W oczyszczaniu ścieków przemysłowych i komunalnych osad powstaje naturalnie w wyniku rozwoju mikroorganizmów. Klasyczny proces oczyszczania ścieków polega na mikroorganizmach w osadzie, które wchłaniają i rozkładają różne toksyczne i szkodliwe substancje zanieczyszczające. Proces ten generuje nieszkodliwy dwutlenek węgla, wodę i więcej mikrobiologicznego osadu. Ta część szlamu biologicznego nazywana jest „szlamem aktywowanym.” Aby utrzymać równowagę w systemie, konieczne jest regularne odprowadzanie osadu. Ten „nadmiar szlamu” musi zostać odwodniony i zutylizowany zgodnie z wymogami ustanowionymi przez władze regionalne.
Produkcja szlamu na całym świecie jest rozległa i rośnie. W samej Europie oczyszczalnie ścieków wytwarzają średnio 22,5 kg suchej masy osadu na mieszkańca rocznie [1]. Biorąc pod uwagę 750 milionów mieszkańców Europy, odpowiada to 17 milionom ton suchego osadu rocznie. W miarę wzrostu produkcji osadu i zmian przepisów, gminy i zakłady przemysłowe poszukują bardziej wydajnych metod utylizacji osadu.
Zmieniające się przepisy
Szlam ściekowy zawiera metale ciężkie i patogeny, takie jak wirusy i bakterie. Zawiera również cenne substancje organiczne i składniki odżywcze, takie jak azot i fosfor. Dlatego może być bardzo przydatny jako nawóz lub wzmacniacz gleby.
Z tych powodów przepisy Unii Europejskiej (UE) promują stosowanie osadów ściekowych w rolnictwie, ale regulują ich wykorzystanie w celu zapobiegania szkodliwym skutkom dla gleby, roślinności, zwierząt i ludzi. W szczególności dyrektywa UE 86/278/EWG zakazuje stosowania osadów w rolnictwie, jeśli stężenie metali ciężkich przekracza określone wartości, ale nie ustanawia żadnych limitów dla zanieczyszczeń organicznych (Tabela 1) [2].
TABELA 1. Maksymalne dopuszczalne wartości graniczne dla zastosowania na ziemi, przepisy UE, USA i krajowe (mg/kg d.w.).
W większości przypadków wartości graniczne ustalone w poszczególnych krajach znacznie się różnią, choć są one znacznie niższe od wymagań dyrektywy UE 86/278/EWG. Różnice te wynikają między innymi z rodzaju i intensywności systemów rolniczych w poszczególnych krajach. Na przykład Holandia jest stosunkowo małym krajem o intensywnym wykorzystaniu gruntów i wysokiej wydajności rolniczej. Dlatego wartości graniczne metali ciężkich są tak niskie, że zastosowanie osadu ściekowego w rolnictwie jest niemożliwe. W rezultacie w Holandii spalanych jest 100 procent osadu komunalnego. W innych krajach nie ma takiej możliwości. Rysunek 1 przedstawia metody utylizacji osadu stosowane w 10 największych miejskich oczyszczalniach ścieków w różnych krajach.
Ilustracja nr 1 Trasy utylizacji osadu w różnych krajach. [3]
Wszystkie osady są spalane w Japonii. Wskaźnik spalania wynosi 90 procent w Niemczech, 60 procent we Francji i 20 procent w Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii. Megatrend zmierza w kierunku spalania, co zwiększa ogólne koszty utylizacji. Koszt spalania wynosi około $90 do $130 za tonę metryczną, znacznie więcej niż koszt składowania na wysypisku od $40 do $70 za tonę metryczną.
Odwadnianie i utylizacja
Wydajność usuwania osadu jest bezpośrednio związana z odwadnianiem, procesem, w którym osad jest rozdzielany na ciecze i ciała stałe. Separacja ta jest kluczem do zmniejszenia masy i objętości osadu, co zmniejsza koszty transportu i utylizacji, a w ostatecznym rozrachunku poprawia zrównoważony rozwój operacji oczyszczania ścieków.
Trzy najczęstsze procesy odwadniania obejmują prasy filtracyjne, wirówki i prasy taśmowe. Prasy filtracyjne wykorzystują filtr płócienny i wysokie ciśnienie do rozdzielania ciał stałych i cieczy; wirówki wykorzystują siłę odśrodkową do oddzielania materiałów według gęstości; a prasy taśmowe wykorzystują siłę grawitacji do oddzielania wolnych cząsteczek wody, zanim pozostały osad zostanie wyciśnięty między dwoma filtrami taśmowymi.
Nawet po odwodnieniu osad ściekowy ma zawartość wody około 75 do 80 procent. Oznacza to, że szlam ma suchość ciasta (zawartość cząstek stałych) od 20 do 25 procent. Im wyższa zawartość wody w osadzie, tym wyższe koszty utylizacji i spalania.
Rozwiązanie Solenis
Flokulanty to substancje chemiczne stosowane w operacjach odwadniania osadów w celu zwiększenia ich odwadniania. Działają, powodując aglomerację małych cząstek obecnych w szlamie w większe płatki. Specjalnie zaprojektowane produkty i określone dozowania maksymalizują ten proces i zmniejszają koszty utylizacji poprzez minimalizację zawartości wody w osadzie.
Firma Solenis pomaga globalnym zakładom oczyszczania ścieków komunalnych i przemysłowych poprawić wydajność procesów odwadniania za pomocą flokulantów Zetag™ i Praestol™, co umożliwia zmniejszenie zawartości wody w osadzie, a w rezultacie ogólnych kosztów utylizacji.
Zwiększając suchość ciasta, produkty Solenis pomagają zakładom oczyszczania ścieków uzyskać znaczne oszczędności. Miejska oczyszczalnia ścieków obsługująca 5 milionów ludzi zaoszczędzi 5,8 miliona $ rocznie, zwiększając suchość ciasta z 20 procent do 25 procent przy kosztach utylizacji wynoszących 65 $ za tonę (patrz rysunek 2).
Ilustracja nr 2 Wpływ suchości ciasta na względne koszty utylizacji.
Nasze flokulanty są tylko częścią szerokiego portfolio rozwiązań zaprojektowanych dla rynku miejskiego. Aby dowiedzieć się więcej lub omówić, w jaki sposób możemy pomóc Twojej firmie w obniżeniu kosztów utylizacji osadu ściekowego, odwiedź stronę Solenis.com.
Referencje
[1] Bianchini, A., Bonfiglioli, L., Pellegrini, M. and Saccani, C. (2016). Sewage sludge management in Europe: a critical analysis of data quality. International Journal of Environment and Waste Management. 18. 226. 10.1504/IJEWM.2016.10001645.
[2] Inglezakis, V., Karagiannidis, A., Samaras, P. and Zorpas, A. (2014). European Union legislation on sewage sludge management. Fresenius Environmental Bulletin. 23. 635-639.
[3] Global Water Intelligence. (2021). Sludge Management.