tratarea namolurilor provenite de la statiile de
TRANSCRIPT
UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI
DOCTORAT INGINERIE CIVILA SI INSTALATII
Ing. Mihai IORGULESCU
TRATAREA NAMOLURILOR PROVENITE DE LA
STATIILE DE POTABILIZARE A APEI
- TEZA DE DOCTORAT –
REZUMAT
Conducator de doctorat
Prof. Dr. Ing. Gabriel RACOVITEANU
– Bucuresti 2015 –
CUPRINS
2
CUPRINS
Prefata ............................................................................................................................................. 5
1 Introducere ............................................................................................................................. 6
2 Stadiul actual al tratarii namolurilor provenite de la statiile de potabilizare a apei .............. 6
2.1 Provenienta namolurilor .................................................................................................. 6
2.2 Legislatia aplicabila gestionarii namolului rezultat din procesul de tratare a apei ......... 7
2.3 Caracteristici fizice ale namolurilor din decantoare si ale apelor de la spalare filtre ...... 7
2.4 Caracteristici chimice ale namolurilor din decantoare si ale apelor de la spalare filtre.. 8
2.5 Bazele alegerii schemelor tehnologice pentru recuperarea apelor de la spalarea
filtrelor ........................................................................................................................................ 8
2.6 Namoluri rezultate din procesele de tratare ................................................................... 9
2.7 Stadiul actual al namolului produs in statiile de tratare din Romania............................. 9
3 Protocol experimental ............................................................................................................ 9
3.1 Obiectivele cercetarilor experimentale ........................................................................... 9
3.2 Metodologia de prelevare a namolurilor ....................................................................... 10
3.3 Echipamente si materiale utilizate ................................................................................. 10
3.4 Descrierea ciclurilor experimentale ............................................................................... 10
4 Cercetari experimentale ....................................................................................................... 12
4.1 Namol prelevat de la statia de tratare Voila .................................................................. 12
4.1.1 Procedeul de inghet-dezghet .................................................................................. 12
4.1.2 Procedeul de conditionare chimica a namolului .................................................... 15
4.1.3 Procedeul de iradiere cu microunde ...................................................................... 18
4.2 Namol prelevat de la statia de tratare Rosu .................................................................. 20
4.2.1 Procedeul de inghet-dezghet .................................................................................. 20
4.2.2 Procedeul de conditionare chimica a namolului .................................................... 23
4.2.3 Procedeul de iradiere cu microunde ...................................................................... 25
4.3 Aplicarea practica a rezultatelor experimentale ............................................................ 28
4.3.1 Namolul provenit de la statiile de tratare din Romania ......................................... 28
4.3.2 Namolul provenit de la statia de tratare Voila ....................................................... 28
4.3.3 Namolul provenit de la statia de tratare Rosu ....................................................... 30
5 Concluzii ................................................................................................................................ 32
5.1 Continutul lucrarii........................................................................................................... 32
5.2 Elemente originale si contributiile autorului ................................................................. 34
CUPRINS
3
5.3 Perspectiva dezvoltarii subiectului ................................................................................ 35
Bibliografie selectiva ..................................................................................................................... 36
LISTA DE FIGURI
Figura 3-1. Proba de namol supusa procesului de inghet-dezghet dupa cele 3 cicluri de 30
respectiv 45 de minute (namol prelevat de la statia de tratare Voila). ................................ 11
Figura 3-2. Proba de namol supusa procesului de inghet-dezghet dupa cele 3 cicluri de 30
respectiv 45 de minute (namol prelevat de la statia de tratare Rosu). ................................ 11
Figura 3.3 Stanga: Proba de namol crud; probe de namol iradiate cu microunde 1 min respectiv
2 min si 30 sec (namol de la statia de tratare Voila) ............................................................. 12
Figura 3.4 Stanga: Proba de namol crud; probe de namol iradiate cu microunde 1 min respectiv
2 min si 30 sec (namol de la statia de tratare Rosu) ............................................................. 12
Figura 4-1.Variatia continutului de substanta uscata a namolului suspus la cicluri de inghet-
dezghet (namol statie de tratare Voila). ............................................................................... 13
Figura 4-2.Variatia umiditatii namolului suspus la cicluri de inghet-dezghet (namol statie de
tratare Voila). ......................................................................................................................... 14
Figura 4-3.Costul reducerii umiditatii namolului supus ciclurilor de inghet-dezghet (statia de
tratare Voila). ......................................................................................................................... 14
Figura 4-4.Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol supusa procedeului
KemiCond urmata de filtrare sub vid (namol statie de tratare Voila). .................................. 16
Figura 4-5. Variatia umiditatii pentru proba de namol supusa procedeului KemiCond urmata de
filtrare sub vid (namol statie de tratare Voila). ..................................................................... 17
Figura 4-6. Costul reducerii umiditatii namolului supus procedeului KemiCond (namol statie de
tratare Voila). ......................................................................................................................... 17
Figura 4-7.Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol iradiata cu
microunde (namol statie de tratare Voila). ........................................................................... 19
Figura 4-8. Variatia umiditatii pentru proba de namol iradiata cu microunde (namol statie de
tratare Voila). ......................................................................................................................... 19
Figura 4-9. Energia consumata pentru reducerea umiditatii namolului iradiat cu microunde
(namol statie de tratare Voila). ............................................................................................. 20
Figura 4-10.Variatia continutului de substanta uscata a namolului suspus la cicluri de inghet-
dezghet (namol statie de tratare Rosu). ................................................................................ 21
Figura 4-11.Variatia umiditatii namolului suspus la cicluri de inghet-dezghet (namol statie de
tratare Rosu). ......................................................................................................................... 22
Figura 4-12.Costul reducerii umiditatii namolului supus ciclurilor de inghet-dezghet (statia de
tratare Rosu). ......................................................................................................................... 22
Figura 4-13.Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol supusa
procedeului KemiCond urmata de filtrare sub vid (namol statie de tratare Rosu). ............. 24
CUPRINS
4
Figura 4-14. Variatia umiditatii pentru proba de namol supusa procedeului KemiCond urmata
de filtrare sub vid (namol statie de tratare Rosu). ................................................................ 24
Figura 4-15. Costul reducerii umiditatii namolului supus procedeului KemiCond (namol statie de
tratare Rosu). ......................................................................................................................... 25
Figura 4-16.Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol iradiata cu
microunde (namol statie de tratare Rosu). ........................................................................... 27
Figura 4-17. Variatia umiditatii pentru proba de namol iradiata cu microunde (namol statie de
tratare Rosu). ......................................................................................................................... 27
Figura 4-18. Energia consumata pentru reducerea umiditatii namolului iradiat cu microunde
(namol statie de tratare Rosu)............................................................................................... 28
Figura 4-19. Variatia cantitatii de H2SO4 necesare pentru a reduce pH-ul namolului (statie de
tratare Voila). ......................................................................................................................... 29
Figura 4-20. Costul reducerii umiditatii namolului iradiat cu microunde (namol statie de tratare
Voila). ..................................................................................................................................... 30
Figura 4-21. Variatia cantitatii de H2SO4 necesare pentru a reduce pH-ul namolului (statie de
tratare Rosu). ......................................................................................................................... 30
Figura 4-22. Costul reducerii umiditatii namolului iradiat cu microunde (namol statie de tratare
Rosu). ..................................................................................................................................... 31
LISTA DE TABELE
Tabel 4-1 Rezultate namol supus procedeului de inghet-dezghet (Statie de tratare Voila) ........ 13
Tabel 4-2 Rezultate namol supus procedeului de conditionare chimica KemiCond (Statie de
tratare Voila) .......................................................................................................................... 15
Tabel 4-3 Rezultate namol iradiat cu microunde (Statie de tratare Voila)................................... 18
Tabel 4-4 Rezultate namol supus procedeului de inghet-dezghet (Statie de tratare Rosu) ........ 21
Tabel 4-5 Rezultate namol supus procedeului de conditionare chimica KemiCond (Statie de
tratare Rosu) .......................................................................................................................... 23
Tabel 4-6 Rezultate namol iradiat cu microunde (Statie de tratare Voila)................................... 26
Tabel 5-1 Reducerile de umiditate obtinute si costul necesar reducerii umiditatii – namol ST
Voila ....................................................................................................................................... 33
Tabel 5-2 Reducerile de umiditate obtinute si costul necesar reducerii umiditatii – namol ST
Rosu ....................................................................................................................................... 34
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
5
Prefata
Implementarea politicii de mediu la nivel european a determinat adoptarea pana in
prezent a peste doua sute de reglementari, ce includ introducerea unor standarde minime de
limitare a poluarii solului, aerului si a apei, precum si gestionarea deseurilor.
Teza de doctorat „Tratarea namolurilor provenite de la statiile de potabilizare a
apei” cuprinde 140 de pagini si este structurata in cinci capitole, 94 de figuri si 32 de tabele.
Este insotita de o bibliografie care cuprinde 95 de titluri.
In lucrare sunt prezentate, pe baza unei ample bibliografii, cele mai noi elemente
teoretice si practice care intervin in procesele de deshidratare a namolurilor provenite de la
statiile de tratare.
Bazele lucrarii sunt constituite din analize experimentale pe probe de namol prelevate de
la doua statii de tratare din Romania si anume: statia de tratare Voila si statia de tratare Rosu.
Analiza experimentala a presupus studierea a trei procedee de deshidratare a namolurilor
provenite de la statiile de tratare cu scopul de a obtine o reducere a volumului de namol. Cele
trei procedee de deshidratare analizate au fost:
• Cicluri de inghet-dezghet – care s-au realizat prin 3 cicluri de inghet-dezghet pentru 2 perioade de inghet si dezghet (de 30 si 45 de minute);
• Conditionare chimica dupa reteta KemiCond urmata de deshidratare mecanica (filtrare sub vid) – au fost realizate 3 analize experimentale in cadrul acestui procedeu (pentru probe de namol cu pH de 3, 4 si 5);
• Iradiere cu microunde – care s-a realizat prin supunerea probelor de namol crud la diferite perioade de iradiere cu microunde si s-a urmarit comportarea in timpul procesului.
Rezultatele obtinute in urma analizelor experimentale au indicat faptul ca se poate obtine
o reducere semnificativa a umiditatii namolului iradiat cu microunde cu costuri acceptabile
reprezentand o procedura viabila pentru deshidratarea namolurilor din statiile de tratare.
De asemenea, lucrarea cuprinde si comparatii tehnico-economice privind eficienta
diferitelor procedee de deshidratare si stabilirea relatiilor de calcul a costurilor de operare
particularizate pentru cele doua statii de tratare analizate.
In urma analizelor experimentale efectuate s-au realizat si corelatii matematice intre
diferiti parametrii analizati.
Cuvinte cheie: namol, substanta uscata, umiditate, inghet-dezghet, conditionare
chimica, iradiere cu microunde, cost, corelatii matematice.
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
6
1 Introducere
Cele mai cunoscute procese de tratare a apei care genereaza reziduuri sunt:
• coagularea si filtrarea - sunt utilizate in principal pentru a reduce turbiditatea si organismele patogene; procesele mai pot fi utilizate pentru a elimina culoarea, gustul si mirosurile generate de diversi compusi din apa;
• procesul de dedurizare prin precipitare – este utilizat pentru reducerea duritatii apei; poate include gratare, pretratare chimica, presedimentare, aerare, oxidare, coagulare/floculare, dedurizare cu var, decantare/precipitare, filtrare si dezinfectie;
• separarea pe membrana – acest proces este in general folosit pentru a reduce turbiditatea, materiile totale dizolvabile, duritatea si nitratii;
• schimbul de ioni – acest proces este utilizat pentru a indeparta constituentii anorganici, incluzand duritatea, nitratii si arsenicul;
• adsorbtia pe carbune activ granular (CAG) – este utilizat in multe procese pentru a indeparta materia organica sintetica din apa. [73]
Reziduurile de la statiile de tratare sunt in general derivate din materiile solide in
suspensie din apa bruta, chimicale (coagulanti) adaugati in procesul de tratare si substante
chimice (var). [12]
In statiile de tratare a apelor potabile namolurile provin in proportie de 65 – 70% din
decantoare si 15 – 20% de la spalarea filtrelor, restul fiind evacuarile depunerilor din
deznisipatoare. Namolul provenit de la statiile de tratare din Romania reprezinta un amestec de
materie organica dizolvata, particule de nisip, lut si slam, microorganisme, fier coloidal si
hidroxizi de aluminiu si produse ale procesului de precipitare, iar concentratia depinde de
calitatea apei de suprafata si de tipul de coagulant utilizat.
Cele mai comune mijloace de depozitare a namolului in Romania sunt descarcarea in
apele de suprafata (ilegala daca nu exista permis) sau stocarea in statiile de tratare; ambele
optiuni sunt eficiente din punct de vedere al costului insa nu necesar sunt si bune practici.
Metodele adoptate la invel international sunt deshidratarea mecanica si depozitarea la depozitul
de deseuri. [68]
Astfel, este necesara micsorarea volumului de namol produs de statiile de tratare pentru
o valorificare ulterioara. Lucrarea propune analiza a trei procedee de deshidratare uzuale pentru
namolul provenit de la statiile de epurare si aplicarea lor experimentala pe tipuri de namol
provenite de la statiile de tratare a apei.
2 Stadiul actual al tratarii namolurilor provenite de la statiile de potabilizare a apei
2.1 Provenienta namolurilor
Cele patru mari categorii de reziduuri generate din procesele de tratare a apei sunt:
• namolurile (ex. apa care contine sunspensii solide din apa bruta si produsii de reactie ai reactivilor adaugati in procesul de tratare); presedimentarea, coagularea, apa de la spalare filtre si dedurizarea cu var, toate produc namol;
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
7
• concentrat (membrane folosite si apa de la spalare filtre, regenerant uzat de alumina activata);
• rasini uzate, carbune activ granular uzat, mediu filtrant uzat;
• emisii in aer (gaze de la striparea aerului, unitatile de neutralizare a ozonului).
Tipurile de namol care rezulta in urma proceselor de tratare a apei se impart, in general,
in urmatoarele categorii:
• Substante solide in apa de la spalare filtre;
• Namoluri cu aluminiu sau fer rezultate in urma dozarii cu coagulant;
• Precipitati de fier si magneziu;
• Namol de la statiile de dedurizare. [12]
2.2 Legislatia aplicabila gestionarii namolului rezultat din procesul de tratare a apei
Politica Uniunii Europene in domeniul gestionarii deseurilor se fundamenteaza pe trei
principii:
• Prevenirea generarii deseurilor – un factor cheie pentru orice strategie de management;
• Valorificarea deseurilor (reciclarea, reutilizarea) – daca nu poate fi redusa cantitatea de deseuri generata, atunci trebuie valorificate cat mai multe materiale posibile, de preferat prin actiuni de reciclare;
• Imbunatatirea tehnicilor de eliminare a deseurilor si a tehnicilor de modernizare – daca nu este posibila reciclarea deseurilor generate, atunci este necesara incinerarea/ coincinerarea acestora pentru recuperarea energetica, depozitarea deseurilor in depozite de deseuri fiind solutia finala. [68]
2.3 Caracteristici fizice ale namolurilor din decantoare si ale apelor de la spalare filtre
Caracterizarea fizica a namolurilor provenite de la uzinele de de apa are in vedere in
primul rand debitele de namoluri solide / lichide cu diferite concentratii de solide in suspensie.
Prin urmare, ori de cate ori se face referire la proprietatile fizice ale namolurilor, este important
sa se cunoasca concentratia de solide aflate in suspensie in amestecul solid/lichid pentru a
evalua starea fizica. Testul Atterberg a fost initial elaborat pentru a descrie cantitativ efectul
variatiei continutului de apa asupra consistentei namolurilor cu particule fine. Testul consta in
masurarea a cinci limite; cu toate acestea, limita lichida si limita plastica sunt cele mai aplicabile
pentru namoluri [6] …
Apele rezultate de la spalarea filtrelor rapide sunt caracterizate prin existenta unor
cantitati mari de suspensii, retinute in procesul de filtrare in masa de nisip, care in procesul de
spalare sunt evacuate. Particulele agregate (flocoanele) prezente in apele de la spalarea filtrelor
sunt caracterizate de diametrul normal, permeabilitate si viteza de depunere. Adler [3] a stabilit
relatia pentru determinarea diametrului normal:
� =�
�∙√� [2. 1]
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
8
In care:
ξ – diametrul normal;
d – diametrul particulei agregate;
k – permeabilitatea particulei agregate.
2.4 Caracteristici chimice ale namolurilor din decantoare si ale apelor de la spalare filtre
Caracterizarea chimica a namolurilor solide / lichide de la statiile de tratare este in
primul rand axata pe determinarea concentratiilor totale de metale, metale extractabile si
nutrienti. Mai multe publicatii (Schmitt si Hall, 1975; Cornwell et al, 1987;. AWWA, 1996;
Cornwell et al, 1992;. Cornwell si Koppers, 1990) au prezentat valori ale concentratiilor totale
de metale in namolurile cu coagulant. Sursa pentru aceste metale poate fi apa bruta, precum si
coagulantul in sine. Metalele care sunt adesea gasite in namolurile de coagulant includ aluminiu,
arsenic, ocazional cadmiu, crom, cupru, fier, plumb, nichel, mangan si zinc. [54]
2.5 Bazele alegerii schemelor tehnologice pentru recuperarea apelor de la spalarea filtrelor
Stabilirea unei scheme complexe pentru recuperarea apei de la spalarea filtrelor trebuie
sa aiba la baza urmatoarele concepte:
• comparatie tehnico-economica intre apa preluata din sursa si costurile energetice pentru apa recuperata;
• conditiile de mediu inconjurator care pot (sau nu) prelua apele rezultate de la spalarea filtrelor;
• elemente particulare specifice calitatii si cantitatilor apelor de la spalare, tehnologii disponibile, profilul tehnologic si configuratia uzinei.
Sunt posibile trei variante pentru filierele de recuperare a supernatantului:
Varianta I – Introducerea supernatantului in apa bruta a uzinei de apa; problemele care
se pun se refera la modificarile care survin in calitatea apei brute ca urmare a amestecului cu
supernatantul din apele rezultate de la spalarea filtrelor; este necesar sa fie luate in considerare
debitele maxime admise in amestec pentru evitarea modificarii indicilor de tratabilitate ai apei
brute.
Varianta II – Poate sa se bazeze pe tratarea supernatantului pana la finele fazei de
decantare urmat de amestec cu apa decantata din filiera de baza. In aceasta varianta intervin
dificultatile impuse unor ape cu turbiditate redusa si incarcari organice mari la care conditiile de
coagulare-floculare si reactivii utilizati pot fi stabiliti prin metode foarte precise, cu un grad inalt
de automatizare si control.
Varianta III – Aceasta varianta trebuie sa analizeze prelucrarea totala si independenta a
apelor rezultate din faza initiala de decantare-floculare. In final, apa rezultata se va amesteca cu
apa filtrata in filiera de baza. [21]
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
9
2.6 Namoluri rezultate din procesele de tratare
Toate namolurile rezultate din treptele de sedimentare si filtrarea apei necesita tratare
inainte de a fi descarcate. Schema de tratare se alege in functie de caracteristicile acestora
(minerale hidrofile, minerale hidrofobe, compozitie chimica, natura si structura) [76] …
Scopul principal al tratarii namolurilor rezultate de la statiile de tratare a apei este
reducerea volumului acestora, care se poate realiza prin:
• Ingrosarea (concentrarea) namolului, produsul efluent din aceasta treapta fiind insa fluid;
• Deshidratare (naturala sau mecanica).
Intrucat deshidratarea naturala este, practic, abandonata pentru cantitatile mari de namol,
datorita suprafetelor mari de teren pe care le presupune, se propune deshidratarea mecanica care,
de cele mai multe ori, necesita in prealabil o conditionare a namolului. [76]
2.7 Stadiul actual al namolului produs in statiile de tratare din Romania
Se poate constata ca in Romania nu exista un sistem de monitorizare si inregistrare a
cantitatii, calitatii si depozitarii namolului provenit de la statiile de tratare a apei potabile.
Aproape doua treimi din furnizorii de apa potabila in Romania au ca sursa apele de suprafata a
carei tratare produce o anumita cantitate de namol. Cu toate acestea, la nivel national, cantitatea
produsa este estimata a fi mai mica decat cantitatea de namol de epurare produs (mai putin de
10%). [68]
Cele mai comune mijloace de depozitare a namolului sunt descarcarea in apele de
suprafata (ilegala daca nu exista permis) sau stocarea in statiile de tratare; ambele optiuni sunt
eficiente din punct de vedere al costului insa nu necesar sunt si practici bune. Metodele adoptate
la nivel international sunt deshidratarea mecanica si depozitarea la depozitul de deseuri. [68]
3 Protocol experimental
3.1 Obiectivele cercetarilor experimentale
Datele din literatura si studiile intreprinse in tara noastra au pus in evidenta:
• faptul ca in Romania nu exista un sistem de monitorizare si inregistrare a cantitatii, calitatii si depozitarii namolului provenit de la statiile de tratare a apei potabile;
• aproape doua treimi din furnizorii de apa potabila in Romania au ca sursa apele de suprafata a carei tratare produce o anumita cantitate de namol; la nivel national, cantitatea produsa este estimata a fi mai mica decat cantitatea de namol de epurare produsa (mai putin de 10%);
• apa de suprafata poate contine o gama larga de substante in suspensie care corespund la o productie de namol, reprezentand aproximativ 2% din volumul de apa tratata, cu un continut de substanta uscata de cca. 0.2%;
• concentratia de substanta uscata a namolului produs de statiile de potabilizare din Romania variaza in functie de metoda de tratare utilizata si are valori cuprinse
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
10
intre 0.2% pentru namolul sedimentat si maxim 25÷35% pentru namolul procesat (presat);
• necesitatea micsorarii volumului de namol produs de statiile de tratare pentru o valorificare ulterioara;
• pH-ul namolului produs de statiile de tratare are valori cuprinse intre 5.5÷7.5 pentru namoluri provenite de la coagulare cu saruri de aluminiu si 7.3÷9.3 pentru namoluri provenite de la coagulare cu saruri de fier;
• posibilitatea apicarii tehnologiilor de reducere a umiditatii namolurilor provenite de la statiile de epurare si pentru namolul provenit de la statiile de potabilizare a apei;
• cele mai comune mijloace de depozitare a namolului sunt descarcarea in apele de suprafata (ilegala daca nu exista permis) sau stocarea in statiile de tratare;
• metodele adoptate la nivel international sunt deshidratarea mecanica si depozitarea la depozitul de deseuri.
3.2 Metodologia de prelevare a namolurilor
Probele prelevate trebuie sa fie reprezentative pentru productia de namol din statia de
tratare. Metodologia de prelevare a probelor de namol a furnizat detaliile necesare pentru a avea
siguranta ca probele prelevate au fost reprezentative pentru statia de tratare si operatia de
prelevare nu va conduce la erori in estimarea calitatii namolului…
3.3 Echipamente si materiale utilizate
Studiile experimentale s-au desfasurat in incinta Complexului de Laboratoare Colentina,
Facultatea de Hidrotehnica, Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti. Complexul de
Laboratoare este complet dotat cu aparatura moderna in vederea realizarii analizelor pe probele
de namol prelevate. In continuare sunt prezentate caracteristicile echipamentelor utilizate pentru
realizarea analizelor experimentale…
3.4 Descrierea ciclurilor experimentale
Ciclul experimental nr. 1 a avut ca scop urmarirea capacitatii de deshidratare a namolului
rezultat in urma proceselor de tratare prin cicluri de inghet-dezghet. Astfel, cu ajutorul unei
unitati de congelare s-a realizat inghetul, iar prin contact cu temperatura camerei s-a realizat
dezghetul. S-au analizat 2 probe de namol la perioade de 30 si 45 de minute de inghet-dezghet.
S-au analizat caracteristicile fizice ale namolului (continut de substanta uscata, umiditate
si continut de substanta organica) atat pe proba de namol crud cat si pe cea supusa procedeului
de inghet-dezghet urmata de deshidratare mecanica (filtrare sub vid).
Concentratia de substanta uscata a probei de namol brut s-a determinat cu relatia:
100..12
13×
−
−=
mm
mmUS [%] [3. 1]
Determinarea concentratiei de materii organice s-a realizat prin utilizarea probei pe care
s-a determinat concentratia de substanta uscata. Capsula de namol s-a calcinat la 600 ˚C timp de
1 ora, s-a racit in exicator pana la temperatura constanta si s-a cantarit (m4). Cantitatea de
substanta organica (pierderea la calcinare) s-a determinat cu urmatoarea relatie:
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
11
1001..13
14×
−
−−=
mm
mmOS [%] [3. 2]
In care:
1m - masa constanta a capsulei de portelan, [g];
2m - masa constanta a capsulei de portelan cu proba de namol, [g];
3m - masa constanta a cantitatii de namol uscata la 105 ˚C, [g];
4m - masa capsulei cu namol calcinata la 600 ˚C timp de 1 ora, [g].
Figura 3-1. Proba de namol supusa procesului de inghet-dezghet dupa cele 3 cicluri de 30 respectiv 45 de minute (namol prelevat de la statia de tratare Voila).
Figura 3-2. Proba de namol supusa procesului de inghet-dezghet dupa cele 3 cicluri de 30 respectiv 45 de minute (namol prelevat de la statia de tratare Rosu).
Cel de-al doilea ciclu experimental a avut ca scop determinarea capacitatii de
deshidratare a namolului provenit de la statia de tratare prin conditionare chimica KemiCond,
urmata de un procedeu de deshidratare mecanic. S-au comparat caracteristicile fizice ale
namolului brut analizat cu caracteristicile fizice ale probelor de namol supuse procedeului de
conditionare chimica KemiCond pentru 3 valori ale pH-ului (3, 4 si 5).
Tehnologia de conditionare chimica KemiCond este bazata pe trei etape:
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
12
• Acidificare;
• Oxidare;
• Floculare.
Cel de-al treilea ciclu experimental a avut ca scop determinarea capacitatii de
deshidratare a namolului provenit de la statia de tratare prin iradiere cu microunde. Astfel, pe
probele iradiate cu microunde s-au determinat caracteristicile fizice (umiditate, continut de
substanta uscata si continut de materie organica). Pentru corectitudinea rezultatelor, inaintea
ciclului experimental 3 s-au determinat din nou caracteristicile namolului brut.
Figura 3.3 Stanga: Proba de namol crud; probe de namol iradiate cu microunde 1 min respectiv 2 min si 30 sec (namol de la statia de tratare Voila)
Figura 3.4 Stanga: Proba de namol crud; probe de namol iradiate cu microunde 1 min respectiv 2 min si 30 sec (namol de la statia de tratare Rosu)
4 Cercetari experimentale
4.1 Namol prelevat de la statia de tratare Voila
4.1.1 Procedeul de inghet-dezghet
Au fost realizate 2 tipuri de cicluri de inghet-dezghet pentru 2 perioade si anume:
• Cicluri cu perioade de inghet si dezghet de cate 30 de minute;
• Cicluri cu perioade de inghet si dezghet de cate 45 de minute.
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
13
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Su
bst
an
ta u
sca
ta [
%]
Perioada de inghet-dezghet [min]
Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol
supusa ciclului de inghet-dezghet urmata de filtrare sub vid timp
de 10 minute
Tabel 4-1 Rezultate namol supus procedeului de inghet-dezghet (Statie de tratare Voila)
Cicluri de
inghet-dezghet
P
[min]
AF
[ml]
Timp de
filtrare sub
vid
[min]
S.U.
[%]
u
[%]
S.O.
[%]
ΔW
[%]
ECF
[kWh]
EPV
[kWh]
ETOT
[kWh]
S.U.
[kg]
CE
[euro/k
gS.U.]
Namol brut 0 0 0 12.3 87.7 10.0 0 - - - - -
Namol brut
filtrat
0 24 10 13.5 86.5 11.1 1.2 - 0.03 0.03 0.02 0.178
Namol dupa
inghet-
dezghet
30 29 10 13.9 86.1 9.7 1.7 0.02 0.03 0.05 0.02 0.298
Namol dupa
inghet-
dezghet
45 32 10 14.3 85.7 11.5 2.0 0.03 0.03 0.06 0.02 0.353
In care:
P – perioada unei etape de inghet/dezghet din ciclu;
AF – reprezinta apa eliberata de namol in urma filtrarii sub vid pe hartie de filtru;
S.U. – continutul de substanta uscata a probei de namol;
u – umiditatea probei de namol supusa procedeului de inghet-dezghet;
S.O. – continutul de substanta organica a probei de namol;
∆W – reducerea de umiditate a probei de namol in urma procededului de inghet-dezghet;
ECF – reprezinta energia consumata de combina frigorifica in timpul etapei de inghet;
EPV – energia consumata de pompa de vacuum pentru a realiza filtrarea sub vid;
ETOT – reprezinta energia totala consumata pentru reducerea umiditatii probelor de namol
prin procedeul de inghet-dezghet;
CE – reprezinta costul energiei consumate cu procedeul de inghet-dezghet pentru 1 kg de
substanta uscata si se exprima in Euro/kg S.U.
Figura 4-1.Variatia continutului de substanta uscata a namolului suspus la cicluri de inghet-dezghet
(namol statie de tratare Voila).
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
14
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Um
idit
ate
[%
]
Perioada de inghet-dezghet [min]
Variatia umiditatii pentru proba de namol supusa ciclului de
inghet-dezghet urmata de filtrare sub vid timp de 10 minute
1.21.7
2.0
0
1
2
3
4
5
0.179 0.298 0.353
Re
du
cere
a u
mid
ita
tii
ΔW
[%]
Cost energie consumata
[Euro/kg S.U.]
Costul reducerii umiditatii namolului supus ciclurilor de
inghet-dezghet
Figura 4-2.Variatia umiditatii namolului suspus la cicluri de inghet-dezghet (namol statie de tratare Voila).
In urma supunerii probelor de namol prelevate procedeului de inghet-dezghet se observa
faptul ca pentru 3 cicluri de inghet-dezghet de cate 30 de minute se obtine un continut de
substanta uscata de 13.97%, crescand astfel cu 1.71% fata de continutul de substanta uscata al
probei brute (12.26%). Pentru o perioada de inghet-dezghet de 45 de minute, continutul de
substanta uscata creste cu 2.04% fata de proba initiala ajungand pana la valoarea 14.30%.
Umiditatea probelor de namol supuse procedeului de inghet-dezghet scade de la cea a
namolului brut (87.74%) pana la 85.70% cat s-a inregistrat pentru namolul supus la 3 cicluri de
inghet-dezghet de cate 45 de minute si apoi deshidratat mecanic (filtrat sub vid). Pentru namolul
supus la 3 cicluri de inghet-dezghet de cate 30 de minute umiditatea a fost de 86.03%, cu 1.71%
mai mica decat cea initiala.
Figura 4-3.Costul reducerii umiditatii namolului supus ciclurilor de inghet-dezghet (statia de tratare Voila).
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
15
In urma calculelor efectuate ca urmare a analizelor experimentale s-a constatat faptul ca
pentru a reduce umiditatea namolului cu 1.71% prin procedeul de inghet-dezghet constand in 3
cicluri de cate 30 de minute se consuma o energie de 2.318 kWh/kg S.U., iar pentru a reduce
umiditatea namolului cu 2.04% prin procedeul de inghet-dezghet constand in 3 cicluri de cate 45
de minute se consuma o energie de 2.743 kWh pentru fiecare kg de substanta uscata.
Costul reducerii umiditatii namolului variaza de la 0.179 euro/kg S.U. pentru o reducere
de umiditate de 1.2% prin filtrare sub vid a namolului timp de 10 minute pana la 0.353 euro/kg
S.U. pentru o reducere de umiditate de 2% prin 3 cicluri de inghet-dezghet de cate 45 de minute
urmata de filtrare sub vid. Pentru o reducere de umiditate de 1.7% prin 3 cicluri de inghet-
dezghet de cate 30 de minute s-a determinat a fi necesar un cost de 0.298 euro/kg S.U.
4.1.2 Procedeul de conditionare chimica a namolului
Procedeul KemiCond presupune o conditionare chimica a namolului urmat de o
deshidratare mecanica. Au fost realizate 3 analize experimentale in cadrul acestui ciclu
experimental si anume:
• Procedeul de conditionare chimica KemiCond pentru pH=3 urmat de deshidratare mecanica;
• Procedeul de conditionare chimica KemiCond pentru pH=4 urmat de deshidratare mecanica;
• Procedeul de conditionare chimica KemiCond pentru pH=5 urmat de deshidratare mecanica.
Tabel 4-2 Rezultate namol supus procedeului de conditionare chimica KemiCond (Statie de tratare Voila)
Kemi Cond pH AF
[ml] TF
[min] C
[m]
S.U.
[%]
u
[%]
S.O.
[%]
ΔW
[%]
E
[kWh]
S.U.
[kg]
CE
[euro/k
gS.U.]
CR
[euro/k
gS.U.]
CP
[euro/k
gS.U.]
Namol brut 6.6 0 0 0 12.2 87.8 10.0 0 0 0.01 - - -
Namol brut
filtrat
6.6 24 10 0 16.9 83.1 11.4 4.64 0.03 0.02 0.21 - 0.214
Namol dupa
KemiCond
3 58 10 0.68 32.7 67.3 9.15 20.5 0.03 0.02 0.21 0.0448 0.2587
Namol dupa
KemiCond
4 92 10 0.46 46.6 53.4 12.3 34.3 0.03 0.02 0.21 0.0435 0.2573
Namol dupa
KemiCond
5 26 10 0.38 21.2 78.8 9.1 9.0 0.03 0.02 0.21 0.0430 0.2568
In care:
AF – reprezinta apa eliberata de namol in urma filtrarii sub vid pe hartie de filtru;
TF – reprezinta timpul de filtrare sub vid;
C – reprezinta cantitatea de H2SO4 necesar pentru reducere pH;
S.U. – continutul de substanta uscata a probei de namol;
u – umiditatea probei de namol supusa procedeului de inghet-dezghet;
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
16
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
35
37
39
41
43
45
47
49
P1, pH=6.65 P2, pH=3 P3, pH=4 P4, pH=5
Su
bst
an
ta u
sca
ta [
%]
Probele de namol cu diferite valori de pH
Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de
namol supusa procedeului KemiCond urmata de filtrare sub
vid timp de 10 minute
S.O. – continutul de substanta organica a probei de namol;
∆W – reducerea de umiditate a probei de namol in urma procededului KemiCond;
E – reprezinta energia consumata de pompa de vacuum pentru a realiza filtrarea sub vid;
CE – costul energiei consumate cu deshidratarea mecanica;
CR – reprezinta costul reactivilor adaugati in procesul de conditionare chimica;
CP – reprezinta costul total al procedeului si se exprima in euro/kg S.U.
Figura 4-4.Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol supusa procedeului
KemiCond urmata de filtrare sub vid (namol statie de tratare Voila).
In urma conditionarii chimice KemiCond a probelor de namol prelevate se observa faptul
ca pentru proba cu pH=3 se obtine un continut de substanta uscata de 32.73%, cu 20.48% mai
mare decat proba initiala (12.26%). Pentru proba cu pH=4 s-a obtinut un continut de substanta
uscata al namolului analizat de 46.58%, insemnand o crestere cu 34.33% fata de valoarea probei
brute. Proba cu pH=5 are un continut de substanta uscata de 21.24%.
Umiditatea probelor de namol analizate a scazut de la cea a namolului brut de 87.74%
pana la 53.42% pentru namolul supus procedeului KemiCond (pH=4) urmat de filtrare sub vid.
Pentru namolul cu pH=3 s-a inregistrat o umiditate de 67.27%, cu 20.48% mai mica fata de cea
initiala, in timp ce pentru namolul cu pH=5 s-a inregistrat o umiditate de 78.76%.
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
17
505254565860626466687072747678808284
P1, pH=6.65 P2, pH=3 P3, pH=4 P4, pH=5
Um
idit
ate
[%
]
Probele de namol cu diferite valori de pH
Variatia umiditatii pentru proba de namol supusa
procedeului KemiCond urmata de filtrare sub vid timp de 10
minute
4.6
9.0
34.3
20.5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0.2138 0.2568 0.2573 0.2587
Re
du
cere
a u
mid
ita
tii
ΔW
[%
]
Cost proces KemiCond
[Euro/kg S.U.]
Costul reducerii umiditatii namolului supus procedeului
Kemicond
pH= 4 pH= 3pH= 5pH= 6.65
Figura 4-5. Variatia umiditatii pentru proba de namol supusa procedeului KemiCond urmata de filtrare sub vid (namol statie de tratare Voila).
Figura 4-6. Costul reducerii umiditatii namolului supus procedeului KemiCond (namol statie de tratare Voila).
In Figura 4-6 se prezinta costul necesar procedeului KemiCond in raport cu reducerea
umiditatii namolului. Astfel pentru o reducere de umiditate de 9% a namolului este necesara o
solutie cu pH=5 si costul intregului proces este de 0.2568 euro/kg S.U. Pentru o reducere de
umiditate de 20.5% a namolului analizat a rezultat necesara o solutie cu pH=3 si implica un cost
de 0.2587 euro/kg S.U. Pentru o reducere de umiditate de 34.3% a namolului analizat a rezultat a
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
18
fi necesara o solutie cu pH=4 si implica un cost al intregului procedeu de deshidratare de 0.2573
euro/kg S.U.
In urma analizelor experimentale efectuate a rezultat faptul ca cea mai eficienta
deshidratare se obtine pentru un pH al solutiei de 4 si in acest caz costurile de reducere a
umiditatii prin acest procedeu sunt de 0.2573 euro/kg S.U.
4.1.3 Procedeul de iradiere cu microunde
Procedeul de iradiere cu microunde s-a realizat prin supunerea probelor de namol crud la
diferite perioade de iradiere cu microunde si s-a urmarit comportarea in timpul procesului. Au
fost analizate 13 probe de namol care au fost iradiate cu microunde la intervale de cate 15
secunde pana la 2 min si 30 de secunde, dupa care probele au fost iradiate la 5, 10 si 15 minute.
Tabel 4-3 Rezultate namol iradiat cu microunde (Statie de tratare Voila)
Iradiere cu microunde T
[sec]
S.U.
[%]
u
[%]
S.O.
[%]
ΔW
[%]
E
[kWh]
S.U.
[kg]
CE
[euro/kgS.U.]
Namol brut 0 20.86 79.14 11.09 0 0 0.0066 0
Namol iradiat cu microunde
15 secunde
15 21.69 78.31 11.15 0.83 0.0042 0.0069 0.0779
Namol iradiat cu microunde
30 de secunde
30 22.46 77.54 10.42 1.60 0.0083 0.0071 0.1504
Namol iradiat cu microunde
45 de secunde
45 24.66 75.34 11.06 3.80 0.0125 0.0078 0.2056
Namol iradiat cu microunde
1 minut
60 27.56 72.44 10.50 6.70 0.0167 0.0087 0.2452
Namol iradiat cu microunde
1 minut si 15 secunde
75 30.62 69.38 10.35 9.76 0.0208 0.0097 0.2759
Namol iradiat cu microunde
1 minut si 30 de secunde
90 32.93 67.07 11.11 12.06 0.0250 0.0104 0.3079
Namol iradiat cu microunde
1 minut si 45 de secunde
105 39.12 60.88 10.09 18.25 0.0292 0.0124 0.3024
Namol iradiat cu microunde
2 minute
120 46.63 53.37 11.15 25.77 0.0333 0.0148 0.2899
Namol iradiat cu microunde
2 minute si 15 secunde
135 51.91 48.09 10.98 31.04 0.0375 0.0165 0.2930
Namol iradiat cu microunde
2 minute si 30 de secunde
150 56.18 43.82 11.14 35.32 0.0417 0.0178 0.3008
Namol iradiat cu microunde
5 minute
300 99.81 0.19 4.60 78.95 0.0833 0.0317 0.3386
Namol iradiat cu microunde
10 minute
600 99.84 0.16 4.38 78.98 0.1667 0.0317 0.6770
Namol iradiat cu microunde
15 minute
900 99.86 0.14 5.70 79.00 0.2500 0.0317 1.0153
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
19
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
namol
brut
15s 30s 45s 1 min 1 min
15s
1 min
30s
1 min
45s
2 min 2 min
15s
2 min
30s
5 min 10 min 15 min
Su
bst
an
ta u
sca
ta [
%]
Timp de iradiere
Proba de namol iradiata cu microunde la o putere nominala de
1000 W si o frecventa de 2450 Mhz
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
namol
brut
15s 30s 45s 1 min 1 min
15s
1 min
30s
1 min
45s
2 min 2 min
15s
2 min
30s
5 min 10 min 15 min
Um
idit
ate
[%
]
Timp de iradiere
Proba de namol iradiata cu microunde la o putere nominala de
1000 W si o frecventa de 2450 Mhz
In care:
T – timpul de iradiere cu microunde;
S.U. – continutul de substanta uscata a probei de namol;
u – umiditatea probei de namol supusa procedeului de iradiere cu microunde;
S.O. – continutul de substanta organica a probei de namol;
∆W – reducerea de umiditate a probei de namol;
E – reprezinta energia consumata pentru reducerea umiditatii probelor de namol prin
procedeul de iradiere cu microunde;
CE – reprezinta costul energiei consumate cu procedeul de iradiere cu microunde pentru
1 kg de substanta uscata si se exprima in euro/kg S.U.
Figura 4-7.Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol iradiata cu microunde (namol statie de tratare Voila).
Figura 4-8. Variatia umiditatii pentru proba de namol iradiata cu microunde (namol statie de tratare Voila).
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
20
0.8 1.6 3.86.7
9.8
25.8
31.0 35.3
78.9 79.0 79.0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0.606 1.170 1.598 1.907 2.145 2.254 2.278 2.338 2.632 5.263 7.893
Re
du
cere
a u
mid
ita
tii
ΔW
[%]
Energie consumata
[KWh/kg S.U.]
Energia consumata pentru reducerea umiditatii namolului iradiat
cu microunde
In urma procedeului de iradiere cu microunde a probelor de namol prelevate se observa
faptul ca namolul analizat are un continut de substanta uscata cuprins intre 20.86% pentru
namolul brut si 99.86% pentru proba iradiata cu microunde un timp de 15 minute. Se poate
observa faptul ca dupa un timp de iradiere de 5 minute namolul analizat prezinta un continut de
substanta uscata de 99.81% insemnand o crestere cu 78.95% fata de namolul crud.
Umiditatea probelor de namol analizate a scazut de la cea a namolului brut de 79.14%
pana la 0.14% pentru namolul iradiat cu microunde un timp de 15 minute. S-a observat faptul ca
dupa un timp de iradiere de 5 minute namolul analizat are o umiditate foarte mica (0.19%)
insemnand o scadere cu 78.95% fata de proba de namol crud.
Figura 4-9. Energia consumata pentru reducerea umiditatii namolului iradiat cu microunde (namol statie de tratare Voila).
De asemenea in urma rezultatelor analizelor experimentale efectuate s-a determinat
energia consumata de procesul de iradiere cu microunde in raport cu reducerea umiditatii
namolului analizat. Astfel, s-a constatat faptul ca energia consumata variaza de la 0.606 kWh/kg
S.U. pentru o reducere de umiditate de aproximativ 1% pana la 5.263 kWh/kg S.U. pentru o
reducere de umiditate de 79%.
4.2 Namol prelevat de la statia de tratare Rosu
4.2.1 Procedeul de inghet-dezghet
Procedeul de inghet-dezghet s-a realizat tot prin 3 cicluri de inghet-dezghet. Au fost
realizate 2 tipuri de cicluri de inghet-dezghet pentru 2 perioade (30 si 45 de minute).
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
21
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Su
bst
an
ta u
sca
ta [
%]
Timp de expunere [min]
Variatia continutului de substanta uscata pentru proba
de namol supusa ciclului de inghet-dezghet urmata de
filtrare sub vid timp de 10 minute
Tabel 4-4 Rezultate namol supus procedeului de inghet-dezghet (Statie de tratare Rosu)
Cicluri de
inghet-
dezghet
P
[min]
AF
[ml]
Timp de
filtrare sub
vid
[min]
S.U.
[%]
u
[%]
S.O.
[%]
ΔW
[%]
ECF
[kWh]
EPV
[kWh]
ETOT
[kWh]
S.U.
[kg]
CE
[euro/k
gS.U.]
Namol brut 0 0 0 50.9 49.1 3.8 0 - - - - -
Namol brut
filtrat
0 6 10 51.3 48.7 4.4 0.4 - 0.030 0.03 0.10 0.038
Namol dupa
inghet-
dezghet
30 26 10 61.3 38.6 3.6 10.4 0.02 0.030 0.05 0.11 0.056
Namol dupa
inghet-
dezghet
45 29 10 62.5 37.4 4.7 11.6 0.03 0.030 0.06 0.12 0.066
In care:
P – perioada unei etape de inghet/dezghet din ciclu;
AF – reprezinta apa eliberata de namol in urma filtrarii sub vid pe hartie de filtru;
S.U. – continutul de substanta uscata a probei de namol;
u – umiditatea probei de namol supusa procedeului de inghet-dezghet;
S.O. – continutul de substanta organica a probei de namol;
∆W – reducerea de umiditate a probei de namol in urma procededului de inghet-dezghet;
ECF – reprezinta energia consumata de combina frigorifica in timpul etapei de inghet;
EPV – energia consumata de pompa de vacuum pentru a realiza filtrarea sub vid;
ETOT – reprezinta energia totala consumata pentru reducerea umiditatii probelor de namol
prin procedeul de inghet-dezghet;
CE – reprezinta costul energiei consumate cu procedeul de inghet-dezghet pentru 1 kg de
substanta uscata si se exprima in Euro/kg S.U.
Figura 4-10.Variatia continutului de substanta uscata a namolului suspus la cicluri de inghet-dezghet (namol statie de tratare Rosu).
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
22
30
35
40
45
50
55
60
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Um
idit
ate
[%
]
Timp de expunere [min]
Variatia umiditatii pentru proba de namol supusa
ciclului de inghet-dezghet urmata de filtrare sub vid
timp de 10 minute
0.4
10.4
11.6
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0.039 0.056 0.066
Re
du
cere
a u
mid
ita
tii
ΔW
[%]
Cost energie consumata
[Euro/kg S.U.]
Costul reducerii umiditatii namolului supus ciclurilor de
inghet-dezghet
Figura 4-11.Variatia umiditatii namolului suspus la cicluri de inghet-dezghet (namol statie de tratare Rosu).
In urma supunerii probelor de namol prelevate procedeului de inghet-dezghet se observa
faptul ca pentru 3 cicluri de inghet-dezghet de cate 30 de minute s-a obtinut un continut de
substanta uscata de 61.3%, crescand astfel cu 10.4% fata de continutul de substanta uscata al
probei brute (50.9%). Pentru o perioada de inghet-dezghet de 45 de minute, continutul de
substanta uscata creste cu 11.6% fata de proba initiala ajungand pana la valoarea 62.5%.
Umiditatea probelor de namol supuse procedeului de inghet-dezghet scade de la cea a
namolului brut (49.1%) pana la 37.4% cat s-a inregistrat pentru namolul supus la 3 cicluri de
inghet-dezghet de cate 45 de minute si apoi deshidratat mecanic (filtrat sub vid). Pentru namolul
supus la 3 cicluri de inghet-dezghet de cate 30 de minute umiditatea a fost de 38.6%, cu 10.4%
mai mica decat cea initiala.
Figura 4-12.Costul reducerii umiditatii namolului supus ciclurilor de inghet-dezghet (statia de tratare
Rosu).
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
23
Costul reducerii umiditatii namolului variaza de la 0.039 euro/kg S.U. pentru o reducere
de umiditate de 0.4% prin filtrare sub vid a namolului timp de 10 minute pana la 0.066 euro/kg
S.U. pentru o reducere de umiditate de 11.6% prin 3 cicluri de inghet-dezghet de cate 45 de
minute urmata de filtrare sub vid. Pentru a reduce umiditatea namolului cu 10.4% prin procedeul
de inghet-dezghet in cicluri de cate 30 de minute se obtine a fi necesar un cost de 0.056 euro/kg
S.U.
4.2.2 Procedeul de conditionare chimica a namolului
Procedeul KemiCond presupune o conditionare chimica a namolului urmat de o
deshidratare mecanica. Au fost realizate 3 analize experimentale in cadrul acestui ciclu
experimental si anume:
• Procedeul de conditionare chimica KemiCond pentru pH=3 urmat de deshidratare mecanica;
• Procedeul de conditionare chimica KemiCond pentru pH=4 urmat de deshidratare mecanica;
• Procedeul de conditionare chimica KemiCond pentru pH=5 urmat de deshidratare mecanica.
Tabel 4-5 Rezultate namol supus procedeului de conditionare chimica KemiCond (Statie de tratare Rosu)
Kemi Cond pH AF
[ml] TF
[min] C
[m]
S.U.
[%]
u
[%]
S.O.
[%]
ΔW
[%] E
[kWh] S.U.
[kg]
CE
[euro/k
gS.U.]
CR
[euro/k
gS.U.]
CP
[euro/k
gS.U.]
Namol brut 6.8 0 0 0 50.9 49.1 3.8 0 0 0.06 - - -
Namol brut
filtrat
6.8 6 10 0 51.3 48.7 4.4 0.42 0.03 0.07 0.058 - 0.058
Namol dupa
KemiCond
3 7 10 1.3 51.6 48.4 6.3 0.76 0.03 0.07 0.058 0.018 0.076
Namol dupa
KemiCond
4 23 10 0.7 53.7 46.3 6.5 2.84 0.03 0.07 0.058 0.017 0.075
Namol dupa
KemiCond
5 18 10 0.5 51.5 48.5 6.6 0.59 0.03 0.07 0.058 0.017 0.075
In care:
AF – reprezinta apa eliberata de namol in urma filtrarii sub vid pe hartie de filtru;
TF – reprezinta timpul de filtrare sub vid;
C – reprezinta cantitatea de H2SO4 necesar pentru reducere pH;
S.U. – continutul de substanta uscata a probei de namol;
u – umiditatea probei de namol supusa procedeului de inghet-dezghet;
S.O. – continutul de substanta organica a probei de namol;
∆W – reducerea de umiditate a probei de namol in urma procededului KemiCond;
E – reprezinta energia consumata de pompa de vacuum pentru a realiza filtrarea sub vid;
CE – costul energiei consumate cu deshidratarea mecanica;
CR – reprezinta costul reactivilor adaugati in procesul de conditionare chimica;
CP – reprezinta costul total al procedeului si se exprima in euro/kg S.U.
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
24
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
P1, pH=6.65 P2, pH=3 P3, pH=4 P4, pH=5
Su
bst
an
ta u
sca
ta [
%]
Probele de namol cu diferite valori de pH
Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de
namol supusa procedeului KemiCond urmata de filtrare sub
vid timp de 10 minute
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
P1, pH=6.65 P2, pH=3 P3, pH=4 P4, pH=5
Um
idit
ate
[%
]
Probele de namol cu diferite valori de pH
Variatia umiditatii pentru proba de namol supusa
procedeului KemiCond urmata de filtrare sub vid timp de 10
minute
Figura 4-13.Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol supusa procedeului
KemiCond urmata de filtrare sub vid (namol statie de tratare Rosu).
Figura 4-14. Variatia umiditatii pentru proba de namol supusa procedeului KemiCond urmata de filtrare sub vid (namol statie de tratare Rosu).
In urma conditionarii chimice KemiCond a probelor de namol prelevate se observa faptul
ca pentru proba cu pH=3 se obtine un continut de substanta uscata de 51.66%, cu 0.76% mai
mare decat proba initiala (50.90%). Pentru proba cu pH=4 s-a obtinut un continut de substanta
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
25
0.40.6
2.8
0.8
0
1
2
3
0.0578 0.0749 0.0752 0.0759
Re
du
cere
a u
mid
ita
tii
ΔW
[%
]
Cost proces KemiCond
[Euro/kg S.U.]
Costul reducerii umiditatii namolului supus procedeului
Kemicond
pH= 6.8 pH= 4pH= 5 pH= 3
uscata al namolului analizat de 53.75%, insemnand o crestere cu 2.84% fata de valoarea probei
brute. Proba cu pH=5 are un continut de substanta uscata de 51.49%.
Umiditatea probelor de namol analizate a scazut de la cea a namolului brut de 49.10%
pana la 46.25% pentru namolul supus procedeului KemiCond (pH=4) urmat de filtrare sub vid.
Pentru namolul cu pH=3 s-a inregistrat o umiditate de 48.34%, cu 0.76% mai mica fata de cea
initiala, in timp ce pentru namolul cu pH=5 s-a inregistrat o umiditate de 48.51%.
Figura 4-15. Costul reducerii umiditatii namolului supus procedeului KemiCond (namol statie de tratare Rosu).
In Figura 4-15 se prezinta costul necesar procedeului KemiCond in raport cu reducerea
umiditatii namolului. Astfel pentru o reducere de umiditate de 0.6% a namolului este necesara o
solutie cu pH=5 si costul intregului proces este de 0.0749 euro/kg S.U. Pentru o reducere de
umiditate de 0.8% a namolului analizat a rezultat necesara o solutie cu pH=3 si implica un cost
de 0.0759 euro/kg S.U. Pentru o reducere de umiditate de 2.8% a namolului analizat a rezultat a
fi necesara o solutie cu pH=4 si implica un cost al intregului procedeu de deshidratare de 0.0752
euro/kg S.U.
In urma analizelor experimentale efectuate a rezultat faptul ca cea mai eficienta
deshidratare se obtine pentru un pH al solutiei de 4 si in acest caz costurile de reducere a
umiditatii prin acest procedeu sunt de 0.0752 euro/kg S.U.
4.2.3 Procedeul de iradiere cu microunde
Procedeul de iradiere cu microunde s-a realizat prin supunerea probelor de namol crud la
diferite perioade de iradiere cu microunde si s-a urmarit comportarea in timpul procesului. Au
fost analizate 13 probe de namol care au fost iradiate cu microunde la intervale de cate 15
secunde pana la 2 min si 30 de secunde, dupa care probele au fost iradiate la 5, 10 si 15 minute.
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
26
Tabel 4-6 Rezultate namol iradiat cu microunde (Statie de tratare Voila)
Iradiere cu microunde T
[sec]
S.U.
[%]
u
[%]
S.O.
[%]
ΔW
[%]
E
[kWh]
S.U.
[kg]
CE
[euro/kgS.U.]
Namol brut 0 54.62 45.38 4.57 0 0 0.0327 0
Namol iradiat cu microunde
15 secunde
15 56.64 43.36 4.25 2.02 0.0042 0.0339 0.0158
Namol iradiat cu microunde
30 de secunde
30 56.80 43.20 4.10 2.19 0.0083 0.0340 0.0315
Namol iradiat cu microunde
45 de secunde
45 57.61 42.39 3.95 2.99 0.0125 0.0345 0.0466
Namol iradiat cu microunde
1 minut
60 62.71 37.29 4.30 8.09 0.0167 0.0375 0.0571
Namol iradiat cu microunde
1 minut si 15 secunde
75 64.29 35.71 4.27 9.67 0.0208 0.0385 0.0697
Namol iradiat cu microunde
1 minut si 30 de secunde
90 67.64 32.36 4.32 13.02 0.0250 0.0405 0.0794
Namol iradiat cu microunde
1 minut si 45 de secunde
105 75.25 24.75 3.85 20.63 0.0292 0.0450 0.0833
Namol iradiat cu microunde
2 minute
120 83.58 16.42 4.36 28.96 0.0333 0.0500 0.0857
Namol iradiat cu microunde
2 minute si 15 secunde
135 88.96 11.04 6.58 34.35 0.0375 0.0532 0.0906
Namol iradiat cu microunde
2 minute si 30 de secunde
150 89.61 10.39 4.18 34.99 0.0417 0.0536 0.0999
Namol iradiat cu microunde
5 minute
300 99.81 0.19 4.60 45.19 0.0833 0.0597 0.1795
Namol iradiat cu microunde
10 minute
600 99.84 0.16 4.38 45.22 0.1667 0.0597 0.03588
Namol iradiat cu microunde
15 minute
900 99.86 0.14 5.70 45.24 0.2500 0.0597 0.05381
In care:
T – timpul de iradiere cu microunde;
S.U. – continutul de substanta uscata a probei de namol;
u – umiditatea probei de namol supusa procedeului de iradiere cu microunde;
S.O. – continutul de substanta organica a probei de namol;
∆W – reducerea de umiditate a probei de namol;
E – reprezinta energia consumata pentru reducerea umiditatii probelor de namol prin
procedeul de iradiere cu microunde;
CE – reprezinta costul energiei consumate cu procedeul de iradiere cu microunde pentru
1 kg de substanta uscata si se exprima in euro/kg S.U.
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
27
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
namol
brut
15s 30s 45s 1 min 1 min
15s
1 min
30s
1 min
45s
2 min 2 min
15s
2 min
30s
5 min 10 min 15 min
Su
bst
an
ta u
sca
ta [
%]
Timp de iradiere
Proba de namol iradiata cu microunde la o putere nominala de
1000 W si o frecventa de 2450 Mhz
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
namol
brut
15s 30s 45s 1 min 1 min
15s
1 min
30s
1 min
45s
2 min 2 min
15s
2 min
30s
5 min 10 min 15 min
Um
idit
ate
[%
]
Timp de iradiere
Proba de namol iradiata cu microunde la o putere nominala de
1000 W si o frecventa de 2450 Mhz
Figura 4-16.Variatia continutului de substanta uscata pentru proba de namol iradiata cu microunde (namol statie de tratare Rosu).
Figura 4-17. Variatia umiditatii pentru proba de namol iradiata cu microunde (namol statie de tratare Rosu).
In urma procedeului de iradiere cu microunde a probelor de namol prelevate se observa
faptul ca namolul analizat are un continut de substanta uscata cuprins intre 54.62% pentru
namolul brut si 99.86% pentru proba iradiata cu microunde un timp de 15 minute. Se poate
observa faptul ca dupa un timp de iradiere de 5 minute namolul analizat prezinta un continut de
substanta uscata de 99.91% insemnand o crestere cu 45.19% fata de namolul crud.
Umiditatea probelor de namol analizate a scazut de la cea a namolului brut de 45.38%
pana la 0.14% pentru namolul iradiat cu microunde un timp de 15 minute. S-a observat faptul ca
dupa un timp de iradiere de 5 minute namolul analizat are o umiditate foarte mica (0.19%)
insemnand o scadere cu 45.19% fata de proba de namol crud.
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
28
2.0 2.23.0
8.19.7 13.0
20.6
29.0
34.3 35.0
45.2 45.2 45.2
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0.123 0.245 0.363 0.444 0.542 0.618 0.648 0.666 0.704 0.777 1.395 2.790 4.183
Re
du
cere
a u
mid
ita
tii
ΔW
[%]
Energie consumata
[KWh/kg S.U.]
Energia consumata pentru reducerea umiditatii namolului iradiat
cu microunde
Figura 4-18. Energia consumata pentru reducerea umiditatii namolului iradiat cu microunde (namol statie de tratare Rosu).
De asemenea in urma rezultatelor analizelor experimentale efectuate s-a determinat
energia consumata de procesul de iradiere cu microunde in raport cu reducerea umiditatii
namolului analizat. Astfel, s-a constatat faptul ca energia consumata variaza de la 0.123 kWh/kg
S.U. pentru o reducere de umiditate de 2% pana la 1.395 kWh/kg S.U. pentru o reducere de
umiditate de 45%.
4.3 Aplicarea practica a rezultatelor experimentale
4.3.1 Namolul provenit de la statiile de tratare din Romania
Cantitatile tipurilor de namol de tratare a apei potabile nu este cuantificata, dar o cantitate
aproximativa poate fi dedusa. Cantitatea totala de apa potabila produsa in Romania a fost in
2009 de 1,064 mii m3/an (Institutul National de Statistica), din care 704 mii m3/an provenind din
surse de suprafata. Pornind de la ratele prezentate mai sus referitoare la productia de namol de
tratare, cantitatea acestui namol produs la nivel national poate fi estimata la 28.000 S.U./an.
Intrucat majoritatea namolului rezulta din sedimentarea particulelor minerale, densitatea in
substanta uscata este in jur de 2 t/m3 si, ca urmare, greutatea namolului de tratare produs in
Romania poate fi estimata la 56.000 t S.U./an [68].
4.3.2 Namolul provenit de la statia de tratare Voila
In urma realizarii analizelor experimentale pe namolul prelevat de la statia de tratare Voila
prin procedeul de conditionare chimica KemiCond, s-a constatat faptul ca se poate realiza o
corelatie intre cantitatea de H2SO4 necesara pentru a reduce pH-ul si pH-ul namolului.
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
29
0
0.38
0.460.68
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
pH
na
mo
l[u
nit
. p
H]
H2SO4 [ml]
Cantitate de H2SO4 adaugata pentru reducerea pH-ului in
probele de namol
Figura 4-19. Variatia cantitatii de H2SO4 necesare pentru a reduce pH-ul namolului (statie de tratare Voila).
Corelatia determinata in urma analizelor experimentale este:
� = . ��� − �. ��� × �� [4. 1]
Unde:
C – reprezinta cantitatea de H2SO4 necesara pentru reducere pH [ml];
pH – valoare pH namol.
In urma realizarii analizelor experimentale pentru a se urmari deshidratarea namolului
prelevat prin iradiere cu microunde s-a determinat energia consumata cu acest proces si s-a
constatat faptul ca se poate realiza o corelatie intre energia consumata cu procesul de iradiere cu
microunde si reducerea umiditatii namolului. Corelatia definita este:
� = �. ���� × ��� + �. ���� × ��+ . ���� [4. 2]
Unde:
E – reprezinta energia consumata cu procedeul de iradiere cu microunde [KWh/kg S.U.]; ∆W – reprezinta reducerea umiditatii namolului [%]. C – reprezinta costul energiei consumate [Euro/kg S.U.];
In urma realizarii analizelor experimentale pentru a se urmari deshidratarea namolului
prelevat prin iradiere cu microunde s-a determinat costul energiei consumate cu acest proces si
s-a constatat faptul ca se poate realiza o corelatie intre costul energiei consumate cu procesul de
iradiere cu microunde si reducerea umiditatii namolului. Corelatia definita este:
� = �. ����� × ��� + �. ���� × ��+ �. � [4. 3]
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
30
0.8 1.6 3.86.7
9.8
25.8
31.0 35.3
78.9 79.0 79.0
y = 0.8404x2 - 0.9555x - 0.9508
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0.078 0.150 0.206 0.245 0.276 0.290 0.293 0.301 0.339 0.677 1.015
Re
du
cere
a u
mid
ita
tii
ΔW
[%]
Cost energie consumata
[Euro/kg S.U.]
Costul reducerii umiditatii namolului iradiat cu mcrounde
0
0.52
0.741.31
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4
pH
na
mo
l[u
nit
. p
H]
H2SO4 [ml]
Cantitate de H2SO4 adaugata pentru reducerea pH-ului in
probele de namol
Figura 4-20. Costul reducerii umiditatii namolului iradiat cu microunde (namol statie de tratare
Voila).
Dupa cum se poate observa in Figura 4-20, costul energiei consumate cu procedeul de
iradiere cu microunde variaza de la 0.078 Euro/kg S.U. pentru o reducere de umiditate de
aproximativ 1% pana la 0.339 Euro/kg S.U. pentru o reducere de umiditate a namolului de 79%.
4.3.3 Namolul provenit de la statia de tratare Rosu
In urma realizarii analizelor experimentale pe namolul prelevat de la statia de tratare Voila
prin procedeul de conditionare chimica KemiCond, s-a constatat faptul ca se poate realiza o
corelatie intre cantitatea de H2SO4 necesara pentru a reduce pH-ul si pH-ul namolului.
Figura 4-21. Variatia cantitatii de H2SO4 necesare pentru a reduce pH-ul namolului (statie de tratare Rosu).
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
31
2.0 2.23.0
8.1
9.7 13.0
20.6
29.0
34.3 35.0
45.2 45.2 45.2
y = 0.0836x2 + 3.1668x - 4.9285
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0.016 0.032 0.047 0.057 0.070 0.079 0.083 0.086 0.091 0.100 0.179 0.359 0.538
Re
du
cere
a u
mid
ita
tii
ΔW
[%]
Cost energie consumata
[Euro/kg S.U.]
Costul reducerii umiditatii namolului iradiat cu microunde
Corelatia determinata in urma analizelor experimentale este:
� = �. �� − �. ���� × �� [4. 4]
Unde:
C – reprezinta cantitatea de H2SO4 necesara pentru reducere pH [ml];
pH – valoare pH namol.
In urma realizarii analizelor experimentale pentru a se urmari deshidratarea namolului
prelevat prin iradiere cu microunde s-a determinat energia consumata cu acest proces si s-a
constatat faptul ca se poate realiza o corelatie intre energia consumata cu procesul de iradiere cu
microunde si reducerea umiditatii namolului. Corelatia definita este:
� = �. ���� × ��� − �. ���� × ��+ �. ��� [4. 5]
Unde:
E – reprezinta energia consumata cu procedeul de iradiere cu microunde [KWh/kg S.U.]; ∆W – reprezinta reducerea umiditatii namolului [%]. C – reprezinta costul energiei consumate [Euro/kg S.U.];
In urma realizarii analizelor experimentale pentru a se urmari deshidratarea namolului
prelevat prin iradiere cu microunde s-a determinat costul energiei consumate cu acest proces si
s-a constatat faptul ca se poate realiza o corelatie intre costul energiei consumate cu procesul de
iradiere cu microunde si reducerea umiditatii namolului. Corelatia definita este:
� = �. ���� × ��� − �. ���� × ��+ �. ��� [4. 6]
Figura 4-22. Costul reducerii umiditatii namolului iradiat cu microunde (namol statie de tratare
Rosu).
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
32
5 Concluzii
5.1 Continutul lucrarii
Lucrarea cuprinde 140 pagini, 94 de figuri, un numar de 32 tabele si o bibliografie cu 95
de titluri.
In capitolul 1 sunt prezentate statistici despre statiile de tratare din Romania si cantitatile
de namol produse. Este pus in evidenta faptul ca si namolul rezultat in urma proceselor de
tratare, cu toate ca este in cantitati foarte mici in comparatie cu namolul rezultat de la epurare,
este necesar sa fie deshidratat pentru a reduce considerabil cantitatea care urmeaza sa fie
depozitata.
Se enunta obiectivele cercetarilor experimentale cu scopul de a aplica procese tipice de
deshidratare a namolului provenit de la statiile de epurare pe namoluri prelevate de la statii de
tratare din Romania.
Stadiul actual al tratarii namolurilor provenite de la statiile de potabilizare a apei se
prezinta in capitolul 2. Sunt prezentate:
• Caracteristicile namolurilor din decantoare si ale apelor de la spalare filtre;
• Stadiul actual al namolului produs in statiile de tratare din Romania.
In paragraful 2.1 sunt prezentate principalele procese utilizate cu scopul de a trata apa
bruta si care genereaza namoluri. De asemenea, lucrarea include o clasificare a namolurilor
depinzand de origine, poluarea apei la sursa si treptele de tratare (Tabel 2-1).
In paragraful 2.2, lucrarea prezinta legislatia aplicabila gestionarii namolului rezultat din
procesul de tratare a apei. In cadrul acestui paragraf sunt enumerate directivele/deciziile si
reglementarile nationale cu privire la namolul rezultat din procesul de tratare a apei.
Paragraful 2.3 din lucrare cuprinde caracteristicile fizice ale namolurilor din decantoare si
ale apelor de la spalare filtre. Sunt prezentate sintetic rezultate ale unor cercetari din literatura
care caracterizeaza namolurile din punct de vedere fizic. Pentru apele de la spalare filtre sunt
prezentate urmatoarele caracteristici fizice: diametrul normal, porozitatea si permeabilitatea
particulelor agregate.
In cadrul paragrafului 2.4 sunt prezentate caracteristicile chimice ale namolurilor din
decantoare si ale apelor de la spalare filtre. Sunt prezentate, din literatura de specialitate, analize
ale metalelor totale si continut de levigat cu arsenic in namoluri cu coagulant.
In paragraful 2.5 lucrarea sintetizeaza bazele alegerii schemelor tehnologice pentru
recuperarea apelor de la spalarea filtrelor. In cadrul acestui paragraf sunt, de asemenea, descrise
procesele de recuperare a apelor de la spalare filtre.
Lucrarea sintetizeaza, in cadrul paragrafului 2.6, schemele pentru ingrosarea namolurilor
rezultate din procesul de tratare a apei si diferite metode de deshidratare a namolurilor utilizate
in prezent.
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
33
In paragraful 2.7 este prezentat stadiul actual al namolului produs in statiile de tratare din
Romania. Astfel, sunt detaliate informatii statistice cu privire la calitatea, cantitatea si
depozitarea namolului produs de statiile de tratare.
In capitolul 3 din lucrare sunt analizate obiectivele cercetarilor experimentale, se prezinta
metodologia de prelevare a namolurilor, echipamentele si materialele utilizate in cadrul
cercetarilor experimentale. Tot in cadrul acestui capitol sunt descrise ciclurile experimentale
realizate de autor in cadrul lucrarii pentru cele 2 tipuri de namol prelevat si anume:
• Namol prelevat de la statia de tratare Voila a municipiului Campina;
• Namol prelevat de la statia de tratare Rosu a municipiului Bucuresti.
Rezultatele cercetarilor experimentale sunt prezentate in capitolul 4. Pentru fiecare tip de
namol prelevat de la cele doua statii de tratare s-au determinat: continutul de substanta uscata,
umiditatea si concentratia de substanta organica.
In tabelele urmatoare (Tabel 5-1 si Tabel 5-2) sunt prezentate centralizat reducerile de
umiditate obtinute in urma analizelor experimentale si costul necesar obtinerii lor prin cele 3
procedee de deshidratare abordate in lucrare pentru ambele tipuri de namoluri (de la statia de
tratare Voila si de la statia de tratare Rosu).
Tabel 5-1 Reducerile de umiditate obtinute si costul necesar reducerii umiditatii – namol ST Voila
Procedeu Umiditate
[%]
Reducere de
umiditate
[%]
Cost proces
[euro/kgS.U.]
Cicluri de inghet-dezghet urmate de deshidratare mecanica (filtrare sub vid)
Namol brut filtrat sub vid 86.5 1.2 0.178
Cicluri de inghet-dezghet de cate 30 de minute 86.1 1.7 0.298
Cicluri de inghet-dezghet de cate 45 de minute 85.7 2.0 0.353
Procedeu de conditionare chimica a namolului dupa procesul KemiCond urmat de deshidratare mecanica
Namol rezultat dupa KemiCond (pH=3) 67.3 20.5 0.2587
Namol rezultat dupa KemiCond (pH=4) 53.4 34.3 0.2573
Namol rezultat dupa KemiCond (pH=5) 78.8 9.0 0.2568
Procedeu de iradiere cu microunde
Namol iradiat cu microunde 15 secunde 78.31 0.83 0.0779
Namol iradiat cu microunde 30 de secunde 77.54 1.60 0.1504
Namol iradiat cu microunde 45 de secunde 75.34 3.80 0.2056
Namol iradiat cu microunde 1 minut 72.44 6.70 0.2452
Namol iradiat cu microunde 1 minut si 15 secunde 69.38 9.76 0.2759
Namol iradiat cu microunde 1 minut si 30 de secunde 67.07 12.06 0.3079
Namol iradiat cu microunde 1 minut si 45 de secunde 60.88 18.25 0.3024
Namol iradiat cu microunde 2 minute 53.37 25.77 0.2899
Namol iradiat cu microunde 2 minute si 15 secunde 48.09 31.04 0.2930
Namol iradiat cu microunde 2 minute si 30 de secunde 43.82 35.32 0.3008
Namol iradiat cu microunde 5 minute 0.19 78.95 0.3386
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
34
Tabel 5-2 Reducerile de umiditate obtinute si costul necesar reducerii umiditatii – namol ST Rosu
Procedeu Umiditate
[%]
Reducere de
umiditate
[%]
Cost proces
[euro/kgS.U.]
Cicluri de inghet-dezghet urmate de deshidratare mecanica (filtrare sub vid)
Namol brut filtrat sub vid 48.7 0.4 0.038
Cicluri de inghet-dezghet de cate 30 de minute 38.6 10.4 0.056
Cicluri de inghet-dezghet de cate 45 de minute 37.4 11.6 0.066
Procedeu de conditionare chimica a namolului dupa procesul KemiCond urmat de deshidratare mecanica
Namol rezultat dupa KemiCond (pH=3) 48.4 0.76 0.0759
Namol rezultat dupa KemiCond (pH=4) 46.3 2.84 0.0752
Namol rezultat dupa KemiCond (pH=5) 48.5 0.59 0.0749
Procedeu de iradiere cu microunde
Namol iradiat cu microunde 15 secunde 43.36 2.02 0.0158
Namol iradiat cu microunde 30 de secunde 43.20 2.19 0.0315
Namol iradiat cu microunde 45 de secunde 42.39 2.99 0.0466
Namol iradiat cu microunde 1 minut 37.29 8.09 0.0571
Namol iradiat cu microunde 1 minut si 15 secunde 35.71 9.67 0.0697
Namol iradiat cu microunde 1 minut si 30 de secunde 32.36 13.02 0.0794
Namol iradiat cu microunde 1 minut si 45 de secunde 24.75 20.63 0.0833
Namol iradiat cu microunde 2 minute 16.42 28.96 0.0857
Namol iradiat cu microunde 2 minute si 15 secunde 11.04 34.35 0.0906
Namol iradiat cu microunde 2 minute si 30 de secunde 10.39 34.99 0.0999
Namol iradiat cu microunde 5 minute 0.19 45.19 0.1795
Paragraful 4.3 din lucrare cuprinde aplicarea practica a rezultatelor. In cadrul acestui
paragraf sunt prezntate diferite metode uzuale de depozitare a namolului provenit de la statiile
de tratare si corelatii determinate in urma analizelor experimentale pentru fiecare tip de namol
prelevat de la cele doua statii de tratare. Corelatiile determinate sunt:
• Determinarea cantitatii de H2SO4 necesare pentru reducerea pH-ului namolului in procedeul KemiCond in functie de pH;
• Determinarea energiei consumate cu procedeul de iradiere cu microunde in raport cu reducerea umiditatii namolului;
• Determinarea costului energiei consumate cu procedeul de iradiere cu microunde in raport cu reducerea umiditatii namolului.
5.2 Elemente originale si contributiile autorului
In lucrare sunt prezentate, pe baza unei ample bibliografii, cele mai noi elemente teoretice
si practice care intervin in procesele de deshidratare a namolurilor provenite de la statiile de
potabilizare.
Bazele lucrarii sunt constituite din analize experimentale pe probe de namol prelevate de
la doua statii de tratare din Romania si anume: statia de tratare Voila si statia de tratare Rosu.
Elementele originale si contributiile autorului sunt:
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
35
• Analiza experimentala a 3 procedee de deshidratare a namolurilor provenite de la statiile de tratare cu scopul de a obtine o reducere a volumului de namol; cele trei procedee de deshidratare analizate au fost:
o Cicluri de inghet-dezghet – care s-au realizat prin 3 cicluri de inghet-dezghet pentru 2 perioade de inghet si dezghet (de 30 si 45 de minute);
o Conditionare chimica dupa reteta KemiCond urmata de deshidratare mecanica (filtrare sub vid) – au fost realizate 3 analize experimentale in cadrul acestui procedeu (pentru probe de namol cu pH de 3, 4 si 5);
o Iradiere cu microunde – care s-a realizat prin supunerea probelor de namol crud la diferite perioade de iradiere cu microunde si s-a urmarit comportarea in timpul procesului;
• Identificarea parametrilor dominanti in stabilirea cineticii reactiilor care intervin in procesele de deshidratare a namolurilor;
• Comparatii tehnico-economice privind eficienta diferitelor procedee de deshidratare si stabilirea relatiilor de calcul a costurilor de operare particularizate pentru cele doua statii de tratare analizate;
• Propunerea de corelatii intre diferiti parametrii analizati: o Determinarea cantitatii de H2SO4 necesare pentru reducerea pH-ului
namolului in procedeul de conditionare chimica; o Determinarea energiei consumate cu procedeul de iradiere cu microunde in
raport cu reducerea umiditatii namolului; o Determinarea costului energiei consumate cu procedeul de iradiere cu
microunde in raport cu reducerea umiditatii namolului.
Cercetarile teoretice si experimentale din lucrare deschid calea spre a aplica diferite
metode de deshidratare a namolurilor utilizate in prezent pe namoluri provenite de la epurarea
apelor si pentru namolurile rezultate in urma potabilizarii apei brute.
Rezultatele tezei au fost valorificate intr-o serie de publicatii stiintifice printre care se
mentioneaza:
• Art. „Deshidratarea namolurilor provenite de la statiile de tratare prin iradiere
cu microunde”, autori Mihai Iorgulescu si Gabriel Racoviteanu, publicat in cadrul conferintei Tehnico-Stiintifice „Performanta in serviciile de apa-canal”, conferinta Internationala „Danube – Eastern Europe Regional Water Forum” Palatul Parlamentului, 16-18 iunie 2014;
• Art. „Deshidratarea namolurilor provenite de la statiile de tratare prin iradiere
cu microunde”, autori Mihai Iorgulescu si Gabriel Racoviteanu, publicat in revista tehnica RomAqua, an XX, nr. 4/2014, Vol. 94, pag. 25 – 33.
5.3 Perspectiva dezvoltarii subiectului
Necesitatea micsorarii volumelor de namol provenite de la statiile de tratare din Romania
impune ca necesitati obiective:
• Aplicarea procedeelor de deshidratare abordate in lucrare pe toate tipurile de namol de la tratare existente in Romania;
• Elaborarea de scheme de tratare si deshidratare a namolurilor provenite de la potabilizarea apei;
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
36
• Dezvoltarea unor laboratoare de analiza regionale in care se va analiza experimental deshidratarea namolului pentru a se determina procedeul optim de deshidratare care trebuie aplicat.
Se impun eforturi si cercetari suplimentare pentru analizarea tuturor procedeelor de
deshidratare utilizate in prezent pentru namolurile rezultate de la epurare si pentru namolurile
provenite de la tratarea apei brute.
Bibliografie selectiva
1. A. Manescu, M. Sandu, O. Ianculescu. Alimentari cu apa. Editura Didactica si Pedagogica,
Bucuresti, 1994.
3. Adler, P.M. Heterocoagulation in shear flow, vol.83. Journal Colloid Interference Science,
1981.
6. AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION, RAYMOND D. LETTERMAN. Water
Quality and Treatment - Fifth Edition. McGRAW-HILL, New York, 1999.
9. AWWA. Committee report: Lime softening sludge treatment and disposal. 1981.
11. AWWA. Management of Water Treatment Plant Residuals. American Water Works
Association, Denver, 1996.
12. Brian E. Peck, Jerry S. Russell. Water treatment plant design - Fourth Edition - Process
Residuals. McGRAW-HILL, New York, 2004.
15. Cornwell, D. A. and J. Susan. Characteristics of acid-treated alum sludges. AWWA
Journal, AWWA (1979).
21. Costin, Berevoianu. Contributii privind dezvoltarea tehnicii recuperarii apei de la spalare.
Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, Bucuresti, 1997.
22. Dean, J.B. Disposal of Wastes from Filter Plants and Coagulation Basins. AWWA Journal,
45(11) (1953).
27. Directiva privind evaluarea strategica de mediu 2001/42/EEC.
29. Directiva privind protectia apelor subterane impotriva poluarii si deteriorarii
2006/118/EC.
30. Directiva privind standardele de calitate a mediului in politica apei 2008/105.
33. Directiva privind deseurile 98/2008/CE.
36. EE&T. Residuals Management Options. Philadelphia, 1996.
41. Gates, CD., and R.F. McDermott. Characterization and Conditioning of Water Treatment
Plant Sludge. AWWA Journal, 60(3) (1968).
REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT
37
50. Iorgulescu M., Racoviteanu G. Estimarea rapida a greutatilor specifice pentru namolurile
din statiile de epurare in functie de umiditate. In Conferinta Internationala Totul pentru o
apa curata (Pitesti 2011).
51. JAMES K.EDZWALD, EDITOR. Water Quality & Treatment - Sixth Edition. American
Water Works Association, Denver, 2011.
52. Kemirawater. KemiCond Learning Compendium, version 1.0.
54. Knocke, W., and Wakeland, D.L. Journal AWWA75. 1983.
55. Knocke, W. R., C. M. Dishman, and G. F. Miller. Measurement of chemical sludge floc
density and implications related to sludge dewatering. Water Environ. Res., 65 (1993).
65. Martel, C. James. Development and design of sludge freezing beds. JEED, 115(4) (1989),
799-808.
68. MOTT MACDONALD, ISPE, UTCB, BIOTEHNOL. Elaborarea politicii nationale de
gestionare a namolurilor de epurare. AM POS Mediu, Bucuresti, 2013.
72. Novak, J. T. and D. C. Calkins. Sludge dewatering and its physical properties. AWWA
Journal, 67, AWWA (1973), 42-45.
73. OFFICE OF RESEARCH AND DEVELOPMENT CINCINNATI, OH 45268. Technology
Transfer Handbook - Management of Water Treatment Plant Residuals. United States
Environmental Protection Agency, Cincinnati, 1996.
76. PROED SA - BUCURESTI. Ghid de proiectare a constructiilor pentru tratarea apei in
vederea potabilizarii. Ministerul transporturilor, constructiilor si turismului, Bucuresti,
2003.
79. Rodica, Jalba. Contributii privind optimizarea proceselor de tratare a apei in vederea
reducerii concentratiei de aluminiu rezidual. Teza de doctorat, Bucuresti, 1994.
84. Snoeyink, V. L. Characteristics and Handling of Wastes from Groundwater Treatment
Systems. In Sunday Seminar on Experience with Groundwater Contamination ( 1984).
87. Van Benschoten, J. E., J. N. Jensen, and A. R. Griffin. Land Application of Water
Treatment Plant Sludge. 1991.
94. William R. Knocke, Jeff R. Hamon and Betsy E. Dulin. Effects of Coagulation on Sludge
Thickening and Dewatering. Journal American Water Works Association (1987), 89-98.