Univerzitet u Novom Sadu Prirodno matematički fakultet Departman za hemiju, biohemiju izaštituživotnesredine Udruženje za unapređenjeđ zaštite ši životne sredine Novi Sad DRUGE METODE STABILIZACIJE MULJEVA I OBEZVODNJAVANJE Radivoj Tomić Novi Sad 2 5. septembar, 2014.
Karakteristike mulja Karakteristike mulja Izbor postupaka obrade i odlaganja muljeva najviše zavisi od njihovih karakteristika. Muljevi su, u opštem slučaju, veoma različiti, naročito muljevi od prečišćavanja industrijskih otpadnih voda. Od količine mulja i koncentracije suspendovanih čestica najviše i zavisi način obrade mulja.
Obrada muljeva Muljevi se, najčešće, moraju obraditi pre odlaganja. Koji će se od postupaka primeniti, i kojim redosledom, zavisi od niza faktora: fizičkih, hemijskih i bioloških karakteristika mulja; raspoloživosti i karakteristika mesta za odlaganje mulja; mogućnosti recirkulacije pojedinih konstituenata mulja; cene i prihvatljivosti pojedinih postupaka obrade mulja itd. Za svaki konkretan slučaj u praksi prethodno se mora utvrditi optimalna šema rada.
Postupci obrade muljeva Ugušćivanje: gravitaciono i flotaciono Stabilizacija: aerobna i anaerobna Kondicioniranje: dodatak hemikalija i termička obrada Obezvodnjavanje: vakuum filterima, centrifugiranjem i spori peščani filtri Odlaganje: deponija, razbacivanje poodredjenomzemljistu odredjenom zemljistu, lagune i more Sušenje i oksidacija: spaljivanje, sušenje i oksidacija vlažnim vazduhom
Kompostiranje Kompostiranje je kontrolisani metod biološkog razlaganja organskih materija. To je jedan od tipičnih procesa stabilizacije i najčešće se koristi za stabilizaciju sirovog mulja. Primena kompostiranja je u velikoj meri porasla zbog porasta troškova tretmana t i porasta ograničenja za alternativna ti rešenja kao što su deponovanje i spaljivanje.
Glavni ciljevi kompostiranja su: biološka konverzija biorazgradljivih organskih materija do stabilne forme, redukcija patogena (toplota koja se generiše prilikom kompostiranja (50 70 C) vrši dezinfekciju, ali ne steriliše krajnji proizvod), smanjenje mase vlažnog mulja uklanjanjem vlage i organskih materija (mada, ako se sredstva za zgušnjavanje dodaju kako bi olakšali proces kompostiranja, ukupna zapremina se može povećati ) i proizvodnja korisnog krajnjeg proizvoda.
Windraw sistem, dugačke biogomile, sa mašinom za prevrtanje (levo) i dodatak punioca slama(desno)
Kada se kompostiranje obavlja u reaktorima mulj i punioc se mešaju, a zatim se aerišu u silosima rotirajućim bubnjevima ili horizontalnim reaktorima. Kompostiranje se odvija u stacionarnom režimu, sa određenim protokom. Regulisanom aeracijom kontroliše se koncentracija kiseonika i temperaturni režim. Čak iako se sistemi za kompostiranje razlikuju po izgledu, svi oni obuhvataju sledeće osnovne korake: (i) mešanje mulja i punioca; (ii) kompostiranje ili mikrobiološko razlaganje organske materije; (iii) recikliranje punioca ili proizvoda; (iv) konzervisanje, (v) skladištenje; i (vi) finalno odlaganje kompostiranog materijala (koji se može prodavati kao humusni materijal).
Kontrola procesa. Vlažnost, temperatura, hranljive materije, sredstva za zgušnjasvanje i provetravanje u velikoj meri utiču na stabilizaciju kompostiranja Kompostiranje u silosima Kompostiranje u rotirajućim bubnjevima Kompostiranje u horizontalnim reaktorima
Stabilizacija krečom U stabilizaciji krečom podiže se ph vrednost mulja na 12. Visoka ph vrednost sprečava opstanak mikroorganizama, pa zbog toga mulj neće truliti, proizvoditi neprijatne mirise ili predstavljati opasnost za zdravlje. Kd Kada se ph vrednost normalizuje proces truljenja j će se nastaviti. Doziranje kreća moguće je pre oceđivanja ili posle oceđivanja mulja. Kreč se može dodati kao CaO (negašeni kreč) ili kao Ca(OH) 2 (gašeni kreč). Ako se dodaje d negašeni ikreč č razvija se toplota koja kj vrši pasterizaciju ij mulja. Gašeni kreč reaguje sa ugljen dioksidom stvarajući karbonat, što povećava čvrstoću mulja.
Stabilizacija krečom
Termički tretman Od termičkih tretmana primenjuju se: termičko sušenje mulja, termička redukcija organskih materija, koja može biti: spaljivanje mulja, oksidacija vlažnim vazduhom, gasifikacija i piroliza. Termička obrada se sastoji od kratkotrajnog zagrevanja mulja pod pritiskom (na 150 200 C i 10 20 bar) uvođenjem vodene pare. Termički tretman izaziva koagulaciju i smanjenje hidratisanosti suspendovanih čestica, denaturaciju belančevina, i slično, a takođe se uništava i mikroflora, čime se dobija praktično sterilisan i dezodorisan mulj koji se lako obezvodnjava. Termičkom obradom, sem kondicioniranja, ostvaruje delom i stabilizacija muljeva jer se oksidiše deo organskih materija mulja, pogotovo ako se sa parom dodaje i vazduh.
Tipičan sistem toplotnog tretmana mulja Termički tretman
Sušenje toplotom Proces sušenja mulja toplotom uklanja vlagu iz mulja do odgovarajućih granica pri tom smanjujući ukupnu zapreminu mulja, zadržavajući svojstva đubriva, uništavajući patogene organizme i dajući produkte bez mirisa. Sušenje toplotom podiže temperaturu dolaznog mulja kako bi se uklonila vlaga i smanjila ukupna zapremina. Temperatura je i dalje dovoljno niska da bi se zadržale hranljive osobine mulja. Krajnji proizvod sadrži hranljive sastojke za zemljište, ali ne i patogene organizme.
Tri glavna postupka p sušenja toplotom Nisko temperaturno sušenje Brzo sušenje Sušenjeu rotacionoj sušnici i
Spaljivanje j (insineracija) Spaljivanje koristi toplotu dobijenu iz zapaljivih materija iz mulja i iz pomoćnog ć goriva. Spaljivanjem j se uklanja vlaga iz mulja čime se smanjuje ukupna zapremina mulja. Ovim procesom degradiraju se sve organske materije potpunim sagorevanjem i patogeni organizmi. Treba da se vrši monitoring emisije gasova sa određenom frekvencijom kako bi se utvrdilo da nema otrovnihsupstanci supstanci. Više komorne peći i spaljivači sa fluidizovanim slojem su najčešće vrste peći za spaljivanje mulja.
Spaljivanje j (insineracija) Više komorni spaljivači Spaljivači sa fluidizovanim slojem Kontrola procesa. Za efikasnu kontrolu procesa treba uzeti u obzir sledeće kom-ponente procesa spaljivanja: obezvodnjavanje, povraćaj toplote, potrebu za vaduhom i kalo-rijsku vrednost mulja
Poredjenje j procesa stabilizacije mulja Proces Prednosti Nedostaci Kompostiranje visokokvalitetan produkt sa potencijalom za prodaju i upotrebu na poljoprivrednom zemljištu može se kombinovati sa drugim procesima niski inicijalni troškovi (biogomile) zahteva 40 60% suve materije zahteva punioce ili izvor ugljenika zahteva forsiranu aeraciju ili prevrtanje mogućnost širenja patogena prašinom visoki operativni troškovi i energija i radna snaga može biti potrebna velika površina mogući mirisi Stabilizacija krečom Termalni tretman Sušenje toplotom ili spaljivanje niski kapitalni troškovi lako lk upravljanje j dobar kao privremen ili urgentan proces stabilizacije mulj podložniji obezvodnjavanju efektivna dezinfekcija mulja velika redukcija zapremine mulja za odlaganje potpuna destrukcija patogena povećava zapreminu mulja za odlaganje nije moguća primena na alkalno zemljište zahteva dostahemikalija troškovi zavise od lokaliteta pad ph nakon tretmana može dovesti do oslobađanja mirisa i ponovnog rasta mikroorganizama ruptura ćelijskihzidova bioloških organizama oslobađa vodu i vezane organske materije tretman ovog veoma čvrstog organskog otpada može zahtevati specijalne uslove kompleksna mehanička i kontrolnaopremaoprema zahteva dodatno gorivo zahteva relativno uniformno obezvodnjen mulj može produkovati mirise
OBEZVODNJAVANJE J MULJEVA Obezvodnjavanjem se muljevi (koji su tečljivi ili pastozni) prevode u polučvrste materijale, čija je konzistencija sličnija vlažnom čvrstom materijalu. Materijal takve konzistencije se lako dalje prerađuje ili odlaže. Zbog uklanjanja velikog dela vode se masa mulja značajno smanjuje (obično na petinu) što pojeftinjuje dalju obradu, odnosno smanjuje troškove transporta prilikom odlaganja.
Sposobnost obezvodnjavanja muljeva zavisi u najvećoj meri od koncentracije i osobina suspendovanih čestica (veličina, oblik, stepen hidratisanosti), od viskoziteta, jonske jačine i ph vode u mulju. Sposobnost obezvodnjavanja muljeva se obično ocenjuje empirijski, na osnovu ogledne vakuum filtracije mulja u laboratoriji, pri čemu se meri specifični otpor i stišljivost muljne pogače.
Polja za sušenje mulja Za obezvodnjavanje manjih količina kondicioniranog i/ili stabilizovanog mulja, naročito č aktivnog mulja iz koga se inače č teško uklanja voda, koriste se polja za sušenje mulja koja ustvari predstavljaju spore peščane filtre: na podlozi od šljunka, sa inkorporiranim drenažnim sistemom, nalazi se sloj peska. Prednosti polja za sušenje mulja su sledeće: niska cena, ne postoji potreba za visoko kvalifikovanim operatorom i visok procenat suvih materija u oceđenom mulju.
Š t ki ik lj š j lj jč šć k išć i Šematski prikaz polja za sušenjemulja sa najčešće korišćenim podacima za projektovanje
Izgled polja za sušenje mulja Drenažna riblja kost Izgled polja za sušenje mulja Natkriveno polje za sušenje mulja Osušen mulj
Primena filtracije za obezvodnjavanje j Za veće kapacitete koriste se mehanički postupci obezvodnjavanja. Najpopularnija je vakuum fillracija, kojom se muljevi koncentrišu do 20 30% suve materije. Kapacitet iznosi 15 75 kg suve materije po m 2 površine fitra na sat, a zavisi od tipa mulja i načina prethodne obrade. Ramske filtar prese primenjuju se ređe, mada su efikasne u obezvodnjavanju, jer su skuplje u radu. Sve su popularniji ijihorizontalni itrakasti filtri (koje se javljaju kao alternativa vakuum filtrima).
Trakaste filter prese Kod trakastih filter presa kontinualno se dovodi mulj, pri čemu je oceđivanje pod dejstvom gravitacije i mehanički stvorenog pritiska putem valjaka. Horizontalni trakasti filter Izgled trakstih filter presa
Komorne filter prese U komornoj filter presi oceđivanje se postiže tako što se mulj ubacuje pod velikim pritiskom u komore iz kojih se voda isceđuje kroz poroznu sredinu (tekstil). Prednosti komorne filter prese su: velika koncentracija suvih materija u kolaču, bistrina filtrata i veliki procenat izdvajanja suvih materija. Pritisak koji se postiže u komorama iznosi od 6,9 15,5 bara. Vreme ceđenja iznosi od 1 do 3 sata. Potom se komore otvaraju i iz njih se izbacuju kolači. Debljina kl kolača č iznosi od 25 mm do 38 mrn, a sadržaj vlage varira od 48 70%. Filtracioni ciklus traje od 2 do 5 sati i sastoji se od: punjenja j prese, održavanja pritiska u komorama, otvaranja komora, odstranjanja kolača i pranja komora i zatvaranja komora (presa).
Centrifugiranje Centrifugiranje se koristi i za zgušnjavanje sirovog mulja i za dehidrataciju tretiranog mulja. Muljevi se mogu vrlo efikasno obezvodnjavati ali ovaj način u principu je skuplji. Sadržaj vlage se smanjuje j na 75 80%. Koriste se skoro isključivo kontinualne centrifuge sa obrtnim bubnjem i pužem za iznošenje obezvodnjenog mulja. Kontinualna centrifuga sa rotirajućim bubnjem i pužem Ulaz mulja Ispust zgusnutog mulja Gravitacijski ispust vode
Ramske filter prese U odnosu na komorne filter prese, ramske filter prese predstavljaju tehničko unapređenje. Sastoje se od ploča i ramova naizmenično naslaganih. Svaki ram je presvučen sa filter papirom i filter platnom. Mulj se transportuje do svakog rama i zadržava se na platnu dok filtrat prolazi kroz platno i sakuplja se sistemom cevi. Uobičajeno č je da se pre fl filtracije dodaju neke neorganske hemikalije ili organski polimeri princip je da se male čestice povežu u veće agregate. Obično se dodaje kreč i/ili gvožđe(iii) hlorid u odredjenojkoličini količini.
Vakuum filteri Danas se vakuum filteri ređe primenjuju čemu je doprinela primena polimera u predtretmanu mulja, te su zamenjeni centrifugama i trakastim filter presama. Sastoji se iz horizontalnog cilindričnog bubnja koji rotira potopljen 20 35% u mulju. Bubanj je podeljen na sekcije: zona nastajanja kl kolača, č zona sušenja kolača kl č i zona uklanjanja kolača. kl č Potopljena zona je zona nastajanja kolača. Vakuum-filter za obezvodnjavanje mulja Izgled rotacionih bubnjeva
Zaključak Kao što je već rečeno, tretman mulja predstavlja veoma skup deo postrojenja j za tretman otpadnih voda, a naročito je veoma važna ekonomska optimizacija procesa obezvodnjavanja j mulja.
Hvala na pažnji