Vidican Alin Mihai

IM IV gr II

Tratarea şi prelucrarea nămolurilor din staţiile de

epurare

Aspecte generale

Procesul de epurarea apelor uzate, conduce la reţinerea şi formarea unor

cantităţi importante de nămoluri ce înglobează substanţe poluante şi substanţe inerte.

Procedeele de tratare a nămolurilor sunt foarte diverse şi ca urmare nu se pot stabili reţete

şi tehnologii universal valabile, ci pentru fiecare staţie de epurare trebuie studiate caracteristicile

nămolurilor supuse prelucrării.

Nămolurile se pot clasifica după provenienţa apei uzate, treapta de epurare, stadiul de

prelucrare, compoziţie chimică. Nămolurile pot fi caracterizate prin următoarele caracteristici

fizico- chimice: umiditate, greutate specifică, rezistenţă specifică la filtrare, factorul de

compresibilitate, putere calorică, conţinutul în metale grele şi nutrienţi.

Clasificarea procedeelor de tratarea nămolurilor se poate face după mai multe criterii şi

anume:

− criteriul reducerii umiditătii;

− criteriul diminuării componentei organice;

− criteriul costurilor de prelucrare.

În tabelul 1 se prezintă o clasificare după primul criteriu, cel al reducerii umidităţii care

permite îmbinarea diferitelor procedee în schemele tehnologice ale staţiilor de epurare.

Procedeele menţionate în prima grupă se consideră ca fiind de fapt o etapă de pretratare a

nămolurilor în vederea reducerii într-o limită mai redusă a umidităţii, dar pot apărea modificări

ale structurii nămolului.

În a doua grupă sunt cuprinse procedee de deshidratare naturală: mecanică, cu o reducere

semnificativă umidităţii nămolurilor. Procedeele din această grupă, de regulă se combină cu cele

din prima grupa de procedee.

În a treia grupă de procedee sunt incluse procedeele care conduc la reducerea avansată a

umidităţii nămolului (pană la o umiditate de 25%) unele dintre ele constituind chiar soluţii

finale de prelucrare.

Din ultima grupă fac parte procedeele de prelucrare finală care trebuie să asigure fie

reintegrarea nămolului în mediul înconjurător fără a-l polua, fie valorificarea potenţialului de

fertilitate în agricultură.

În urma analizei tabelului de mai sus putem concluziona că procedeele de prelucrare

conduc la obţinerea următoarelor tipuri de nămoluri sau reziduuri:

− nămol stabilizat (aerob sau anaerob);

− nămol deshidratat (natural sau artificial);

− nămol igienizat (prin pasteurizare, tratare fizico-chimică sau compostare);

2

− nămol fixat, rezultat prin solidificare în scopul imobilizării compuşilor toxici;

− cenuşă, rezultată din incinerarea nămolurilor.

În mod normal în prezent, nămolurile proaspete din staţiile de epurare urbane, sunt

prelucrate în prealabil prin fermentare anaerobă (obţinându-se biogaz), după care urmează

procesele de deshidratare naturală sau artificială şi în final valorificarea lui în agricultură, ca

fertilizator, dar numai dacă corespunde din punct de vedere bacteriologic. Prin fermentare

anaerobă are loc şi o mineralizare a substanţelor organice, care devin inofensive faţă de mediu şi

se obţine biogaz de fermentaţie. În cazul staţiilor de epurare de mici dimensiuni, pentru

reducerea costurilor investiţionale, se recomandă utilizarea fermentării aerobe.

Dintre toate procedeele enumerate mai sus, în cele ce urmează vor fi prezentate detalii

referitoare la instalaţiile ce realizează îngroşarea, fermentarea anaerobă a nămolurilor, precum şi

cele privind deshidratarea nămolurilor.

Îngroşarea nămolului

Această metodă constituie cea mai simplă şi larg răspândită metodă de concentrare a

nămolului, având drept rezultat reducerea volumului şi ameliorarea rezistenţei specifice la

filtrare. Gradul de îngroşare depinde de mai multe variabile, dintre care mai importante sunt:

tipul de nămol (primar, activat, fermentat etc), concentraţia iniţială a solidelor, temperatura,

utilizarea agenţilor chimici, durata de îngroşare etc. Prin îngroşare, volumul nămolului, pe seama

apei eliminate, se reduce de circa 20 ori faţă de volumul iniţial, în schimb îngroşarea este

eficientă până la o concentraţie de solide de 8 -10%.

Îngroşarea se poate realiza prin decantoare – îngroşătoare gravitaţionale, flotare sau

centrifugare etc.

Îngroşarea gravitaţională se realizează în decantoare verticale (pentru staţii mici) sau

decantoare radiale.

Gradul de îngroşare depinde de durata procesului şi de înălţimea coloanei de apă

(adâncimea bazinului) din decantor. Pentru a evita apariţia unor procese de fermentaţie a

nămolului proaspăt a căror gaze afectează calitatea procesului de îngroşare, adâncimea apei la

3

perete nu trebuie să depăsească 2,0. Panta radierului este mai mare faţă de cea a decantoarelor

obişnuite, iar podul raclor este echipat cu o serie de bare metalice care se deplasează lent, cu o

viteză de 1,0 rot/h, dirijând nămolul spre conul de colectare centrală, de unde apoi se extrage.

În figura 7 este prezentat un îngroşător de nămol. În vederea dimensionării

îngroşătoarelor de nămol se au în vedere două aspecte, fie dimensionarea se bazează pe

experienţa deja acumulată, fie se fac teste experimentale de laborator asupra nămolurilor care

urmează a se îngroşa.

Îngroşarea

prin flotare se

aplică pentru

suspensii care au tendinţa de flotare şi sunt

rezistente la compactare prin acţiunea gravitaţională. Se aplică procedeul de flotare cu aer

insuflat sub presiune, care prin destindere la presiunea apropiată de cea atmosferică, elimină bule

fine de aer la care se ataşează flocoanele.

Îngroşarea prin centrifugare se recomandă pentru nămolul activat în exces, atunci când

nu se dispune de spaţiu pentru executarea de decantoare - îngroşătoare.

Principiul de funcţionare, precum şi repartiţia forţelor într-o astfel de instalaţie de

îngroşare prin centrifugare este prezentată în figura 8.

4

O instalaţie mult mai modernă este cea ce utilizează vacuum pentru dezhidratarea

nămolului, următoarea figură:

Fermentarea nămolului

Fermentarea nămolului, în vederea unei prelucrări ulterioare sau a depozitării se poate

realiza prin procedee anaerobe sau aerobe - primele fiind cel mai des folosite. În procesul de

fermentare, materialul organic este mineralizat, iar structura coloidală a nămolului se modifică.

Nămolul fermentat poate fi mai uşor deshidratat, cu cheltuieli mai mici decât în cazul

nămolului brut.

Fermentarea anaerobă a nămolului

Prin fermentare anaerobă se înţelege procesul de degradare biologică a substanţelor

organice din nămoluri, prin activitatea unor populaţii bacteriene, care în anumite condiţii de

mediu (pH, temperatură, etc) descompun materiile organice din nămol prin procese de oxido –

5

reducere biochimică în molecule simple de CH , CO, CO şi H , care formează aşa numitul

gaz de fermentaţie sau biogaz şi care are o putere calorică medie de circa 5.000 kcal/Nm .

Procesele biochimice şi microbiochimice ce stau la baza degradării materiilor organice

sunt extrem de complexe şi încă insuficient cunoscute, această situaţie datorându-se

necunoaşterii complete a modului de degradare (mineralizare) a compuşilor organici complecşi

şi insolubili. Acest proces este numit de unii, process de condiţionare a nămolului, având în

vedere şi modificările structurale. În acelaşi timp, prin fermentare sunt distruse parţial şi unele

bacterii patogene, restul bacteriilor nu se pot distruge decât prin pasteurizare.

Există, de asemenea, procedee pur chimice, care constau fie în oxidare cu clor, fie în

aducerea nămolului în asemenea condiţii de pH, încât procesele de biodegradare să nu se poată

produce.

Rezervoarele de fermentare sunt, de regulă, construite din beton armat, monolit sau

precomprimat. Ele pot avea forma unor recipiente cu pereţi cilindrici, radierul şi cupola

(acoperişul) fiind conice sau sub formă de pară.

Deshidratarea nămolurilor

Deshidratarea nămolurilor se poate face prin procedee naturale (pe platforme de uscare a

nămolului, iazuri de nămol etc.) sau prin procedee artificiale- mecanice (vacuum- filtre, filtre

presă, centrifuge etc.). Primele sunt folosite, îndeosebi, pentru cantităţi mai mici de nămol şi

atunci când se dispune de teren şi condiţii locale corespunzătoare realizării unor asemenea

6

construcţii. Procedeele artificiale sunt utilizate pentru cantităţi mari de nămol. Procedeele

naturale nu au nevoie de tratări preliminare, deshidratarea artificială necesitând însă

condiţionarea nămolului.

Deshidratarea naturală

Procedeele naturale sunt cele mai răspândite. În prezent, deoarece procedeul este simplu

nu necesită construcţii complicate, utilajele sunt reduse şi forţa de muncă, practic este

necalificată. În plus, procedeele naturale nu au nevoie de tratări preliminare, deci calitatea

nămolului nu este alterată prin folosirea unor substanţe chimice, constituind un îngrăşământ

organic de bună calitate în agricultură.

Dezavantajul deshidratării naturale a nămolurilor, este legată de necesitatea existenţei

unor terenuri întinse şi de dependenţa procesului de condiţii atmosferice, motiv pentru care acest

procedeu devine neeconomic pentru localităţi mari, amplasate în zone geografice cu perioade

mari de îngheţ şi cu precipitaţii abundente. În asemenea situaţii se recomandă deshidratarea

mecanică.

Operaţia de deshidratare naturală se poate face în iazuri de nămol şi pe platforme de

uscare a nămolului.

lazurile de nămol se amplasează în depresiuni naturale sau în fostele cariere de nisip, de

cărămidă etc, acolo unde condiţiile locale oferă asemenea posibilităţi. Volumul acestora trebuie

compartimentat în strânsă corelare cu cerinţele de exploatare (fermentare, uscare, depozitare),

astfel încât să se asigure o funcţionare continuă. Deshidratarea nămolului sub apă, necesită, o

perioadă îndelungată de stagnare, cu degajare de miros neplăcut şi proliferarea insectelor. O dată

la câţiva ani iazurile trebuie golite de nămol şi transportat la locurile de depozitare finală.

Platforme pentru uscarea nămolului sunt suprafeţe de teren îndiguite în care se

depozitează nămolul fermentat sau şlamuri industriale. Platformele se fac cu sau fără strat

drenant în funcţie de caracteristicile de permeabilitate ale solului şi de poziţia stratului acvifer.

Dacă solul este permeabil şi nu există pericolul infectării apei subterane, stratul drenant de

susţinere a nămolului are rolul de a colecta (drena) apa de nămol. În caz contrar, platformele se

execută cu strat de susţinere impermeabil (din beton cu îmbrăcăminte asfaltică).

7

Deshidratarea pe platforme se realizează sub efectul drenării şi a evaporării apei din

nămol. Drenarea începe să se producă din prima zi şi se continuă 1 - 2 săptămâni, fiind corelată

cu procesul de evaporare. Nămolul deshidratat (uscat) prezintă la suprafaţă fisuri sau crăpături

care, în cazul unui nămol bine fermentat, sunt puţine şi înguste, nămolul nu miroase urât şi nu

atrage muştele, în timp ce un nămol insuficient fermentat (sau cu adaosuri chimice) prezintă

crăpături largi, miroase urât şi abundă în muşte. După uscare nămolul este transportat la

locul de depozitare finală sau direct la valorificare în agricultură.

Dimensiunile platformelor de uscare sunt alese în funcţie metoda adoptată pentru

evacuarea nămolului deshidratat. Grosimea stratului de nămol ce se trimite pe paturile de uscare

depinde de caracteristicile materialului şi de climatul zonei respective. În general se recomandă

o grosime de 0,20 m. Dimensionarea platformelor de nămol depinde de numeroşi factori,

dintre care se menţionează natura şi cantitatea nămolului, condiţiile climatice etc.

Deshidratarea artificială a nămolului se realizează prin procedee statice (vacuum-

filtre, filtre presă) sau procedee dinamice (centrifugare).

Principalele avantaje ale proceselor de deshidratare artificială sunt: durata scurtă a

procesului, suprafaţa mică necesară pentru utilaje şi lipsa de influenţă a inhibitorilor asupra

proceselor de deshidratare.

Dintre dezavantaje semnalăm: condiţionarea prealabilă a nămolului, influenţa nulă asupra

potenţialului patogen, limitarea aplicării ulterioare a incinerării prin creşterea conţinutului

mineral al nămolului, în cazul condiţionării cu săruri minerale şi valoarea fertilizantă scăzută a

nămolului deshidratat.

Valorificarea şi evacuarea finală a nămolurilor

Valorificarea nămolurilor nu constituie un scop în sine în epurarea apelor uzate urbane,

ea trebuie considerată numai ca fiind un mijloc de îndepărtare a nămolurilor din zona staţiilor de

epurare, fără a avea un impact negativ asupra mediului.

Nămolul din staţiile de epurare urbane conţin, în afară de gazele de fermentare, unele

substanţe care pot fi valorificate. Unele dintre acestea, cum sunt substanţele hrănitoare pentru sol

8

şi plante şi-au găsit o largă utilizare. În schimb, recuperarea de metale şi de alte substanţe utile se

aplică în special, la nămolurile provenite din apele uzate industriale.

Valorificarea nămolurilor ca fertilizatori ai solului depinde de procesul de tratare a

acestuia. În plus, nămolul furnizează solului substanţe organice şi elemente chimice, cum sunt:

Fe, Mn, Zn, Cu, Mo etc. dar, în acelaşi timp, el poate conţine şi o serie de elemente şi substanţe

nedorite, care, depăşind a anumită concentraţie pot deveni dăunătoare atât pentru sol şi plante,

cât şi pentru apele de suprafaţă şi subterane. În această categorie intră metalele grele,

microorganismele patogene şi compuşii organici persistenţi.

Azotul total conţinut în nămolul proaspăt este de 4,5% în greutate uscată şi de 1,13% în

nămolul fermentat, el fiind esenţial pentru dezvoltarea frunzelor şi tulpinelor plantelor, fosforul

sub forma de acid fosforic, acţionează asupra creşterii rădăcinilor plantelor, fiind 2,25% în

nămolul proaspăt şi de 0,75% în nămolul fermentat. Potasiul sub formă de oxid de potasiu

(K O) ajută la formarea clorofilei, iar conţinutul lui în nămol proaspăt este de 0,5% şi de 0,25%

în nămolul fermentat, exprimate în greutate uscată faţă de cea a nămolului proaspăt. Substanţele

organice din nămol participă la formarea humusului cu consecinţe favorabile privind capacitatea

solului de a reţine apa, de a rezista la eroziune şi de a constitui un substrat pentru bacterii.

Analizând valorile substanţelor fertilizante din nămolul proaspăt şi cel fermentat, rezultă

că nămolul fermentat conţine cu 40- 50% mai puţine substanţe fertilizante decât nămolul

proaspăt. Folosirea nămolului în agricultură se face sub formă de nămol lichid proaspăt, nămolul

lichid stabilizat aerob, nămol lichid pasteurizat, nămol deshidratat, nămol compostat, nămol

uscat (granule sau pulbere) etc. În toate cazurile fiind obligatorie analiza compoziţiei chimice a

nămolului, precum şi respectarea normelor şi restricţiile ecologice recomandate de agenţiile de

protecţia mediului.

Pentru eliminarea pericolului de infectare a solului, a culturilor, apelor freatice etc, cu

germeni patogeni, ouă de paraziţi etc, trebuie luate o serie de măsuri de diminuare a potenţialului

infecţios. În acest scop, specialiştii consideră necesară o tratare suplimentară a nămolului (lichid

sau deshidratat) în vederea dezinfecţiei lui recomandând pasteurizarea, iradierea, tratare cu

agenţi chimici, compostarea etc.

9

Pasteurizarea constă în încălzirea nămolului la 80- 90 ºC câteva minute, înainte sau

după fermentare, utilizând vapori de apă caldă, arzătoare sau instalaţii cu microunde. Un alt

procedeu de dezinfecţie termică îl reprezintă şi uscarea nămolului.

Dezinfecţia nămolului se poate face prin iradiere cu Co-60.

Compostarea constituie un procedeu de mineralizare a materiei organice conţinute în

nămol cu ajutorul microorganismelor, realizându-se în final un material inofensiv, cu volum şi

greutate reduse, ce poate fi utilizat fără dificultăţi, din punct de vedere igienic, ca îngrăşământ

agricol. Nămolul se pretează mult mai bine la compostare dacă este amestecat cu gunoi menajer.

Aspecte legislative privind valorificarea nămolului în agricultură

Prin Legea Protecţiei Mediului s-a stabilit cadrul legislativ global în cadrul căreia

urmează să se emită ordine, directive şi instrucţiuni specifice pe domeniu, între care se va detalia

şi problema reciclării nămolurilor provenite de la staţiile de epurare urbane în general şi a

valorificării în agricultură, în particular, în strânsă corelare cu parametrii fizico- chimici ai

nămolului, între care foarte important rămâne, conţinutul în apă, concentraţia în substanţe

organice biodegradabile, concentraţia în metale grele şi agenţi patogeni. Aceste instrucţiuni

devin absolut necesare în momentul de faţă, deoarece până la nivelul anului 1990 problema

evacuării nămolului din staţiile de epurare din ţara noastră nu era soluţionată în nici un fel prin

acordurile şi avizele de funcţionare. În prezent, în condiţiile în care proprietatea privată asupra

terenurilor în general, şi agricole, în special, s-a stabilit prin lege, evacuarea nămolului pe

terenuri trebuie să se facă conform unor norme tehnice şi condiţii legislative convenabile pentru

staţiile de epurare şi cu atât mai mult pentru deţinătorii de terenuri. În acest context, livrarea

nămolului către agricultori se va face în condiţiile respectării actelor normative ce se referă la

calitatea şi controlul acesteia.

Ca regulă principală se urmăreşte să se evite contaminarea lanţurilor alimentare, astfel

încât cerealele recoltate de pe terenurile pe care s-a administrat nămol să fie folosite numai la

hrănirea animalelor.

10

La nivel european, valorificarea în agricultură a nămolului din staţiile de epurare urbane a

făcut obiectul unei reglementări comune (Consiliul European - 1986) cunoscută sub denumirea

Directiva CEE 86/278 care are rolul de a reglementa utilizarea nămolului în agricultură în aşa fel

încât să se evite efectele nocive asupra solului, vegetaţiei, animalelor şi omului, încurajând,

totodată, utilizarea lui de către agricultori tocmai pentru a coordona legislaţia internă a ţărilor

componente, astfel încât să nu apară disfuncţionalităţi în comercializarea produselor agricole.

Conform acestei Directive a CEE, nămolurile furnizate pentru agricultură trebuie să fie

însoţite de un document în care să se precizeze:

• originea nămolului cu identificarea responsabilului pentru producerea şi livrarea lui,

inclusiv indicarea tehnologiei de tratare;

• caracteristica şarjei livrate, respectiv greutatea, starea fizică, conţinutul în substanţe

uscate, în elemente fertilizante şi concentraţia în metale grele;

• prescripţii şi recomandări de utilizare (doze), frecvenţa de aplicare în funcţie de

concentraţia in metale grele.

Directiva 86/278 CEE, mai prevede, pentru protecţie sanitară, ca nămolul să fie tratat pe

cale biologică, chimică sau termică, prin stocaj pe termen lung sau prin orice procedeu care să

conducă la reducerea semnificativă a puterii de fermentare, cât şi a concentraţiei în agenţi

patogeni. Cu privire la modul de aplicare pe terenuri, se recomandă să se păstreze o distanţă de

35 m faţă de puţuri, surse de apă, aducţiuni şi de 200 m faţa de cursurile de apă dacă panta

terenului este mai mare de 7%. Pentru păşuni şi culturi furajere să se păstreze 30 zile între

împrăştiere şi recoltare, iar pentru terenuri destinate legumelor şi fructelor proaspete să se

respecte un an, dau nu mai puţin de 10 luni între împrăştiere şi recoltare.

Se interzice aeroaspersiunea, cu excepţia unor planuri speciale de aplicare a nămolului,

iar în cazul nămolurilor solide sau sub formă de pastă este obligatorie încorporarea în sol în

maximum 24 ore, în afara cazurilor de forţă majoră.

11

Bibliografie:

1. Procedee şi Echipamente de Epurarea Apelor – suport curs, Universitatea

Tehnică din Cluj- Napoca, Facultatea Stiinţa şi Ingineria Materialelor, Catedra

Ingineria Mediului

2. Robescu D., şi coord., Tehnologii, instalaţii şi echipamente pentru epurarea

apei, Editura Tehnică, Bucureşti, 2000

3. Robescu D., şi coord., Epurarea apelor uzate, Editura Bren, Bucureşti, 2000

4. Rojanschi, V., şi coord., Protecţia şi ingineria mediului, Ediţia a II- a, Editura

Economică, Bucureşti, 2002

12