CARACTERISTICI ALE NMOLURILOR PROVENITE DE LA STAII DE

CARACTERISTICI ALE NĂMOLURILOR PROVENITE DE LA STAŢII DE EPURARE MUNICIPALE ŞI INDUSTRIALE SIMILARE ©Material realizat de: Dr. chim. VALERIA DIŢOIU A. P. M. SUCEAVA - ROMANIA

CUPRINS Ø Introducere Ø Formarea nămolurilor provenite din staţiile de epurare municipale şi industriale similare Ø Clasificarea nămolurilor Ø Caracteristicile fizico-chimice ale nămolurilor Ø Procedee de prelucrare a nămolurilor Ø Legislaţie Ø Măsuri de protecţia nămolurilor mediului privind gestiunea

q INTRODUCERE La trecerea apelor uzate prin staţii de epurare rezultă: Ø ape epurate Ø nămoluri. n n Nămolurile provenite din epurarea apelor uzate sunt sisteme coloidale complexe, cu aspect gelatinos, cu compoziţie eterogenă, care conţin: Ø Ø Ø particule coloidale (d<1 µm) particule dispersate (d<1 -100 µm) materii în suspensie polimeri organici de origine biologică apă

q • Formarea nămolurilor provenite din staţiile de epurare municipale şi industriale similare Schema tehnologică a unei staţii de epurare cuprinde 2 linii tehnologice : linia tehnologică a apei uzate, care ca scop respectarea condiţiilor de calitate a efluenţilor, înainte de evacuarea lor în receptorii naturali (NTPA 001/2005); • linia tehnologică a nămolului, care ca scop: Ø Ø Ø diminuarea cantităţilor de nămoluri cât mai puţin periculoase pentru factorii de mediu obţinerea de substanţe valorificabile economic (agricultură, energie, materiale de construcţie etc. )

§ Conform Ord. MMPA 344/2004 nămolurile sunt definite ca nămoluri provenite de la staţiile de epurare a apelor uzate din localităţi, de la alte staţii de epurare a apelor uzate cu o compoziţie asemănătoare apelor uzate orăşeneşti şi de la fosele septice. § Conform definiţiei date în Ord. MMPA 1215/2003 nămolul municipal reprezintă nămolul rezultat din tratarea apelor uzate municipale şi industriale similare cu cele municipale, chiar şi atunci când acesta este uscat sau tratat. § Nămolurile formate la staţiile de epurare municipale şi industriale similare sunt considerate produse secundare ”nedorite” care concentrează poluanţii eliminaţi din apele uzate şi pot reprezenta un pericol pentru mediul înconjurător.

n Sursele de nămol de la epurarea apelor uzate municipale şi industriale similare: Ø instalaţiile de epurare mecano-chimică primară şi terţiară Ø instalaţiile de epurare mecano-biologică

Bazin egalizare Ape uzate (menajere, industriale şi meteorice) Neutranizare Corpuri grosiere → Grătare, site valorificare /eliminare Deznisipare A. Epurare primară Particule minerale mici →valorificare /eliminare Separare grăsimi Coagulare chimică Nămol chimic Produse uleioase → incinerare Flotaţie Decantare primară Adăugare nutrienţi B. Epurare secundară Nămoluri: - primar - activ excedentar Epurare biologică Nămol activ regenerat Decantare secundară TRATARE NAMOLURI Denitrificare C. Epurare terţiară Coagulare chimică Filtrare Dezinfecţie Nămol chimic UTILIZARE NĂMOL EMISAR Surse de nămol din staţii de epurare municipale şi industriale similare

Ø Clasificarea nămolurilor § - - n - După procesele de epurare a apelor uzate: nămol primar - din treapta de epurare mecanică; nămol secundar - din treapta de epurare biologică; nămol mixt - din amestecul de nămol primar şi după decantarea secundară; nămol de precipitare (chimic) - din epurarea fizico-chimică prin adaos de agenţi de neutralizare, precipitare, coagulare-floculare. După stadiul lor de prelucrare în cadrul gestiunii nămolurilor, acestea se pot clasifica în următoarele grupe: nămol brut (neprelucrat); nămol stabilizat (aerob sau anaerob); nămol deshidratat (natural sau artificial); nămol igienizat (pasteurizare, tratare chimică sau compostare); nămol fixat - prin solidificare în scopul imobilizării compuşilor toxici; cenuşă - din incinerarea nămolului.

§ După compoziţia nămolurilor, acestea se clasifică în 2 categorii: - - nămoluri organice, ce conţin peste 50% substanţe volatile (exprimate în substanţă uscată), care provin din epurarea mecano-biologică; nămoluri minerale, ce conţin peste 50% substanţe anorganice (exprimate în substanţă uscată), care provin din epurarea mecano-chimică. n După provenieţa apei uzate, nămolurile se clasifică în: - nămoluri de la epurarea apelor uzate orăşeneşti; nămoluri de la epurarea apelor industriale.

q Caracteristicile fizico-chimice ale nămolurilor Caracterizarea nămolurilor se face pe baza : indicatorilor generali (umiditate, greutate specifică, p. H, raport mineral-volatil, putere calorică etc. ) indicatorilor specifici (substanţe fertilizante, detergenţi, metale grele, uleiuri şi grăsimi etc. ) v Ø Ø - Culoare şi miros nămoluri proaspete din decantoarele primare au: culoare cenuşiu-deschis sau gălbuie miros aproape imperceptibil la nămoluri active de după bazinele de aerare au: culoarea de la galben-brun, brun-cenuşiu la brun închis în funcţie de speciile bacteriene predominante - miros slab de humus Ø nămoluri de precipitare : aspect noroios, culoarea şi mirosul variază după tipul de coagulant utilizat Ø nămolurile fermentate anaerob au: - culoare brună spre neagru - miros de gudron şi aspect granular -

v Umiditatea nămolurilor şi Debitele de nămol (calculate ca debite specifice raportate la locuitor/zi, în ipoteza unui consum de apă de 150 dm 3/locuitor/zi). Tipul nămolului Materii solide totale U (%) Debit specific de nămol (dm 3/locuitor/zi) g/locuitor /zi % 54 5 -10 95 -97 0, 72 20 -30 15 -23 97, 5 -99, 5 1, 7 85 4, 5 95, 5 1, 87 Nămol primar fermentat 54 2, 5 97, 5 2, 16 Nămol fermentat (din rezervoare de fermentare) 34 13 87 0, 26 Nămol fermentat deshidratat natural 34 45 55 0, 13 1. Nămol proaspăt Nămol primar Nămol secundar Nămol mixt 2. Nămol fermentat

v Greutatea specifică a nămolurilor (S) γs S = ——————— 100 - U (l - γs) în care: S- greutatea specifică a nămolului (t/m 3) γs – greutatea specifică a materiilor solide din nămol (t/m 3), U – umiditatea nămolului(%)

Valori ale greutăţii specifice a nămolurilor (S) U(%) / (γs) Greutatea specifică a nămolurilor (S) pentru diferite greutăţi specifice a materiilor solide (γs) şi umidităţi (U) 1, 09 1, 25 1, 47 1, 76 2, 15 98 1, 002 1, 004 1, 007 1, 008 1, 010 93 1, 007 1, 015 1, 023 1, 032 1, 039 90 1, 009 1, 020 1, 032 1, 044 1, 056 85 1, 013 1, 031 1, 050 1, 069 1, 086 80 1, 018 1, 041 1, 068 1, 094 1, 118 Pentru nămoluri provenite din epurarea apelor uzate orăşeneşti, valoarea pentru S: nămolul primar neprelucrat – 1, 004 -1, 010 t/m 3, nămolul activ excedentar -1, 001 t/m 3. nămolul după îngroşare -1, 003 t/m 3

v Filtrabilitatea nămolurilor Filtrabilitatea reprezintă proprietatea acestora de a ceda apa prin filtrare şi se exprimă cantitativ prin valoarea rezistenţei specifice la filtrare (r, în cm/g), corelată cu coeficientul de compresibilitate (s). Ø n n n Rezistenţa specifică la filtrare se poate calcula sau determina experimental. După valorile rezistenţei specifice la filtrare, nămolurile se pot clasifica astfel : nămoluri greu filtrabile, cu r cuprins între 1012 - 1013 cm/g, care cuprind nămolurile urbane brute şi fermentate; nămoluri cu filtrabilitate medie, cu r cuprins între 1010 - 1012 cm/g, care cuprind nămolurile industriale; nămoluri uşor filtrabile, cu r ≤ 1010 cm/g, care cuprind nămolurile urbane condiţionate chimic, precum şi unele nămoluri minerale.

- Coeficientului de compresibilitate (s) se poate calcula din formula : r = r 0*P^s în care n r 0 – rezistenţa specifică la filtrare pentru P=1; s- exponent, denumit coeficient de compresibilitate P- diferenţa de presiune aplicată (dyn/cm) - În funcţie de valorile lui s, nămolurile se clasifică astfel : n s<1 (cuprinse între 0, 6 -0, 9) pentru nămoluri urbane, brute şi fermentate, precum şi pentru unele nămoluri industriale. n s>1 specifice unor nămoluri industriale. n n

v Puterile calorice ale nămolurilor provenite dintr-o staţie de epurare orăşenească [variază funcţie de conţinutul în substanţă organică a nămolurilor (substanţe volatile, Sv) ] Materie organică (% din substanţa uscată) Putere calorică (kcal/kg Sv) Nămol primar Nămol activ excedentar 100 6650 5650 90 5850 5050 80 5100 4450 70 4300 3850 60 3600 3300 50 2800 2650 40 2150 2050 30 1400 1500

v Valoarea p. H-lui - în desfăşurarea procesului de fermentare metanică p. H –ul nămolului trebuie să fie cuprins între 7 -7, 5 unităţi de p. H; - valoarea p. H-lui < 6 unităţi p. H indică începutul fermentării nămolului; - nu sunt permise valori mari de 8, 5 unităţi de p. H în procesul de fermentare a nămolului.

v Caracteristicile chimice ale nămolului : - Substanţele organice - fracţiunile volatile ale substanţei uscate - V şi anorganice (minerale) - M M/V Tip nămol V (%) proaspăt fermentat cca 70 40 -50 M (%) cca 30 50 -60 Metoda de tratare <1 Cu stabilizare pe cale biologică (prin fermentare aerobă sau anaerobă), >1 prelucrat direct prin procedee fizico-chimice (solidificare, extracţie de componente utile etc. )

- Constituenţii minerali ai nămolului orăşenesc (raportaţi la substanţa uscată) după Babbit şi Bauman Constituent Nămol primar Nămol fermentat Nămol activ ( ppm) (ppm) Azot total 45000 22500 62000 Fosfaţi P 2 O 5 22500 11000 25000 Potasiu, K 2 O 5000 7500 Aluminiu, Al 2 O 3 21000 43000 32000 Cloruri, Cl- 5000 Calciu, Ca. O 27000 57000 17000 Magneziu, Mg. O 6000 10000 14000 Sodiu, Na 2 O 8000 15000 10000

Caracteristicile fizico-chimice ale nămolurilor din staţiile de epurare municipale judeţului Suceava Probele au fost prelevate şi analizate în anul 2007 (vara) de către laboratorul APM Suceava. Metodele de analiză uitilizate şi limitele admise conform Ordinului ministerial comun al MMGA şi MAPDR no. 344/708/ 2004, privind aprobarea normelor tehnice de protecţie a mediului şi în special a solului când se utilizează nămoluri de epurare în agricultură. P Indicatori p. H Metodă de analiză utilizată SR EN 12176/200 0 STAS 12586/ 87 STAS 12205/84 C. M. A. mg/kg S. U. ) conf. Ord. 344/2004 - - - U (%) Ntotal STAS 7312/83 - Cu Zn Co Cd Cr Pb As Ni SR ISO 11466/91 -Extracţia microelementelor solubile în apă regală şi determinare prin metode SAA 500 2000 50 10 500 300 10 100

Valorile indicatorilor p. H, umiditate şi metale grele (Co, Cd, As şi Zn) din nămolul deshidratat natural (paturi de nămol) din diferite staţii de epurare municipale jud. Suceava

Valori metale grele (Cu, Cr, Pb, Ni) din nămolul deshidratat natural (paturi de nămol) din staţii de epurare municipale jud. Suceava Valori nutrienţi P şi N total din nămolul deshidratat natural din staţii de epurare municipale jud. Suceava

v Caracteristicile biologice şi bacteriologice ale n n nămolului Nămolurile proaspete prezintă caracteristici biologice asemănătoare apei uzate supuse epurării. Nămolul proaspăt poate să conţină: microorganisme patogene ( Salmonella, Bacili Koch, Escherichia coli etc. ), ouă şi helminţi periculoşi. Măsuri de distrugere a microorganismelor şi organismelor: § prin fermentare anaerobă, bacteriile patogene şi ouăle de helminţi sunt distruse § prin pasteurizarea nămolului fermentat la temperatura de 80 -90 grade C § prin tratarea cu var a nămolului, înainte de a fi utilizat în agricultură § prin compostarea nămolului, când are loc humificarea şi se produce şi o dezinfecţie a acestuia.

q Procedee de prelucrare a nămolurilor n n n n n Caracteristicile nămolului de care trebuie să se ţină seama în procesul de tratare sunt: densitatea particulelor distribuţia particulelor după mărime umiditatea nămolului compresibilitatea concentraţia substanţelor solide raportul M/V raportul dintre componenta organică şi nutrienţi prezenţa unor substanţe toxice inhibitoare tipurile de substanţe organice prezente în nămol.

Procedee de tratare a nămolurilor din staţii de epurare municipale Tip de nămol Îngroşare Omogenizare Fermentare -Primar -Sedimentare gravitaţională -Fermentare anaerobă → biogaz: CH 4, CO 2, CO şi H 2 -Secundar -Chimic -Flotare -Centrifugare -Filtrare Igienizare -Fermentare aerobă -Stabilizare chimică -Compostare Condiţionare (modificare structura) Deshidratare Uscare Oxidare totală Evacuare finală -Chimică: s. minerale (sulfat de Al, Cl Fe 3, Ca. O, etc), s. organice (polimeri) mixtă (polimeri sintetici +săruri) -Platforme pentru uscarea nămolului -Uscatoare cu vetre etajate -Îngrăşământ agricol -Filtru presă (prin ţesături filtrante) -Uscătoare rotative -Incinerare cu: cuptor rotativ, cuptor cu pat fluidizat, cuptor cu vetre multiple -Termică (100200 grade C şi 1 -2, 5 atm. ) -Vacuum filtru -Îngheţare -Cu material inert (zgură, cenuşă, rumeguş) -Centrifugă -Concentrator rotativ -Filtru presă cu bandă -Uscare solară -Oxidare umedă -Piroliză -Depozitare -Material de construcţie -Agent de condiţionare a solului -Evacuare în subteran

v. Legislaţie Legislaţia UE Directiva nr. 86/278/CE privind protecţia mediului, şi în special a solului, atunci când nămolul din canalizare este folosit în agricultură Legislaţia Românească Ordinul ministerial comun al MMGA şi MAPDR nr. 344/708/ 2004, privind aprobarea normelor tehnice de protecţie a mediului şi în special a solului când nămolul din canalizare este utilizat în agricultură (Monitorul Oficial nr. 959 din 19. 10. 2004).

v. Măsuri de protecţia mediului n n n Prevenirea depunerilor ilegale de nămol pe sol Prevenirea descărcării de nămol în apele de suprafaţă Promovarea folosirii nămolului necontaminat ca fertilizator în agricultură Deshidratarea şi pre-tratamentul nămolului în vederea co -incinerării acestuia Utilizarea unor tehnologii performante pentru prelucrarea nămolului în vederea valorificării ulterioare a acestuia

Multumesc pentru atenţie! Dr. chim. VALERIA DIŢOIU A. P. M. SUCEAVA – ROMANIA E-mail: vditoiu@yahoo. com Telefon: 0742 066120