Ad.1.
Charakterystyka osadów
Osad ściekowy jest produktem oczyszczania ścieków, jest on silnie uwodniony, stanowi1-2% oczyszczanych ścieków. Ilość powstających osadów jest tym większa im wyższa jest sprawność oczyszczalni a w skali kraju uzależniona jest od liczby funkcjonujących oczyszczalni ścieków.
Osady wykazują dużą zmienność składu chemicznego zależną od rodzaju ścieków, technologii oczyszczania i przeróbki osadów.
Sucha masa niestabilizowanych osadów zawiera do 75-85% substancji organicznej. Osady stabilizowane zawierają jej przeważnie do 50%. Posiadają wysoką zawartość azotu (przeważnie 2.5%s.m.), fosforu (średnio 3%s.m.) oraz makro- i mikroelementów. Zawartość wapnia jest na ogół duża i zależy gł. od udziału i charakteru ścieków przemysłowych
(śr. 2.5%).
Występują metale ciężkie, zarówno składniki pokarmowe takie jak Cr, Sn, Zn, F, J, Co, Cu (jeżeli nie występują w ilościach nadmiernych) oraz te wyjątkowo szkodliwe: Cd, Pb, Hg, As. Osady ściekowe zawierają także znaczną ilość bakterii (miano bakterii grupy Coli, miano Coli typu kałowego), wirusów, pierwotniaków i jaj pasożytów (glista ludzka-Ascaris sp., glista psia lub kocia-Toxocara sp., włosogłówka- Trichuris sp.).
Skażenie helmintologiczne (ATT) - jest to łączna liczba dominujących rodzajów jaj na 1kg s.m. osadu.
Niektóre osady mogą zawierać toksyczne substancje, np. pestycydy, polichlorowane bifenyle.
W zależności od sposobu oczyszczania ścieków powstaje osad ściekowy:
1. surowy, który dzieli się na
- wstępny - wydzielony w osadnikach wstępnych, w procesie sedymentacji
- wtórny - wytworzony w procesach biologicznego oczyszczania ścieków, wydzielony
w osadnikach wtórnych
- chemiczny - powstały w wyniku koagulacji lub neutralizacji ścieków oraz ze strącania koloidów i zawiesin trudno opadających
2. po procesach przeróbki
- zagęszczony, zawierający 88-92% wody, zagęszczanie dokonuje się w zagęszczaczach grawitacyjnych lub mechanicznych
- stabilizowany, tlenowo lub beztlenowo, celem prowadzonej stabilizacji jest przemiana silnie uwodnionego osadu surowego, w łatwo odwadniający się czysty mikrobiologicznie ziemisty osad stabilizowany, osad taki nie wydziela nieprzyjemnych zapachów , nie zagniwa, a pozostałe w nim substancje organiczne nie ulegają dalszemu, gwałtownemu rozkładowi
- odwodniony, zawiera 50-70% wody, proces ten odbywa się na poletkach filtracyjnych albo mechanicznie na wirówkach i prasach taśmowych
- wysuszony, zawiera do 20% wody, suszenie prowadzi się w suszarkach termicznych, suszenie termiczne jest etapem niezbędnym jeżeli ostateczne unieszkodliwianie polegać będzie na jego spaleniu
Ad.2.
Sposoby postępowania z osadami ściekowymi:
- składowanie
Zwykle osady ściekowe składowane są wspólnie z odpadami miejskimi, aby mogły być przyjęte na wysypiska śmieci muszą spełniać określone warunki, tzn. osad musi być ustabilizowany oraz maksymalnie odwodniony. W trakcie eksploatacji składowisk służy on do przykrywania warstw odpadów, a następnie rekultywacji wysypiska. Przykrycie warstwy odpadów warstwą osadów zapobiega:
gromadzeniu się ptaków i rozwojowi gryzoni
roznoszeniu odpadów przez wiatr i pylenie
samozapłonom
- produkcja biogazu
Osady ściekowe mogą być poddane procesowi fermentacji metanowej. Metanolizę prowadzi się w warunkach beztlenowych. W wyniku działalności właściwej mikroflory materia organiczna zawarta w osadach ulega stopniowej mineralizacji, czemu towarzyszy wydzielanie związków gazowych tzw. biogazu.
- metody przyrodniczego wykorzystania
Poprzez przyrodnicze wykorzystanie osadów ściekowych rozumie się zastosowanie ich do:
rekultywacji gruntów zdegradowanych, a przeznaczonych do rolniczego i nie rolniczego użytkowania
roślinnego utrwalenia powierzchni gruntów: składowisk odpadów, wyrobisk oraz nasypów ziemnych
użyźniania gleb przeznaczonych do rolniczego i nie rolniczego użytkowania
nawożenia użytków rolnych
intensywnej uprawy roślin przeznaczonych na kompost
- metody termicznego unieszkodliwiania osadów ściekowych
Pozwalają na wyraźne zmniejszenie ilości osadów ściekowych, odciążenie składowisk,
a także ponowne wykorzystanie, np. w budownictwie. Do takich metod należy głównie suszenie i spalanie.
Ad. 3.
Wybrane technologie termicznego unieszkodliwiania osadów ściekowych.
Proces ATHOS
Transformacja osadu w stabilny produkt końcowy
ZASTOSOWANIE:
ATHOS stosuje się do komunalnych i przemysłowych osadów ściekowych. Jest to ekonomiczny proces głębokiej mineralizacji tlenowej osadu powstałego na oczyszczalni ścieków. W wyniku procesu powstaje odciek biodegradalny oraz wysoko zmineralizowany osad.
WARUNKI PROWADZENIA PROCESU:
Do reaktora mokrego utleniania doprowadzane są osady przefermentowane i wstępnie zagęszczone. Wewnątrz reaktora panują warunki wysokiej temperatury (250-300°C)
i ciśnienie (ok. 60 bar) pozwalające na oksydację organicznej masy zawartej w osadzie. Oksydacja zachodzi za pomocą czystego tlenu wprowadzanego do reaktora. Mieszanina procesowa jest poddawana ciągłemu mieszaniu w celu zapewnienia skutecznego kontaktu tlenu z osadami w trakcie ich mineralizacji.
Osady zmineralizowane opuszczające reaktor są ochładzane, a następnie kierowane do osadnika. W osadniku następuje rozdział mieszaniny reakcyjnej i oddzielenie fazy ciekłej od osadu mineralizowanego. Osad wytrącony na dnie osadnika jest zagęszczany grawitacyjnie.
Z osadnika osad ten jest kierowany do odwadniania końcowego. Odcieki z przelewu nadmiarowego osadnika odprowadzane są do kanalizacji. Zawiesina odebrana z dna zbiornika jest kierowana do odwadniania mechanicznego. Gazy odciągnięte z górnej części reaktora są oczyszczane i odprowadzane do atmosfery.
Czas zatrzymania w reaktorze wynosi mniej niż 1 godzinę.
EFEKTY:
Zawartość materii organicznej < 5% s.m.
Stopień odwodnienia osadu > 50% s.m.
Osad zmineralizowany i odwodniony może być wykorzystywany jako budulec
w budownictwie infrastrukturalnym.
Pozostałości gazowe to gazy zwykłe: CO2, N2, O2.. Gazy te mogą być odprowadzane do atmosfery.
Ciepło wydzielone w czasie reakcji jest odzyskane i ponownie wykorzystane do ogrzewania osadu.
Proces ROTADISC
Proces suszenia przeponowego średniotemperaturowego
ZASTOSOWANIE:
Proces suszenia ROTADISC stosuje się do osadów przemysłowych i komunalnych oczyszczalni ścieków, fermentowanych i nie fermentowanych, uprzednio mechanicznie odwodnionych. Proces można stosować również do osadów trudno odwadnianych, gdzie nie jest możliwe uzyskanie satysfakcjonującego odwodnienia mechanicznego. Dotyczy to zwłaszcza osadów przemysłowych z przemysłu chemicznego i farmaceutycznego.
WARUNKI PROWADZENIA PROCESU:
Suszarka ROTADISC jest suszarką talerzową, gdzie osad nie ma kontaktu z czynnikiem grzewczym. Źródłem ciepła może być para wodna lub olej grzewczy. Zastosowanie dysków obrotowych zamocowanych na ogrzewanym wale daje gwarancję skutecznej separacji cieczy i fazy stałej metodą odparowania.
Czynnik grzewczy wprowadzany jest do urządzenia centralnym przewodem ułożonym poziomo w osi bębna suszarki i rozprowadzany do wnętrza dysków umocowanych na wale. Specjalne zgarniaki umieszczone w przestrzeni między dyskami zapewniają równomierne przemieszczanie się osadu. Osad podlega stopniowemu wysuszeniu podczas drogi, jaką pokonuje od wlotu do wylotu z suszarki.
Proces odbywa się w temperaturze ok. 180°C.
Czas zatrzymania osadu w suszarce wynosi od 40 min do 1 godziny.
Nie skondensowane gazy złowonne kierowane są do spalenia w palniku kotła suszarni.
EFEKTY:
W wyniku suszenia pełnego można uzyskać od 80 do 92% s.m.
W wyniku suszenia częściowego można uzyskać od 30 do 45% s.m.
Suszenie częściowe zazwyczaj bywa stosowane jako przygotowanie osadu do spalenia.
Osad po procesie suszenia częściowego i pełnego jest całkowicie zhigienizowany i ma postać niejednorodnego granulatu.
Produkt końcowy zawiera 2-4% azotu, 1-3% fosforu i 0,1- 0,3% potasu.
Proces BIOCON
Proces suszenia konwekcyjnego średniotemperaturowego
ZASTOSOWANIE:
Proces suszenia BIOCON stosuje się do osadów z komunalnych i przemysłowych oczyszczalni ścieków, fermentowanych i nie fermentowanych, wstępnie odwodnionych mechanicznie.
WARUNKI PROWADZENIA PROCESU:
Proces suszenia osadów ściekowych BIOCON polega na przepuszczeniu odwodnionego mechanicznie osadu przez suszarkę taśmową. W wyniku procesu uzyskuje się osad
o zawartości 90% s.m. Osad ten może następnie zostać spalony w kotle rusztowym.
W procesie medium suszącym jest cyrkulujące wewnątrz suszarki ciepłe powietrze ogrzewane w wymienniku ciepła za pomocą oleju grzewczego lub gorącej wody. Część powietrza jest odbierana z obiegu i kierowana do palnika. Obieg jest uzupełniany świeżym powietrzem.
Osad podawany do suszenia powinien mieć nie mniej niż 18% s.m. Górną granicę akceptowanego stopnia odwodnienia osadu stanowi 30% s.m. (najkorzystniej 25% s.m.).
Osad podawany do suszarni rozprowadzany jest cienkimi pasmami na powierzchni perforowanej taśmy, przez którą przedmuchiwane jest ciepłe powietrze. Osad przechodzi przez kilka stref:
- strefa I - podawanie osadu za pomocą pomp wtryskujących
- strefa II - suszenie w temperaturze ok. 180°C
- strefa III - suszenie w temperaturze ok. 90°C
- strefa IV - dosuszanie w temperaturze ok.50°C
Czas suszenia na pierwszej taśmie wynosi ok. 15 min., na drugiej ok.45 min.
EFEKTY:
Osad wysuszony jest całkowicie zhigienizowany i może być stosowany jako nawóz lub podawany do spalania.
Ciepło odzyskane z procesu spalania jest wykorzystywane do suszenia osadu.
Proces PYROFLUID
Spalanie osadów na złożu fluidalnym
ZASTOSOWANIE:
Spalanie osadów komunalnych i przemysłowych w ilościach do 3 t s.m./h
Proces PYROFLUID jest efektywnym i bezpiecznym procesem spalania odwodnionego osadu z oczyszczalni komunalnych i przemysłowych.
WARUNKI PROWADZENIA PROCESU:
Osad podawany jest do złoża mineralnego utrzymywanego w stanie fluidyzacji
w temperaturze ok. 500°C. Cząstki organiczne w kontakcie z gorącym złożem ulegają natychmiastowemu spopieleniu. Spaliny z procesu spalania kierowane są do górnej części pieca, gdzie przebywają 2s w temperaturze ponad 850°C. Następnie spaliny ulegają schłodzeniu i oczyszczeniu. Ciepło ze schładzania spalin ogrzewa powietrze utrzymujące stan fluidyzacji złoża. Schłodzone spaliny mogą być oczyszczone metodą suchą, półsuchą lub mokrą.
Proces spalania PYROFLUID oparty jest na utrzymywaniu materiału inertnego, np. piasku
w stanie zawieszenia w komorze spalania. Paliwo jest podawane w czasie rozruchu oraz do komory dopalającej. Gazy i popioły z procesu spalania zbierane są w górnej części pieca,
a potem poddawane są procesowi oczyszczania. W metodzie mokrej spaliny przeprowadzane są przez rozdzielacz elektrostatyczny. Oczyszczone spaliny kierowane są do komina. Brudny kondensat z oczyszczania spalin jest kierowany do stacji podczyszczania przed odprowadzeniem do kanalizacji. W metodzie suchej gazy oczyszczone są w rozdzielaczu elektrostatycznym oraz w filtrach workowych, w wyniku czego otrzymuje się mniejszą ilość odpadowych pyłów i popiołu, lecz przy większej koncentracji metali ciężkich.
EFEKTY:
W procesie następuje spalenie całości materii organicznej zawartej w osadzie.
Efekt usuwania pyłów ze spalin wynosi 99,9%.
Metale ciężkie As, Pb, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, Sn, Cd, Ti są usuwane wraz z pyłem.
Emisja dioksan i furanów jest zdecydowanie niższa od wartości granicznych, określonych jako 0,1 ng/Nm3.
Dziesięciokrotna redukcja objętości osadu.
Popiół po spaleniu jest całkowicie wolny od patogenów.
Popiół jest inertny i nie podlega fermentacji. Może być ponownie wykorzystany, np.
w budownictwie.
Przykłady zastosowania w/w technologii:
Instalacja przeróbki osadów ściekowych N.V. SLIBVERWERKING NOORD-BRABANT, Holandia, obejmująca: odbiór osadu, termiczne suszenie i spalanie.
Parametry techniczne instalacji:
Wydajność instalacji - 365t s.m./d
Odbiór osadu
- zbiorniki osadu do odbioru osadu przywożonego, pochodzącego z ponad 60 różnych oczyszczalni ścieków
- całkowita pojemność: 5.600 m3
Suszenie osadów
- 8 suszarek dyskowych
- przepustowość każdej: max. 9.500 kg/h
- powierzchnia grzewcza każdej: 250 m2
- zawartość s.m. przed suszeniem: 24%
- zawartość s.m. po suszeniu: 43%
Spalanie
- 4 piece ze złożem fluidalnym
- temperatura spalania: 870° - 900°C
Wartości emisyjne uzyskane po oczyszczeniu spalin (warunki normalne, zgodnie
z holenderskimi regulacjami, uważanymi za najbardziej surowe na świecie)
- SO2 < 40 mg/m3
- NOx < 70mg/m3
- CO < 50 mg/m3
- pył < 5 mg/m3
- HCL < 10 mg/m3
- HF < 1 mg/m3
- Hg < 0,05 mg/m3
Suszarnia i spalarnia osadów Falun, Szwecja.
Parametry techniczne:
Przepustowość suszarni: 2000 kg/h
Roczna ilość osadu odwodnionego: 10000t
Roczna ilość wysuszonego osadu: 2780t
Zawartość s.m. w osadzie wysuszonym: 90%
Wnioski:
Deponowanie na składowiskach ogromnej ilość osadów ściekowych, powstających podczas procesów technologicznych w oczyszczalniach, staje się coraz większym problemem. Nie tylko rosną koszty, ale brakuje też miejsca do ich składowania. Zmniejszenie objętości i masy osadów, zaliczanych do odpadów niebezpiecznych, jest w tej sytuacji koniecznością.
Jeśli w osadach nie ma związków toksycznych są one, po ich zagęszczeniu i odwodnieniu wykorzystane przyrodniczo. Gdy ich stężenie jest wysokie poddawane są procesom termicznym. Każda technologia zmierzająca do utylizacji i zagospodarowania osadów, która jest zgodna z obowiązującym prawodawstwem może uzyskać wsparcie finansowe ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.
Zagospodarowanie osadów ściekowych, zgodnie ze standardami prawa wspólnotowego zaczyna nabierać w Polsce znaczenia, ale nadal w przeciwieństwie do krajów Unii Europejskiej, deponowanie ich na składowiskach jest dominującym sposobem unieszkodliwiana osadów.
( jeśli chodzi o prawo to podaje ustawę Dz.U.2002.134.1140 Komunalne osady ściekowe, nie podaje jej treści, ewentualnie można tam zerknąć)
Wyszukiwarka