Transcript
Page 1: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI

DOCTORAT INGINERIE CIVILA SI INSTALATII

Ing. Mihai IORGULESCU

TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA

STATIILE DE POTABILIZARE A APEI

- TEZA DE DOCTORAT –

REZUMAT

Conducator de doctorat

Prof. Dr. Ing. Gabriel RACOVITEANU

– Bucuresti 2015 –

Page 2: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE
Page 3: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

CUPRINS

2

CUPRINS

Prefata ............................................................................................................................................. 5

1 Introducere ............................................................................................................................. 6

2 Stadiul actual al tratarii namolurilor provenite de la statiile de potabilizare a apei .............. 6

2.1 Provenienta namolurilor .................................................................................................. 6

2.2 Legislatia aplicabila gestionarii namolului rezultat din procesul de tratare a apei ......... 7

2.3 Caracteristici fizice ale namolurilor din decantoare si ale apelor de la spalare filtre ...... 7

2.4 Caracteristici chimice ale namolurilor din decantoare si ale apelor de la spalare filtre.. 8

2.5 Bazele alegerii schemelor tehnologice pentru recuperarea apelor de la spalarea

filtrelor ........................................................................................................................................ 8

2.6 Namoluri rezultate din procesele de tratare ................................................................... 9

2.7 Stadiul actual al namolului produs in statiile de tratare din Romania............................. 9

3 Protocol experimental ............................................................................................................ 9

3.1 Obiectivele cercetarilor experimentale ........................................................................... 9

3.2 Metodologia de prelevare a namolurilor ....................................................................... 10

3.3 Echipamente si materiale utilizate ................................................................................. 10

3.4 Descrierea ciclurilor experimentale ............................................................................... 10

4 Cercetari experimentale ....................................................................................................... 12

4.1 Namol prelevat de la statia de tratare Voila .................................................................. 12

4.1.1 Procedeul de inghet-dezghet .................................................................................. 12

4.1.2 Procedeul de conditionare chimica a namolului .................................................... 15

4.1.3 Procedeul de iradiere cu microunde ...................................................................... 18

4.2 Namol prelevat de la statia de tratare Rosu .................................................................. 20

4.2.1 Procedeul de inghet-dezghet .................................................................................. 20

4.2.2 Procedeul de conditionare chimica a namolului .................................................... 23

4.2.3 Procedeul de iradiere cu microunde ...................................................................... 25

4.3 Aplicarea practica a rezultatelor experimentale ............................................................ 28

4.3.1 Namolul provenit de la statiile de tratare din Romania ......................................... 28

4.3.2 Namolul provenit de la statia de tratare Voila ....................................................... 28

4.3.3 Namolul provenit de la statia de tratare Rosu ....................................................... 30

5 Concluzii ................................................................................................................................ 32

5.1 Continutul lucrarii........................................................................................................... 32

5.2 Elemente originale si contributiile autorului ................................................................. 34

Page 4: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

CUPRINS

3

5.3 Perspectiva dezvoltarii subiectului ................................................................................ 35

Bibliografie selectiva ..................................................................................................................... 36

LISTA DE FIGURI

Figura 3-1. Proba de namol supusa procesului de inghet-dezghet dupa cele 3 cicluri de 30

respectiv 45 de minute (namol prelevat de la statia de tratare Voila). ................................ 11

Figura 3-2. Proba de namol supusa procesului de inghet-dezghet dupa cele 3 cicluri de 30

respectiv 45 de minute (namol prelevat de la statia de tratare Rosu). ................................ 11

Figura 3.3 Stanga: Proba de namol crud; probe de namol iradiate cu microunde 1 min respectiv

2 min si 30 sec (namol de la statia de tratare Voila) ............................................................. 12

Figura 3.4 Stanga: Proba de namol crud; probe de namol iradiate cu microunde 1 min respectiv

2 min si 30 sec (namol de la statia de tratare Rosu) ............................................................. 12

Figura 4-1.Variatia continutului de substanta uscata a namolului suspus la cicluri de inghet-

dezghet (namol statie de tratare Voila). ............................................................................... 13

Figura 4-2.Variatia umiditatii namolului suspus la cicluri de inghet-dezghet (namol statie de

tratare Voila). ......................................................................................................................... 14

Figura 4-3.Costul reducerii umiditatii namolului supus ciclurilor de inghet-dezghet (statia de

tratare Voila). ......................................................................................................................... 14

Figura 4-4.Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol supusa procedeului

KemiCond urmata de filtrare sub vid (namol statie de tratare Voila). .................................. 16

Figura 4-5. Variatia umiditatii pentru proba de namol supusa procedeului KemiCond urmata de

filtrare sub vid (namol statie de tratare Voila). ..................................................................... 17

Figura 4-6. Costul reducerii umiditatii namolului supus procedeului KemiCond (namol statie de

tratare Voila). ......................................................................................................................... 17

Figura 4-7.Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol iradiata cu

microunde (namol statie de tratare Voila). ........................................................................... 19

Figura 4-8. Variatia umiditatii pentru proba de namol iradiata cu microunde (namol statie de

tratare Voila). ......................................................................................................................... 19

Figura 4-9. Energia consumata pentru reducerea umiditatii namolului iradiat cu microunde

(namol statie de tratare Voila). ............................................................................................. 20

Figura 4-10.Variatia continutului de substanta uscata a namolului suspus la cicluri de inghet-

dezghet (namol statie de tratare Rosu). ................................................................................ 21

Figura 4-11.Variatia umiditatii namolului suspus la cicluri de inghet-dezghet (namol statie de

tratare Rosu). ......................................................................................................................... 22

Figura 4-12.Costul reducerii umiditatii namolului supus ciclurilor de inghet-dezghet (statia de

tratare Rosu). ......................................................................................................................... 22

Figura 4-13.Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol supusa

procedeului KemiCond urmata de filtrare sub vid (namol statie de tratare Rosu). ............. 24

Page 5: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

CUPRINS

4

Figura 4-14. Variatia umiditatii pentru proba de namol supusa procedeului KemiCond urmata

de filtrare sub vid (namol statie de tratare Rosu). ................................................................ 24

Figura 4-15. Costul reducerii umiditatii namolului supus procedeului KemiCond (namol statie de

tratare Rosu). ......................................................................................................................... 25

Figura 4-16.Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol iradiata cu

microunde (namol statie de tratare Rosu). ........................................................................... 27

Figura 4-17. Variatia umiditatii pentru proba de namol iradiata cu microunde (namol statie de

tratare Rosu). ......................................................................................................................... 27

Figura 4-18. Energia consumata pentru reducerea umiditatii namolului iradiat cu microunde

(namol statie de tratare Rosu)............................................................................................... 28

Figura 4-19. Variatia cantitatii de H2SO4 necesare pentru a reduce pH-ul namolului (statie de

tratare Voila). ......................................................................................................................... 29

Figura 4-20. Costul reducerii umiditatii namolului iradiat cu microunde (namol statie de tratare

Voila). ..................................................................................................................................... 30

Figura 4-21. Variatia cantitatii de H2SO4 necesare pentru a reduce pH-ul namolului (statie de

tratare Rosu). ......................................................................................................................... 30

Figura 4-22. Costul reducerii umiditatii namolului iradiat cu microunde (namol statie de tratare

Rosu). ..................................................................................................................................... 31

LISTA DE TABELE

Tabel 4-1 Rezultate namol supus procedeului de inghet-dezghet (Statie de tratare Voila) ........ 13

Tabel 4-2 Rezultate namol supus procedeului de conditionare chimica KemiCond (Statie de

tratare Voila) .......................................................................................................................... 15

Tabel 4-3 Rezultate namol iradiat cu microunde (Statie de tratare Voila)................................... 18

Tabel 4-4 Rezultate namol supus procedeului de inghet-dezghet (Statie de tratare Rosu) ........ 21

Tabel 4-5 Rezultate namol supus procedeului de conditionare chimica KemiCond (Statie de

tratare Rosu) .......................................................................................................................... 23

Tabel 4-6 Rezultate namol iradiat cu microunde (Statie de tratare Voila)................................... 26

Tabel 5-1 Reducerile de umiditate obtinute si costul necesar reducerii umiditatii – namol ST

Voila ....................................................................................................................................... 33

Tabel 5-2 Reducerile de umiditate obtinute si costul necesar reducerii umiditatii – namol ST

Rosu ....................................................................................................................................... 34

Page 6: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

5

Prefata

Implementarea politicii de mediu la nivel european a determinat adoptarea pana in

prezent a peste doua sute de reglementari, ce includ introducerea unor standarde minime de

limitare a poluarii solului, aerului si a apei, precum si gestionarea deseurilor.

Teza de doctorat „Tratarea namolurilor provenite de la statiile de potabilizare a

apei” cuprinde 140 de pagini si este structurata in cinci capitole, 94 de figuri si 32 de tabele.

Este insotita de o bibliografie care cuprinde 95 de titluri.

In lucrare sunt prezentate, pe baza unei ample bibliografii, cele mai noi elemente

teoretice si practice care intervin in procesele de deshidratare a namolurilor provenite de la

statiile de tratare.

Bazele lucrarii sunt constituite din analize experimentale pe probe de namol prelevate de

la doua statii de tratare din Romania si anume: statia de tratare Voila si statia de tratare Rosu.

Analiza experimentala a presupus studierea a trei procedee de deshidratare a namolurilor

provenite de la statiile de tratare cu scopul de a obtine o reducere a volumului de namol. Cele

trei procedee de deshidratare analizate au fost:

• Cicluri de inghet-dezghet – care s-au realizat prin 3 cicluri de inghet-dezghet pentru 2 perioade de inghet si dezghet (de 30 si 45 de minute);

• Conditionare chimica dupa reteta KemiCond urmata de deshidratare mecanica (filtrare sub vid) – au fost realizate 3 analize experimentale in cadrul acestui procedeu (pentru probe de namol cu pH de 3, 4 si 5);

• Iradiere cu microunde – care s-a realizat prin supunerea probelor de namol crud la diferite perioade de iradiere cu microunde si s-a urmarit comportarea in timpul procesului.

Rezultatele obtinute in urma analizelor experimentale au indicat faptul ca se poate obtine

o reducere semnificativa a umiditatii namolului iradiat cu microunde cu costuri acceptabile

reprezentand o procedura viabila pentru deshidratarea namolurilor din statiile de tratare.

De asemenea, lucrarea cuprinde si comparatii tehnico-economice privind eficienta

diferitelor procedee de deshidratare si stabilirea relatiilor de calcul a costurilor de operare

particularizate pentru cele doua statii de tratare analizate.

In urma analizelor experimentale efectuate s-au realizat si corelatii matematice intre

diferiti parametrii analizati.

Cuvinte cheie: namol, substanta uscata, umiditate, inghet-dezghet, conditionare

chimica, iradiere cu microunde, cost, corelatii matematice.

Page 7: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

6

1 Introducere

Cele mai cunoscute procese de tratare a apei care genereaza reziduuri sunt:

• coagularea si filtrarea - sunt utilizate in principal pentru a reduce turbiditatea si organismele patogene; procesele mai pot fi utilizate pentru a elimina culoarea, gustul si mirosurile generate de diversi compusi din apa;

• procesul de dedurizare prin precipitare – este utilizat pentru reducerea duritatii apei; poate include gratare, pretratare chimica, presedimentare, aerare, oxidare, coagulare/floculare, dedurizare cu var, decantare/precipitare, filtrare si dezinfectie;

• separarea pe membrana – acest proces este in general folosit pentru a reduce turbiditatea, materiile totale dizolvabile, duritatea si nitratii;

• schimbul de ioni – acest proces este utilizat pentru a indeparta constituentii anorganici, incluzand duritatea, nitratii si arsenicul;

• adsorbtia pe carbune activ granular (CAG) – este utilizat in multe procese pentru a indeparta materia organica sintetica din apa. [73]

Reziduurile de la statiile de tratare sunt in general derivate din materiile solide in

suspensie din apa bruta, chimicale (coagulanti) adaugati in procesul de tratare si substante

chimice (var). [12]

In statiile de tratare a apelor potabile namolurile provin in proportie de 65 – 70% din

decantoare si 15 – 20% de la spalarea filtrelor, restul fiind evacuarile depunerilor din

deznisipatoare. Namolul provenit de la statiile de tratare din Romania reprezinta un amestec de

materie organica dizolvata, particule de nisip, lut si slam, microorganisme, fier coloidal si

hidroxizi de aluminiu si produse ale procesului de precipitare, iar concentratia depinde de

calitatea apei de suprafata si de tipul de coagulant utilizat.

Cele mai comune mijloace de depozitare a namolului in Romania sunt descarcarea in

apele de suprafata (ilegala daca nu exista permis) sau stocarea in statiile de tratare; ambele

optiuni sunt eficiente din punct de vedere al costului insa nu necesar sunt si bune practici.

Metodele adoptate la invel international sunt deshidratarea mecanica si depozitarea la depozitul

de deseuri. [68]

Astfel, este necesara micsorarea volumului de namol produs de statiile de tratare pentru

o valorificare ulterioara. Lucrarea propune analiza a trei procedee de deshidratare uzuale pentru

namolul provenit de la statiile de epurare si aplicarea lor experimentala pe tipuri de namol

provenite de la statiile de tratare a apei.

2 Stadiul actual al tratarii namolurilor provenite de la statiile de potabilizare a apei

2.1 Provenienta namolurilor

Cele patru mari categorii de reziduuri generate din procesele de tratare a apei sunt:

• namolurile (ex. apa care contine sunspensii solide din apa bruta si produsii de reactie ai reactivilor adaugati in procesul de tratare); presedimentarea, coagularea, apa de la spalare filtre si dedurizarea cu var, toate produc namol;

Page 8: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

7

• concentrat (membrane folosite si apa de la spalare filtre, regenerant uzat de alumina activata);

• rasini uzate, carbune activ granular uzat, mediu filtrant uzat;

• emisii in aer (gaze de la striparea aerului, unitatile de neutralizare a ozonului).

Tipurile de namol care rezulta in urma proceselor de tratare a apei se impart, in general,

in urmatoarele categorii:

• Substante solide in apa de la spalare filtre;

• Namoluri cu aluminiu sau fer rezultate in urma dozarii cu coagulant;

• Precipitati de fier si magneziu;

• Namol de la statiile de dedurizare. [12]

2.2 Legislatia aplicabila gestionarii namolului rezultat din procesul de tratare a apei

Politica Uniunii Europene in domeniul gestionarii deseurilor se fundamenteaza pe trei

principii:

• Prevenirea generarii deseurilor – un factor cheie pentru orice strategie de management;

• Valorificarea deseurilor (reciclarea, reutilizarea) – daca nu poate fi redusa cantitatea de deseuri generata, atunci trebuie valorificate cat mai multe materiale posibile, de preferat prin actiuni de reciclare;

• Imbunatatirea tehnicilor de eliminare a deseurilor si a tehnicilor de modernizare – daca nu este posibila reciclarea deseurilor generate, atunci este necesara incinerarea/ coincinerarea acestora pentru recuperarea energetica, depozitarea deseurilor in depozite de deseuri fiind solutia finala. [68]

2.3 Caracteristici fizice ale namolurilor din decantoare si ale apelor de la spalare filtre

Caracterizarea fizica a namolurilor provenite de la uzinele de de apa are in vedere in

primul rand debitele de namoluri solide / lichide cu diferite concentratii de solide in suspensie.

Prin urmare, ori de cate ori se face referire la proprietatile fizice ale namolurilor, este important

sa se cunoasca concentratia de solide aflate in suspensie in amestecul solid/lichid pentru a

evalua starea fizica. Testul Atterberg a fost initial elaborat pentru a descrie cantitativ efectul

variatiei continutului de apa asupra consistentei namolurilor cu particule fine. Testul consta in

masurarea a cinci limite; cu toate acestea, limita lichida si limita plastica sunt cele mai aplicabile

pentru namoluri [6] …

Apele rezultate de la spalarea filtrelor rapide sunt caracterizate prin existenta unor

cantitati mari de suspensii, retinute in procesul de filtrare in masa de nisip, care in procesul de

spalare sunt evacuate. Particulele agregate (flocoanele) prezente in apele de la spalarea filtrelor

sunt caracterizate de diametrul normal, permeabilitate si viteza de depunere. Adler [3] a stabilit

relatia pentru determinarea diametrului normal:

� =�

�∙√� [2. 1]

Page 9: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

8

In care:

ξ – diametrul normal;

d – diametrul particulei agregate;

k – permeabilitatea particulei agregate.

2.4 Caracteristici chimice ale namolurilor din decantoare si ale apelor de la spalare filtre

Caracterizarea chimica a namolurilor solide / lichide de la statiile de tratare este in

primul rand axata pe determinarea concentratiilor totale de metale, metale extractabile si

nutrienti. Mai multe publicatii (Schmitt si Hall, 1975; Cornwell et al, 1987;. AWWA, 1996;

Cornwell et al, 1992;. Cornwell si Koppers, 1990) au prezentat valori ale concentratiilor totale

de metale in namolurile cu coagulant. Sursa pentru aceste metale poate fi apa bruta, precum si

coagulantul in sine. Metalele care sunt adesea gasite in namolurile de coagulant includ aluminiu,

arsenic, ocazional cadmiu, crom, cupru, fier, plumb, nichel, mangan si zinc. [54]

2.5 Bazele alegerii schemelor tehnologice pentru recuperarea apelor de la spalarea filtrelor

Stabilirea unei scheme complexe pentru recuperarea apei de la spalarea filtrelor trebuie

sa aiba la baza urmatoarele concepte:

• comparatie tehnico-economica intre apa preluata din sursa si costurile energetice pentru apa recuperata;

• conditiile de mediu inconjurator care pot (sau nu) prelua apele rezultate de la spalarea filtrelor;

• elemente particulare specifice calitatii si cantitatilor apelor de la spalare, tehnologii disponibile, profilul tehnologic si configuratia uzinei.

Sunt posibile trei variante pentru filierele de recuperare a supernatantului:

Varianta I – Introducerea supernatantului in apa bruta a uzinei de apa; problemele care

se pun se refera la modificarile care survin in calitatea apei brute ca urmare a amestecului cu

supernatantul din apele rezultate de la spalarea filtrelor; este necesar sa fie luate in considerare

debitele maxime admise in amestec pentru evitarea modificarii indicilor de tratabilitate ai apei

brute.

Varianta II – Poate sa se bazeze pe tratarea supernatantului pana la finele fazei de

decantare urmat de amestec cu apa decantata din filiera de baza. In aceasta varianta intervin

dificultatile impuse unor ape cu turbiditate redusa si incarcari organice mari la care conditiile de

coagulare-floculare si reactivii utilizati pot fi stabiliti prin metode foarte precise, cu un grad inalt

de automatizare si control.

Varianta III – Aceasta varianta trebuie sa analizeze prelucrarea totala si independenta a

apelor rezultate din faza initiala de decantare-floculare. In final, apa rezultata se va amesteca cu

apa filtrata in filiera de baza. [21]

Page 10: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

9

2.6 Namoluri rezultate din procesele de tratare

Toate namolurile rezultate din treptele de sedimentare si filtrarea apei necesita tratare

inainte de a fi descarcate. Schema de tratare se alege in functie de caracteristicile acestora

(minerale hidrofile, minerale hidrofobe, compozitie chimica, natura si structura) [76] …

Scopul principal al tratarii namolurilor rezultate de la statiile de tratare a apei este

reducerea volumului acestora, care se poate realiza prin:

• Ingrosarea (concentrarea) namolului, produsul efluent din aceasta treapta fiind insa fluid;

• Deshidratare (naturala sau mecanica).

Intrucat deshidratarea naturala este, practic, abandonata pentru cantitatile mari de namol,

datorita suprafetelor mari de teren pe care le presupune, se propune deshidratarea mecanica care,

de cele mai multe ori, necesita in prealabil o conditionare a namolului. [76]

2.7 Stadiul actual al namolului produs in statiile de tratare din Romania

Se poate constata ca in Romania nu exista un sistem de monitorizare si inregistrare a

cantitatii, calitatii si depozitarii namolului provenit de la statiile de tratare a apei potabile.

Aproape doua treimi din furnizorii de apa potabila in Romania au ca sursa apele de suprafata a

carei tratare produce o anumita cantitate de namol. Cu toate acestea, la nivel national, cantitatea

produsa este estimata a fi mai mica decat cantitatea de namol de epurare produs (mai putin de

10%). [68]

Cele mai comune mijloace de depozitare a namolului sunt descarcarea in apele de

suprafata (ilegala daca nu exista permis) sau stocarea in statiile de tratare; ambele optiuni sunt

eficiente din punct de vedere al costului insa nu necesar sunt si practici bune. Metodele adoptate

la nivel international sunt deshidratarea mecanica si depozitarea la depozitul de deseuri. [68]

3 Protocol experimental

3.1 Obiectivele cercetarilor experimentale

Datele din literatura si studiile intreprinse in tara noastra au pus in evidenta:

• faptul ca in Romania nu exista un sistem de monitorizare si inregistrare a cantitatii, calitatii si depozitarii namolului provenit de la statiile de tratare a apei potabile;

• aproape doua treimi din furnizorii de apa potabila in Romania au ca sursa apele de suprafata a carei tratare produce o anumita cantitate de namol; la nivel national, cantitatea produsa este estimata a fi mai mica decat cantitatea de namol de epurare produsa (mai putin de 10%);

• apa de suprafata poate contine o gama larga de substante in suspensie care corespund la o productie de namol, reprezentand aproximativ 2% din volumul de apa tratata, cu un continut de substanta uscata de cca. 0.2%;

• concentratia de substanta uscata a namolului produs de statiile de potabilizare din Romania variaza in functie de metoda de tratare utilizata si are valori cuprinse

Page 11: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

10

intre 0.2% pentru namolul sedimentat si maxim 25÷35% pentru namolul procesat (presat);

• necesitatea micsorarii volumului de namol produs de statiile de tratare pentru o valorificare ulterioara;

• pH-ul namolului produs de statiile de tratare are valori cuprinse intre 5.5÷7.5 pentru namoluri provenite de la coagulare cu saruri de aluminiu si 7.3÷9.3 pentru namoluri provenite de la coagulare cu saruri de fier;

• posibilitatea apicarii tehnologiilor de reducere a umiditatii namolurilor provenite de la statiile de epurare si pentru namolul provenit de la statiile de potabilizare a apei;

• cele mai comune mijloace de depozitare a namolului sunt descarcarea in apele de suprafata (ilegala daca nu exista permis) sau stocarea in statiile de tratare;

• metodele adoptate la nivel international sunt deshidratarea mecanica si depozitarea la depozitul de deseuri.

3.2 Metodologia de prelevare a namolurilor

Probele prelevate trebuie sa fie reprezentative pentru productia de namol din statia de

tratare. Metodologia de prelevare a probelor de namol a furnizat detaliile necesare pentru a avea

siguranta ca probele prelevate au fost reprezentative pentru statia de tratare si operatia de

prelevare nu va conduce la erori in estimarea calitatii namolului…

3.3 Echipamente si materiale utilizate

Studiile experimentale s-au desfasurat in incinta Complexului de Laboratoare Colentina,

Facultatea de Hidrotehnica, Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti. Complexul de

Laboratoare este complet dotat cu aparatura moderna in vederea realizarii analizelor pe probele

de namol prelevate. In continuare sunt prezentate caracteristicile echipamentelor utilizate pentru

realizarea analizelor experimentale…

3.4 Descrierea ciclurilor experimentale

Ciclul experimental nr. 1 a avut ca scop urmarirea capacitatii de deshidratare a namolului

rezultat in urma proceselor de tratare prin cicluri de inghet-dezghet. Astfel, cu ajutorul unei

unitati de congelare s-a realizat inghetul, iar prin contact cu temperatura camerei s-a realizat

dezghetul. S-au analizat 2 probe de namol la perioade de 30 si 45 de minute de inghet-dezghet.

S-au analizat caracteristicile fizice ale namolului (continut de substanta uscata, umiditate

si continut de substanta organica) atat pe proba de namol crud cat si pe cea supusa procedeului

de inghet-dezghet urmata de deshidratare mecanica (filtrare sub vid).

Concentratia de substanta uscata a probei de namol brut s-a determinat cu relatia:

100..12

13×

−=

mm

mmUS [%] [3. 1]

Determinarea concentratiei de materii organice s-a realizat prin utilizarea probei pe care

s-a determinat concentratia de substanta uscata. Capsula de namol s-a calcinat la 600 ˚C timp de

1 ora, s-a racit in exicator pana la temperatura constanta si s-a cantarit (m4). Cantitatea de

substanta organica (pierderea la calcinare) s-a determinat cu urmatoarea relatie:

Page 12: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

11

1001..13

14×

−−=

mm

mmOS [%] [3. 2]

In care:

1m - masa constanta a capsulei de portelan, [g];

2m - masa constanta a capsulei de portelan cu proba de namol, [g];

3m - masa constanta a cantitatii de namol uscata la 105 ˚C, [g];

4m - masa capsulei cu namol calcinata la 600 ˚C timp de 1 ora, [g].

Figura 3-1. Proba de namol supusa procesului de inghet-dezghet dupa cele 3 cicluri de 30 respectiv 45 de minute (namol prelevat de la statia de tratare Voila).

Figura 3-2. Proba de namol supusa procesului de inghet-dezghet dupa cele 3 cicluri de 30 respectiv 45 de minute (namol prelevat de la statia de tratare Rosu).

Cel de-al doilea ciclu experimental a avut ca scop determinarea capacitatii de

deshidratare a namolului provenit de la statia de tratare prin conditionare chimica KemiCond,

urmata de un procedeu de deshidratare mecanic. S-au comparat caracteristicile fizice ale

namolului brut analizat cu caracteristicile fizice ale probelor de namol supuse procedeului de

conditionare chimica KemiCond pentru 3 valori ale pH-ului (3, 4 si 5).

Tehnologia de conditionare chimica KemiCond este bazata pe trei etape:

Page 13: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

12

• Acidificare;

• Oxidare;

• Floculare.

Cel de-al treilea ciclu experimental a avut ca scop determinarea capacitatii de

deshidratare a namolului provenit de la statia de tratare prin iradiere cu microunde. Astfel, pe

probele iradiate cu microunde s-au determinat caracteristicile fizice (umiditate, continut de

substanta uscata si continut de materie organica). Pentru corectitudinea rezultatelor, inaintea

ciclului experimental 3 s-au determinat din nou caracteristicile namolului brut.

Figura 3.3 Stanga: Proba de namol crud; probe de namol iradiate cu microunde 1 min respectiv 2 min si 30 sec (namol de la statia de tratare Voila)

Figura 3.4 Stanga: Proba de namol crud; probe de namol iradiate cu microunde 1 min respectiv 2 min si 30 sec (namol de la statia de tratare Rosu)

4 Cercetari experimentale

4.1 Namol prelevat de la statia de tratare Voila

4.1.1 Procedeul de inghet-dezghet

Au fost realizate 2 tipuri de cicluri de inghet-dezghet pentru 2 perioade si anume:

• Cicluri cu perioade de inghet si dezghet de cate 30 de minute;

• Cicluri cu perioade de inghet si dezghet de cate 45 de minute.

Page 14: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

13

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Su

bst

an

ta u

sca

ta [

%]

Perioada de inghet-dezghet [min]

Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol

supusa ciclului de inghet-dezghet urmata de filtrare sub vid timp

de 10 minute

Tabel 4-1 Rezultate namol supus procedeului de inghet-dezghet (Statie de tratare Voila)

Cicluri de

inghet-dezghet

P

[min]

AF

[ml]

Timp de

filtrare sub

vid

[min]

S.U.

[%]

u

[%]

S.O.

[%]

ΔW

[%]

ECF

[kWh]

EPV

[kWh]

ETOT

[kWh]

S.U.

[kg]

CE

[euro/k

gS.U.]

Namol brut 0 0 0 12.3 87.7 10.0 0 - - - - -

Namol brut

filtrat

0 24 10 13.5 86.5 11.1 1.2 - 0.03 0.03 0.02 0.178

Namol dupa

inghet-

dezghet

30 29 10 13.9 86.1 9.7 1.7 0.02 0.03 0.05 0.02 0.298

Namol dupa

inghet-

dezghet

45 32 10 14.3 85.7 11.5 2.0 0.03 0.03 0.06 0.02 0.353

In care:

P – perioada unei etape de inghet/dezghet din ciclu;

AF – reprezinta apa eliberata de namol in urma filtrarii sub vid pe hartie de filtru;

S.U. – continutul de substanta uscata a probei de namol;

u – umiditatea probei de namol supusa procedeului de inghet-dezghet;

S.O. – continutul de substanta organica a probei de namol;

∆W – reducerea de umiditate a probei de namol in urma procededului de inghet-dezghet;

ECF – reprezinta energia consumata de combina frigorifica in timpul etapei de inghet;

EPV – energia consumata de pompa de vacuum pentru a realiza filtrarea sub vid;

ETOT – reprezinta energia totala consumata pentru reducerea umiditatii probelor de namol

prin procedeul de inghet-dezghet;

CE – reprezinta costul energiei consumate cu procedeul de inghet-dezghet pentru 1 kg de

substanta uscata si se exprima in Euro/kg S.U.

Figura 4-1.Variatia continutului de substanta uscata a namolului suspus la cicluri de inghet-dezghet

(namol statie de tratare Voila).

Page 15: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

14

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Um

idit

ate

[%

]

Perioada de inghet-dezghet [min]

Variatia umiditatii pentru proba de namol supusa ciclului de

inghet-dezghet urmata de filtrare sub vid timp de 10 minute

1.21.7

2.0

0

1

2

3

4

5

0.179 0.298 0.353

Re

du

cere

a u

mid

ita

tii

ΔW

[%]

Cost energie consumata

[Euro/kg S.U.]

Costul reducerii umiditatii namolului supus ciclurilor de

inghet-dezghet

Figura 4-2.Variatia umiditatii namolului suspus la cicluri de inghet-dezghet (namol statie de tratare Voila).

In urma supunerii probelor de namol prelevate procedeului de inghet-dezghet se observa

faptul ca pentru 3 cicluri de inghet-dezghet de cate 30 de minute se obtine un continut de

substanta uscata de 13.97%, crescand astfel cu 1.71% fata de continutul de substanta uscata al

probei brute (12.26%). Pentru o perioada de inghet-dezghet de 45 de minute, continutul de

substanta uscata creste cu 2.04% fata de proba initiala ajungand pana la valoarea 14.30%.

Umiditatea probelor de namol supuse procedeului de inghet-dezghet scade de la cea a

namolului brut (87.74%) pana la 85.70% cat s-a inregistrat pentru namolul supus la 3 cicluri de

inghet-dezghet de cate 45 de minute si apoi deshidratat mecanic (filtrat sub vid). Pentru namolul

supus la 3 cicluri de inghet-dezghet de cate 30 de minute umiditatea a fost de 86.03%, cu 1.71%

mai mica decat cea initiala.

Figura 4-3.Costul reducerii umiditatii namolului supus ciclurilor de inghet-dezghet (statia de tratare Voila).

Page 16: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

15

In urma calculelor efectuate ca urmare a analizelor experimentale s-a constatat faptul ca

pentru a reduce umiditatea namolului cu 1.71% prin procedeul de inghet-dezghet constand in 3

cicluri de cate 30 de minute se consuma o energie de 2.318 kWh/kg S.U., iar pentru a reduce

umiditatea namolului cu 2.04% prin procedeul de inghet-dezghet constand in 3 cicluri de cate 45

de minute se consuma o energie de 2.743 kWh pentru fiecare kg de substanta uscata.

Costul reducerii umiditatii namolului variaza de la 0.179 euro/kg S.U. pentru o reducere

de umiditate de 1.2% prin filtrare sub vid a namolului timp de 10 minute pana la 0.353 euro/kg

S.U. pentru o reducere de umiditate de 2% prin 3 cicluri de inghet-dezghet de cate 45 de minute

urmata de filtrare sub vid. Pentru o reducere de umiditate de 1.7% prin 3 cicluri de inghet-

dezghet de cate 30 de minute s-a determinat a fi necesar un cost de 0.298 euro/kg S.U.

4.1.2 Procedeul de conditionare chimica a namolului

Procedeul KemiCond presupune o conditionare chimica a namolului urmat de o

deshidratare mecanica. Au fost realizate 3 analize experimentale in cadrul acestui ciclu

experimental si anume:

• Procedeul de conditionare chimica KemiCond pentru pH=3 urmat de deshidratare mecanica;

• Procedeul de conditionare chimica KemiCond pentru pH=4 urmat de deshidratare mecanica;

• Procedeul de conditionare chimica KemiCond pentru pH=5 urmat de deshidratare mecanica.

Tabel 4-2 Rezultate namol supus procedeului de conditionare chimica KemiCond (Statie de tratare Voila)

Kemi Cond pH AF

[ml] TF

[min] C

[m]

S.U.

[%]

u

[%]

S.O.

[%]

ΔW

[%]

E

[kWh]

S.U.

[kg]

CE

[euro/k

gS.U.]

CR

[euro/k

gS.U.]

CP

[euro/k

gS.U.]

Namol brut 6.6 0 0 0 12.2 87.8 10.0 0 0 0.01 - - -

Namol brut

filtrat

6.6 24 10 0 16.9 83.1 11.4 4.64 0.03 0.02 0.21 - 0.214

Namol dupa

KemiCond

3 58 10 0.68 32.7 67.3 9.15 20.5 0.03 0.02 0.21 0.0448 0.2587

Namol dupa

KemiCond

4 92 10 0.46 46.6 53.4 12.3 34.3 0.03 0.02 0.21 0.0435 0.2573

Namol dupa

KemiCond

5 26 10 0.38 21.2 78.8 9.1 9.0 0.03 0.02 0.21 0.0430 0.2568

In care:

AF – reprezinta apa eliberata de namol in urma filtrarii sub vid pe hartie de filtru;

TF – reprezinta timpul de filtrare sub vid;

C – reprezinta cantitatea de H2SO4 necesar pentru reducere pH;

S.U. – continutul de substanta uscata a probei de namol;

u – umiditatea probei de namol supusa procedeului de inghet-dezghet;

Page 17: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

16

15

17

19

21

23

25

27

29

31

33

35

37

39

41

43

45

47

49

P1, pH=6.65 P2, pH=3 P3, pH=4 P4, pH=5

Su

bst

an

ta u

sca

ta [

%]

Probele de namol cu diferite valori de pH

Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de

namol supusa procedeului KemiCond urmata de filtrare sub

vid timp de 10 minute

S.O. – continutul de substanta organica a probei de namol;

∆W – reducerea de umiditate a probei de namol in urma procededului KemiCond;

E – reprezinta energia consumata de pompa de vacuum pentru a realiza filtrarea sub vid;

CE – costul energiei consumate cu deshidratarea mecanica;

CR – reprezinta costul reactivilor adaugati in procesul de conditionare chimica;

CP – reprezinta costul total al procedeului si se exprima in euro/kg S.U.

Figura 4-4.Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol supusa procedeului

KemiCond urmata de filtrare sub vid (namol statie de tratare Voila).

In urma conditionarii chimice KemiCond a probelor de namol prelevate se observa faptul

ca pentru proba cu pH=3 se obtine un continut de substanta uscata de 32.73%, cu 20.48% mai

mare decat proba initiala (12.26%). Pentru proba cu pH=4 s-a obtinut un continut de substanta

uscata al namolului analizat de 46.58%, insemnand o crestere cu 34.33% fata de valoarea probei

brute. Proba cu pH=5 are un continut de substanta uscata de 21.24%.

Umiditatea probelor de namol analizate a scazut de la cea a namolului brut de 87.74%

pana la 53.42% pentru namolul supus procedeului KemiCond (pH=4) urmat de filtrare sub vid.

Pentru namolul cu pH=3 s-a inregistrat o umiditate de 67.27%, cu 20.48% mai mica fata de cea

initiala, in timp ce pentru namolul cu pH=5 s-a inregistrat o umiditate de 78.76%.

Page 18: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

17

505254565860626466687072747678808284

P1, pH=6.65 P2, pH=3 P3, pH=4 P4, pH=5

Um

idit

ate

[%

]

Probele de namol cu diferite valori de pH

Variatia umiditatii pentru proba de namol supusa

procedeului KemiCond urmata de filtrare sub vid timp de 10

minute

4.6

9.0

34.3

20.5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0.2138 0.2568 0.2573 0.2587

Re

du

cere

a u

mid

ita

tii

ΔW

[%

]

Cost proces KemiCond

[Euro/kg S.U.]

Costul reducerii umiditatii namolului supus procedeului

Kemicond

pH= 4 pH= 3pH= 5pH= 6.65

Figura 4-5. Variatia umiditatii pentru proba de namol supusa procedeului KemiCond urmata de filtrare sub vid (namol statie de tratare Voila).

Figura 4-6. Costul reducerii umiditatii namolului supus procedeului KemiCond (namol statie de tratare Voila).

In Figura 4-6 se prezinta costul necesar procedeului KemiCond in raport cu reducerea

umiditatii namolului. Astfel pentru o reducere de umiditate de 9% a namolului este necesara o

solutie cu pH=5 si costul intregului proces este de 0.2568 euro/kg S.U. Pentru o reducere de

umiditate de 20.5% a namolului analizat a rezultat necesara o solutie cu pH=3 si implica un cost

de 0.2587 euro/kg S.U. Pentru o reducere de umiditate de 34.3% a namolului analizat a rezultat a

Page 19: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

18

fi necesara o solutie cu pH=4 si implica un cost al intregului procedeu de deshidratare de 0.2573

euro/kg S.U.

In urma analizelor experimentale efectuate a rezultat faptul ca cea mai eficienta

deshidratare se obtine pentru un pH al solutiei de 4 si in acest caz costurile de reducere a

umiditatii prin acest procedeu sunt de 0.2573 euro/kg S.U.

4.1.3 Procedeul de iradiere cu microunde

Procedeul de iradiere cu microunde s-a realizat prin supunerea probelor de namol crud la

diferite perioade de iradiere cu microunde si s-a urmarit comportarea in timpul procesului. Au

fost analizate 13 probe de namol care au fost iradiate cu microunde la intervale de cate 15

secunde pana la 2 min si 30 de secunde, dupa care probele au fost iradiate la 5, 10 si 15 minute.

Tabel 4-3 Rezultate namol iradiat cu microunde (Statie de tratare Voila)

Iradiere cu microunde T

[sec]

S.U.

[%]

u

[%]

S.O.

[%]

ΔW

[%]

E

[kWh]

S.U.

[kg]

CE

[euro/kgS.U.]

Namol brut 0 20.86 79.14 11.09 0 0 0.0066 0

Namol iradiat cu microunde

15 secunde

15 21.69 78.31 11.15 0.83 0.0042 0.0069 0.0779

Namol iradiat cu microunde

30 de secunde

30 22.46 77.54 10.42 1.60 0.0083 0.0071 0.1504

Namol iradiat cu microunde

45 de secunde

45 24.66 75.34 11.06 3.80 0.0125 0.0078 0.2056

Namol iradiat cu microunde

1 minut

60 27.56 72.44 10.50 6.70 0.0167 0.0087 0.2452

Namol iradiat cu microunde

1 minut si 15 secunde

75 30.62 69.38 10.35 9.76 0.0208 0.0097 0.2759

Namol iradiat cu microunde

1 minut si 30 de secunde

90 32.93 67.07 11.11 12.06 0.0250 0.0104 0.3079

Namol iradiat cu microunde

1 minut si 45 de secunde

105 39.12 60.88 10.09 18.25 0.0292 0.0124 0.3024

Namol iradiat cu microunde

2 minute

120 46.63 53.37 11.15 25.77 0.0333 0.0148 0.2899

Namol iradiat cu microunde

2 minute si 15 secunde

135 51.91 48.09 10.98 31.04 0.0375 0.0165 0.2930

Namol iradiat cu microunde

2 minute si 30 de secunde

150 56.18 43.82 11.14 35.32 0.0417 0.0178 0.3008

Namol iradiat cu microunde

5 minute

300 99.81 0.19 4.60 78.95 0.0833 0.0317 0.3386

Namol iradiat cu microunde

10 minute

600 99.84 0.16 4.38 78.98 0.1667 0.0317 0.6770

Namol iradiat cu microunde

15 minute

900 99.86 0.14 5.70 79.00 0.2500 0.0317 1.0153

Page 20: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

19

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

namol

brut

15s 30s 45s 1 min 1 min

15s

1 min

30s

1 min

45s

2 min 2 min

15s

2 min

30s

5 min 10 min 15 min

Su

bst

an

ta u

sca

ta [

%]

Timp de iradiere

Proba de namol iradiata cu microunde la o putere nominala de

1000 W si o frecventa de 2450 Mhz

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

namol

brut

15s 30s 45s 1 min 1 min

15s

1 min

30s

1 min

45s

2 min 2 min

15s

2 min

30s

5 min 10 min 15 min

Um

idit

ate

[%

]

Timp de iradiere

Proba de namol iradiata cu microunde la o putere nominala de

1000 W si o frecventa de 2450 Mhz

In care:

T – timpul de iradiere cu microunde;

S.U. – continutul de substanta uscata a probei de namol;

u – umiditatea probei de namol supusa procedeului de iradiere cu microunde;

S.O. – continutul de substanta organica a probei de namol;

∆W – reducerea de umiditate a probei de namol;

E – reprezinta energia consumata pentru reducerea umiditatii probelor de namol prin

procedeul de iradiere cu microunde;

CE – reprezinta costul energiei consumate cu procedeul de iradiere cu microunde pentru

1 kg de substanta uscata si se exprima in euro/kg S.U.

Figura 4-7.Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol iradiata cu microunde (namol statie de tratare Voila).

Figura 4-8. Variatia umiditatii pentru proba de namol iradiata cu microunde (namol statie de tratare Voila).

Page 21: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

20

0.8 1.6 3.86.7

9.8

25.8

31.0 35.3

78.9 79.0 79.0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0.606 1.170 1.598 1.907 2.145 2.254 2.278 2.338 2.632 5.263 7.893

Re

du

cere

a u

mid

ita

tii

ΔW

[%]

Energie consumata

[KWh/kg S.U.]

Energia consumata pentru reducerea umiditatii namolului iradiat

cu microunde

In urma procedeului de iradiere cu microunde a probelor de namol prelevate se observa

faptul ca namolul analizat are un continut de substanta uscata cuprins intre 20.86% pentru

namolul brut si 99.86% pentru proba iradiata cu microunde un timp de 15 minute. Se poate

observa faptul ca dupa un timp de iradiere de 5 minute namolul analizat prezinta un continut de

substanta uscata de 99.81% insemnand o crestere cu 78.95% fata de namolul crud.

Umiditatea probelor de namol analizate a scazut de la cea a namolului brut de 79.14%

pana la 0.14% pentru namolul iradiat cu microunde un timp de 15 minute. S-a observat faptul ca

dupa un timp de iradiere de 5 minute namolul analizat are o umiditate foarte mica (0.19%)

insemnand o scadere cu 78.95% fata de proba de namol crud.

Figura 4-9. Energia consumata pentru reducerea umiditatii namolului iradiat cu microunde (namol statie de tratare Voila).

De asemenea in urma rezultatelor analizelor experimentale efectuate s-a determinat

energia consumata de procesul de iradiere cu microunde in raport cu reducerea umiditatii

namolului analizat. Astfel, s-a constatat faptul ca energia consumata variaza de la 0.606 kWh/kg

S.U. pentru o reducere de umiditate de aproximativ 1% pana la 5.263 kWh/kg S.U. pentru o

reducere de umiditate de 79%.

4.2 Namol prelevat de la statia de tratare Rosu

4.2.1 Procedeul de inghet-dezghet

Procedeul de inghet-dezghet s-a realizat tot prin 3 cicluri de inghet-dezghet. Au fost

realizate 2 tipuri de cicluri de inghet-dezghet pentru 2 perioade (30 si 45 de minute).

Page 22: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

21

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Su

bst

an

ta u

sca

ta [

%]

Timp de expunere [min]

Variatia continutului de substanta uscata pentru proba

de namol supusa ciclului de inghet-dezghet urmata de

filtrare sub vid timp de 10 minute

Tabel 4-4 Rezultate namol supus procedeului de inghet-dezghet (Statie de tratare Rosu)

Cicluri de

inghet-

dezghet

P

[min]

AF

[ml]

Timp de

filtrare sub

vid

[min]

S.U.

[%]

u

[%]

S.O.

[%]

ΔW

[%]

ECF

[kWh]

EPV

[kWh]

ETOT

[kWh]

S.U.

[kg]

CE

[euro/k

gS.U.]

Namol brut 0 0 0 50.9 49.1 3.8 0 - - - - -

Namol brut

filtrat

0 6 10 51.3 48.7 4.4 0.4 - 0.030 0.03 0.10 0.038

Namol dupa

inghet-

dezghet

30 26 10 61.3 38.6 3.6 10.4 0.02 0.030 0.05 0.11 0.056

Namol dupa

inghet-

dezghet

45 29 10 62.5 37.4 4.7 11.6 0.03 0.030 0.06 0.12 0.066

In care:

P – perioada unei etape de inghet/dezghet din ciclu;

AF – reprezinta apa eliberata de namol in urma filtrarii sub vid pe hartie de filtru;

S.U. – continutul de substanta uscata a probei de namol;

u – umiditatea probei de namol supusa procedeului de inghet-dezghet;

S.O. – continutul de substanta organica a probei de namol;

∆W – reducerea de umiditate a probei de namol in urma procededului de inghet-dezghet;

ECF – reprezinta energia consumata de combina frigorifica in timpul etapei de inghet;

EPV – energia consumata de pompa de vacuum pentru a realiza filtrarea sub vid;

ETOT – reprezinta energia totala consumata pentru reducerea umiditatii probelor de namol

prin procedeul de inghet-dezghet;

CE – reprezinta costul energiei consumate cu procedeul de inghet-dezghet pentru 1 kg de

substanta uscata si se exprima in Euro/kg S.U.

Figura 4-10.Variatia continutului de substanta uscata a namolului suspus la cicluri de inghet-dezghet (namol statie de tratare Rosu).

Page 23: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

22

30

35

40

45

50

55

60

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Um

idit

ate

[%

]

Timp de expunere [min]

Variatia umiditatii pentru proba de namol supusa

ciclului de inghet-dezghet urmata de filtrare sub vid

timp de 10 minute

0.4

10.4

11.6

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0.039 0.056 0.066

Re

du

cere

a u

mid

ita

tii

ΔW

[%]

Cost energie consumata

[Euro/kg S.U.]

Costul reducerii umiditatii namolului supus ciclurilor de

inghet-dezghet

Figura 4-11.Variatia umiditatii namolului suspus la cicluri de inghet-dezghet (namol statie de tratare Rosu).

In urma supunerii probelor de namol prelevate procedeului de inghet-dezghet se observa

faptul ca pentru 3 cicluri de inghet-dezghet de cate 30 de minute s-a obtinut un continut de

substanta uscata de 61.3%, crescand astfel cu 10.4% fata de continutul de substanta uscata al

probei brute (50.9%). Pentru o perioada de inghet-dezghet de 45 de minute, continutul de

substanta uscata creste cu 11.6% fata de proba initiala ajungand pana la valoarea 62.5%.

Umiditatea probelor de namol supuse procedeului de inghet-dezghet scade de la cea a

namolului brut (49.1%) pana la 37.4% cat s-a inregistrat pentru namolul supus la 3 cicluri de

inghet-dezghet de cate 45 de minute si apoi deshidratat mecanic (filtrat sub vid). Pentru namolul

supus la 3 cicluri de inghet-dezghet de cate 30 de minute umiditatea a fost de 38.6%, cu 10.4%

mai mica decat cea initiala.

Figura 4-12.Costul reducerii umiditatii namolului supus ciclurilor de inghet-dezghet (statia de tratare

Rosu).

Page 24: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

23

Costul reducerii umiditatii namolului variaza de la 0.039 euro/kg S.U. pentru o reducere

de umiditate de 0.4% prin filtrare sub vid a namolului timp de 10 minute pana la 0.066 euro/kg

S.U. pentru o reducere de umiditate de 11.6% prin 3 cicluri de inghet-dezghet de cate 45 de

minute urmata de filtrare sub vid. Pentru a reduce umiditatea namolului cu 10.4% prin procedeul

de inghet-dezghet in cicluri de cate 30 de minute se obtine a fi necesar un cost de 0.056 euro/kg

S.U.

4.2.2 Procedeul de conditionare chimica a namolului

Procedeul KemiCond presupune o conditionare chimica a namolului urmat de o

deshidratare mecanica. Au fost realizate 3 analize experimentale in cadrul acestui ciclu

experimental si anume:

• Procedeul de conditionare chimica KemiCond pentru pH=3 urmat de deshidratare mecanica;

• Procedeul de conditionare chimica KemiCond pentru pH=4 urmat de deshidratare mecanica;

• Procedeul de conditionare chimica KemiCond pentru pH=5 urmat de deshidratare mecanica.

Tabel 4-5 Rezultate namol supus procedeului de conditionare chimica KemiCond (Statie de tratare Rosu)

Kemi Cond pH AF

[ml] TF

[min] C

[m]

S.U.

[%]

u

[%]

S.O.

[%]

ΔW

[%] E

[kWh] S.U.

[kg]

CE

[euro/k

gS.U.]

CR

[euro/k

gS.U.]

CP

[euro/k

gS.U.]

Namol brut 6.8 0 0 0 50.9 49.1 3.8 0 0 0.06 - - -

Namol brut

filtrat

6.8 6 10 0 51.3 48.7 4.4 0.42 0.03 0.07 0.058 - 0.058

Namol dupa

KemiCond

3 7 10 1.3 51.6 48.4 6.3 0.76 0.03 0.07 0.058 0.018 0.076

Namol dupa

KemiCond

4 23 10 0.7 53.7 46.3 6.5 2.84 0.03 0.07 0.058 0.017 0.075

Namol dupa

KemiCond

5 18 10 0.5 51.5 48.5 6.6 0.59 0.03 0.07 0.058 0.017 0.075

In care:

AF – reprezinta apa eliberata de namol in urma filtrarii sub vid pe hartie de filtru;

TF – reprezinta timpul de filtrare sub vid;

C – reprezinta cantitatea de H2SO4 necesar pentru reducere pH;

S.U. – continutul de substanta uscata a probei de namol;

u – umiditatea probei de namol supusa procedeului de inghet-dezghet;

S.O. – continutul de substanta organica a probei de namol;

∆W – reducerea de umiditate a probei de namol in urma procededului KemiCond;

E – reprezinta energia consumata de pompa de vacuum pentru a realiza filtrarea sub vid;

CE – costul energiei consumate cu deshidratarea mecanica;

CR – reprezinta costul reactivilor adaugati in procesul de conditionare chimica;

CP – reprezinta costul total al procedeului si se exprima in euro/kg S.U.

Page 25: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

24

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

P1, pH=6.65 P2, pH=3 P3, pH=4 P4, pH=5

Su

bst

an

ta u

sca

ta [

%]

Probele de namol cu diferite valori de pH

Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de

namol supusa procedeului KemiCond urmata de filtrare sub

vid timp de 10 minute

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

P1, pH=6.65 P2, pH=3 P3, pH=4 P4, pH=5

Um

idit

ate

[%

]

Probele de namol cu diferite valori de pH

Variatia umiditatii pentru proba de namol supusa

procedeului KemiCond urmata de filtrare sub vid timp de 10

minute

Figura 4-13.Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol supusa procedeului

KemiCond urmata de filtrare sub vid (namol statie de tratare Rosu).

Figura 4-14. Variatia umiditatii pentru proba de namol supusa procedeului KemiCond urmata de filtrare sub vid (namol statie de tratare Rosu).

In urma conditionarii chimice KemiCond a probelor de namol prelevate se observa faptul

ca pentru proba cu pH=3 se obtine un continut de substanta uscata de 51.66%, cu 0.76% mai

mare decat proba initiala (50.90%). Pentru proba cu pH=4 s-a obtinut un continut de substanta

Page 26: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

25

0.40.6

2.8

0.8

0

1

2

3

0.0578 0.0749 0.0752 0.0759

Re

du

cere

a u

mid

ita

tii

ΔW

[%

]

Cost proces KemiCond

[Euro/kg S.U.]

Costul reducerii umiditatii namolului supus procedeului

Kemicond

pH= 6.8 pH= 4pH= 5 pH= 3

uscata al namolului analizat de 53.75%, insemnand o crestere cu 2.84% fata de valoarea probei

brute. Proba cu pH=5 are un continut de substanta uscata de 51.49%.

Umiditatea probelor de namol analizate a scazut de la cea a namolului brut de 49.10%

pana la 46.25% pentru namolul supus procedeului KemiCond (pH=4) urmat de filtrare sub vid.

Pentru namolul cu pH=3 s-a inregistrat o umiditate de 48.34%, cu 0.76% mai mica fata de cea

initiala, in timp ce pentru namolul cu pH=5 s-a inregistrat o umiditate de 48.51%.

Figura 4-15. Costul reducerii umiditatii namolului supus procedeului KemiCond (namol statie de tratare Rosu).

In Figura 4-15 se prezinta costul necesar procedeului KemiCond in raport cu reducerea

umiditatii namolului. Astfel pentru o reducere de umiditate de 0.6% a namolului este necesara o

solutie cu pH=5 si costul intregului proces este de 0.0749 euro/kg S.U. Pentru o reducere de

umiditate de 0.8% a namolului analizat a rezultat necesara o solutie cu pH=3 si implica un cost

de 0.0759 euro/kg S.U. Pentru o reducere de umiditate de 2.8% a namolului analizat a rezultat a

fi necesara o solutie cu pH=4 si implica un cost al intregului procedeu de deshidratare de 0.0752

euro/kg S.U.

In urma analizelor experimentale efectuate a rezultat faptul ca cea mai eficienta

deshidratare se obtine pentru un pH al solutiei de 4 si in acest caz costurile de reducere a

umiditatii prin acest procedeu sunt de 0.0752 euro/kg S.U.

4.2.3 Procedeul de iradiere cu microunde

Procedeul de iradiere cu microunde s-a realizat prin supunerea probelor de namol crud la

diferite perioade de iradiere cu microunde si s-a urmarit comportarea in timpul procesului. Au

fost analizate 13 probe de namol care au fost iradiate cu microunde la intervale de cate 15

secunde pana la 2 min si 30 de secunde, dupa care probele au fost iradiate la 5, 10 si 15 minute.

Page 27: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

26

Tabel 4-6 Rezultate namol iradiat cu microunde (Statie de tratare Voila)

Iradiere cu microunde T

[sec]

S.U.

[%]

u

[%]

S.O.

[%]

ΔW

[%]

E

[kWh]

S.U.

[kg]

CE

[euro/kgS.U.]

Namol brut 0 54.62 45.38 4.57 0 0 0.0327 0

Namol iradiat cu microunde

15 secunde

15 56.64 43.36 4.25 2.02 0.0042 0.0339 0.0158

Namol iradiat cu microunde

30 de secunde

30 56.80 43.20 4.10 2.19 0.0083 0.0340 0.0315

Namol iradiat cu microunde

45 de secunde

45 57.61 42.39 3.95 2.99 0.0125 0.0345 0.0466

Namol iradiat cu microunde

1 minut

60 62.71 37.29 4.30 8.09 0.0167 0.0375 0.0571

Namol iradiat cu microunde

1 minut si 15 secunde

75 64.29 35.71 4.27 9.67 0.0208 0.0385 0.0697

Namol iradiat cu microunde

1 minut si 30 de secunde

90 67.64 32.36 4.32 13.02 0.0250 0.0405 0.0794

Namol iradiat cu microunde

1 minut si 45 de secunde

105 75.25 24.75 3.85 20.63 0.0292 0.0450 0.0833

Namol iradiat cu microunde

2 minute

120 83.58 16.42 4.36 28.96 0.0333 0.0500 0.0857

Namol iradiat cu microunde

2 minute si 15 secunde

135 88.96 11.04 6.58 34.35 0.0375 0.0532 0.0906

Namol iradiat cu microunde

2 minute si 30 de secunde

150 89.61 10.39 4.18 34.99 0.0417 0.0536 0.0999

Namol iradiat cu microunde

5 minute

300 99.81 0.19 4.60 45.19 0.0833 0.0597 0.1795

Namol iradiat cu microunde

10 minute

600 99.84 0.16 4.38 45.22 0.1667 0.0597 0.03588

Namol iradiat cu microunde

15 minute

900 99.86 0.14 5.70 45.24 0.2500 0.0597 0.05381

In care:

T – timpul de iradiere cu microunde;

S.U. – continutul de substanta uscata a probei de namol;

u – umiditatea probei de namol supusa procedeului de iradiere cu microunde;

S.O. – continutul de substanta organica a probei de namol;

∆W – reducerea de umiditate a probei de namol;

E – reprezinta energia consumata pentru reducerea umiditatii probelor de namol prin

procedeul de iradiere cu microunde;

CE – reprezinta costul energiei consumate cu procedeul de iradiere cu microunde pentru

1 kg de substanta uscata si se exprima in euro/kg S.U.

Page 28: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

27

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

namol

brut

15s 30s 45s 1 min 1 min

15s

1 min

30s

1 min

45s

2 min 2 min

15s

2 min

30s

5 min 10 min 15 min

Su

bst

an

ta u

sca

ta [

%]

Timp de iradiere

Proba de namol iradiata cu microunde la o putere nominala de

1000 W si o frecventa de 2450 Mhz

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

namol

brut

15s 30s 45s 1 min 1 min

15s

1 min

30s

1 min

45s

2 min 2 min

15s

2 min

30s

5 min 10 min 15 min

Um

idit

ate

[%

]

Timp de iradiere

Proba de namol iradiata cu microunde la o putere nominala de

1000 W si o frecventa de 2450 Mhz

Figura 4-16.Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol iradiata cu microunde (namol statie de tratare Rosu).

Figura 4-17. Variatia umiditatii pentru proba de namol iradiata cu microunde (namol statie de tratare Rosu).

In urma procedeului de iradiere cu microunde a probelor de namol prelevate se observa

faptul ca namolul analizat are un continut de substanta uscata cuprins intre 54.62% pentru

namolul brut si 99.86% pentru proba iradiata cu microunde un timp de 15 minute. Se poate

observa faptul ca dupa un timp de iradiere de 5 minute namolul analizat prezinta un continut de

substanta uscata de 99.91% insemnand o crestere cu 45.19% fata de namolul crud.

Umiditatea probelor de namol analizate a scazut de la cea a namolului brut de 45.38%

pana la 0.14% pentru namolul iradiat cu microunde un timp de 15 minute. S-a observat faptul ca

dupa un timp de iradiere de 5 minute namolul analizat are o umiditate foarte mica (0.19%)

insemnand o scadere cu 45.19% fata de proba de namol crud.

Page 29: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

28

2.0 2.23.0

8.19.7 13.0

20.6

29.0

34.3 35.0

45.2 45.2 45.2

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0.123 0.245 0.363 0.444 0.542 0.618 0.648 0.666 0.704 0.777 1.395 2.790 4.183

Re

du

cere

a u

mid

ita

tii

ΔW

[%]

Energie consumata

[KWh/kg S.U.]

Energia consumata pentru reducerea umiditatii namolului iradiat

cu microunde

Figura 4-18. Energia consumata pentru reducerea umiditatii namolului iradiat cu microunde (namol statie de tratare Rosu).

De asemenea in urma rezultatelor analizelor experimentale efectuate s-a determinat

energia consumata de procesul de iradiere cu microunde in raport cu reducerea umiditatii

namolului analizat. Astfel, s-a constatat faptul ca energia consumata variaza de la 0.123 kWh/kg

S.U. pentru o reducere de umiditate de 2% pana la 1.395 kWh/kg S.U. pentru o reducere de

umiditate de 45%.

4.3 Aplicarea practica a rezultatelor experimentale

4.3.1 Namolul provenit de la statiile de tratare din Romania

Cantitatile tipurilor de namol de tratare a apei potabile nu este cuantificata, dar o cantitate

aproximativa poate fi dedusa. Cantitatea totala de apa potabila produsa in Romania a fost in

2009 de 1,064 mii m3/an (Institutul National de Statistica), din care 704 mii m3/an provenind din

surse de suprafata. Pornind de la ratele prezentate mai sus referitoare la productia de namol de

tratare, cantitatea acestui namol produs la nivel national poate fi estimata la 28.000 S.U./an.

Intrucat majoritatea namolului rezulta din sedimentarea particulelor minerale, densitatea in

substanta uscata este in jur de 2 t/m3 si, ca urmare, greutatea namolului de tratare produs in

Romania poate fi estimata la 56.000 t S.U./an [68].

4.3.2 Namolul provenit de la statia de tratare Voila

In urma realizarii analizelor experimentale pe namolul prelevat de la statia de tratare Voila

prin procedeul de conditionare chimica KemiCond, s-a constatat faptul ca se poate realiza o

corelatie intre cantitatea de H2SO4 necesara pentru a reduce pH-ul si pH-ul namolului.

Page 30: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

29

0

0.38

0.460.68

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

pH

na

mo

l[u

nit

. p

H]

H2SO4 [ml]

Cantitate de H2SO4 adaugata pentru reducerea pH-ului in

probele de namol

Figura 4-19. Variatia cantitatii de H2SO4 necesare pentru a reduce pH-ul namolului (statie de tratare Voila).

Corelatia determinata in urma analizelor experimentale este:

� = . ��� − �. ��� × �� [4. 1]

Unde:

C – reprezinta cantitatea de H2SO4 necesara pentru reducere pH [ml];

pH – valoare pH namol.

In urma realizarii analizelor experimentale pentru a se urmari deshidratarea namolului

prelevat prin iradiere cu microunde s-a determinat energia consumata cu acest proces si s-a

constatat faptul ca se poate realiza o corelatie intre energia consumata cu procesul de iradiere cu

microunde si reducerea umiditatii namolului. Corelatia definita este:

� = �. ���� × ��� + �. ���� × ��+ . ���� [4. 2]

Unde:

E – reprezinta energia consumata cu procedeul de iradiere cu microunde [KWh/kg S.U.]; ∆W – reprezinta reducerea umiditatii namolului [%]. C – reprezinta costul energiei consumate [Euro/kg S.U.];

In urma realizarii analizelor experimentale pentru a se urmari deshidratarea namolului

prelevat prin iradiere cu microunde s-a determinat costul energiei consumate cu acest proces si

s-a constatat faptul ca se poate realiza o corelatie intre costul energiei consumate cu procesul de

iradiere cu microunde si reducerea umiditatii namolului. Corelatia definita este:

� = �. ����� × ��� + �. ���� × ��+ �. � [4. 3]

Page 31: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

30

0.8 1.6 3.86.7

9.8

25.8

31.0 35.3

78.9 79.0 79.0

y = 0.8404x2 - 0.9555x - 0.9508

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0.078 0.150 0.206 0.245 0.276 0.290 0.293 0.301 0.339 0.677 1.015

Re

du

cere

a u

mid

ita

tii

ΔW

[%]

Cost energie consumata

[Euro/kg S.U.]

Costul reducerii umiditatii namolului iradiat cu mcrounde

0

0.52

0.741.31

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4

pH

na

mo

l[u

nit

. p

H]

H2SO4 [ml]

Cantitate de H2SO4 adaugata pentru reducerea pH-ului in

probele de namol

Figura 4-20. Costul reducerii umiditatii namolului iradiat cu microunde (namol statie de tratare

Voila).

Dupa cum se poate observa in Figura 4-20, costul energiei consumate cu procedeul de

iradiere cu microunde variaza de la 0.078 Euro/kg S.U. pentru o reducere de umiditate de

aproximativ 1% pana la 0.339 Euro/kg S.U. pentru o reducere de umiditate a namolului de 79%.

4.3.3 Namolul provenit de la statia de tratare Rosu

In urma realizarii analizelor experimentale pe namolul prelevat de la statia de tratare Voila

prin procedeul de conditionare chimica KemiCond, s-a constatat faptul ca se poate realiza o

corelatie intre cantitatea de H2SO4 necesara pentru a reduce pH-ul si pH-ul namolului.

Figura 4-21. Variatia cantitatii de H2SO4 necesare pentru a reduce pH-ul namolului (statie de tratare Rosu).

Page 32: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

31

2.0 2.23.0

8.1

9.7 13.0

20.6

29.0

34.3 35.0

45.2 45.2 45.2

y = 0.0836x2 + 3.1668x - 4.9285

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0.016 0.032 0.047 0.057 0.070 0.079 0.083 0.086 0.091 0.100 0.179 0.359 0.538

Re

du

cere

a u

mid

ita

tii

ΔW

[%]

Cost energie consumata

[Euro/kg S.U.]

Costul reducerii umiditatii namolului iradiat cu microunde

Corelatia determinata in urma analizelor experimentale este:

� = �. �� − �. ���� × �� [4. 4]

Unde:

C – reprezinta cantitatea de H2SO4 necesara pentru reducere pH [ml];

pH – valoare pH namol.

In urma realizarii analizelor experimentale pentru a se urmari deshidratarea namolului

prelevat prin iradiere cu microunde s-a determinat energia consumata cu acest proces si s-a

constatat faptul ca se poate realiza o corelatie intre energia consumata cu procesul de iradiere cu

microunde si reducerea umiditatii namolului. Corelatia definita este:

� = �. ���� × ��� − �. ���� × ��+ �. ��� [4. 5]

Unde:

E – reprezinta energia consumata cu procedeul de iradiere cu microunde [KWh/kg S.U.]; ∆W – reprezinta reducerea umiditatii namolului [%]. C – reprezinta costul energiei consumate [Euro/kg S.U.];

In urma realizarii analizelor experimentale pentru a se urmari deshidratarea namolului

prelevat prin iradiere cu microunde s-a determinat costul energiei consumate cu acest proces si

s-a constatat faptul ca se poate realiza o corelatie intre costul energiei consumate cu procesul de

iradiere cu microunde si reducerea umiditatii namolului. Corelatia definita este:

� = �. ���� × ��� − �. ���� × ��+ �. ��� [4. 6]

Figura 4-22. Costul reducerii umiditatii namolului iradiat cu microunde (namol statie de tratare

Rosu).

Page 33: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

32

5 Concluzii

5.1 Continutul lucrarii

Lucrarea cuprinde 140 pagini, 94 de figuri, un numar de 32 tabele si o bibliografie cu 95

de titluri.

In capitolul 1 sunt prezentate statistici despre statiile de tratare din Romania si cantitatile

de namol produse. Este pus in evidenta faptul ca si namolul rezultat in urma proceselor de

tratare, cu toate ca este in cantitati foarte mici in comparatie cu namolul rezultat de la epurare,

este necesar sa fie deshidratat pentru a reduce considerabil cantitatea care urmeaza sa fie

depozitata.

Se enunta obiectivele cercetarilor experimentale cu scopul de a aplica procese tipice de

deshidratare a namolului provenit de la statiile de epurare pe namoluri prelevate de la statii de

tratare din Romania.

Stadiul actual al tratarii namolurilor provenite de la statiile de potabilizare a apei se

prezinta in capitolul 2. Sunt prezentate:

• Caracteristicile namolurilor din decantoare si ale apelor de la spalare filtre;

• Stadiul actual al namolului produs in statiile de tratare din Romania.

In paragraful 2.1 sunt prezentate principalele procese utilizate cu scopul de a trata apa

bruta si care genereaza namoluri. De asemenea, lucrarea include o clasificare a namolurilor

depinzand de origine, poluarea apei la sursa si treptele de tratare (Tabel 2-1).

In paragraful 2.2, lucrarea prezinta legislatia aplicabila gestionarii namolului rezultat din

procesul de tratare a apei. In cadrul acestui paragraf sunt enumerate directivele/deciziile si

reglementarile nationale cu privire la namolul rezultat din procesul de tratare a apei.

Paragraful 2.3 din lucrare cuprinde caracteristicile fizice ale namolurilor din decantoare si

ale apelor de la spalare filtre. Sunt prezentate sintetic rezultate ale unor cercetari din literatura

care caracterizeaza namolurile din punct de vedere fizic. Pentru apele de la spalare filtre sunt

prezentate urmatoarele caracteristici fizice: diametrul normal, porozitatea si permeabilitatea

particulelor agregate.

In cadrul paragrafului 2.4 sunt prezentate caracteristicile chimice ale namolurilor din

decantoare si ale apelor de la spalare filtre. Sunt prezentate, din literatura de specialitate, analize

ale metalelor totale si continut de levigat cu arsenic in namoluri cu coagulant.

In paragraful 2.5 lucrarea sintetizeaza bazele alegerii schemelor tehnologice pentru

recuperarea apelor de la spalarea filtrelor. In cadrul acestui paragraf sunt, de asemenea, descrise

procesele de recuperare a apelor de la spalare filtre.

Lucrarea sintetizeaza, in cadrul paragrafului 2.6, schemele pentru ingrosarea namolurilor

rezultate din procesul de tratare a apei si diferite metode de deshidratare a namolurilor utilizate

in prezent.

Page 34: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

33

In paragraful 2.7 este prezentat stadiul actual al namolului produs in statiile de tratare din

Romania. Astfel, sunt detaliate informatii statistice cu privire la calitatea, cantitatea si

depozitarea namolului produs de statiile de tratare.

In capitolul 3 din lucrare sunt analizate obiectivele cercetarilor experimentale, se prezinta

metodologia de prelevare a namolurilor, echipamentele si materialele utilizate in cadrul

cercetarilor experimentale. Tot in cadrul acestui capitol sunt descrise ciclurile experimentale

realizate de autor in cadrul lucrarii pentru cele 2 tipuri de namol prelevat si anume:

• Namol prelevat de la statia de tratare Voila a municipiului Campina;

• Namol prelevat de la statia de tratare Rosu a municipiului Bucuresti.

Rezultatele cercetarilor experimentale sunt prezentate in capitolul 4. Pentru fiecare tip de

namol prelevat de la cele doua statii de tratare s-au determinat: continutul de substanta uscata,

umiditatea si concentratia de substanta organica.

In tabelele urmatoare (Tabel 5-1 si Tabel 5-2) sunt prezentate centralizat reducerile de

umiditate obtinute in urma analizelor experimentale si costul necesar obtinerii lor prin cele 3

procedee de deshidratare abordate in lucrare pentru ambele tipuri de namoluri (de la statia de

tratare Voila si de la statia de tratare Rosu).

Tabel 5-1 Reducerile de umiditate obtinute si costul necesar reducerii umiditatii – namol ST Voila

Procedeu Umiditate

[%]

Reducere de

umiditate

[%]

Cost proces

[euro/kgS.U.]

Cicluri de inghet-dezghet urmate de deshidratare mecanica (filtrare sub vid)

Namol brut filtrat sub vid 86.5 1.2 0.178

Cicluri de inghet-dezghet de cate 30 de minute 86.1 1.7 0.298

Cicluri de inghet-dezghet de cate 45 de minute 85.7 2.0 0.353

Procedeu de conditionare chimica a namolului dupa procesul KemiCond urmat de deshidratare mecanica

Namol rezultat dupa KemiCond (pH=3) 67.3 20.5 0.2587

Namol rezultat dupa KemiCond (pH=4) 53.4 34.3 0.2573

Namol rezultat dupa KemiCond (pH=5) 78.8 9.0 0.2568

Procedeu de iradiere cu microunde

Namol iradiat cu microunde 15 secunde 78.31 0.83 0.0779

Namol iradiat cu microunde 30 de secunde 77.54 1.60 0.1504

Namol iradiat cu microunde 45 de secunde 75.34 3.80 0.2056

Namol iradiat cu microunde 1 minut 72.44 6.70 0.2452

Namol iradiat cu microunde 1 minut si 15 secunde 69.38 9.76 0.2759

Namol iradiat cu microunde 1 minut si 30 de secunde 67.07 12.06 0.3079

Namol iradiat cu microunde 1 minut si 45 de secunde 60.88 18.25 0.3024

Namol iradiat cu microunde 2 minute 53.37 25.77 0.2899

Namol iradiat cu microunde 2 minute si 15 secunde 48.09 31.04 0.2930

Namol iradiat cu microunde 2 minute si 30 de secunde 43.82 35.32 0.3008

Namol iradiat cu microunde 5 minute 0.19 78.95 0.3386

Page 35: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

34

Tabel 5-2 Reducerile de umiditate obtinute si costul necesar reducerii umiditatii – namol ST Rosu

Procedeu Umiditate

[%]

Reducere de

umiditate

[%]

Cost proces

[euro/kgS.U.]

Cicluri de inghet-dezghet urmate de deshidratare mecanica (filtrare sub vid)

Namol brut filtrat sub vid 48.7 0.4 0.038

Cicluri de inghet-dezghet de cate 30 de minute 38.6 10.4 0.056

Cicluri de inghet-dezghet de cate 45 de minute 37.4 11.6 0.066

Procedeu de conditionare chimica a namolului dupa procesul KemiCond urmat de deshidratare mecanica

Namol rezultat dupa KemiCond (pH=3) 48.4 0.76 0.0759

Namol rezultat dupa KemiCond (pH=4) 46.3 2.84 0.0752

Namol rezultat dupa KemiCond (pH=5) 48.5 0.59 0.0749

Procedeu de iradiere cu microunde

Namol iradiat cu microunde 15 secunde 43.36 2.02 0.0158

Namol iradiat cu microunde 30 de secunde 43.20 2.19 0.0315

Namol iradiat cu microunde 45 de secunde 42.39 2.99 0.0466

Namol iradiat cu microunde 1 minut 37.29 8.09 0.0571

Namol iradiat cu microunde 1 minut si 15 secunde 35.71 9.67 0.0697

Namol iradiat cu microunde 1 minut si 30 de secunde 32.36 13.02 0.0794

Namol iradiat cu microunde 1 minut si 45 de secunde 24.75 20.63 0.0833

Namol iradiat cu microunde 2 minute 16.42 28.96 0.0857

Namol iradiat cu microunde 2 minute si 15 secunde 11.04 34.35 0.0906

Namol iradiat cu microunde 2 minute si 30 de secunde 10.39 34.99 0.0999

Namol iradiat cu microunde 5 minute 0.19 45.19 0.1795

Paragraful 4.3 din lucrare cuprinde aplicarea practica a rezultatelor. In cadrul acestui

paragraf sunt prezntate diferite metode uzuale de depozitare a namolului provenit de la statiile

de tratare si corelatii determinate in urma analizelor experimentale pentru fiecare tip de namol

prelevat de la cele doua statii de tratare. Corelatiile determinate sunt:

• Determinarea cantitatii de H2SO4 necesare pentru reducerea pH-ului namolului in procedeul KemiCond in functie de pH;

• Determinarea energiei consumate cu procedeul de iradiere cu microunde in raport cu reducerea umiditatii namolului;

• Determinarea costului energiei consumate cu procedeul de iradiere cu microunde in raport cu reducerea umiditatii namolului.

5.2 Elemente originale si contributiile autorului

In lucrare sunt prezentate, pe baza unei ample bibliografii, cele mai noi elemente teoretice

si practice care intervin in procesele de deshidratare a namolurilor provenite de la statiile de

potabilizare.

Bazele lucrarii sunt constituite din analize experimentale pe probe de namol prelevate de

la doua statii de tratare din Romania si anume: statia de tratare Voila si statia de tratare Rosu.

Elementele originale si contributiile autorului sunt:

Page 36: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

35

• Analiza experimentala a 3 procedee de deshidratare a namolurilor provenite de la statiile de tratare cu scopul de a obtine o reducere a volumului de namol; cele trei procedee de deshidratare analizate au fost:

o Cicluri de inghet-dezghet – care s-au realizat prin 3 cicluri de inghet-dezghet pentru 2 perioade de inghet si dezghet (de 30 si 45 de minute);

o Conditionare chimica dupa reteta KemiCond urmata de deshidratare mecanica (filtrare sub vid) – au fost realizate 3 analize experimentale in cadrul acestui procedeu (pentru probe de namol cu pH de 3, 4 si 5);

o Iradiere cu microunde – care s-a realizat prin supunerea probelor de namol crud la diferite perioade de iradiere cu microunde si s-a urmarit comportarea in timpul procesului;

• Identificarea parametrilor dominanti in stabilirea cineticii reactiilor care intervin in procesele de deshidratare a namolurilor;

• Comparatii tehnico-economice privind eficienta diferitelor procedee de deshidratare si stabilirea relatiilor de calcul a costurilor de operare particularizate pentru cele doua statii de tratare analizate;

• Propunerea de corelatii intre diferiti parametrii analizati: o Determinarea cantitatii de H2SO4 necesare pentru reducerea pH-ului

namolului in procedeul de conditionare chimica; o Determinarea energiei consumate cu procedeul de iradiere cu microunde in

raport cu reducerea umiditatii namolului; o Determinarea costului energiei consumate cu procedeul de iradiere cu

microunde in raport cu reducerea umiditatii namolului.

Cercetarile teoretice si experimentale din lucrare deschid calea spre a aplica diferite

metode de deshidratare a namolurilor utilizate in prezent pe namoluri provenite de la epurarea

apelor si pentru namolurile rezultate in urma potabilizarii apei brute.

Rezultatele tezei au fost valorificate intr-o serie de publicatii stiintifice printre care se

mentioneaza:

• Art. „Deshidratarea namolurilor provenite de la statiile de tratare prin iradiere

cu microunde”, autori Mihai Iorgulescu si Gabriel Racoviteanu, publicat in cadrul conferintei Tehnico-Stiintifice „Performanta in serviciile de apa-canal”, conferinta Internationala „Danube – Eastern Europe Regional Water Forum” Palatul Parlamentului, 16-18 iunie 2014;

• Art. „Deshidratarea namolurilor provenite de la statiile de tratare prin iradiere

cu microunde”, autori Mihai Iorgulescu si Gabriel Racoviteanu, publicat in revista tehnica RomAqua, an XX, nr. 4/2014, Vol. 94, pag. 25 – 33.

5.3 Perspectiva dezvoltarii subiectului

Necesitatea micsorarii volumelor de namol provenite de la statiile de tratare din Romania

impune ca necesitati obiective:

• Aplicarea procedeelor de deshidratare abordate in lucrare pe toate tipurile de namol de la tratare existente in Romania;

• Elaborarea de scheme de tratare si deshidratare a namolurilor provenite de la potabilizarea apei;

Page 37: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

36

• Dezvoltarea unor laboratoare de analiza regionale in care se va analiza experimental deshidratarea namolului pentru a se determina procedeul optim de deshidratare care trebuie aplicat.

Se impun eforturi si cercetari suplimentare pentru analizarea tuturor procedeelor de

deshidratare utilizate in prezent pentru namolurile rezultate de la epurare si pentru namolurile

provenite de la tratarea apei brute.

Bibliografie selectiva

1. A. Manescu, M. Sandu, O. Ianculescu. Alimentari cu apa. Editura Didactica si Pedagogica,

Bucuresti, 1994.

3. Adler, P.M. Heterocoagulation in shear flow, vol.83. Journal Colloid Interference Science,

1981.

6. AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION, RAYMOND D. LETTERMAN. Water

Quality and Treatment - Fifth Edition. McGRAW-HILL, New York, 1999.

9. AWWA. Committee report: Lime softening sludge treatment and disposal. 1981.

11. AWWA. Management of Water Treatment Plant Residuals. American Water Works

Association, Denver, 1996.

12. Brian E. Peck, Jerry S. Russell. Water treatment plant design - Fourth Edition - Process

Residuals. McGRAW-HILL, New York, 2004.

15. Cornwell, D. A. and J. Susan. Characteristics of acid-treated alum sludges. AWWA

Journal, AWWA (1979).

21. Costin, Berevoianu. Contributii privind dezvoltarea tehnicii recuperarii apei de la spalare.

Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, Bucuresti, 1997.

22. Dean, J.B. Disposal of Wastes from Filter Plants and Coagulation Basins. AWWA Journal,

45(11) (1953).

27. Directiva privind evaluarea strategica de mediu 2001/42/EEC.

29. Directiva privind protectia apelor subterane impotriva poluarii si deteriorarii

2006/118/EC.

30. Directiva privind standardele de calitate a mediului in politica apei 2008/105.

33. Directiva privind deseurile 98/2008/CE.

36. EE&T. Residuals Management Options. Philadelphia, 1996.

41. Gates, CD., and R.F. McDermott. Characterization and Conditioning of Water Treatment

Plant Sludge. AWWA Journal, 60(3) (1968).

Page 38: TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA STATIILE DE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

37

50. Iorgulescu M., Racoviteanu G. Estimarea rapida a greutatilor specifice pentru namolurile

din statiile de epurare in functie de umiditate. In Conferinta Internationala Totul pentru o

apa curata (Pitesti 2011).

51. JAMES K.EDZWALD, EDITOR. Water Quality & Treatment - Sixth Edition. American

Water Works Association, Denver, 2011.

52. Kemirawater. KemiCond Learning Compendium, version 1.0.

54. Knocke, W., and Wakeland, D.L. Journal AWWA75. 1983.

55. Knocke, W. R., C. M. Dishman, and G. F. Miller. Measurement of chemical sludge floc

density and implications related to sludge dewatering. Water Environ. Res., 65 (1993).

65. Martel, C. James. Development and design of sludge freezing beds. JEED, 115(4) (1989),

799-808.

68. MOTT MACDONALD, ISPE, UTCB, BIOTEHNOL. Elaborarea politicii nationale de

gestionare a namolurilor de epurare. AM POS Mediu, Bucuresti, 2013.

72. Novak, J. T. and D. C. Calkins. Sludge dewatering and its physical properties. AWWA

Journal, 67, AWWA (1973), 42-45.

73. OFFICE OF RESEARCH AND DEVELOPMENT CINCINNATI, OH 45268. Technology

Transfer Handbook - Management of Water Treatment Plant Residuals. United States

Environmental Protection Agency, Cincinnati, 1996.

76. PROED SA - BUCURESTI. Ghid de proiectare a constructiilor pentru tratarea apei in

vederea potabilizarii. Ministerul transporturilor, constructiilor si turismului, Bucuresti,

2003.

79. Rodica, Jalba. Contributii privind optimizarea proceselor de tratare a apei in vederea

reducerii concentratiei de aluminiu rezidual. Teza de doctorat, Bucuresti, 1994.

84. Snoeyink, V. L. Characteristics and Handling of Wastes from Groundwater Treatment

Systems. In Sunday Seminar on Experience with Groundwater Contamination ( 1984).

87. Van Benschoten, J. E., J. N. Jensen, and A. R. Griffin. Land Application of Water

Treatment Plant Sludge. 1991.

94. William R. Knocke, Jeff R. Hamon and Betsy E. Dulin. Effects of Coagulation on Sludge

Thickening and Dewatering. Journal American Water Works Association (1987), 89-98.


Top Related