Systemy zagęszczania osadów dla stacji uzdatniania wody (ETAP)

• 1. Konieczność ograniczenia ilości osadu w stacji uzdatniania wody
• 2. Zastosowanie technologii DAF do zagęszczania osadu w stacjach uzdatniania wody pitnej.
• 3. Badania laboratoryjne w SIGMALAB.
• 4. Sterowanie przy użyciu sprzętu SIGMADAF.
• 5. Wnioski.

1. Redukcja osadów w stacji uzdatniania wody pitnej (SUWP)

Ścieki odprowadzane przez stację uzdatniania wody pitnej (ETAP) do sieci kanalizacyjnej pochodzą z linii przetwarzania osadów, a zwłaszcza z etapów zagęszczania, suszenia i odwadniania.

Zoptymalizowanie wydajności procesu zagęszczania osadów w stacji uzdatniania wody może zmniejszyć objętość odprowadzanych ścieków o ponad 50%.

W analizowanym przez nas przypadku przedsiębiorstwo zarządzające stacją uzdatniania wody poszukuje rozwiązania technicznego, które zmniejszy zanieczyszczenia w ściekach odprowadzanych do sieci kanalizacyjnej oraz zminimalizuje ich objętość.

Proponuje się proces oddzielania osadów metodą flotacji z użyciem rozpuszczonego powietrza (DAF) przy minimalnym dodatku środka flokulującego, który powinien być produktem na bazie skrobi, nadającym się do spożycia przez ludzi.

W celu przetestowania tego procesu oferujemy usługę wstępnych badań laboratoryjnych oraz pilotaż przemysłowy, które pozwolą wykazać skuteczność jednego z naszych systemów DAF w oczyszczaniu osadów z stacji uzdatniania wody.

2. Systemy flotacji z wykorzystaniem rozpuszczonego powietrza do zagęszczania osadów w stacjach uzdatniania wody

Systemy systemy DAF stosowane do zagęszczania osadów biologicznych zawierają pochyłe płyty oraz specjalnie zaprojektowany „skrobak”.

Nasze systemy DAF pozwalają uzyskać osad o zawartości suchej masy od 3 do 4 razy większej niż w przypadku systemów konwencjonalnych.

Oto zalety naszych systemów DAF w zakresie zagęszczania osadów:

• Wzrost wydajności zagęszczania: uzyskuje się bardzo wysoką zawartość suchej masy w osadach odwodnionych.
• Oddzielanie fazy stałej przebiega bardzo szybko.
• Systemy DAF zajmują mniej miejsca niż zagęszczacze grawitacyjne lub konwencjonalne.

3. Badania laboratoryjne SIGMALAB

Otrzymujemy próbkę osadu pochodzącego ze stacji uzdatniania wody. Jest to osad już zflokulowany, pochodzący z fizykochemicznej obróbki wody.

Klient chce ograniczyć do minimum odprowadzanie ścieków z linii osadowej do sieci kanalizacyjnej. Należy pamiętać, że osady te pochodzą głównie ze etapu zagęszczania.

W związku z tym dąży się do osiągnięcia podwójnego celu:

• Uzyskać jak największe stężenie zagęszczonego szlamu
• Oddawać jak największą ilość oczyszczonej wody z powrotem do sieci wodociągowej w celu jej dalszego uzdatniania.

Aby ustalić dawkę flokulantu na bazie skrobi, przeprowadza się badania laboratoryjne symulujące proces flokulacji i klarowania metodą DAF:

• Badania flokulacji na laboratoryjnym urządzeniu typu Jar-Test.
• Badania flotacyjne z wykorzystaniem wtrysku mikropęcherzyków w celu ustalenia możliwości flotacji utworzonych kłaczków.

Zastosowanym środkiem flokulującym jest naturalny polimer anionowy na bazie skrobi. Jest to ten sam polimer, który jest już stosowany w linii uzdatniania wody w stacji uzdatniania wody (ETAP) i który posiada certyfikat dopuszczający go do spożycia przez ludzi.

Do próbki ścieków dodaje się flokulant i obserwuje się zachowanie cząstek stałych. Na poniższym rysunku przedstawiono tworzenie się kłaczków dla każdej z badanych dawek: w celu ich bezpiecznego ponownego wprowadzenia do procesu.

Jeśli nie zastosuje się flokulantu, sedymentacja przebiega niezwykle powoli. W badaniach, w których zastosowano flokulant, zaobserwowano, że wraz ze wzrostem dawki polimeru flokule tworzą strukturę gąbczastą i bardziej rozbudowaną.

Skuteczność usuwania zawiesin stałych w procesie klarowania jest praktycznie taka sama niezależnie od dawki zastosowanego polimeru i wynosi ponad 99%.

Jeśli chodzi o ChZT, można zaobserwować wyraźną tendencję: wraz ze wzrostem dawki polimeru wzrasta wartość ChZT w osadzie:

• Przy stężeniu 30 ppm usuwa się 96,3% ChZT.
• Przy stężeniu 60 ppm usuwa się 88,9% ChZT.
• Przy stężeniu 144 ppm usuwa się 74,1% ChZT.

Wskazuje to, że stosujemy zbyt duże dawki, gdy przekraczamy 30 ppm flokulantu, co oznacza, że część flokulantu, która nie oddziałuje na zawiesiny stałe, przechodzi do fazy ciekłej. Skrobia modyfikowana przyczynia się do wzrostu ChZT, dlatego nie zaleca się stosowania dawek polimeru przekraczających 30 ppm.

Optymalne stężenie w warunkach laboratoryjnych wynosi 30 ppm polimeru. Dawkę tę należy dostosować podczas fazy pilotażowej i uruchamiania urządzeń przemysłowych.

Zauważono, że kłaczki charakteryzują się wysoką zdolnością do unoszenia się na powierzchni i zachowują spójność po wprowadzeniu powietrza nasyconego mikropęcherzykami. Osad jest całkowicie przezroczysty, a jego mętność wynosi poniżej 10 NTU.

4. Sterowanie przy użyciu sprzętu SIGMADAF

Po wykazaniu wykonalności procesu fizykochemicznego w warunkach laboratoryjnych przeprowadza się test pilotażowy w stacji uzdatniania wody pitnej w celu zatwierdzenia procesu w skali przemysłowej. Test pilotażowy przeprowadza się przy użyciu SIGMA DAF COMPACT.

Firma SIGMADAF dostarcza kompaktowy system flotacji z wykorzystaniem rozpuszczonego powietrza, zawierający wszystkie niezbędne elementy:

• Flokulant
• Zbiornik do przygotowywania polielektrolitu.
• Pompy i czujniki kontrolne.
• Urządzenie do flotacji powietrzem rozpuszczonym.

Przeprowadzana jest instalacja i uruchomienie, które obejmują:

• Regulacja układu nasycania powietrzem.
• Regulacja natężenia przepływu.
• Testy z użyciem polielektrolitu i bez niego.
• Optymalizacja sprzętu pod kątem warunków panujących w osadach w stacji uzdatniania wody.

Bez dodatku flokulantu osad nie wygląda dobrze, ponieważ zawiera zawieszone cząstki stałe, jego mętność przekracza 20 NTU, a osad nie ulega odpowiedniemu zagęszczeniu.

Przy dawce 30 ppm polimeru (podobnej do optymalnej dawki laboratoryjnej) obserwuje się znaczną poprawę klarowności, przy wartościach zmętnienia poniżej 5 NTU.

Dawkę dostosowuje się dalej i ustala się, że optymalny zakres wynosi od 35 do 45 ppm polimeru (wartość ta może się zmieniać w zależności od niewielkich wahań w składzie osadu na wlocie). Pobiera się próbki zagęszczonego osadu do analizy.

Osad zagęszczony w systemie DAF ma znacznie ciemniejszy kolor niż osad z oczyszczalni ścieków, ponieważ jest gęstszy i bardziej zbity. Zmętnienie wody oczyszczonej, czyli wody przeznaczonej do powrotu do zakładu, wynosi 3,99 NTU.

• Stężenie SST w osadzie z stacji uzdatniania wody wynosi 0,475 g/l.
• Stężenie SST w zagęszczonym osadzie w urządzeniu DAF wynosi 17,8 g/l przy zastosowaniu od 35 do 45 ppm polimeru skrobiowego.
• Dzienne ilości wytwarzanego osadu zagęszczonego zmniejszają się o ponad 96%. Oznacza to, że ilość wody, którą można ponownie wprowadzić do sieci wodociągowej, będzie znacznie większa, a ilość wody odprowadzanej do sieci kanalizacyjnej – mniejsza.

5. Wnioski

Na podstawie uzyskanych danych można stwierdzić, że zagęszczanie osadów z linii wodnej za pomocą flotacji DAF stanowi optymalne rozwiązanie, ponieważ pozwala znacznie ograniczyć zrzuty do sieci kanalizacyjnej, a uzyskany osad po klarowaniu można ponownie wprowadzić do linii wodnej, ponieważ jego mętność jest minimalna.

Wyniki wskazują, że objętość oczyszczonej wody stanowi ponad 96% objętości osadu powstałego w wyniku fizykochemicznej obróbki wody.

W tych warunkach ilość ścieków odprowadzanych do sieci kanalizacyjnej zostanie zmniejszona o te same wartości procentowe, a odprowadzanie ścieków będzie odbywać się wyłącznie na etapie odwadniania zagęszczonego osadu.