ALE NĂMOLURILOR PROVENITE DE LA STAŢII DE EPURARE MUNICIPALE ŞI 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 Introducere Formarea nămolurilor provenite din staţiile de epurare municipale şi industriale similare Clasificarea nămolurilor Caracteristicile fizico-chimice ale nămolurilor Procedee de prelucrare a nămolurilor Legislaţie Măsuri de protecţia mediului privind gestiunea nămolurilor

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

linia tehnologică a nămolului, care are ca scop: 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 are ca scop respectarea condiţiilor de calitate a efluenţilor, înainte de evacuarea lor în receptorii naturali (NTPA 001/2005); linia tehnologică a nămolului, care are ca scop: diminuarea cantităţilor de nămol 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.

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

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

Clasificarea nămolurilor 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. După provenieţa apei uzate, nămolurile se clasifică în: - nămoluri de la epurarea apelor uzate orăşeneşti; - nămoluri de la epurarea apelor industriale.

Caracteristicile fizico-chimice ale nămolurilor Caracterizarea nămolurilor se face pe baza : indicatorilor generali (umiditate, greutate specifică, pH, raport mineral-volatil, putere calorică etc.) indicatorilor specifici (substanţe fertilizante, detergenţi, metale grele, uleiuri şi grăsimi etc.) 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 nămoluri de precipitare : aspect noroios, culoarea şi mirosul variază după tipul de coagulant utilizat nămolurile fermentate anaerob au: - culoare brună spre neagru - miros de gudron şi aspect granular

Debit specific de nămol (dm3/locuitor/zi) Umiditatea nămolurilor şi Debitele de nămol (calculate ca debite specifice raportate la locuitor/zi, în ipoteza unui consum de apă de 150 dm3/locuitor/zi). Tipul nămolului Materii solide totale U (%) Debit specific de nămol (dm3/locuitor/zi) g/locuitor/zi % 1. Nămol proaspăt Nămol primar 54 5-10 95-97 0,72 Nămol secundar 20-30 15-23 97,5-99,5 1,7 Nămol mixt 85 4,5 95,5 1,87 2. Nămol fermentat Nămol primar fermentat 2,5 97,5 2,16 Nămol fermentat (din rezervoare de fermentare) 34 13 87 0,26 Nămol fermentat deshidratat natural 45 55 0,13

Greutatea specifică a nămolurilor (S) 100 - U (l - γs) în care: S- greutatea specifică a nămolului (t/m3) γs – greutatea specifică a materiilor solide din nămol (t/m3), 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 1,015 1,023 1,032 1,039 90 1,009 1,020 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/m3, nămolul activ excedentar -1,001 t/m3. nămolul după îngroşare -1,003 t/m3

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). 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 ≤1010cm/g, care cuprind nămolurile urbane condiţionate chimic, precum şi unele nămoluri minerale.

Coeficientului de compresibilitate (s) se poate calcula din formula : r = r0*P^s în care r0 – 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 : s<1 (cuprinse între 0,6-0,9) pentru nămoluri urbane, brute şi fermentate, precum şi pentru unele nămoluri industriale. s>1 specifice unor nămoluri industriale.

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

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

proaspăt cca 70 cca 30 fermentat 40-50 50-60 Tip nămol V (%) M (%) M/V Caracteristicile chimice ale nămolului : - Substanţele organice - fracţiunile volatile ale substanţei uscate - V şi anorganice (minerale) - M Tip nămol V (%) M (%) proaspăt cca 70 cca 30 fermentat 40-50 50-60 M/V 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 P2O5 11000 25000 Potasiu, K2O 5000 7500 Aluminiu, Al2O3 21000 43000 32000 Cloruri, Cl- Calciu, CaO 27000 57000 17000 Magneziu, MgO 6000 10000 14000 Sodiu, Na2O 8000 15000

Caracteristicile fizico-chimice ale nămolurilor din staţiile de epurare municipale ale 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. Indicatori pH U (%) P Ntotal Cu Zn Co Cd Cr Pb As Ni Metodă de analiză utilizată SR EN 12176/2000 STAS 12586/ 87 12205/84 7312/83 SR ISO 11466/91-Extracţia microelementelor solubile în apă regală şi determinare prin metode SAA C.M.A. mg/kg S.U.) conf. Ord. 344/2004 - 500 2000 50 10 300 100

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

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

Caracteristicile biologice şi bacteriologice ale 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.

Procedee de prelucrare a nămolurilor 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 Condiţionare (modificare structura) Deshidratare Uscare Oxidare totală Evacuare finală Igienizare -Primar -Secundar -Chimic -Sedimentare gravitaţională -Flotare -Centrifugare -Filtrare -Fermentare anaerobă → biogaz: CH4, CO2, CO şi H2 aerobă -Stabilizare chimică -Compostare -Chimică: s. minerale (sulfat de Al, Cl Fe3, CaO, etc), s. organice (polimeri) mixtă (polimeri sintetici +săruri) -Termică (100- 200 grade C şi 1-2,5 atm.) -Îngheţare -Cu material inert (zgură, cenuşă, rumeguş) -Platforme pentru uscarea nămolului -Filtru presă (prin ţesături filtrante) -Vacuum filtru -Centrifugă -Concentrator rotativ -Filtru presă cu bandă -Uscatoare cu vetre etajate -Uscătoare rotative -Uscare solară -Incinerare cu: cuptor rotativ, cuptor cu pat fluidizat, vetre multiple -Oxidare umedă -Piroliză -Îngrăşământ agricol -Depozitare -Material de construcţie -Agent de condiţionare a solului -Evacuare în subteran

Legislaţia Românească Legislaţie Legislaţia UE Legislaţia Românească Directiva nr. 86/278/CE privind protecţia mediului, şi în special a solului, atunci când nămolul din canalizare este folosit în agricultură 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).

Măsuri de protecţia mediului 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