ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ και ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΛΑΣΠΩΝ. Απόστολος Βλυσίδης Καθηγητής ΕΜΠ

Transcript

1 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ και ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΛΑΣΠΩΝ Απόστολος Βλυσίδης Καθηγητής ΕΜΠ Από τις παραδόσεις του μαθήματος «ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ του 8 ου εξαμήνου της Σχολής Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ, Μάιος 2017

2 Παραγωγή λασπών από βιολογικούς καθαρισμούς ΕΣΧΑΡΙΣΜATA ΛΙΠΗ-ΕΛΑΙΑ ΧΛΩΡΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΛΥΜΑΤΩΝ ΑΝΤΛΙΟΣΤΑΣΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΕΣΧΑΡΙΣΜΟΣ ΜΕΤΡΗΣΗ ΡΟΗΣ ΑΕΡΑΣ ΑΜΜΟ-ΕΛΑΙΟ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΣ ΠΡΩΤΟΓΕΝΗΣ ΚΑΘΙΖΗΣΗ ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΛΥΜΑΝΣΗ ΜΕΤΑΑΕΡΙΣΜΟΣ ΤΕΛΙΚΗ ΜΕΤΡΗΣΗ ΡΟΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΦΟΡΤΙΣΗ ΤΕΛΙΚΗ ΔΙΑΘΕΣΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΜΕΝΩΝ ΛΥΜΑΤΩΝ ΑΜΜΟΣ ΠΕΡΙΣΣΕΙΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΗΣ ΛΑΣΠΗΣ

3 Ταξινόμηση στερεών στις λάσπες Πτητικά στερεά Διαλυτά στερεά Σταθερά στερεά Μη Καθιζάνοντα SS Πτητικά Ssn Σταθερά Ssn

4 Τυπικές συγκεντρώσεις διαφόρων ειδών λάσπης Είδος λάσπης TSS (% κ.β.) Πρωτογενής λάσπη (νωπή) 2,5 5,0 Πρωτογενής λάσπη (μετά από πάχυνση) 7,5 10,0 Πρωτογενής λάσπη (μετά από χώνευση) 9,0 15,0 Λάσπη από βιόφιλτρα (νωπή) 5,0 10,0 Λάσπη από βιόφιλτρα (μετά από πάχυνση) 7,0 10,0 Ενεργή ιλύς (νωπή) 0,5 1,2 Ενεργή ιλύς (μετά από πάχυνση) 2,5 3,5 Ενεργή ιλύς (μετά από χώνευση) 2,0 4,0 Λάσπη από χημική κατακρήμνιση (νωπή) 1,5 5,0 Λάσπη από χημική κατακρήμνιση (μετά από χώνευση) 7,0 10,0

5 Πορεία διαχείρισης λασπών πρωτογενή λάσπη 2.5 % προ-πάχυνση 5% Σταθεροποίηση 2.5% δευτερογενή λάσπη 1% - δια βαρύτητας - επίπλευση -αναερόβια χώνευση -αερόβια χώνευση 2.5% 5% Μετα-πάχυνση Αφυδάτωση - δια βαρύτητας - φυγοκέντριση - υδροκυκλώνες - φιλτρόπρεσσα - κόσκινα - ταινιοφιλτρόπρεσσα 30% 30% αστικά και γεωργικά στερεά παραπροϊόντα ή/και απορρίμματα 55% Συν-κομποστοποίηση 80% Οργανο-χουμικό λίπασμα 30% - κλίνες ξήρανσης - ξηραντήρες 90% Ξήρανση Καύση - καυστήρες στερεών καυσίμων ενέργεια στάχτη 100%

6 Περιεκτικότητα λασπών σε βαρέα μέταλλα (mg/kg ξηρού βάρους) Είδος λάσπης Λάσπη από επεξεργασία αστικών λυμάτων Λάσπη από συνεπεξεργα σία αστικών και βιομηχανικώ ν αποβλήτων Cr Ni Co Zn Cd Cu Pb Hg Ag Bi ,2 13 < <25

7 Χημικά χαρακτηριστικά λασπών Παράμετρος Πρωτογενή λάσπη Δευτερογενή Ακατέργαστη Χωνεμένη λάσπη Ολικά στερεά (TS), % (4.0) ( Πτητικά στερεά (VS), % των TS (65) (40) Λίπη και έλαια, % των TS (-) - Πρωτεϊνες, % των TS (25) (18) - Ολικό Ν, % των TS (2.5) (3.0) Φώσφορος ως Ρ 2 Ο 5, % των TS (1.6) (2.5) Κάλιο ως Κ 2 Ο, % των TS (0.4) (1.0) - Κυτταρίνη, % των TS (10.0) - Σίδηρος, % των TS (2.5) (4.0) - Πυρίτιο ως SiO 2, % των TS (-) - ph (6.0) (7.0) Αλκαλικότητα ως CaCO 3, mg/l Οργανικά οξέα ως HAc, mg/l (200) Θερμογόνος Δύναμη, kj/kg

8 ΣΥΝΟΛΟ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΑΣΠΩΝ

9 ΣΥΝΟΛΟ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΑΣΠΩΝ (συνέχεια)

10 Τεχνολογίες Βιολογικής σταθεροποίησης λασπων

11 Τεχνολογίες Βιολογικής σταθεροποίησης λασπων

12 Τεχνολογίες Βιολογικής σταθεροποίησης λασπων

13 Τεχνολογίες Βιολογικής σταθεροποίησης λασπων

14 Τεχνολογίες θερμικής σταθεροποίησης λασπων

15 Αναερόβια χώνευση λασπών στα Χανιά

16 Πάχυνση της λάσπης με φυγοκέντριση

17 Αερόβια χώνευση λασπών

18 Ταινιοφιλτρόπρεσσα

19 Άδειες κλίνες ξήρανσης

20 Κλίνη ξήρανσης λασπών

21 Κλίνη ξήρανσης λασπών

22 Κλίνη ξήρανσης λασπών

23 Κατασκευή αναερόβιων χωνευτήρων στην Ψυττάλεια

24 Μονάδα επεξεργασίας λυμάτων στην Ψυττάλεια

25 Καύση ξηραμένων λασπών

26 Τελική διάθεση λασπών στην ΕΕ

27 Διασπορά σταθεροποιημένων λασπών στους αγρούς

28 Διαύγαση-Πάχυνση- Πύκνωση λασπών με Βαρύτητα

29 Υψος διεπιφάνειας Αρχική κατάσταση Μεταβατικές καταστάσεις Τελική κατάσταση Διεπιφάνεια λάσπης 4 5 Μέτρηση SVI Α ΑΒ = περιοχή ανεμπόδιστης καθίζησης ΒΓ = περιοχή παρεμποδισμένης καθίζησης και συμπίεσης λάσπης ΓΔ = περιοχή σταθεροποίησης όγκου λάσπης Β Γ Δ ZSV Χρόνος καθίζησης

30 Σχηματική παράσταση Παχυντήρα - Διαυγαστήρα

31

32 Τυπική Τομή και Κάτοψη Παχυντήρα - Διαυγαστήρα

33 Διαστασιολόγηση Παχυντήρα - Διαυγαστήρα

34 Σχηματική παράσταση Παχυντήρα- Συμπυκνωτήρα

35

36 Διαυγαστήρας ZSVi = a exp(-b Xi) A CL Q e ZSV X, m 2

37 Πειραματικός υπολογισμός της ταχύτητας καθίζησης σε σχέση με την συγκέντρωση Βάθος κάτω από την επιφάνεια, m 0 Hh Hh Hh 3 60 Hh Hh Hh Χρόνος, min ui = a exp(-b Xi)

38 Kg/m -h 2 Γραφικός υπολογισμός μαζικής ροής Gr G X, g/l Xr

39 Μαθηματικός υπολογισμός μαζικής ροής G = X a e-b X + X u GL = XL a e(-b XL) + XL u dg/dx = d(x a e(-b X))/dX + d(x u)/dx = a e(-b X) -X k e(-b X) +u dg/dx = a e(-b XL) -XL b a e(-b XL) +u = 0 XL a e(-b XL) -XL2 b a e(-b XL) +XL u = 0 GL = XL2 b a e(-b XL) G GL = XL a e(-b XL) + XL u = Xr u u XL a e X X r -b X L L X L X 2 r X 2 r 4 X - b 2 r

40 Περιοχή συμπίεσης ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗΣ ΛΑΣΠΩΝ μέθοδος Talmadge και Fitch Περιοχή παρεμποδισμένης καθίζησης Μεταβατική περιοχή

41 = 20min = 62.5 min

42 D t D o H H t o D= συντελεστής αραίωσης =(βάρος υγρού)/(βάρος στερεού) D t = ο συντελεστής αραίωσης για οποιαδήποτε χρονική στιγμή t D o = ο συντελεστής αραίωσης της τροφοδοσίας

43 Επίπλευση με αέρα

44 Συμπίεση όλης της παροχής

45 Συμπίεση μέρους της παροχής

46 Συμπίεση ανακυκλοφορίας

47 Ορθογωνική δεξαμενή επίπλευσης Ξέστρο απομάκρυνσης λάσπης Εξαγωγή λάσπης Εξαγωγή αποβλήτου Εισαγωγή αποβλήτου Εισαγωγή ανακυκλοφορίας Εξαγωγή ανακυκλοφορίας

48

49

50 Κυλινδρική δεξαμενή επίπλευσης

51

52

53

54

55 Επίπλευση με διαλυμένο αέρα

56 Σχεδιασμός DAF d p ρ p C p U R Q i DAF X d P θ u down Q a ΑΕΡΟΣΥΜΠΙΕΣΤΗΣ C P ΠΙΕΣΤΙΚΟ ΔΟΧΕΙΟ Q r ΑΝΑΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ ΥΓΡΟΥ ΚΟΡΕΣΜΕΝΗ ΜΕ ΑΕΡΑ

57 Σχεδιασμός DAF Βασική παράμετρος σχεδιασμού η γνώση του λόγου Α/S (g αέρα/ g SS) A S 1,3 s a (f X p p -1) Όπου Α/S s a p f X p λόγος αέρα προς αιωρούμενα στερεά, ml αέρα/mg στερεών διαλυτότητα του αέρα στο νερό, ml/l απόλυτη πίεση λειτουργίας του DAF, atm συντελεστής απόδοσης της ισορροπίας αέρα-νερού στην πίεση p, συνήθως η τιμή αυτή είναι 0,5 συγκέντρωση των αιωρούμενων στερεών, mg/l s -0, ,642 e T

58 Θεωρητική συγκέντρωση αέρα στο νερό Συγκέντρωση αέρα σε νερό σε σχέση με την θερμοκρασία και την πίεση Cair, mg/l T=15oC T=20oC T=25oC T=30oC 0 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 απόλυτη πίεση Ρ, atm Cs = /T P T P

59 Εργαστηριακή συσκευή μέτρησης του λόγου Α/S Μετρητής πίεσης Πεπιεσμένος αέρας Κύλ ινδρος επ ίπλευσης Πιεστικό δοχείο

60 Λόγος αέρας/λάσπη 0.06 Λάσπες από Χαρτοβιομηχανίες Χημική λάσπη Πρωτογενής & Δευτερογενής λάσπη SVI 400 Πρωτογενής & Δευτερο γενής λάσπη SVI 85 Σχέση πάχυνσης της λάσπης με το είδος και την κατά βάρος αναλογία αέρα/στερεού Συγκέντρωση λάσπης στο επίπλευσμα, %

61 Λόγος κατά βάρος αέρα/στερεά Λόγος Α/S (αέρα/στερεά) κατά βάρος σε σχέση με τον δείκτη SVI της λάσπης και την αποτελεσματικότητα της πύκνωσης 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 SVI=100 SVI=150 SVI=200 SVI=250 SVI= ,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 Συγκέντρωση TSS στο επίπλευσμα, %

62 Σχεδιασμός ανακυκλοφορίας A S 1,3 s a (f X p p -1) Q Q 0 r όπου: Q r παροχή ανακυκλοφορίας επεξεργασμένου αποβλήτου, m 3 /d Q 0 παροχή ακατέργαστου αποβλήτου, m 3 /d

63 Μονάδα επίπλευσης DAF

64