Mitä liete on jätevedenpuhdistuksessa?
Jokainen jätevedenpuhdistamo tuottaa jäännösvirran, jota ei voida jättää huomiotta: lietettä. Ensisijaisesta selkeyttimestä, toissijaisesta selkeyttimestä ja kemiallisesta flokkulointisäiliöstä kerääntyvät laskeutuneet epäpuhtaudet tummaksi, viskoosiksi lietteenä, joka on edelleen 95-99 painoprosenttia vettä . Toisin sanoen käsittelylaitokselta lähtevä "jäte" on enimmäkseen vettä, jonka se oli tarkoitus poistaa tulevasta virtauksesta.
Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto määrittelee jätevesilietteen kiinteäksi, puolikiinteäksi tai nestemäiseksi jäännökseksi, joka syntyy kunnallisen jäteveden käsittelyssä. Encyclopaedia Britannica käyttää samanlaista määritelmää: kiinteä, puolikiinteä tai lieteinen jäännösmateriaali, joka syntyy jätevedenkäsittelyprosessien sivutuotteena. Kun liete on stabiloitu täyttämään hyötykäyttöä koskevat säädökset, sitä kutsutaan biokiinteiksi aineiksi.
Lietteen koostumus muuttuu lähteen mukaan. Vuonna a kunnallinen jätevedenpuhdistamo , liete sisältää runsaasti kotimaista orgaanista ainesta, typpeä ja fosforia; teollisuusalueella se voi sisältää kemiallisia saostumia, raskasmetalleja tai öljyjä. Se, mikä pysyy vakiona, on tehtävä: tiivistä kiinteät aineet, vähennä vesipitoisuutta ja stabiloi jäljelle jäänyt materiaali ennen hävittämistä tai uudelleenkäyttöä.
Alla olevassa taulukossa on yhteenveto murto-osista, joilla on eniten merkitystä hoitopäätösten kannalta.
| Komponentti | Osuus kokonaismassasta | Vaikutus hoitoon |
|---|---|---|
| Vesi | 95–99 % | Asettaa pumpun, varastoinnin ja kuljetuksen äänenvoimakkuuden |
| Orgaaninen aine | 50-70 % kuiva-aineesta | Pääasiallinen hajun ja hajoamisen aiheuttaja; ruoansulatuksen kohde |
| Ravinteet (typpi, fosfori) | 1-5 % kuiva-ainetta | Anna lannoitteen arvo; aiheuttaa ravinnekuormitusriskejä |
| Epäorgaaniset kiinteät aineet | 20-40 % kuiva-aineesta | Hiekka ja metallisuolat, jotka kuluttavat pumppuja ja seulapintoja |
| Jäljet epäpuhtaudet | Muuttuva | Mikromuovit, raskasmetallit ja taudinaiheuttajat muokkaavat hävityssääntöjä |
Kuinka lietettä syntyy käsittelyjunassa?
Liete ei ole yksittäinen materiaali. Se muodostuu prosessin eri kohdissa, ja lähtökohta ohjaa lietteen käyttäytymistä vedenpoistolaitteissa.
Primääriliete
Seulonnan ja hiekanpoiston jälkeen primaarinen selkeytin erottelee raskaimmat orgaaniset kiintoaineet. Primääriliete kuljettaa noin 50–60 % suspendoituneesta kiintoaineesta tavanomaisessa yhdyskuntavirtauksessa. Se on kuitumainen, hiekkainen ja voimakkaasti hajuinen, mutta se vapauttaa vettä suhteellisen helposti, mikä tekee siitä helpoimmin sakeutuvan ja kuivattavan lietteen.
Toissijainen (biologinen) liete
Biologinen reaktori muuttaa liuenneen orgaanisen aineksen bakteeribiomassaksi. Kun biomassa laskeutuu toissijaiseen selkeyttimeen, se poistetaan aktiivilietteenä (WAS). WAS jättää säiliöön vain 0,5–1,5 % kuiva-ainepitoisuutta, ja sen bakteerisolut sitovat vettä niin tiukasti, että se vaatii enemmän polymeeriä ja pidempiä retentioaikoja vedenpoistossa. Koska eri lietetyypit reagoivat eri tavalla vedenpoistoon , pelkkä primäärilietteen kokoinen kone kamppailee usein WAS:n hallitsemalla virralla. Siksi useimmat kasvit yhdistävät nämä kaksi virtaa yhtenäisemmän rehun luomiseksi.
Kemiallinen liete
Kemiallinen annostelu fosforin poistamiseksi tai koaguloimiseksi tuottaa metallihydroksidihiutaleita. Kemiallinen liete on tiheää, hienorakeista ja hankaavaa; se lisää polymeerien kysyntää ja voi lyhentää pumppujen tiivisteiden ja puristussiivisten käyttöikää. Puskurisäiliö, joka homogenisoi primääri-, toisio- ja kemiallisen lietteen ennen vedenpoistoa, on yksinkertainen investointi, jolla on suuria hyötyjä.
Kuva 1. Selkeytyssäiliökaavio: syöttö tulee lähelle keskustaa, selkeytetty jätevesi valuu yli reunan ja lietepeite vedetään pois alivirtaukseksi sakeuttamista varten.
Kosteus on todellinen ongelma
Kosteuspitoisuus on tärkein yksittäinen luku lietteen käsittelyssä. Raaka yhdyskuntaliete on tyypillisesti 97–99 % vettä. Sakeuttaminen poistaa vapaan veden hiukkasten välistä, vedenpoisto poistaa sitoutuneen veden ja kuivaus haihduttaa loput. Kunkin vaiheen vaikutus on esitetty alla.
Kosteuden vähentäminen tyypillisissä hoitovaiheissa. Vaihearvot edustavat yleisesti saavutettuja alueita yhdyskuntalietteelle; todelliset luvut riippuvat lietteen lähteestä, polymeerin annostelusta ja laitteiden suorituskyvystä.
Aritmetiikka on silmiinpistävää. Yksi tonni lietettä 99 % kosteudella sisältää vain 10 kg kuiva-ainetta. Saman kuiva-ainemassan vedenpoisto 25 %:iin kuiva-aineesta tuottaa noin 40 kg kakkua, mikä merkitsee 25-kertaisen varastoinnin, pumppauksen ja kuljetuksen painon laskua. Siksi vedenpoistolaitteistoon tehdyt investoinnit maksetaan yleensä takaisin kuljetussäästöillä lyhyen käyttöajan sisällä.
Miksi käsittelemätöntä lietettä ei voida hävittää suoraan
Käsittelemätön liete on biologisesti epästabiilia. Orgaaninen aines hajoaa edelleen vapauttaen rikkivetyä ja ammoniakkia; materiaali haisee, houkuttelee vektoreita ja kuluttaa happea joutuessaan ympäristöön. Taudinaiheuttajat, kuten salmonella ja enterovirukset, selviävät viikkoja raakalieteessä, joten suora maaperän hävittäminen tuo todellista kansanterveysriskiä.
Sääntelyviranomaiset ovat vastanneet tiukoilla säännöillä. Yhdysvalloissa EPA:n 40 CFR Part 503 -sääntö edellyttää, että biokiinteiden aineiden on täytettävä patogeenien indikaattoreita ja raskasmetalleja koskevat rajat ennen maan levittämistä. Euroopassa yhdyskuntajätevesien käsittelyä koskeva direktiivi ja kansalliset sitä koskevat lait ovat työstäneet alaa kohti lietteen stabilointia ja ravinteiden talteenottoa. Lietteen käsittely on siksi lupavaatimus, ei valinta.
Kustannukset vahvistavat asiaa. Toimialaarviot yleensä määrittävät 20–50 % jätevesilaitoksen käyttöbudjetista lietteen käsittelyyn ja hävittämiseen. Koska kuljetus- ja kaatomaksut veloitetaan painon mukaan, veden jättäminen kakkuun muuttuu suoraan rahaksi.
Lietteenkäsittelyjuna
Lietetyypistä riippumatta käsittelyjärjestys noudattaa samaa nelivaiheista logiikkaa: sakeuta, stabiloi, kuivaa ja tarvittaessa kuivaa. Jokainen vaihe kohdistuu eri osaan vettä ja valmistelee materiaalia seuraavaa vaihetta varten.
Paksuminen
Paksuminen concentrates sludge from about 1% to 4–6% dry solids by removing free water. Gravity belt thickeners, drum thickeners and flotation units are common choices. The water removed is returned to the plant inlet, and the smaller sludge volume allows downstream digesters or dewatering machines to be sized smaller.
Vedenpoisto
Mekaaninen vedenpoisto poistaa sakeuttamisen jälkeen jääneen veden. Hihnasuodatinpuristimet ja sentrifugit ovat työhevosia suurille virtauksille, kun taas kammiosuodatinpuristimet antavat korkean kuivuuden eräkäytössä. A ruuvipuristin lietteen vedenpoistokone on yleinen valinta biologisille ja teollisille lietteille, koska sen hitaasti pyörivä ruuvi puristaa lietteen kiilalankaverkkoa vasten ilman sentrifugin suuria nopeuksia ja pesuveden tarvetta.
Ruuvipuristinlietteen vedenpoistokone, kiinteän ja nesteen erottimen valmistajat Qingben Environmental Protection on kiinalainen ruuvipuristinlietteen vedenpoistokoneiden valmistaja ja kiinteän nesteen erottimen tehdas, Profe... Näytä tuote → Kun hävitysreitti vaatii vielä kuivemman kakun, a korkeapainehihna jatkuva lietteen syvä vedenpoistokone käyttää asteittain korkeampaa painetta kakun kiintoaineksen työntämiseksi noin 25 %:sta 35–60 %:iin, mikä vähentää kaatopaikalle tai poltettavaksi lähetettävää tonnimäärää toisella leveällä marginaalilla.
Korkeapainehihnan jatkuvan lietteen syväkuivauskoneiden valmistajat Qingben Environmental Protection on kiinalainen korkeapainehihna jatkuva lietteen syvävedenpoistokoneiden valmistaja ja tehdas, Profe... Näytä tuote → Tyypilliset kakun kuiva-ainesarjat yleisiin vedenpoisto- ja kuivaustekniikoihin. Palkit kattavat laitetiedotteissa ja alan kirjallisuudessa raportoidut vähimmäis- ja maksimiarvot.
| Tekniikka | Tyypillisiä kakun kiintoaineita | Soveltuu parhaiten | Tärkein kompromissi |
|---|---|---|---|
| Ruuvipuristin | 20–35 % | Biologinen liete, öljyinen ja vaihteleva rehu | Vähemmän energiaa ja pesuvettä; kohtalainen kuivuus |
| Hihnasuodatinpuristin | 18–25 % | Suuret kunnalliset virrat | Jatkuva toiminta; kakku riippuu polymeerin laadusta |
| Sentrifugoi | 20–28 % | Tehokkaat kasvit vakaalla rehulla | Suuri tehonotto, melu ja rullauksen kuluminen |
| Kammiosuodatinpuristin | 30–45 % | Eräkiillotus ja pienet virtaukset | Eräkäyttö ja suurempi työpanos |
| Korkeapaineinen hihna press | 35–60 % | Kaatopaikka- ja polttoreitit | Pääoman ja kemikaalien kulutus lisääntyy |
Kuivaus
Lämpökuivaus on varattu laitoksille, jotka tarvitsevat tuotteita, joissa kuiva-ainepitoisuus on 60–85 %: stabiileja rakeita, jotka voidaan varastoida ilman hajua, polttaa suuremmalla energian talteenotolla tai myydä vaihtoehtoisena polttoaineena. Matalan lämpötilan kuivaimet toimivat 40–75°C lämpöpumpuilla tai hukkalämmöllä, mikä tekee niistä turvallisempia ja energiatehokkaampia kuin korkean lämpötilan järjestelmät. A matalan lämpötilan hihnatyyppinen lietteen kuivauskone sopii hyvin sinne, missä jäännöslämpöä on saatavilla tai missä laitoksen on vähennettävä loppumassaa jyrkästi. Operaattorit vertailevat kuivaus matalassa ja korkeassa lämpötilassa pitäisi laskea täysi energiankulutus kilogrammaa kohti poistettua vettä, ei vain poistumiskuivaus.
Matalalämpötilahihnatyyppiset lietteenkuivauskoneiden valmistajat, räätälöity tehdas - Qingben Environmental Protection on Kiinan matalan lämpötilan hihnatyyppinen lietteenkuivauskoneiden valmistaja ja tehdas, ammattimainen asiakas... Näytä tuote → Mihin käsitelty liete päätyy
Päätepiste määrittää, kuinka paljon hoitoa on perusteltua. Stabiloitujen biokiinteiden aineiden levitys maassa on hallitseva reitti monilla alueilla; Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto raportoi, että yli puolet maassa tuotetusta biokiintoaineesta levitetään maalla, ja Eurostatin tilastojen mukaan noin puolet EU:n jätevesilietteestä käytetään maatalousmailla. Jos viljelysmaata ei ole saatavilla, kuivattu kakku menee kaatopaikalle tai poltettavaksi energian talteenotolla.
Sääntelymuutoksen suunta Euroopassa ja Kiinassa on fosforin talteenottoon, hiilineutraaliin toimintaan ja kaatopaikkatoimitusten vähentämiseen. Käyttäjille käytännön opetus on yksinkertainen: kuivempi, vakaampi liete pitää kaikki nämä vaihtoehdot avoinna, kun taas märkä, epävakaa kakku rajoittaa niitä.
Usein kysytyt kysymykset
Q1. Onko liete sama asia kuin biokiintoaineet?
Ei. Liete on selkeyttimien käsittelemätön sivutuote. Biosolidit ovat lietettä, joka on stabiloitu mädättämällä, kalkkikäsittelyllä tai kuivaamalla siten, että se täyttää turvallisen maankäytön standardit.
Q2. Kuinka paljon vettä liete sisältää?
Raaka liete is 95–99% water. Thickening lowers it to about 94–96% moisture, mechanical dewatering to 60–85%, and thermal drying can bring it down to 10–40%.
Q3. Mikä vedenpoistomenetelmä tuottaa kuivimman kakun?
Mekaanisista vaihtoehdoista kammiosuodatinpuristimet ja korkeapaineiset hihnapuristimet saavuttavat 30–60 % kuiva-ainepitoisuuden. Ruuvipuristimet antavat kohtalaisen kuivuuden, mutta kestävät paljon paremmin öljyisiä ja vaihtelevia rehuja.
Q4. Miksi liete haisee niin voimakkaalle?
Haju tulee orgaanisen aineen mikrobien hajoamisesta, jolloin vapautuu rikkivetyä ja haihtuvia rasvahappoja. Ruoansulatus, kalkin stabilointi ja kuivaus estävät tämän biologisen aktiivisuuden.
Q5. Voiko jätevesilietettä käyttää lannoitteena?
Kyllä, jos hoidetaan ensin. Stabiloidut biokiinteät aineet sisältävät typpeä ja fosforia, ja niitä käytetään laajasti maanparannusaineena, mutta raskasmetallipitoisuuden ja taudinaiheuttajapitoisuuksien on täytettävä paikalliset määräykset.
Q6. Kuinka usein vedenpoistolaitteet tulee puhdistaa?
Useimmat kasvit huuhtelevat puristusseulat ja kuljettimet päivittäin ja suorittavat syvemmän viikoittaisen puhdistuksen. Ruuvit, näytöt ja laakerit ansaitsevat kuukausittaisen tarkastuksen odottamattomien seisokkien välttämiseksi.
