Tehnica de tratament la capatul conductei - Tratamentul apelor uzate - industria alimentara

Tehnica de tratament la capatul conductei - Tratamentul apelor uzate - industria alimentara

Mai intii este important de subliniat faptul ca eliminarea, adica reducerea poluarii apei la sursa, se aplica in loc de, sau inaintea tratarii apelor reziduale.

Tehnicile de minimalizare a apelor uzate se aplica pe scara larga in acest sector. Referitor la un curs specific de ape reziduale, minimalizarea apelor reziduale poate indeplini doar o parte sau toate obiectivele urmatoarele:

reducerea in volum

reducerea in titru

eliminarea, sau diminuarea, concentratiei anumitor substante

oportunitate pentru reciclare sau reutilizare.

Tehnicile sunt discutate in capitole separate, precum Capitolul 4.3 (mimimalizarea apelor reziduale), Capotolul 4.4 (managementul apei, inclusiv metode de reducere sau eliminare a consumului de apa) si chiar in capitolul referitor la eficienta energetica (vezi Capitolul 4.8). Exemple mai sunt date si in unele capitole despre sectoarele speciale.

Chiar si dupa aplicarea masurilor de minimalizare a apelor reziduale, sunt inevitabile unele deversari de ape reziduale din aceste locuri.

Sunt multi factori care vor influenta tratamentul apelor reziduale. Principalii factori sunt:

volumul si compozitia efluentului deversat

receptorul deversarii, adica canal colector, riu, estuar, lac, mare, pamint,etc.

situatia locala, in limitele impuse, in cazul in care furnizeaza municipalitatea

costul tratamentului, dispozitie, taxe, etc.

Punctele a) si d) vor fi dicutate in capitole speciale pentru diferitele tehnici. Cerintele pentru deversare sunt dictate de catre captarea apei si selectarea optiunilor disponibile pentru deversarea efluentilor finali depind in special de conditiile locale. Cu toate acestea, indiferent de captarea apei, trebuie luat in consideratie daca fabrica este corespunzatoare pentru minimalizarea emisiilor de substante specifice daunatoare persistente.

Deversarea efluentului final

Principalele optiuni ale efluentului final sunt:

deversarea in canal colector public fara tratament, sau doar dupa un tratament preliminar

deversarea in canal colector public dupa un tratament partial

deversarea intr-un curs de apa dupa un tratament complet.

Alte optiuni mai includ:

tratamentul in afara amplasamentului sau evacuarea cursurilor de ape reziduale cu concentratii mari sau problematice din alte motive

reutilizarea in afara amplasamentului a unor cursuri de ape uzate (de ex. ca un curs de alimentare in alta industrie, sau pentru irigatii in agricultura).

In cazuri rare, toate apele uzate ale unei instalatii pot fi colectate intr-un rezervor sau transportate prin conducte intr-un dispozitiv industrial din afara amplasamentului de tratament al apelor reziduale sau tratate prin lucrari de canalizare. [13, Agentia de Mediu (UK), 2000]

Factori care influenteaza alegerea optiunii de deversare

Alegerea optiunii de deversare trebuie sa ia in consideratie mai multi factori, care includ, dar nu se limiteaza neaparat la:

disponibilitatea spatiului corespunzator pentru tratamentul in afara amplasamentului

apropierea si capacitatea retelei de canalizare

capacitatea lucrarilor de tratament de canalizare locala

apropierea si caracteristicile apelor potentiale colectoare

disponibilitatea altor tatamente in afara amplasamentului sau dispozitive de evacuare

costurile tratamentului la locul amplasamentului fata de costurile efluentilor si costurile altor alternative tratament/evacuare din afara amplasamentului

eficacitate relativa (bazata pe reducerea concentratiei) a tratamentului la locul amplasamentului si tratamentului din afara amplasamentuluila lucrarile de tratament de canalizare sau in alta parte

evaluarea riscurilor de mediu asociate fiecarei optiuni (de ex. canalizare bypass)

evacuarea apelor uzate secundare rezultate din tratamentul la locul amplasamentului

capacitatea de a opera si mentine dispozitivele de tratament la locul amplasamentului

permit negocieri permise cu autoritatile si/sau antreprenorul canalizarii si conditii asemanatoare permise

directii proiectate in volumul si compozitia apelor reziduale

apropierea de resedinte locale.

Acolo unde este esential ca instalatia sa fie apropiata de sursa de materie prima, adica intr-o locatie indepartata, s-ar putea sa nu existe nici o alta alternativa decit tratametnul complet si deversarea intr-un curs de apa local. In majoritatea cazurilor, totusi, doua sau mai multe optiuni merita sa fie analizate detaliat. Evacuarea apelor reziduale poate fi un factor major in alegerea amplasamentului pentru noi instalatii.

Cele mentionate mai sus sunt valabile mai ales pentru evacuari (directe sau indirecte) in ape naturale. Evacuarea de ape uzate (tratate partial sau complet) in pamint (irigatii) este cea mai potrivita optiune de mediu. Totusi, aceasta depinde de asemenea de mai multi factori, de ex. compozitia apelor reziduale, cerintele si conditiile agriculturii locale, si de legislatia locala.

Mai multe aspecte vor fi discutate referitor la tehnicile specifice. Obligatiile legale sunt importante in selectarea unei tehnici specifice. De exemplu, cerintele tratamentului apelor uzate in Germania sunt rezumate in Tabelul 4.54.

Tabelul 4.54 Cerinte in vigoare in Germania pentru deversarea apelor reziduale in riuri si lacuri [65, Germania, 2002]

Alegerea intre tratamentul apelor uzate in afara si la locul amplasamentului

Cind este justificat din punct de vedere tehnic si economic, tratamentul descentraliat al apelor reziduale, sau tratametnul la sursa poate avea urmatoarele avantaje:

Tratamentul la sursa

mai multa flexibilitate pentru largirea lucrarilor, sau pentru reactia la schimbarea conditiilor

dispozitivele de tratament la sursa sunt concepute exact si, prin umare, functioneaza mai bine

operatorii unitatilor de productie dau dovada de o atitudine mai responsabila fata de efluenti cind sunt responsabili de calitatea propriilor deversari de ape reziduale.

Tratamentul in afara amplasamentului

Principalele avantaje ale utilizarii WWTP centralizate sunt:

utilizarea efectelor amestecate, precum temperatura sau pH-ul

costuri mai scazute de capital datorita economiei la scara

utilizarea mai eficienta a chimicalelor (de ex. ingrasaminte) si echipamentelor, scazand astfel costurile de operare

dilutia anumitor substante contaminante care pot fi greu de tratat local (de ex. grasimi emulsionate, sulfati).

Pentru industria alimentara, scenariul obisnuit este acela de a asigura un pretratament (fie local, central sau o combinatie intre acestea) inainte de deversarea intr-un canal municipal sau tratament complet centralizat inaintea deversarii intr-o apa colectoare. [13, Agentia de Mediu (UK), 200]

Acolo unde efluentul este tratat in afara amplasamentului, se aplica factorii de mai sus, in mod special daca

tratamentul efectuat la lucrarile de tratare de canalizare este la fel de bun ca cel care s-ar face daca emisia ar fi tratata la sursa, bazat pe reducerea incarcaturii (nu concentratiei) fiecarei substante din apa colectoare

probabilitatea canalizarii by-pass, revarsari pe timp de furtuna/urgente sau la statii intermediare de pompare a canalizarii, este acceptabil redusa

un program corespunzator de monitorizare a emisiilor catre canalizare, luind in considerare inhibarea potentiala a proceselor biologice din aval.

Sistemul de colectare a apelor reziduale, separarea

Un sistem bine conceput de colectare a apelor uzate joaca un rol esential in reducerea si/sau tratamentul efectiv al apelor uzate. Sistemul de colectare transporta apele uzate catre dispozitivul de tratament si previn amestecarea apelor uzate contaminate cu cele necontaminate.

In general exista 4 tipuri de ape uzate:

efluent comercial

ape uzate murdare (casnice)

ape necontaminate (de ex. ape de racire) si

ape de suprafata (furtuna).

Pentru noile instalatii sistemul de colectare a apelor uzate este astfel proiectat incit sa separe diferitele tipuri de ape uzate. Totusi, pentru instalatiile existente, acest lucru s-ar putea sa nu fie posibil de realizat datorita costurilor implicate si a limitarilor fizice sau igineresti prezente in aceste locuri.

La proiectarea unui sistem de colectare pentru o noua instalatie se iau in consideratie urmatorii factori:

procesul de separare a apei de apa necontaminata pluviala si alte emisii de apa necontaminata. Cursurile cu volum ridicat si concentratii scazute pot fi recliclate (urmind un tratament adecvat), sau deversate direct in canalizare (fara tratament), sau amestecate cu efluentul final tratat inainte de deversare

separarea apei uzate casnice (apa uzata din toalete, bazine de spalare, cantine, etc.) din proces de apa necontaminata care poate fi deversata direct in canalizare sau tratata separat.

trebuie acordata atentie separarii apelor rezultate din proces in functie de caracteristicile sale, de ex. incarcatura contaminanta.

instalarea de drenaje separate pentru zone cu risc de contaminare. In functie de intimplare si riscuri aceste drenaje pot fi deviate catre sistemul de colectare a apelor reziduale sau catre un colector de apa dedicat pentru a capta scurgerile sau piederile de apa. Ar fi posibila reciclarea pirderilor inapoi in proces daca acest lucru s-ar justifica si ar fi fezabil din punct de vedere tehnic si economic.

Prin separarea cusurilor cu concentratii scazute dispozitivul de tratare poate fi redus ca marime. Separarea apelor sanitare poate facilita procesul de tratare aferent apelor reziduale pe sol. [13, Agentia de Mediu (UK), 2000].

Tehnicile aplicate de tratament al apelor uzate - Aspecte generale

Urmatoarele paragrafe furnizeaza informatii generale privind tehnicile pentru tratarea apelor reziduale din industria alimentara. Tehnicile pentru sectoarele individuale vor fi discutate in Capitolul 4.14.

Descrierea diferitelor tehnici utilizate la tratamentul apelor reziduale din industria alimentara urmeaza succesiunea logica in vederea atingerii unei calitati progresiv mai bune a efluentului. 

Datorita naturii materiilor prime utilizate si a produselor fabricate, apele uzate rezultate din industria alimentara sunt in principal biodegradabile in natura. Tratamentul apelor reziduale se datoreaza:

solidelor (dispersate in particule fine sau cu granulatia mai mare)

grasimilor/uleiurilor libere comestibile

materiilor emulsionate (de ex. grasimilor/uleiurilor comestibile)

materiilor organice solubile biodegradabile (BOD).

Exemple de tehnici pentru tratarea cursurilor de apa efluente sunt prezentate mai jos.

(Nu se are in vedere nici o ordonare prioritara, iar selectia corespunzatoare intr-un caz particular va depinde de specificurile procesului implicat si de limitarile amplasamentului).

Tehnici disponibile

(a) Tratament primar

- filtrare (F1)

- sedimentare/flotatie (F2)

- flotatia aerului dizolvat (F3)

- corectarea/neutralizarea pH-ului (F4)

- centrifugare (F5)

(b)       Tratament secunadar

Chimic

- coagulare/floculare/precipitare (F6)

cu sedimentare/filtrare/flotatie

Biologic

- biofiltre (F7)

- tratament anaerobic (F8)

- lagune de sediment/aeratie activate(F9)

- aeratie extinsa (F10)

- nitrificare/denitrificare (F11)

- pulverizare pe sol (F12)

(c)        Tratament tertiar

- filtrare/coagulare/precipitare (F13)

Aplicarea tehnicilor

Aplicarea acestor tehnici pentru tratarea diferitelor cursuri de apa efluente este prezentata in Tabelul 4.55.

Tabelul 4.55: Rezumat al tehnicilor pentru tratarea cursurilor de apa efluente

[1, CIAA, 2002]

Cu toate acestea, apa uzata produsa in diferite sectoare prezinta variatii considerabile in ceea ce priveste compozitia si nivelurile de poluare, si prin urmare, pentru purificare sunt urilizate o varietate de procese. Un rezumat al metodelor utilizate in diferite sectoare este prezentat in Tabelul 4.56. Combinatii ale proceselor sunt frecvent folosite pentru tratarea apelor uzate intens poluate (de ex. tratament anaerob preliminar urmat de un stadiu biologic aerob).

Fabrici de bere

Fabrici de lactate

Fabricarea, prelucrarea grasimilor, uleiurilor vegetale

Distilerii si producerea bauturilor spirtoase

Producerea amidonului

Producerea zaharului

Bauturi racoritoare, sucuri de fructe, apa minerala

Producerea maltului

Prelucrarea carnii

Producerea vinului si a vinului spumos

Industria prelucrarii zaharului

Industria prelucrarii cartofului

Prelucrarea fructelor si legumelor

Procese de tratare mecanica preliminara

Blocare si strecurare

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Filtrare

X

X

X

Sedimentare (rezervoare, captator de nisip)

(X)

(X)

X

X

X

X Lucrare: Floarea - floarea la angiosperme Referat: Plante erbacee din paduri

X

X

X

Flotatie, separator de benzina, captatori de  grasimi

X

X

X

X

X

X

X

Centrifugare (separator, centrifuga)

X

Amestecarea si egalizarea rezervoarelor

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Procese de tratare fizico-chimica preliminara

Precipitare, floculare, coagulare, filtrare

X

X

X

Neutralizare

X

X

X

X

X

X

X

X

Procese bologice:

Pretratament biologic

Pretratament aerobic

X

X

X

X

X

X

X

X

Pretratament anaerobic

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Tratament biologic complet

Proces de sedimentare activat monostadial

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Proces de sedimentare activat multistadial

X

X

X

X

X

X

X

X

SBR (Reactor de suuccesiune a sarjelor

X

X

X

X

X

Biofiltre

X

X

X

X

X

X

Lagune aerate ermetice

X

X

X

X

X

X

Tabelul 4.56: Optiuni de tratament al apelor uzate in diferite sectoare

[65, Germania, 2002]

5 Tratament preliminar

Indepartarea grasimilor si a solidelor mari

Pentru instalatiile cu solide mari (oase, etc.) si cantitati insemnate de uleiuri si grasimi neemulsionate, va fi necesara eliminarea acestora inainte de evacuarea intr-un sistem de tratament a efluentilor. Acolo unde este posibil, solidele mari sunt indepartate de la sursa, cu filtre cu porii mari sau cosuri de filtrare amplasate in punctele de drenare.

Grilaje si filtre ecran

Spatiile dintre bare la grilajele mari si fine din instalatiile de purificare sunt intre 60 si 20 mm, sau chiar mai mici in cazuri speciale. In orice caz, daca de exemplu trebuie indepartate fragmente de legume din apele uzate intr-o fabrica de conserve (mazare, fasole, morcovi, etc.), spatiile dintre bare nu trebuie sa depaseasca 5 mm.

Deschiderile in filtrele automate variaza de la 5 mm la 0,5 mm, cu deschideri de 1 pina la 3 mm in utilizarea pe scara larga. Deschiderile mai mici (1 - 1,5) sunt de obicei mai putin sensibile la blocaje decit cele mai mari (2 - 3). Tipurile de filtre in folosinta includ filtre fixe, tobe, ecrane oscilante si filtre ecran cu orificii circulare sau dreptunghiulare si fire textile. Micro-ecranele (filtre toba) efectueaza o separare mecanica a particulelor solide din apele uzate prin tesaturi microscopic de fine. Cel mai important parametru de operare este pierderea presiunii de operare, cu rezultate optime in separare intre 5 si 10 mbar. [65, Germania, 2002].

Filtrarea

Metodele de filtrare sunt utilizate pentru a respecta cerintele privind continutul solidelor. Spre deosebire de sedimentare sau flotatie, filtrarea nu necesita nici o diferenta de densitate intre particule si lichid. Separarea particulelor si lichidului se realizeaza prin diferenta de presiune dintre cele doua parti ale filtrului, care permite trecerea apei prin filtru. Particulele sunt retinute de catre mediul filtrului.

Se pot distinge urmatoarele metode de filtrare:

filtrarea lenta

filtrarea rapida

filtrarea in profunzime

filtrarea de suprafata

biofiltrarea

filtrarea prin coagulare.

[CIAA 2002, #1]

Uleiurile si grasimile mari sunt indepartate cu ajutorul unui interceptor de grasimi utilizind imiscibilitatea grasimilor mari pentru a le separa de corpul principal al efluentului. De obicei, sistemul nu necesita si aditivi chimici, astfel incit poate fi analizat ca utilizare alternativa pentru recuperarea grasimilor [65, Germania, 2002]. 

Flotatia, separatorul de benzina, captatorul de grasimi

Metodele de flotatie sunt utilizate in special pentru apele uzate cu uleiuri si grasimi din industria alimentara. Procesul de flotatie ridica substantele nedizolvate atit lichide cit si solide la suprafata apelor uzate prin atasarea de bule de gaz. Dat fiind ca separarea lichidelor usoare (benzina), a grasimilor si emulsiilor se bazeaza pe aceleasi principii ca flotatia, va fi de asemenea descrisa in acest capitol.

Metodele de flotatie sunt clasificate pe baza modului in care sunt generate bulele de aer:

flotatie mecanica

flotatie cu aer dizolvat

flotatie pneumatica

flotatie de dispersie

electroflotatie.

Separatoarele pentru grasimi, uleiuri si hidrocarburi usoare (benzina) sunt standardizate prin standardele DIN 4041, 4043 si 1999. Conform standardelor DIN, eficienta lor ar trebui sa nu fie mai mica de 95%. O varianta ulterioara a separatorului simplu (DIN) este separatorul cu placi paralele. Aici camera separatorului contine placi inclinate la un unghi de 45s [65, Germania, 2002].

Egalizarea debitului si a compozitiei

Depozitarea tampon sau rezervoarele de echilibrare sunt astfel prevazute incit sa faca fata variabilitatii generale a debitului si compozitiei apelor reziduale, sau sa asigure tratamentul corector, de ex. controlul pH-ului, prelucrarea chimica.

Daca nu se asigura echilibrarea, operatorul poate arata cum sunt manevrate concentratiile de virf fara a supraincarca si capacitatea instalatiei de tratament al apelor reziduale [13, Agentia de Mediu (UK), 2000; 1, CIAA, 2002]

Rezervorul de deviere

Acolo unde este indicat, sunt prevazute si masuri pentru intimplari neprevazute impotriva deversarilor accidentale din procese care ar putea fi daunatoare pentru instalatia de tratare a apelor reziduale. A fost conceput un rezervor de deviere care sa poata primi 2-3 ore debit de virf. Cursurile de ape reziduale sunt monitorizate in amonte de instalatie de tratare a apelor reziduale astfel incit sa fie deviate automat catre rezervorul de deviere, daca este necesar. Rezervorul de deviere este legat la rezervorul de echilibrare sau stadiul de tratament primar astfel incit lichidele fara specificatie pot fi introduse treptat inapoi in cursul de ape uzate. Alternativ, se vor face provizii care sa permita evacuarea continutului rezervoarelor de calamitate in afara amplasamentului.

Daca nu se asigura rezervoare de deviere, operatorul poate arata cum sunt manevrate cursurile potential daunatoare fara sa afecteze instalatia de tratare a apelor reziduale. [13, Agentia de Mediu (UK), 2000]

Filtre ecran

Solidele mari sunt indepartate de obicei prin filtrare. Un filtru ecran este un dispozitiv cu deschideri, in general de marimi uniforme, utilizat sa retina solidele mari gasite in apele uzate.

Elementul de filtrare este constituit din bare, tije sau sirme paralele, gratar sau plasa de sirma sau placa perforata. Deschiderile pot avea orice forma dar in general sunt orificii circulare sau dreptunghiulare.

Principalele tipuri de ecrane utilizate sunt ecrane statice (ecrane periate sau prin alunecare) mari sau fine, vibratoare si rotative.

1) ecranele statice pot fi construite din bare verticale sau placi perforate. Acest tip de ecran static necesita curatare manuala sau automata.

2) ecranele vibratoare, pentru a fi eficiente depind de o miscare rapida. Aplicatiile normale sunt pentru pretratament asociat cu recuperarea de produs secundar, mai ales solide cu continut scazut de apa si de preferat acolo unde apele uzate nu contin grasimi. Ecranele vibratoare opereaza intre 900 rpm si 1800 rpm; miscarea poate fi circulara, dreptunghiulara sau patrata, variind de la 0,8 la 12,8 mm distanta totala. Viteza si miscarea sunt selectate de catre producatorul de ecrane pentru aplicatia in cauza. De mare importanta in selectarea unui ecran vibrator fin este aplicarea unei tesaturi adecvate, adica a unei tesaturi care sa aiba o combinatie corecta intre puterea firelor si procentajul zonelor deschise. Capacitatile ecranelor vibratoare se bazeaza pe procentul zonelor deschise din mediul filtrului.

3) ecranele rotative sau tip toba primesc apele reziduale la un capat si scurgerile, solidele la celalat. Lichidul este trecut afara prin ecran (de obicei o tesatura ecran din otel inoxidabil sau metal perforat) spre o cutie pentru transferul ulterior. Ecranul este curatat de obicei printr-o pulverizare continua din exterior cu spray-uri inclinate spre capatul de deversare a solidelor. Acest tip de ecran este eficient pentru cursuri cu continut relativ ridicat de solide.

Construirea de ecrane este o problema obisnuita. Daca are loc cu regularitate, trebuie luata in consideratie cresterea marimii plasei sau imbunatatirea regimului de curatare. [13, Agentia de Mediu (UK), 2000].

Pretratamente chimice

Dupa indepartarea soliodelor mari, este necesara separarea solidelor in suspensie. Se poate mari eficienta folosind precipitatrea, flocularea si coagularea sau destabilizarea emulsiilor prin reglarea pH-ului.

Precipitarea, flocularea, coagularea

Cind particulele solide nu pot fi separate prin simple mijloace gravitationale, de ex. cind sunt prea mici, densitatea lor este prea apropiata de cea a apei sau formeaza coloizi / emulsii, atunci se adauga substante chimice pentru a determina depunerea solidelor.

Precipitarea este utilizata pentru a transforma prin reactie chimica substanta dizolvata in apa in particule insolubile.

Procesul de tratare chimica este constituit din trei parti importante:

coagulare

floculare

adsorbtie.

Primul stadiu din proces este de a destabiliza sistemul coloidal / de emulsie prin reducerea potentialului responsabil de stabilitatea sistemului. Acest lucru se fce in general prin dozarea substantelor chimice anorganice precum sulfatul de aluminiu, clorura de fier, sau oxidul de calciu (Ca(HO)2). Urmatorul pas este flocularea particulelor mici in particule mai mari, care pot fi rapid facute sa pluteasca sau sa se depuna. Acest lucru poate impune adaugarea de polielectroliti pentru a forma "punti" in vederea formarii de flocoane mai mari. In afara de coagulare-floculare are loc si precipitarea unor hidroxizi de metal si acesti hidroxizi absorb particulele de grasime. Urmind tratamentul chimic, depunerile sunt indepartate fie prin sedimentare sau prin flotatia aerului dizolvat.

Acidifierea

O alta metoda foarte simpla de a descompune emulsiile de ulei / grasime este acidifierea apelor uzate urmata de aditivarea unui polimer organic si de flotatie.

Tehnica acestui tratament este descrisa mai jos:

1.) pH-ul apei de intrare este reglat la aproximativ 4. Reglarea pH-ului descompune emulsia, crescind prin urmare indepartarea grasimilor. Pentru reglarea pH-ului se utilizeaza acizii minerali, de ex. acidul sulfuric sau acidul clorhidric.

2.) se adauga polimeri/coagulanti pentru o indepartare mai consistenta a (FOG) uleiurilor si grasimilor (daca acest lucru este necesar pentru atingerea limitelor legale).

3.) pH-ul este corectat din acid in neutru (sau valoare adecvata) la iesirea unitatii de flotatie cu aer dizolvat.

[65, Germania, 2002]

Daca este aplicabila, aceasta tehnica este preferata in locul tratamentului chimic din urmatoarele motive:

instalatiile de tratare chimica produc mari cantitati de reziduuri solide care au devenit atit costisitoare cit si dificil de eliminat

datorita adaugarii de substante chimice in apele uzate, continutul de saruri/solide dizolvate poate creste semnificativ in apele tratate

instalatiile de tratare chimica sunt dificil de exploatat deoarece performantele lor sunt foarte sensibile la schimbarea caracteristicilor efluentilor si deci, necesita mina de lucru importanta pentru operare

functionarea instalatiilor de tratare chimica nu se preteaza la automatizare.

In plus fata de tratarea chimica, o metoda alternativa pentru reducerea nivelului FOGeste tratarea biologica anaeroba (vezi capitolul 10).

Neutralizarea

Apele uzate puternic acide sau puternic alcaline pot cauza coroziune, reducerea eficientei tratamentului biologic si/sau reducerea proprietatilor de auto-purificare a lacurilor si riurilor, si pot cauza probleme de functionare pentru alti utilizatori de apa.

Substante folosite pentru neutralizarea apelor uzate care au un pH scazut:

piatra de var, slam de piatra de var sau lapte de var (oxid de calciu hidratat ca(OH)2)

soda caustica (NaOH) sau carbonat de sodiu (Na2Co3)

ioni (cationi).

Substante folosite pentru neutralizarea apelor uzate care au un pH ridicat:

introducerea de CO2 (de ex. gaz de tiraj, gaz din procesele de fermentatie)

acid sulfuric (H2SO4) sau acid clorhidric (HCl)

ioni (anioni). [65, Germania, 2002]

Separarea gravitationala

Sedimentarea

Sedimentarea este separarea de apa, prin depunere gravitationala, a particulelor suspendate care sunt mai grele decit apa. Solidele depuse sunt indepartate ca sediment de pe fundul dispozitivului.

Flotatia

Flotatia este indepartarea materiilor mai usoare decit apa (de ex. uleiuri / grasimi comestibile). Materiile colectate pe suprafata apei se indeparteaza. Aceasta tehnica se utilizeaza pe scara larga in industria alimentara pentru indepartarea uleiurilor /grasimilor libere din apele uzate.

Mecanismul de baza al flotatiei aerului este de a introduce mici bule de aer in apele uzate continind solide in suspensie. Bulele de aer fine se ataseaza la particulele tratate chimic si pe masura ce se ridica spre suprafata, solidele plutesc spre suarafata impreuna cu ele. Aici sunt strinse, ingrosate si indepartate mecanic sau extrase prin suctiune. De obicei, substantele chimice precum polimerii, sulfatul de aluminiu sau clorura de fier sunt utilizate pentru sporirea aderarii bulelor. Metoda alimentarii cu aer este folosita pentru definirea procesului.

flotatia cu aer dizolvat (DAF) are loc atunci cind aerul se injecteaza si se dizolva in lichidul sub presiune si se elibereaza bule fine la reducerea presiunii.

flotatia cu vacuum se produce intr-o maniera asemanatoare cu DAF, cu exceptia ca aerul este dizolvat la presiune atmosferica iar vacuucmul sub-atmosferic va elibera aerul.

flotatia cu aer indus are loc atunci cind bule fine de aer sunt introduse in lichid printr-un dispozitiv de inductie, precum o placa cu orificii

DAF este larg utilizata deoarece este foarte eficienta in indepartarea unei mari game de solide. Principiul care sta la baza DAF este ca aerul este dizolvat in efluent sub presiune (40 - 80 psig = 3 - 6 bar). Aerul este introdus in mod normal intr-un curs de reciclare de efluent tratat care a trecut deja prin unitatea DAF. Acest amestec suprasaturat de aer si ape uzate curge spre un rezervor de flotatie unde se elibereaza presiune si prin urmare genereaza numeroase bule de aer. Particulele floculate se ridica la suprafata reactorului printr-o combinatie de adsorbtie si captare.

Alegerea substantelor chimice utilizate pentru coagulare si floculare va depinde de traseul de evacuare destinat sedimentelor DAF. Daca sedimentele trebuie recuperate ca produs secundar pentru hrana animalelor, atunci substantele chimice folosite trebuie sa aiba o toxicitate redusa. In mod normal, sedimentele recuperate dintr-o celula DAF au un continut de 3 - 4% solide uscate. [13, Agentia de Mediu (UK), 2000].

Echipamente

Echipamentele utilizate pentru sedimentare si floculare sunt similare si pot fi:

rezervoare dreptunghiulare sau circulare echipate cu un angrenaj de razuire corespunzator (razuitor la suprafata pentru indepartarea uleiurilor/grasimilor, si razuitor in profunzime pentru indepartarea solidelor) si capacitate suficienta pentru a asigura timpul necesar in vederea separarii

separatoare laminare sau sub forma de tuburi unde sunt folosite placi pentru a spori suprafata zonei de separare.

Tabelul 4.57: Avantajele si dezavantajele separarii gravitationale

[13, Agentia de Mediu (MB), 2000; 65, Germania, 2002].

Tabelul 4.58: Avantajele si dezavantajele flotatiei de aer in comparatie cu separarea gravitationala

[13, Agentia de Mediu (MB), 2000; 65, Germania, 2002].

Biofiltrarea la rate inalte

Apele uzate din prelucrarea alimentelor si bauturilor au deseori concentratii ridicate de substante organice, in general prea ridicate pentru tratamentul aerobic conventional. Prin urmare, este necesar un pretratament pentru a reduce materiile organice solubile biodegradabile (BOD) la un nivel acceptabil inainte de a fi deversate catre un proces de tratare biologica secundara sau spre canalizare.

Filtrele neprelucrate sau bio-turnurile pot acumula incarcaturi hidraulice si organice in concentratii ridicate si sunt o metoda eficienta de reducere a BOD pina aproape de canalizarea casnica.

Efluentul din aceste unitati este apoi deversat intr-un proces biologic conventional.

Mediile plastice de tipul celor utilizate in bio-turnuri au un raport de suprafata de 100 - 240 m²/m³. Sunt raportate rate de incarcare de 0,5 kg OSB/m³/zi pentru a atinge peste 90% din indepartare; pina la 60% indepartarea este posibila cu incarcari de 2,5 kg OSB/m³/zi. [13, Agentia de Mediu (UK), 2000; 1, CIAA, 2002].

Bio-turnurile pot fi utilizate de asemenea pentru a realiza nitrificarea dar necesita rate scazute de incarcare BOD.

Centrifuge

Exista trei tipuri importante de centrifuge disponibile:

bol solid

cos

stut-disc

Configuratia stut-disc este utilizata mai ales pentru separarea lichid/lichid.

Centrifugele sub forma de cos si bol solid sunt introduse in apa in procesul de serie. Configuratia sub forma bol solid se bazeaza pe lichidele superplutitoare care sunt fie razuite de pe suprafata sau depasesc un prag aranjat in virful centrifugii. Sistemul sub forma de cos foloseste o plasa perforata, astfel incit faza lichida trece prin mediul de filtrare in timpul centrifugarii. [13, Agentia de Mediu (UK), 2000; 1, CIAA, 2002].

Tratament biologic secundar

Operatorul justifica alegerea si performantele instalatiei in functie de nivelul tratamentului solicitat. Acest fapt depinde de traseul de deversare pentru apele reziduale tratate (vezi Capitolul 1).

Tratamentul biologic este degradarea cu microorganisme a substantelor organice dizolvate. Adsorbtia poluantilor catre sedimentul organic produs va indeparta si materiile non-biogradabile precum metalele grele. Nitrogenul si fosforul organic pot fi de asemenea (partial) indepartate din apele uzate.

Exista trei tipuri principale de procese metabolice:

procese anaerobe, fara furnizare de oxigen

aerobe, utilizind oxigenul dizolvat

procese anoxice, utilizind reducerea biologica a donatorilor de oxigen.

[13, Agentia de Mediu (UK), 2000; 1, CIAA, 2002].

Procese aerobe

Tehnicile de tratament biologic aerob obisnuit includ:

proces de sediment complet-amestecat activat

reactoare de secventionare a sarjei

proces de filtrare prin picurare sau scurgere

filtre cu ritm ridicat

filtre inundabile aerate biologic (BAFFs)

lagune.

[13, Agentia de Mediu (MB), 2000; 1, CIAA, 2002; 65, Germania, 2002].

Procese de crestere in suspensie

Sedimente activate

Biomasa este aerata si mentinuta in suspensie intr-un vas reactor. In mod obisnuit este cea mai utilizata metoda din industria alimentara. Dupa un timp dat de depunere, bazat pe o rata de incarcare organica de aproape 0,1 OSB /kg MLSS/d (MLSS = solide in suspensie amestecate cu lichide), suspensia amestecata de microorganisme trece spre un dispozitiv de sedimentare. Aici are loc sedimentarea flocoanelor microbiene iar efluentul limpede trece un baraj catre un curs de apa. Se produce un sediment si in cele mai multe cazuri se intoarce in rezervorul de aerare. In orice caz, o proportie (excesul de sediment [sau surplusul de sediment activat] datorita cresterii si reproducerii organismelor), se pierde pentru a mentine MLSS la un nivel acceptabil, de ex. 3000 mg/l.

Instalatiile pot folosi aer, oxigen sau o combinatie intre cele doua. Utilizarea de oxigen imbunatateste controlul si performantele si poate fi returnat instalatiilor existente. Oricum, ar fi de preferat, din motive de scadere la minimum a costurilor generale, sa se utilizeze aer in instalatii. 

Reactoare de secventionare a sarjei

Reactorul de secventionare a sarjei este o varianta a procesului de sedimentare activata. Functioneaza pe principiul umple si extrage si este constituit din doua rezervoare identice de reactie. Diferitele stadii ale procesului de de sedimentare activata; echilibrarea, aerarea, limpezirea sunt toate efectuate in acelasi reactor. Fiecare din cele trei stadii sunt efectuate secvential. In stadiul 1, apele uzate sunt introduse in reactor in timp ce are loc aerarea. In stadiul 2, apele reziduale sunt deviate in ce de-al doilea reactor, in timp ce in primul reactor continua amestecarea si aerarea. In cel de-al treilea stadiu se opreste aerarea si amestecarea pentru a-i permite biomasei sa se depuna. Dupa perioada de depunere, o proportie din efluentul tratat este decantata din reactor. Timpul pentru fiecare stadiu al procesului poate fi reglat conform conditiilor locale.

Principalele avantaje ale reactorului de secventionare a sarjei fata de sedimentul activat conventional este costul de capital si operatii mai simple si mai solide (sistem de umplere si extractie). Derularea procesului este independenta de orice alte influente cauzate de fluctuatii huidraulice. Un alt avantaj este acela ca umplerea sarjei duce la formarea rapida a sedimentului activat, ceea ce inseamna ca acest proces este indicat si pentru apele uzate industriale care au tendinta de a forma sedimente masive. [65, Germania, 2002].

Procesul este foarte flexibil dar necesita un grad mai mare de implicare a operatorului, dat fiind ca sunt posibile un numar de schimbari ale procesului in cadrul ciclurilor de operare (de ex. denitrificarea crescuta in timpul fazei de pauza). [1, CIAA, 2002].

Umflarea sedimentelor

Cea mai frecventa problema asociata cu procesele de crestere aeroba in suspensie este acela al umflarii sedimentelor active. Acest termen este utilizat pentru a descrie sedimentele biologice cu caracteristici sarace de depunere si se datoreaza in general prezentei bacteriilor filamentoase si /sau apei in exces din floconul biologic. Bacteriile filamentoase sunt cauza cea mai obisnuita de umflare a sedimentelor.

Referitor la umflarea sedimentelor, un punct important si fundamental este acela ca prevenirea este mai buna decit tratarea. Un numar de instalatii existente care opereaza mai degraba un control "rapid" al problemei decit sa inteleaga si sa rezolve cauzele problemei. Operatorul asigura ca se mentine echilibrul optim al nutrientilor adaugati, minimalizind atit eliberarea de nutrienti cit si aparitia supraproducerii de bacterii filamentoase sau a umflarii.

Operatorul va aplica proceduri care sa regleze umflarea atunci cind aceasta are loc reducind inclusiv incarcatura daca este necesar. Operatorul confirma daca este prezent amoniacul ca un produs de descompunere, asigura evidenta nivelurilor si declara daca este necesara denitrificarea. Timpul de depunere hidraulica, virsta sedimentului si temperatura de operare sunt cei mai importanti parametri de luat in considerare. Parametrii trebuie justificati in termenii descompunerii a cit mai multe substante organice rezistente.

In general, instalatiile de sedimente aerobe activate sunt concepute sa aiba timpi de retentie hidraulica de 1 zi si incarcaturi de sediment sub 0,15 kg OSB/kg MLSS/zi (raport F:M) pentru a avea eficienta sporita de indepartare, o buna stabilitate si descompunere adecvata a compusilor tot mai complecsi prezenti in apele uzate. Temperaturile de operare mai ridicate vor ajuta de asemenea degradarea. Unele instalatii aerobe sunt concepute sa opereze la circa 30sC, dar temperaturi mai inalte pot fi daunatoare pentru degradarea biologica. [1, CIAA, 2002].

Lagune

In forma lor cea mai simpla, lagunele aerobe sunt bazine intinse din pamint de mica adincime folosite pentru tratarea apelor uzate prin procese naturale, implicind bacteriile din alge, soarele si vintul. Oxigenul, in plus fata de cel produs de alge, intra in lichid prin difuzia atmosferica. Continutul lagunei este amestecat periodic folosind pompe sau aeratoare de suprafata.

Sistemele laguna ofera urmatoarele avantaje [65, Germania, 2002]:

calitate tampon datorita zonelor intinse si a volumelor

egalizarea volumului si concentratiei in operatiile sezoniere

stabilirea de biocenoze adaptate dat fiind timpii foarte lungi de depunere.

O variatie a lagunei aerobe este laguna facultativa, unde stabilizarea este realizata printr-o combinatie de bacterii aerobe, anaerobe si facultative.

Oxigenul poate fi mentinut in statul superior al unei lagune facultative prin reaerarea de suprafata.

Acest proces este utilizat pe scara larga in industria zaharului.

Procese aerobe fixate pe film

In procesele de filtrare prin picurare si aerare submersibila, biomasa creste pe suprafata mediilor de impachetare si apele uzate sunt distribuite sa curga chiar si peste filmul biomasei.

Mediul de filtru prin picurare este alcatuit din pietre sau diferite tipuri de plastic. Lichidul tratat este colectat sub mediu si trimis catre un rezervor de depunere, de unde o parte din lichid poate fi reciclata pentru diluarea concentratiei apelor reziduale care intra. Ca variatii pot fi alternarea dublei filtrari (ADF) sau filtrarea dubla permanenta.

Acest tip de proces este aplicabil acolo unde apele uzate sunt mai putin concentrate. Exista tendinta de a fi utilizat ca stadiu de slefuire dupa un proces de sedimentare activata sau biofiltrare la rate inalte. Utilizarea sa in indstria alimentara a scazut din cauza necesitatii unei zone relativ intinse si a problemelor operationale datorate blocajelor.

Configuratia sedimentelor activate pentru indepartarea azotului

[65, Germania, 2002]

Poate fi necesara indepartarea nutrientilor din instalatii. Indepartarea fosforului este in general efectuata prin tratament chimic. (Precipitarea compusilor insolubili de fosfati si indepartarea lor impreuna cu excesul de sediment). Azotul este indepartat sub forma de amoniac sau printr-un proces de nitrificare/denitrificare.

Urmatoarele variante ale procesului de sedimentare activata sunt folosite in industria alimentara:

Denitrificarea anterioara

In denitrificarea anterioara, apele reziduale intra mai intii in bazinul de denitrificare. NH4-N trece neschimbat prin bazin, unde N organic este partial hidrolizat la NH4-N. In bazinul de nitrificare succesiva, hidroliza este completata si amoniul nitrificat. Nitratul format este transportat prin sedimentul de intoarcere si de asemenea prin recircularea intensiva din bazinul de nitrificare in bazinul de denitrificare, unde este redus in azot prin respiratie endogena.

Denitrificarea simultana

Intr-un sistem cu denitrificare simultana, zonele aerobe si anoxice sunt create pe baze tintite prin controlarea oxigenului introdus in bazin. Sistemele de denitrificare simultana sunt concepute mai ales ca bazine de circulatie sau bazine carusel.

Denitrificarea intermitenta

In denitrificare intermitenta bazinele cu sedimente activate mestecate complet sunt aerate periodic. In bazinele cu sedimente activate procesele aerobe si anoxice au loc succesiv in acelasi bazin. Proportia de nitrificare si denitrificare poate fi reglata la conditiile de alimentare variind timpii de operare.

Denitrificarea in cascada

In denitrificarea in cascada, mai multe compartimente ale bazinului constituite din niveluri aerobe si anoxice (denitrificare anterioara) sunt aranjate in serie fara limpezire intermediara. Apa netratata alimenteaza prima cascada pentru a asigura utilizarea optima a substratului prezent in apele reziduale. Debitul de intoarcere a sedimentului alimenteaza primul bazin. Aici, nu este necesara recircularea interna in cadrul stadiilor individuale.

Optiuni ulterioare de tratare a apelor reziduale

Perfectionarile in tehnicile de tratare sunt in mod traditional lente, cu tehnicile utilizate in prezent, folosite de multi ani. In prezent, principalele progrese care au loc si pot fiu aplicate in industria alimentara sunt: [1, CIAA, 2002]

perfectionarea sistemelor aerobe la cote inalte

perfectionarea sistemelor aerobe la cote ultra inalte

bioreactor cu membrane

utilizarea membranelor, ultrafiltrarii, microfiltrarii, etc.

Primele doua operatii dau potential pentru cresterea ratelor de incarcare aplicate sistemelor aerobe si de aici posibilitati pentru reducerea marimii instasatiei si investitiei de capital. Cu toate acestea, majoritatea, daca nu toate din sistemele la cote inalte au deficiente, si de aceea nu dau efluentilor calitatea adecvata pentru deversarea in riuri cind sunt exploatate la aceste cote inalte de incarcare. De aici, este necesar un stadiu secundar aerob, care este incarcat mai conservator, pentru a atinge standardele de deversare in riuri. Oricum, combinatia de sisteme la cote inalte si scazute reduce cerintele de spatiu si scad investitiile.

Sisteme la cote inalte

Sistemele, lansate pe piata ca sisteme la cote inalte, includ:

turn Bayer, turn Hoechst

rezervor adinc Lurghi, cu multi-reactor si bara adinca

filtre aerate biologice submersibile (SBAF, BAFF)

membrane pentru separarea solidelor (ESMASP)

reactoare pentru biomasa in suspensie imobilizata (Catir, Limpis, Ringlace)

pat biologic fluidizat (reactia de ridicare a aerului in suspensie, oxitron)

reactor de oxigen (Vitox)

sisteme de aerare Jet

reactoare multistadiale (proces Böhnke A/B)

reactoare de secventionare a sarjei (SBR), Omniflow, Unitank, CASS.

Aceste sisteme functioneaza cu o gama variabila de cote de incarcare, dar pot atinge o cota mai inalta in mai multe moduri, adica presiunea statica crescuta sporeste cantitatea de oxigen dizolvat si ajuta la transferul de masa, utilizind oxigen in loc de aer, utilizind mai multe stadii pentru optimizarea procesului, etc.

Daca va fi folosit vreunul din aceste sisteme, atunci va trebui acordata mare atentie si se va efectua o evaluare practica.

Filtre biologice aerate inundate  (BAFF) si filtre biologice aerate submersibile (BSAF)

Filtrele biologice aerobe inundate (BAFF) si filtrele biologice aerate submersibile (BSAF) sunt sisteme de crestere hibrida in suspensie/atasata, care sunt cel mai bine descrise ca instalatii de sedimente activate care contin medii inalte de evacuare pentru a incuraja cresterea bacteriana. In general acestea permit de asemenea un anumit grad de filtrare fizica in cadrul aceleiasi structuri.

Spalarea are loc aproximativ la fiecare 24 de ore pentru a indeparta surplusul de biomasa. Astfel, nu mai este necesara limpezirea secundara. [13, Agentia de Mediu (UK), 2000]

Sisteme aerobe la cote ultra inalte

Sistemele aerobe la cote foarte inalte ofera potentialul pentru incarcarea sistemelor aerobe, pina la 50 - 100 de ori mai mare decit este de obicei. Procesul angajeaza o rata mare de reciclare a apelor reziduale, controlate printr-un ansamblu de stuturi integrale. Aerul este introdus prin stut, furnizind o forta puternica de limitare asupra bacteriilor si un grad intens de turbulenta/oxigenare. Aceasta limitare puternica suferita de bacterii face ca procesul sa se deosebeasca de alte tehnici aerobe, adica microorganismele trec prin stut si rezulta doar bacterii foarte mici in sistem, care difera de alte sisteme unde bacteriile nu sunt supuse unor astfel de limitari si de aceea exista si forme mai inalte de viata.

Cotele foarte inalte de incarcare pot fi realizabile cu un astfel de sistem il face extrem de atractiv cu optiuni care includ reactor redus in marime si capital redus.

Bioreactor cu membrane

Biorectoarele cu membrane (MBR) sunt o variatie a sistemelor conventionale de sedimentare activata in care sunt amplasate un numar de module membrana, sau "cartuse" in corpul vasului reactor. Efluentul limpezit trece prin membrane, sub presiune statica, pentru a separa efluentul tratat de MLSS (solid in suspensie amestecat cu lichid). Membrana poate fi amplasata fie in rezervorul de sedimentare activata aerata, sau in bucla exterioara.

Utilizarea membranelor permite o concentratie mai mare de biomasa retinuta in rezervorul aerat. Un biorectaor cu membrane este o unitate compacta care produce mai mai putin sediment. Oricum, consumul de energie (pompare) este semnificativ mai mare decit la sedimentul activat conventional.

Murdarirea membranelor poate fi o problema majora. Aeratia si contracurentul sunt folosite pentru a se incerca controlarea acestei probleme, care poate avea ca rezultat producerea suplimentara de ape uzate.

[13, Agentia de Mediu (UK), 2000]

Exista doua avantaje distincte: nu sunt necesare substante secundare de limpezire si se pot obtie cantitati mari de MLSS (normal 12 - 17000 mg/l). Aerul difuzat este utilizat pentru a curata suprafetele membranelor si a preveni murdarirea.

Membrane

Utilizarea membranelor ca mijloc de tratare a apelor uzate in industria alimentara nu a fost inca introdusa dar ofera urmatoarele potentiale:

concentrarea cursului efluent pentru a reduce volumele inainte de alte tratamente/evacuari, de ex. concentrarea posibila a apei reziduale diluate la concentratii adecvate pentru reprelucrare

posibila recuperare a ingredientelor costisitoare pentru a fi reutilizate sau returnate/vindute furnizorilor

recuperarea ingredientelor/materiilor la sursa

recuperarea apei pentru reutilizare.

Problema majora la utilizarea membranelor, ca alternativa la tratamentul traditional al efluentilor este cea a murdaririi membranelor, polarizarea gelului, etc. Ratele de flux prin membrane sunt relativ reduse, insemnind ca sunt necesare membrane cu suprafete extinse (si capital) pentru recuperarea materialului, care deseori are doar o valoare economica scazuta/moderata. Costul de operare asociat cu utilizarea si curatarea membranelor poate fi foarte ridicat si se poate produce mai multa apa uzata.

Singura aplicatie generala a membranelor in industria alimentara este ca parte a procesului de fabricatie, de ex. concentratia de zer la producerea brinzei.

Sisteme multistadiale de sedimente activate

Sisteme multistadiale sunt combinatii de procese aranjate in serie. Tratamentul apelor uzate are loc succesiv in stadii individuale, care sunt separate unele de altele prin circuite separate de sedinete. Sunt utilizate urmatoarele combinatii de procese:

1. Sedimente activate                        - Sedimente activate

2. Filtre de picurare               - Filtre de picurare

3. Filtre de picurare               - Sedimente activate

4. Sedimente activate                        - Filtre de picurare

5. Sisteme combinate laguna

[65, Germania, 2002]

Tabelul 4.59: Avantajele si dezavantajele proceselor de tratament aerob

[13, Agentia de Mediu (MB), 2000; 1, CIAA, 2002; 65, Germania, 2002]

Procese anaerobe

Tratamentul anaerob, ca si tratamentul aerob, este o intensificare a unui proces natural. Materia organica este descompusa, in absenta oxigenului, producind metan (CH4) ca produs secundar.

Tratamentul anaerob al efluentilor este aplicabil (si costuri eficiente) in general pentru acei efluenti care sunt mai rapid biodegradabili. Taria efluentului este de asemenea un factor important si este aplicabil in general acolo unde COD este mai mare de 1500 - 2000 mg/l. Factorul limitativ aici este economic. Incarcari mai mari de BOD sunt realizabile prin tehnici anaerobe (in termeni de kg BOD/m³din volumul reactorului) insemnind ca marimea reactorului pentru efluenti mai slabi este inca relativ intinsa, astfel instalatia devine neviabila din punct de vedere economic.

Aplicatiile pentru tratamentul anaerob al apelor uzate sunt limitate de apele uzate intens poluate cu COD intre 3000 - 40000 mg/l din industria alimentara (fabrici de zahar, amidon, drojdie, fructe si legume, distilerii). De curind s-a inregistrat un succes in folosirea anumitor sisteme anaerobe pentru ape uzate mai putin poluate cu COD intre 1500 - 3000 mg/l, de exemplu in fabrici de bere, de produse lactate si in industria sucurilor de fructe, apelor minerale si bauturilor racoritoare. [65, Germania, 2002].

Unul dintre cele mai importante astecte ale tratamentului anaerob al efluentilor este acela ca marea majoritate a carbonului organic asociat cu BOD influent este transformat in metan contrar cresterii noii celule. Contrariul este adevarat la procesele aerobe, care transforma majoritatea carbonului organic in celule noi care in cele din urma formeaza reziduuri biosolide care necesita fie tratament in continuare sau evacuarea in afara amplasamentului. Procesele anaerobe produc mult mai putine sedimente reziduuri. Si metanul produs are o valoare calorica ridicata si astfel poate fi refolosit ca si combustibil in alta parte ditr-o instalatie.

Un singur sistem anaerob nu ar atinge o calitate finala a efluentului destul de ridicata pentru deversarea intr-un curs de apa. Instalatiile anaerobe sunt urmate de un sistem aerob intrucit ultimul atinge niveluri absolute mai scazute de eliberare, va indeparta sulfura de hidrogen si va asigura ca efluentul final sa fie bine aerat pentru a participa la descompunerea BOD ramas. Energia acumulata din instalatia anaeroba poate fi echivalenta cu cea consumata de catre instalatia aeroba. In unele circumstante tratamentul aerobic poate fi tratamentul din lucrarile de canalizare locala efectuate de Regia de apa. Acest fapt depinde de lucrarile care se primesc si de echilibrul dintre taxele comerciale pentru efluent si un stadiu de tratament aerobic la locul amplasamentului. Efluentul tratat anaerob poate fi aerat la locul amplasamentului inainte de a fi transferat catre tratamentul din lucrarile de canalizare. Acest lucru este in mod normal realizat intr-un rezervor pentru post tratament care furnizeaza niveluri pozitive de oxigen dizolvat inainte de a fi deversat la canalizare.

Bacteriile metanogene (mai ales in stadiul final al procesului anaerob de producere a gazului metan) trebuie protejate de compusii excesiv clorinati si de sulf, fluctuatiile de pH si temperatura si instalatia mai puternica printr-un stadiu de acidifiere in care vor predomina alte bacterii si vor descompune multe dintre substantele care cauzeaza probleme.

Pentru acele locuri care produc efluenti mult mai tari care utilizeaza tratamentul anaerob, este bine sa luam in considerare principalele avantaje si dezavantaje ale procesului de tratare anaeroba.

Tabelul 4.60: Avantajele si dezavantajele tratamentului anaerob al apelor uzate in comparatie cu tratamentul aerob

[13, Agentia de Mediu (MB), 2000; 1, CIAA, 2002; 65, Germania, 2002].

Tehnicile anaerobe sunt utilizate in general in acele industrii unde exista un nivel ridicat de materii organice solubile si rapid biodegradabile. Deoarece continutul organic este rapid disponibil ca substrat pentru bacteriile anaerobe, timpul necesar pentru biodegradare este mult mai mic, si acesta reduce prin urmare si timpul necesar de retentie hidraulica (HRT).

Instalatiile anaerobe sunt proiectate de obicei sa maximizeze productia de metan pentru colectare si ardere pentru producerea de energie.

Proiectele de reactoare moderne permit rate mai mari de incarcare, cresterea productiei de biogaz si ofera o stabilitate mai mare. De indata ce populatiile bacteriene din astfel de sisteme s-au adaptat la apele uzate, atunci creste si stabilitatea.

Orice dispozitiv pentru tratarea la locul amplasamentului care se bazeaza pe un reactor anaerob ca proces principal de tratament, are un proiect similar. Toate trebuie sa aiba un vas pentru colectarea aplor uzate din fabrica sau un rezervor de echilibrare din care apele uzate sunt pompate/curg catre un rezervor de tratare primara. Procesele de tratament primar sunt ca cele descrise mai sus pentru sistemele aerobe.

Din stadiul de tratament primar efluentul trece intr-un rezervor tampon unde apele uzate sunt "tratate" (corectarea pH-ului, aditivare de nutrienti) inainte de a fi trecut prin sistemul de distributie afluent pina la bioreactor. Reactoarele anaerobe mai vechi permit stadiilor initiale ale metabolismului anaerob sa inceapa in rezervorul de prelucrare (adesea fiind numit rezervor de acidifiere). Proiectele pentru reactoarele moderne permit tuturor reactiilor metabolice sa aiba loc in reactor. In general, rezervorul de prelucrare este prin urmare solicitat pentru corectarea pH-ului si aditivarea de nutrienti.

Tratamentul are loc in reactor, producind biogaz care trebuie sa fie colectat si eliminat prin arderea intr-un dispozitiv cu flacara sau boiler. Alte componente incluse deseori sunt un rezervor de depozitare a sedimentelor, supapa pentru evacuarea gazului si dispozitive pentru pre sau posttratament.

Exista trei mari tipuri de configuratii de reactoare anaerobe de baza.

Procese de contact anaerobe

Procesul anaerob de contact poate fi comparat cu procesul aerobic de sediment activat deoarece separarea si recircularea biomasei fac parte din proiect. Intrucit sedimentul anaerob continua sa produca gaz in afara reactorului iar volumul gazului continua sa creasca, deseori este nevoie de o unitate de degazeificare intre reactorul de metan si unitatea separatoare. Aceasta degazeificare poate fi efectuata, de exemplu, prin vacuum, golire, racire sau rotirea lenta de agitatoare. Aceasta caracteristica permite ca procesul sa fie operational in timpi de retentie cuprinsi intre 6 - 14 ore.

In comparatie cu procesele de mare performanta descrise mai jos (UASB, pat fixat, pat fluidizat), procesele de stabilizare a contactului nu produc concentratii ale biomasei atit de ridicate in reactor si prin urmare se desfasoara cu incarcaturi comparativ mai mici (de obicei in jur de 5 kg COD/m³d). Totusi, principalul lor avantaj consta in operatii relativ lipsite de probleme si, in special, faptul ca nu se formeaza cocoloase. [13, Agentia de Mediu (UK), 2000].

Filtre anaerobe

[13, Agentia de Mediu (MB), 2000; 1, CIAA, 2002; 65, Germania, 2002]

In filtrele anaerobe cresterea bacteriilor anaerobe este stabilita pe un material de ambalat. Acesta retine biomasa din reactor, si de asemenea ia parte la separarea gazului de faza lichida. Sistemul poate fi functional in amonte sau in aval.

Filtrele anaerobe sunt indicate in special pentru tratarea apelor uzate intens poluate, avind COD intre 10 - 70 mii mg/l.

Patura de sediment anaerob in amonte (UASB)

In sistemul cu patura de sediment anaerob in amonte, apele uzate sunt ditectionate catre fundul reactorului pentru distributia uniforma. Apa uzata trece printr-o patura de granule bacteriene natural formate cu bune caracteristici de depunere astfel incit nu pot fi usor indepartate din sistem prin spalare. Bacteriile efectueaza reactiile si apoi convectia naturala ridica spre suprafata reactorului un amestec de gaz, efluent tratat si granule de sediment. Se folosesc amenajari cu separatoare patentate in 3 faze pentru separarea efluentului final de solide (biomasa) si biogaz.

Acest proces este indicat in special pentru apele uzate cu un continut scazut de solide si cu un nivel relativ redus de poluare (COD < 20000 mg/l).

Reactoarele cu pat de sediment sunt in mod curent cele mai raspindite reactoare din industria alimentara si a laptelui. Un avantaj special al procesului consta in formarea peletelor. Acest fapt permite nu numai reactivarea rapida dupa pauze de citeva luni in functionare, dar si vinzarea peletelor de sediment in surplus. (de ex. pentru insamintarea unui nou sistem).

Au fost raportate incarcari de pina la 60 kg COD/m³/zi, dar in mod normal rata incarcarilor este de 10 kg COD/m³/zi cu HRT de 4 ore. [13, Agentia de Mediu (UK), 2000].

Reactoare cu pat fluidizat

Reactoarele cu pat fluidizat sunt reactoare in care materialul transportor (de obicei nisip, uneori piatra poncesau granule de plastic) este tinut in suspensie cu ajutorul ratelor inalte de recisrculare. Recircularea trebuie sa fie destul de puternica pentru a mentine materialul transportor in suspensie, dar trebuie avut grija ca circularea excesiva sa nu desprinda biomasa de pe materialul transportor. In reactoarele cu pat fluidizat materialul transportor se afla constant in miscare, cu o extindere a patului de 50% sau mai mult. Pentru a obtine randamente ridicate volum-timp de 20 kg COD/m³/zi si peste, este absolut esentiala umplerea reactoarelor de metan cu un volum cit mai constant de ape uzate acidulate adecvat fara solide. Din acest motiv, toate sistemele la scara larga au fost costruite ca sisteme in doua stadii, adica cu un stadiu separat de acidulare. In sistemele operationale la scara larga, apele uzate au pentru tratare au un nivel de poluare relariv scazut cu o medie a COD intre 1500 si 3600 mg/l. [65, Germania, 2002].

Reactorul IC (cu circulatie interna)

Reactorul IC (cu circulatie interna) se bazeaza pe tehnica UASB demonstrata si este un sistem cu pat de sediment granular in amonte. Reactorul IC este constituit din 2 compartimente de reactoare UASB unul peste altul, unul incarcat mai mult si celalat mai putin. Biogazul colectat in primul stadiu conduce la o ridicare a gazului cu rezultat in recircularea interna a apelor zate si sedimentului, si de aici numele procesului.

Unul dintre principalele avantaje ale reactorului IC este acela ca poate efectua intr-o oarecare masura o "auto reglare", indiferent de varatiile de debit si incarcatura ale apelor uzate care intra. Pe masura ce creste incarcarea, creste si cantitatea de metan generata si creste mai departe gradul de recirculare si dilutia incarcaturii care intra. Ratele normale pentru acest proces se incadreaza intre 15 - 35 kg COD/m³d. [13, Agentia de Mediu (UK), 2000].

Patura de sediment granular expandat (EGSB)

O patura de sediment granular expandat (EGSB) este asemanatoare cu filtrele aerobe analizate anterior. Procesul EGSB include de asemenea un mediu de suport, de obicei nimic altceva decit nisip sau materiale plastice sintetice. Se folosesc deseori materiale usoare pentru a minimaliza viteza solicitata in amonte pentru fluidizarea paturilor, iar marimile particulelor sunt intre 0,3 - 1,0 mm.

Daca particulele si biomasa sunt complet amestecate, procesul este cunoscut ca pat fluidizat, in timp ce un sistem amestecat partial este cunoscut ca pat expandat. Ratele normale pentru acest proces se incadreaza intre 15 - 35 kg COD/m³d. [13, Agentia de Mediu (UK), 2000].

Procesul hibrid

Procesul hibrid este o variatie a procesului UASb conventional, care contine o zona de mediu impachetata deasupra zonei principale deschisa. Acest lucru permite colectarea si retinerea bacteriilor non-granulate care, in reactoarele UASB conventionale s-ar pierde din proces.

Zona de sediment de mai jos functioneaza exact in acelasi mod ca intr-un reactor UASB conventional si este raspunzatoare pentru majoritatea proceselor de biodegradare a materiilor organice.

Rolul microorganismelor si a mediului din zona de impachetare este acela de a asigura un tratament de slefuire, de a tine solidele biologice in rezerva si de a proteja biomasa de evacuarea prin spalare afara din reactor.

Hibrizii anaerobi sunt sisteme cu rata inalta cu rate de incarcare normala intre 10 - 25 kg COD/m³/zi. [13, Agentia de Mediu (UK), 2000].

Probleme operationale

Problemele operationale obisnuite intilnite in procesele de tratare anaeroba sunt:

Lipsa macro-nutrientilor → Rapoartele BOD:N:P sunt mentinute normal la 500:5:1

pH       → In reactor pH-ul este mentinut la 6,8 - 7,5

Temperatura → In reactor, temperatura optima pentru bacteriile mezofile

este intre 35 - 37sC

Lipsa micro-nutrientilor → Se mentin cantitati minime de micro-nutrienti, mai ales

pt. Fe, Ca, Mg si Zn, conform procesului specific folosit

Compozitia apelor uzate → Inainte de a intra in reactor, sunt indepartate cantitati

semnificative de grasimi, uleiuri (in special ulei mineral)

si unsori

Blocarea fizica a conductei → Ecranarea eficienta si tratamentul primar sunt esentiale

de intrare in reactor

Supraincarcarea → Trebuie avut grija la asigurarea ratelor initial proiectate

de incarcare hibraulice, solide si organice, pentru a nu depasi recomandarile producatorilor.

Unele progrese in tehnica tratamentului anaerob au condus la o serie de variatii ale procesului perfectionat si introdus cu succes pe piata din UK [13, Agentia de Mediu (UK), 2000].

Tehnici tertiare de tratament

Tratamentul tertiar se refera la orice proces care este considerat o faza de "slefuire" dupa tehnicile de tratament secundar, pina la si inclusiv sistemele de dezinfectie si sterilizare. Necesitatea tratamentului tertiar este dictata de doi factori potentiali:

asigura conditiile de deversare asa cum au fost stabilite de regia de apa (deversare la canalizare) sau de catre agentia de mediu (deversare intr-un curs de apa)

reciclarea efluentului inapoi in fabrica, fie ca apa pentru proces sau apa de spalat cu grad scazut.

Tratamentul tertiar poate fi folosit pentru a atinge standardele permise pentru deversare in ape controlate. In plus fata de parametrii "standard" permisi (COD/BOD, solide in suspensie, pH, temperatura, debit) exista si alti parametri care pot necesita tehnici de tratament specializat (adica tertiar), in functie de natura proceselor de fabricatie si calitatea apelor colectoare.

Conditiile "standard" permise se aplica pentru urmatoarele:

Amoniac: de obicei indepartat in stadiul biologic secundar prmitind sedimentului perioade extinse de timp pentru a facilita proliferarea bacteriilor de nitrificare. Totusi, este de asemenea destul de obisnuita instalarea de filtre separate de nitrificare biologica tertiara. De obicei, acestea sunt variatii ale filtrelor standard sau celor aerobe cu rata inalta de purificare si pot urma sistemelor din instalatiile de sediment activat sau celor atasate cresterii.

Directiva substantelor periculoase: cadrul Directivei pentru poluare cauzata de anumite substante deversate in mediul acvatic (76/4647EEC) stabileste grupele de substante din Lista I (foarte periculoase) si Lista II (ma putin periculoase), pe baza toxicitatii lor, a persistentei si a bioacumularilor. Substantele din Lista I si II sunt controlate prin Standarde de calitate a mediului, care trebuie sa fie respectate cind se stabilesc permisele de deversare.

Substantele din Lista I (sau "Lista neagra): 17 substante acreditate stabilite in Directivele 76/464/EEC. Conform Directivei, poluarea cu aceste substante trebuie eliminata.

Substantele din Lista II (sau "Lista gri"): substante identificate de statele membre (circa 50 de substante identificate in MB), a caror poluare trebuie redusa.

Indepartarea multor compusi complecsi organici si anorganici poate fi implementata prin folosirea adecvata a tehnicilor cu membrane.

Solide in suspensie: poate fi solicitat un filtru tertiar re indepartare a solidelor pentru a avea acordul de deversare. In functie de severitatea problemei si naturii solidelor, poate fi acceptat un filtru standard din nisip sau unul cu doua medii (nisip/antracit).

In prezent exista o serie de filtre din nisip "auto-curatitoare" care s-au dovedit a fi extrem de eficiente pentru slefuirea solidelor in suspensie din efluentul final. [13, Agentia de Mediu (UK), 2000; 1, CIAA, 2002; 65, Germania, 2002].

Macrofiltrarea

Macrofirltrarea descrie indepartarea tertiara a solidelor in suspensie, de obicei folosind fitrarea cu nisip sau alte medii mixte (de ex. amestecuri nisip/antracit). Filtrele pot fi filtre gravitationale sau sub presiune.

Mediile de filtrare mai specializate, precum carbon granular activat (GAC) sunt utilizate pentru indepartarea anumitor chimicale, gusturi si mirosuri. GAC functioneaza prin absorbtia substantelor contaminante pe si in granulele de carbon. [13, Agentia de Mediu (UK), 2000].

Tehnici cu membrane

Tehnicile cu membrane sunt un grup de procese care pot fi folosite pentru separarea solutiilor in suspensie, coloidale si dizolvate din procesul apelor uzate. Procesele de filtrare cu membrane utilizeaza o membrana semi-permeabila cu presiune condusa, pentru a realiza separatiile de selectie. O mare parte din caracterul selectiv este stabilit prin marimea porilor. Dimensiunea porilor membranei va fi relativ mare daca precipitatul sau materiile in suspensie trebuie indepartate (microfiltrare prin cursul de apa), sau foarte mica pentru indepartarea sarurilor anorganice sau a moleculelor organice (ultrafiltrare sau osmoza inversa). In timpul functionarii, solutia de alimentare curge peste suprafata mambranei, apa limpede trece prin membrana iar substantele contaminante si o parte din alimentare ramin. Apa limpede sau tratata este numita permeat sau produsul cursului de apa, in timp ce cursul care contine contaminanti este numit concentrat, saramura sau rebut.

Tehnicile utilizate depind de nivelul de "filtrare" solicitat si in general consta in:

microfiltrare

ultrafiltrare

nanofiltrare

osmoza inversa

Microfiltrele prin cursul de apa folosesc membrane cu marimi ale porilor intre 0,1 - 1,0 microni. Cursul de alimentare nu necesita pretratament iar membrana este relativ rezistenta la murdarire si poate fi curatata usor. Pentru indepartarea contaminantilor mari din cursurile de alimentare un sistem CMF ar fi eficient, dar tratamentul cu pesticide nu ar fi eficient decit daca ingredientele active ar fi relativ insolubile sau atasate materialului in suspensie. CMF este de asemenea un proces care are aplicatii in UK pentru indepartarea metalelor grele din industria apelor reziduale.

Ultrafiltrarea este asemanatoare cu CMF, dar membrana UF are porii mai mici (0,001 - 0,02 microni). Membrana UF cu porii cei mai mici are capacitatea de a respinge moleculele cu diametre mai mari de 1 nm sau greutati moleculare nominale mai mari de 2000. Pentru prevenirea murdaririi membranei ar putea fi necesar un pretratament. Pentru majoritatea proiectelor UF nu este recomandata introducerea de absorbanti sau floculati in cursul de alimentare deoarece acestia ar putea astupa modulul membranei. Sistemele OF au de asemenea capacitatea de a recupera pina la 90 - 95% din apa de alimentare ca produs.

Sistemele de osmoza inversa (RO) au capacitatea de a respinge moleculele izolvate organice si anorganice. Diferenta de presiune osmotica dintre alimentare si produs este exploatata pentru a separa solutia de alimentare de linga peretele membranei. Solutia purificata trece prin membrana. In mod obisnuit, membranele cu marimea porilor intre 0,1 - 1 nm sunt utilizate pentru indepartarea pesticidelor si metalelor grele. Membranele Ro au fost utilizate pentru indepartarea pesticidelor a caror greutati a ingredientului molecular activ sunt mai mari de 200.

Membranele RO sunt foarte sensibile la murdarire si pot necesita un grad sporit de pretratament. Oxidantii care pot ataca membranele si particulele, grasimile, uleiurile si alte materiale care pot cauza formarea unui film, trebuie indepartate prin pretratament sau membrana trebuie supusa ciclurilor de curatare frecventa. Cursurile de produse RO sunt de obicei de inalta calitate si indicate pentru deversare, sau mai important, pentru refolosirea in procesul de fabricatie. Practicile standard recomanda evacuarea cursului contaminat sau aplicarea unui tratament adecvat solutiei concentrate. Recuperarea care poate fi obtinuta ca si presiunea de operare solicitata, va fi in functie de tipul de solide dizolvate si concentratiile lor.

Electrodializa este de asemenea un proces de filtrare cu membrana. Permite separarea ionica prin folosirea unui cimp electric ca forta de conducere opusa fortei hidraulice. Membranele utilizate sunt adaptate sa le faca sa selecteze ioni (pentru cationi si anioni). Pentru realizarea unei unitati complete de electrodializa este nevoie de o serie de celule. [13, Agentia de Mediu (UK), 2000].

Tehnici de sterilizare si dezinfectie

Toate tehnicile de sterilizare si dezinfectie functioneaza pe acelasi principiu de baza, afecteaza structura celulei din bacterii si previn replicarea lor. Exista trei tehnici principale pentru realizarea acestora.

bioacizi oxidanti care oxideaza peretii celulelor bacteriene pentru a impiedica replicarea. Se bazeaza pe utilizarea agentilor puternic oxidanti precum clor/brom, ozon si peroxizii de hidrogen

utilizarea compusilor clorului (clorul gaz, bioxid de clor, hipoclorit de sodiu) care se bazeaza pe formarea acidului hipocloros (bioacidul activ) din solutiile apoase

bioacizi pe baza de brom, care sunt tot mai utilizati in aplicatiile industriale datorita tipurilor de acid hipobromos care se disociaza la un pH mai mare decit echivalentii compusilor pe baza de clor.

Principalul dezavantaj al chimiei clorului este capacitatea acestuia de a reactiona cu un numar mare de alti compusi care pot cauza o reducere a "eficientei" dozei de clor.  

Aceasta situatie este si mai compliocata de formarea "cloraminelor" si a altor compusi organo-halogenici, dintre care multi sunt daunatori pentru ormganismele vii, deci deversarea in apele colectoare va fi controlata cu mare atentie.

Utilizarea ozonului in scop de dezinfectie este de asemenea in crestere.

Bioacizii non oxidanti functioneaza prin alterarea structurii celulare pentru a preveni replicarea celulei bacteriene. Devin tot mai folositi, unele exemple sunt sarurile quaternare de amoniu si formaldehida/glutaraldehida.

Razele UV sunt poate cele mai importante progrese in tehnica dezinfectiei din ultimii 10 ani. Lumina UV la 254 nm este rapid absorbita de materialul genetic celular al bacteriilor si virusurilor,care impiedica celula sa se inmulteasca.

Principalele avantaje al dezinfectiei UV fata de alte tehnici cuprind: nu se depoziteaza si nici nu se utilizeaza substante chimice periculoase, absenta produsilor secundari daunatori (fara organohalogeni) si este o tehnica simpla cu costuri de operare si capital relativ reduse.

Doza este masurata in miliwatts pe centimetru patrat inmultit cu timpul de contact in secunde. Doza reala depinde de transmiterea (adica de compusii care pot absorbi si reduce eficienta luminii UV) cursului de ape uzate.

Principalul dezavantaj al dezinfectiei UV este acela ca intre lampa ti bacterie/virus trebuie mentinuta o linie directa. Orice nivel apreciabil de solide in suspensie sau tulburare (scade transmisibilitatea) vor ecrana bacteria si vor impiedica dezinfectie.

Lumina UV este de asemenea o reactie imediata care nu lasa prin urmare nici un efect rezidual in apele tratate, fiind posibila reinfectarea.  [13, Agentia de Mediu (MB), 2000].

Tabelul 4.61: Avantajele si dezavantajele tehnicile de dezinfectie [13, Agentia de Mediu (UK), 2000; 1, CIAA, 2002].

Tratamentul si evacuarea sedimentelor

Tratamentul si evacuarea sedimentelor sunt deseori lasate la urma cind companiile iau in considerare tratamentul efluenlului la locul amplasamentului. Totusi, in termenii extinderii de capital si a costurilor de operare, tratamentul si evacuarea sedimentelor se pot dovedi la fel de costisitoare (daca nu chiar mai scumpe) decit restul instalatiilor de tratare a efluentilor. In timp ce legislatia mediului continua sa limiteze optiunile de evacuare disponibile, sau creste semnificativ costurile asociate, managementul si evacuarea reziduurilor solide va ramine una dintre problemele fundamentale ale operatorului instalatiei efluentilor.

Inainte de a lua in considerare tratamentul sedimentelor la locul amplasamentului si caile potentiale de evacuare, operatorul instalatiei poate fi mai preocupat cu reducerea costurilor evacuarii. Acest lucru este asociat mai degraba o cu reducere a volumului sedimentelor decit optimizarea procesului de tratare la locul amplasamentului.

Se presupune ca recuperarea oricarui produs care poate avea loc a fost deja realizata si astfel, orice materie solida care nu poate fi recuperata trebuie evacuata intr-o maniera acceptata de mediu si costurile absorbite in costurile globale de functionare. In plus, orice proces de tratament biologic aerob folosit va converti, chiar prin natura proprie, o mare proportie din incarcatura organica catre noile celule bacteriene, a caror pierdere (ca surplus de sediment activat) va contribui mai departe la materia solida care trebuie evacuata. Cantitatea de sedimente produsa pentru evacuarea dintr-un sistem anaerobic este semnificativ redusa. [13, Agentia de Mediu (UK), 2000; 1, CIAA, 2002; 65, Germania, 2002].

Tehnici de tratare a sedimentelor

Tehnicile de tratare a sedimentelor sunt utilizate in general pentru:

a reduce volumul sedimentelor produse pentru evacuare, sau sa

schimbe natura sedimentului

intr-o forma adecvata pentru reutilizare (de ex. aplicatii la sol) sau

pentru ingroparea in pamint (sedimentele foarte biodegradabile nu mai sunt incurajate in locurile de ingropare, cum toate materialele merg lin acest locuri, se vor impune taxe pentru evacuare) .

In mod normal, reducerea volumului prin extragerea apei poate avea la locul amplasamentului, in timp ce tratamentul ulterior al sedimentelor va fi facut in alta parte.

Principalele economii se fac prin reducerea volumului sedimentelor pentru evacuare. Acest lucru va conduce la economii de cost privind:

taxe reduse de depozitare

taxa redusa de primire spre ingropare in pamint (daca va fi ingropat).

[13, Agentia de Mediu (UK), 2000]

Principala atentie va fi pentru reducerea acestor costuri prin ingrosarea sedimentelor. Trebuie observat ca pentru sedimentele obtinute dintr-o instalatie de tratare a efluentilor calea finala de evacuare a sedimentelor va fi dictata de nivelul de tratare necesara, de aceea optiunile de evacuare pentru sedimente sunt analizate in timpul primelor satdii de proiectare.

Ultimele evacuari/utilizari ale sedimentelor tratate (de ex. ingroparea in pamint, imprastierea pe sol, incinerarea, etc.) nu au fost incluse in acest document.

Tehnicile de tratament aplicate in mod obisnuit in industria aleimentara sunt detaliate mai jos.

Conditionarea

Scopul conditionarii este de a imbunatati caracteristicile sedimentelor astfel incit sa fie mai usor de ingrosat si/sau secat. Tehnicile utilizate in general sunt:

chimice

termice.

Ingrosarea sedimentelor

Ingrosarea sedimentelor se poate aplica atit surplusului de sediment biologic secundar cit si sedimentului primar. Solidele primare sunt constituite mai ales din materie anorganica si / sau solide organice primare. Acestea se depun si se compacteaza in general fara aditivarea chimica. Astfel incit apa asociata nu este excesiv de "antrenata" in sediment. Contrariul are loc pentru sedimentul biologic secundar, unde apa este legata de flocoane si astfel, este mai dificil de uscat, iar in general este aplicata conditionarea.

Sedimentele luate de pe fundul rezervoarelor de decantare primara si secundara vor avea un continut de 0,5 - 1,0% solide uscate, cu valori usor mai mari (pina la 4% solide uscate) pentru flotatia aerului dizolvat.

Cea mai avansata tehnica de secare a apei este aceea de a permite sedimentelor sa se consolideze mai departe in rezervoarele de decantare a sedimentelor. O serie de puncte cheie sunt luate in considerare in proiect cind se opteaza pentru aceasta tehnica:

eficienta procesului de secare ste afectata de inaltimea stratului de sediment si nu de nivelul plutitor de deasupra lui. Astfel, rezervorul poate avea un raport specific in ceea ce priveste aspectul fiind favorizat mai degraba un rezervor inalt si ingust decit unul mic de inaltime cu suprafata intinsa.

in functie de detaliile matodeie de indepartare a sedimentelor in surplus/solidelor primare, se pot lua in considerare 2 rezervoare care sa permita decantarea linistita intr-un rezervor in timp ce al doilea este in ciclul de umplere. Daca acest lucru nu este posibil, dispuneti ca sedimentele sa intre aproape de partea de sus a rezervorului, poate chia pe o placa ecran pentru a minimaliza tulburarea hidraulica.

sa permita agitarea usoara in interiorul rezervorului (cel mai adesea se foloseste un grilaj din tije pt. amestecare si ingrosare) pentru a reduce stratificarea sedimentului si pentru a ajuta la eliberarea gazelor si a apei.

timpul de decantare din rezervor va depinde in totalitate de natura sedimentelor si trebuie evitata retentia excesiva pentru a minimaliza posibilitatea producerii de conditii anaerobe cu probleme consecutive de miros si coroziune.

ratele de aditivare pentru substanta de ingrosare sunt de 20 - 30 m³ de alimentare /m²de suprafata /zi.

Gardul din tije/gravitatea folosite la ingrosarea conventionala poate ingrosa sedimentul cu pina la 4 -8 % solide uscate, in functie de natura sedimentului brut si in special a continutului relativ de sediment primar.

Tehnicile utilizate in general pentru realizarea celor de mai sus sunt:

gravitatea

centrifugarea

flotatia.

In multe locuri, este suficienta doar ingrosarea pentru a reduce volumul sedimentului la un nivel care sa permita eliminarea de la locul amplasamentului cu o eficienta acceptabila a costurilor de evacuare. Pentru locuri mai mari, procesul de ingrosare este un prim stadiu inainte de secarea ulterioara.

[13, Agentia de Mediu (UK), 2000; 1, CIAA, 2002; 65, Germania, 2002].

Secarea sedimentului

Obiectivul este acelasi ca pentru ingrosare dar continutul de solide aste mult mai ridicat. Sedimentul cu peste 10% solide uscate devine dificil si costisitor de pompat. Secarea produce o "crusta" de sediment care poate avea intre 20 - 50% solide uscate, ce va reduce semnificativ costurile de eliminare.

In majoritatea cazurilor, secarea ulterioara va necesita intii unele forme de conditionare chimica, pentru separarea apei legate sau incarcate de sediment.

Exista o serie de procese de secare a sedimentului iar selectarea acestora va depinde de natura si frecventa solidelor produse, si de crusta de sediment necesara:

Tehnicile de secare utilizate in general sunt:

centrifugarea

presarea cu filtru pe banda

presarea cu filtru

filtre de vacuum.

Centrifugarile sunt procese continue care produc o crusta de pina la 40% solide uscate pentru anumite sedimente. Din cauza naturii "inchise" a centrifugarii, problemele asociate de miros sunt minime.

Presarile cu filtru (sau placa) sunt procese de sarja si pot fi intensive manual. "Placile" sunt acoperite cu o tesatura de filtru adecvata (in functie de aplicatie) iar sedimentul este alimentat in cavitatea placii. Sedimentul este secat sub presiune iar filtratul trece prin tesatura filtrului. Pe masura ce presiunea scadesi placile sunt separate, crusta este razuita manual sau s folosesc mecanisme vibratoare care sa automatizeze procesul. O presare cu filtru poate produce o crusta cu pina la 40% solide uscate.

Presarea pe banda si filtrele cu vacuum sunt procese continue in care tesatura filtrului trece continuu prin role care extrag apa din sediment prin forta. Pentru optimizarea performantelor este nevoie de intretinere constanta si specializata. Presarea pe banda poate produce o crusta cu pina la 35% solide uscate. Costurile chimicalelor sunt in general ridicate.

Aventajele si dezavantajele tehnicilor de tratare a sedimentului

Tabelul 4.62: Avantajele si dezavantajele tehnicilor de ingrosare si secare a sedimentului

[13, Agentia de Mediu (MB), 2000; 1, CIAA, 2002; 65, Germania, 2002].

Stabilizarea sedimentului

Stabilizarea se utilizeaza pentru a: [1, CIAA, 2002]

reduce sau elimina cantitatea de constituenti mirositori

reduce cantitatea de solide din sedimentul biodegradabil

reduce cantitatea de materii solubile biodegradabile, prin conversia materiei organice/azotului mineralizat in materie cu un bogat continut humic

imbunatati secarea

reduce agentii patogeni

In general, tehnicile utilizate pentru realizarea celor de mai dus sunt:

- chimice

- termice

- anaerobe

- arobe

Cititorilor li se va recomanda un manual adecvat despre tratamentul apelor uzate pentru o descriere detaliata a tehnicilor de mai sus.

Tabelul 4.63: Avantajele si dezavantajele tehnicilor de stabilizare a sedimentului

[13, Agentia de Mediu (MB), 2000; 1, CIAA, 2002; 65, Germania, 2002].