de scurgere.
De-a lungul acestei căi, noroiul își pierde o parte din apa care este deversată spre exterior printr-un disc de preaplin.
Condiționarea nămolului este deosebit de importantă în centrifugare. Compactarea nămolului de limpezire înseamnă concentrarea excesului de nămol care este prezent biologic în cantități de 5-10 g / 1 la un conținut de substanță uscată de 5 până la 8% înainte de a fi pompat în turnul de fermentare. Aceasta reduce volumul nămolului cu 90-95%. [1]
De fapt, cantități mici dintr-un polielectrolit organic adecvat sunt suficiente pentru a crește semnificativ recuperarea solidelor (din Burd - 1968).
Alegerea tipului de condiționare și a tipului de centrifugă care trebuie utilizată trebuie făcută din când în când pe baza testelor de laborator și, dacă este posibil, pe o scară pilot.
Acest tip de tratament are dezavantajul de a produce nămol cu o concentrație scăzută de solide și necesită personal calificat pentru întreținere.
Noul sistem de deshidratare a nămolului
Este un nou sistem de deshidratare care poartă numele de SPMC și se bazează pe presiunea în vid, compresia noroiului și uscarea mecanică prin forțarea aerului. Sistemul SPMC este în prezent testat la unele fabrici de hârtie italiene pentru a-și optimiza potențialul. Până în prezent, rezultatele obținute cu SPMC (pe diferite eșantioane de nămol) arată o reducere a lichidului rezidual care aduce procentul de uscare de la 30 la 60% comparativ cu instrumentele tradiționale existente în prezent pe piață, înjumătățind și cantitatea de energie utilizată în mod normal pentru funcționarea.un presă de curea.
Sistemul se bazează pe un număr de celule mecanice montate pe module standard în funcție de cantitatea de nămol care trebuie tratată; nămolul este comprimat în interiorul celulelor și apoi aspirat și presat în același timp pentru a forma un disc cu un diametru de aproximativ 250 milimetri. Totul este așezat apoi pe o bandă transportoare care, traversând un canal de aer forțat prin intermediul ventilatoarelor și aspiratoarelor, aduce materialul deshidratat în zona de depozitare.
Acest sistem este complet automat și se execută rapid și este potrivit pentru aproape toate tipurile de nămol.
Tratamente termice
Tratamentele termice pot fi:
- uscare;
- incinerare.
Uscare
În timpul uscării termice, nămolul este adus la o temperatură de până la maxim 180 ° C, timp în care scapă de apa interstițială și capilară.
La uscătoare, căldura se transmite nămolului prin contactul cu un fluid fierbinte (abur sau ulei diatermic).
Există diferite tipuri de uscătoare:
- uscătoare cu contact indirect: o suprafață este interpusă între noroi și fluid fierbinte prin care căldura este transmisă prin conducție
- uscătoare cu contact direct: nămolul este în contact direct cu fluidul fierbinte.
- uscătoare de contact mixte.
Odată cu uscarea, noroiul se transformă într-un produs uscat și steril care își păstrează încărcătura organică practic nealterată.
Prin urmare, dacă nămolul de pornire este de origine urbană sau, în orice caz, cu un conținut ridicat de substanțe organice, reziduurile procesului de uscare pot fi refolosite în agricultură.
Pentru unele tipuri de nămol de origine industrială, metoda de uscare termică poate fi utilă pentru a avea reziduuri bogate în substanțe valoroase, pentru care recuperarea este convenabilă din punct de vedere economic.
Uscarea este adesea prezentă înainte de incinerare pentru a aduce nămolul de alimentare la o putere calorică de natură să garanteze o combustie autosusținută.
Comparativ cu alte tratamente de deshidratare, costurile de uscare sunt considerabil mai mari.
Incinerare
Procesele de incinerare, deși sunt tratamente de deshidratare a nămolului, reprezintă una dintre metodele utilizate pentru eliminarea nămolului.
De fapt, acest proces oferă materiale inerte, care sunt ușor de eliminat și uneori reutilizabile.
Aplicabilitatea incinerării este legată, toți ceilalți factori fiind egali, cu valoarea puterii calorice a nămolului, adică conținutului de substanțe organice conținut în nămol în sine.
Procesele de incinerare cuprind în esență o etapă de uscare și o etapă de ardere și se dezvoltă în următoarele etape:
- încălzirea noroiului la 100 ° C;
- evaporarea apei conținute în noroi;
- încălzirea vaporilor de apă și a aerului;
- arderea substanțelor organice.
Printre cele mai utilizate tehnici de incinerare sunt de menționat:
- procesul bazat pe utilizarea cuptoarelor cu efect multiplu;
- procesul patului fluidizat;
- procesul bazat pe utilizarea cuptoarelor rotative.
Cuptoare multi-efect
Cuptorul cu efecte multiple constă în esență dintr-un recipient cilindric izolat, împărțit în interior în mai multe compartimente, fiecare dintre ele acționând ca o vatră.
Nămolul deshidratat este alimentat continuu în cuptorul superior, unde are loc evaporarea unei părți a apei, prin contact direct cu gazele fierbinți provenite din partea inferioară a cuptorului.
De la vatra cea mai înaltă, nămolul coboară spre partea intermediară a cuptorului, care este zona în care apar fenomenele de ardere care duc la distrugerea substanțelor organice.
Racletele orizontale se rotesc în compartimente mișcate de un arbore rotativ vertical, coincizând cu axa cilindrului; aceste răzuitoare permit nămolului să treacă de la vatra superioară la cea inferioară.
Partea inferioară a cuptorului funcționează ca o zonă de răcire pentru reziduurile de ardere și ca o zonă de preîncălzire a aerului.
Cenușa este evacuată folosind din partea de jos printr-o conductă de descărcare.
Cenușa reziduală transportată de gazele de ardere este colectată de cicloni sau alte tipuri de echipamente.
Temperatura maximă atinsă în cuptor este de aproximativ 900-1000 ° C.
Cuptoare cu pat fluidizat
Procesul cu pat fluidizat se numește așa deoarece nămolul care trebuie ars este trimis pe un pat de nisip ținut în mișcare, prin aer, în interiorul unui reactor menținut la o temperatură ridicată.
Patul de nisip reține particulele organice și facilitează arderea lor, deoarece crește suprafața de contact dintre gazele fierbinți și substanțele combustibile.
Aerul necesar pentru ardere este alimentat de jos.
Aerul este, de asemenea, menit să mențină patul suspendat și să creeze turbulențe ridicate și o amestecare bună.
Acest proces necesită ca nămolul să fie compus din particule minuscule, așa că adesea nămolul trebuie supus măcinării înainte de faza de deshidratare.
Nămolul deshidratat din reactor vine în contact cu patul de nisip, care este menținut la o temperatură de 750-800 ° C.
Substanțele organice sunt arse și cenușa este îndepărtată din patul fluid de gazele de ardere care le transportă în sus către echipamentul de separare.
Cuptoare rotative
Cuptorul rotativ este format dintr-un cilindru refractar cu axa înclinată de aproximativ 2-3 ° față de planul orizontal.
Cilindrul este setat în rotație la o viteză foarte mică (0,25-1,5 rpm).
Procesul bazat pe utilizarea cuptoarelor rotative se bazează pe două cuptoare rotative distincte în care au loc faza de uscare și faza de ardere.
Cele două cuptoare sunt rotite încet și sunt alimentate continuu cu nămol.
În primul cuptor, nămolul este uscat prin intermediul gazelor de evacuare fierbinți provenite din cuptorul de incinerare.
Nămolul umed este permis să pătrundă în cuptorul de uscare din aceeași parte în care intră gazele fierbinți.
Acestea intră în cuptor la o temperatură de 600 ° C și pleacă la o temperatură de aproximativ 130 ° C.
Din nămolul extras din cuptor, o parte este amestecată cu nămolul de alimentare umed și restul este trimis în cuptorul de incinerare care funcționează în intervalul de temperatură cuprins între 900 și 1100 ° C.
Avantaje și dezavantaje
Incinerarea are avantajul de a produce oxidarea completă a substanțelor organice cu producerea unui reziduu fix și reducerea maximă a volumului (reziduu inert 10-20% din valoarea inițială) și a greutății reziduurilor de eliminat. Principalele probleme sunt legate de costuri datorate în principal emisiilor auxiliare de combustibil și gaz (au nevoie de camere de post-ardere pentru a reduce emisiile în atmosferă).
Pentru a evita utilizarea combustibilului auxiliar și pentru a avea autosuficiență este necesar să aveți o deshidratare puternică (aproximativ 65% uscată) și să nu supuneți noroiul la nicio stabilizare pentru a evita consumul de substanțe organice.
Alegerea tipologiei
Alegerea celui mai potrivit sistem de deshidratare se face pe baza diferiților parametri, cum ar fi:
- tipul instalației de purificare;
- sistemul de eliminare a nămolului
- condiții limită precum:
- Consumul de energie;
- zgomot;
- mirosuri rele;
- suprafața ocupată;
