Rioleringsslibbehandeling

Het residu dat zich ophoopt in rioolwaterzuiveringsinstallaties wordt slib (of biosolids) genoemd. Rioleringsslib is het vaste, halfzoetige of slurry-restmateriaal dat wordt geproduceerd als een bijproduct van afvalwaterzuiveringsprocessen. Dit residu wordt vaak geclassificeerd als primair en secundair slib. Primair slib wordt gegenereerd door chemische neerslag , sedimentatie en andere primaire processen, terwijl secundair slib de geactiveerde afvalbiomassa is als gevolg van biologische behandelingen. Sommige rioleringsinstallaties ontvangen ook septage of septic tank vaste stoffen van huishoudelijke afvalwaterzuiveringssystemen ter plaatse. Heel vaak worden de slib samen gecombineerd voor verdere behandeling en verwijdering.

Behandeling en verwijdering van rioolslib zijn belangrijke factoren bij het ontwerp en de werking van alle afvalwaterzuiveringsinstallaties. Twee basisdoelen om slib te behandelen vóór de definitieve verwijdering zijn het verminderen van het volume en het stabiliseren van de organische materialen. Gestabiliseerd slib heeft geen aanstootgevende geur en kan worden afgehandeld zonder een hinderlijke of gezondheidsrisico te veroorzaken. Kleinere slibvolume verlaagt de kosten van pompen en opslag.

Behandelingsmethoden

Behandeling van afvalwaterslib kan een combinatie van verdikking , spijsvertering en ontwateringsprocessen omvatten.

Dikker

Verdikking is meestal de eerste stap in slibbehandeling omdat het onpraktisch is om dun slib te hanteren, een slurry van vaste stoffen die in water zijn gesuspendeerd. Verdikking wordt meestal bereikt in een tank die een zwaartekrachtverdiking wordt genoemd. Een verdikkingsmiddel kan het totale volume slib verminderen tot minder dan de helft van het oorspronkelijke volume. Een alternatief voor verdikking van de zwaartekracht is opgelost-lucht flotatie. In deze methode dragen luchtbellen de vaste stoffen naar het oppervlak, waar een laag verdikt slib vormt.

Spijsvertering

Sludge -digestie is een biologisch proces waarbij organische vaste stoffen worden ontleed in stabiele stoffen. Digestie vermindert de totale massa vaste stoffen, vernietigt ziekteverwekkers en maakt het gemakkelijker om het slib te ontwateren of te drogen. Getest slib is onschadelijk en heeft het uiterlijk en de kenmerken van een rijke potgrond .

De meeste grote rioolwaterzuiveringsinstallaties gebruiken een tweetraps digestiesysteem waarin organische stoffen worden gemetaboliseerd door bacteriën anaëroob (in afwezigheid van zuurstof). In de eerste fase wordt het slib, verdikt tot een droge vaste stoffen (DS) -gehalte van ongeveer 5 procent, verwarmd en gemengd in een gesloten tank gedurende meerdere dagen. Zuurvormende bacteriën hydrolyseren grote moleculen zoals eiwitten en lipiden , breken ze in in kleinere in water oplosbare moleculen en gisten die kleinere moleculen vervolgens in verschillende vetzuren. Het slib stroomt vervolgens in een tweede tank, waar de opgeloste stof wordt omgezet door andere bacteriën in biogas , een mengsel van koolstofdioxide en methaan . Methaan is brandbaar en wordt gebruikt als een brandstof om de eerste spijsverteringstank te verwarmen en om elektriciteit voor de plant te genereren.

Anaërobe digestie is zeer gevoelig voor temperatuur , zuurgraad en andere factoren. Het vereist zorgvuldige monitoring en controle. In sommige gevallen wordt het slib geïnoculeerd met extra hydrolytische enzymen aan het begin van de eerste spijsverteringsfase om de werking van de bacteriën aan te vullen. Er is gebleken dat deze enzymatische behandeling meer ongewenste pathogenen in het slib kan vernietigen en ook kan leiden tot het genereren van meer biogas in de tweede fase van de spijsvertering.

Een andere verbetering van het traditionele tweetraps anaërobe digestieproces is thermische hydrolyse , of het afbreken van de grote moleculen door warmte. Dit gebeurt in een afzonderlijke stap vóór de spijsvertering. In een typisch geval begint het proces met een slib dat is ontwaterd tot een DS -gehalte van ongeveer 15 procent. Het slib wordt gemengd met stoom in een pulper en dit hete gehomogeniseerde mengsel wordt aan een reactor gevoerd, waar het gedurende ongeveer 30 minuten onder druk wordt gehouden bij ongeveer 165 ° C (ongeveer 330 ° F). Op dat moment, met de hydrolytische reacties voltooid, wordt een deel van de stoom afgeblazen (om aan de pulper te worden gevoed), en het slib, nog steeds onder een druk, wordt plotseling vrijgegeven in een [flash -tank, "waar de gevoed druppel binnenkomt Druk barst de celwanden van veel van de vaste materie. Het gehydrolyseerde slib wordt afgekoeld, enigszins verdund met water en vervolgens direct naar de tweede fase van anaërobe digestie gestuurd.

Sludge-spijsvertering kan ook aerobisch plaatsvinden-dat is, in aanwezigheid van zuurstof. Het slib wordt ongeveer 20 dagen krachtig belucht in een open tank. Methaangas wordt in dit proces niet gevormd. Hoewel aerobe systemen gemakkelijker te bedienen zijn dan anaërobe systemen, kosten ze meestal meer om te werken vanwege de kracht die nodig is voor beluchting. Aerobe digestie wordt vaak gecombineerd met kleine uitgebreide beluchting of contactstabilisatiesystemen.

Aerobe en conventionele anaërobe spijsvertering zet ongeveer de helft van de organische slib vaste stoffen om in vloeistoffen en gassen. Thermische hydrolyse gevolgd door anaërobe spijsvertering kan ongeveer 60 tot 70 procent van de vaste materie omzetten in vloeistoffen en gassen. Niet alleen wordt het volume vaste stoffen kleiner dan bij conventionele digestie, maar de grotere productie van biogas kan sommige afvalwaterzuiveringsinstallaties zelfvoorzienend in energie maken.

Ontwateren

Gekrekkig afvalwaterslib wordt meestal ontwaterd vóór verwijdering. Ontwaterd slib bevat nog steeds een aanzienlijke hoeveelheid water, maar liefst 70 procent, maar met dat vochtgehalte gedraagt ​​slib zich niet langer als een vloeistof en kan worden behandeld als een vast materiaal. Sludge-drogende bedden bieden de eenvoudigste methode van ontwatering. Een verteerde slib slurry wordt verspreid op een open bed van zand en mag tot droog blijven. Drogen vindt plaats door een combinatie van verdamping en zwaartekrachtafvoer door het zand. Een leidingnetwerk dat onder het zand is gebouwd, verzamelt het water , dat terug naar de kop van de plant wordt gepompt. Na ongeveer zes weken drogen, kan de slibcake, zoals deze wordt genoemd, een vaste inhoud van ongeveer 40 procent hebben. Het kan vervolgens uit het zand worden verwijderd met een hooivork of een front-end loader. Om de droogtijd bij nat of koud weer te verkorten, kan een glazen behuizing over de zandbedden worden gebouwd. Omdat veel landoppervlak nodig is voor het drogen van bedden, wordt deze methode voor ontwatering vaak gebruikt in landelijke of voorsteden in plaats van in dichtbevolkte steden.

Alternatieven voor slibdrogende bedden omvatten het roterende drumvacuümfilter, de centrifuge en de riemfilterdruk. Deze mechanische systemen vereisen minder ruimte dan slibdrogende bedden, en ze bieden een grotere mate van operationele controle. Meestal moeten ze echter worden voorafgegaan door een stap die slibconditionering wordt genoemd, waarbij chemicaliën aan het vloeibare slib worden toegevoegd om vaste stoffen te coaguleren en de afvoerbaarheid te verbeteren.

Beschikbaarheid

De eindbestemming van behandeld afvalwaterslib is meestal het land. Ontwaterd slib kan ondergronds worden begraven op een sanitaire stortplaats . Het kan ook worden verspreid op landbouwgrond om gebruik te maken van zijn waarde als bodemconditioner en kunstmest . Omdat slib giftige industriële chemicaliën kan bevatten, wordt het niet verspreid op land waar gewassen worden gekweekt voor menselijke consumptie .

Wanneer een geschikte site voor landverwijdering niet beschikbaar is, zoals in stedelijke gebieden, kan slib worden verbrand . Verbranding verdampt het vocht volledig en zet de organische vaste stoffen om in inerte as. De as moet worden weggegooid, maar het verminderde volume maakt de verwijdering economischer. Luchtvervuilingscontrole is een zeer belangrijke overweging wanneer rioolslib wordt verbrand. Geschikte luchtreinigingsapparaten zoals scrubbers en filters moeten worden gebruikt.

Dumping slib in de oceaan, zodra een economische verwijderingsmethode voor veel kustgemeenschappen , wordt niet langer als een haalbare optie beschouwd. Het is nu verboden in China en vele andere kustlanden.