Nireas capitolul 3 by GEORGE DIAMANDIS

ELEARNI NG PENTRU OPERATORI IAPELOR REZI DUALE

CAPI TOLUL3

CONTROLUL MI ROSURI LOR

NIREAS

Capitolul 3

3. CONTROLUL MIROSURILOR

3.1 Problemele managementului mirosurilor Potenţiala eliberare a mirosurilor reprezintă un motiv major de îngrijorare a publicului, atunci când se efectuează modificări la staţiile existente de epurare a apei uzate sau când se construiesc noi staţii de epurare. Astfel, controlul mirosurilor a devenit un element major de luat în calcul la proiectarea şi operarea structurilor de colectare, epurare şi evacuare a apei uzate, în special în ceea ce priveşte acceptarea acestor structuri din partea opiniei publice. În multe situaţii, proiectele au fost respinse, din cauza temei de potenţiale mirosuri. Dată fiind mportanţa pe care o au mirosurile în managementului apelor uzate, următoarele aspecte trebuie tratate: (1) tipurile de mirosuri întâlnite; (2) sursele acestor mirosuri; (3) mişcarea gazelor mirositoare; (4) strategii în vederea controlului mirosurilor, (5) metodele de control al mirosurilor şi (6) proiectarea structurilor de control al mirosurilor. 3.1.1 Ce este un miros? Un miros este compus din molecule, fiecare având o dimensiune şi o formă specifică. Fiecare moleculă are un receptor corespunzător ca mărime şi formă în interiorul nasului omului. Atunci când unul dintre aceşti receptori specifici intră în contact cu o moleculă, trimite un semnal către creier, iar creierul identifică mirosul asociat cu particula respectivă. Un miros (sau iz) este un compus chimic volatilizat, în general cu o concentraţie foarte scăzută, pe care oamenii şi animalele îl percep prin intermediul simţului olfactiv. Mirosurile mai poartă denumirea şi mirosuri de, termen care poate face referire atât la mirosurile plăcute, cât şi la cele neplăcute. Mirosul dintr-o substanţă se datorează compuşilor organici volatili, care se evaporă şi sunt purtaţi prin aer, mutaţi în alte părţi, iar dacă mirosurile neplăcute ajung nediluate la oameni, este posibil să creeze neplăceri. Necesitatea controlării mirosurilor Controlul mirosurilor în sistemele de colectare a apei uzate şi în staţiile de epurare a apei uzate este un proces foarte important. Odată cu creşterea numărului de locuinţe, sistemele de colectare sunt extinse la idstanţe tot mai mari de staţia de epurare. Sistemele de colectare lungi creează timpi de flux mai îndelungaţi pentru a se ajunge la staţia de epurare. Timpii de flux mai mari fac ca apa uzată să devină septica şi, astfel, să creeze probleme în materie de mirosuri şi coroziune pentru sistemele de colectare şi staţiile de epurare. Pentru a complica şi mai mult lucrurile, zonele tampon mai mari din jurul staţiilor de epurare a apei uzate aproape că au dispărut cu totul. Valorile terenurilor şi populaţia din ce în ce mai mare au făcut imposibilă păstrarea zonelor tampon în jurul majorităţii staţiilor de epurare. Pe măsură ce locuinţele şi chiar companiile devin vecine cu staţiile existente, vechea mică problemă a mirosurilor a devenit în prezent o problemă majoră. Nu mai poate exista

NIREAS

Capitolul 3

nici cea mai mică urmă de miros fără ca să se plângă vreun vecin. Astfel, prevenirea emisiei de mirosuri a devenit un argument esenţial în materie de operare. 3.1.2 Tipuri de mirosuri şi compoziţia acestora În ceea ce îi priveşte pe oameni, importanţa mirosurilor în concentraţii mici este în principal legată de stresul psihologic pe care îl cauzează aceste mirosuri, mai degrabă decât de răul pe care acestea îl fac organismului. Principalele tipuri de mirosuri întâlnite în structurile de management al apei uzate sunt prezentate în tabelul 3.1. Cu doar câteva excepţii, compuşii mirositori conţin în mod tipic, fie sulf, fie azot. Mirosul caracteristic al compuşilor organici care conţin sulf este acela al unui material organic putrezit. Dintre compuşii mirositori prezentaţi în tabelul 3-1, mirosul de ou clocit al hidrogenului sulfurat este mirosul care se întâlneşte în cele mai multe ocazii în structurile de management al apelor uzate. Tabelul 3.1 Substanţa Alil mercaptan Amoniu Benzil mercaptan Clor Clorofenol Crotil mercaptan Dimetil sulfura Difenil sulfura Etil mercaptan Etil sulfură Hidrogen sulfurat Mercaptan metil Metil sulfură Piridină Scatol Dioxid de sulf Tiocresol Tiofenol

Observaţii Foarte neplăcut, ca usturoiul Ascuţit, înţepător Neplăcut Înţepător, iritant Ca de medicament De sconcs Legume putrezite Neplăcut Miros de varză stricată Greţos Ou clocit Varză stricată Legume stricate Neplăcut, iritant Miros de fecale, greţos Înţepător, iritant Rânced, ca de sconcs Putred, ca de usturoi

Pragul tipic Mirosuri, ppm (părţi la milion) 0.00005 0.037 0.00019 0.010 0.00018 0.000029 0.0001 0.000048 0.00019 0.00025 0.00047 0.0011 0.0011 0.0037 0.0012 0.009 0.0001 0.000062

__________________________________________________________________________________________________________

MOR 11. Chapter 27, "Controlul Mirosurilor," Federaţia privind Controlul Poluării Apelor din Washington, DC, 1976. b Diverse referite vor prezenta praguri de concentraţie pentru mirosuri uşor diferite.

3.2 Generarea mirosurilor Pentru controlarea mult mai eficientă a mirosurilor, este necesară o înţelegere a fenomenului de generare a mirosurilor respective. Prin înţelegerea acestei probleme şi a cauzelor, se va putea ajunge la o soluţie eficientă. Generarea biologică de mirosuri Principala sursă de generare a mirosurilor o reprezintă producţia de gaze anorganice (niciun atom sau un atom de carbon în formulă, precum H2S) şi organice (mai mult de un atom de carbon în formulă, de exemplu C8H7N) de către micro-organismele din sistemele de colectare şi de epurare.

NIREAS

Capitolul 3

Mirosurile pot fi produse şi atunci când materialele care conţin sau generează asemenea mirosuri sunt evacuate în sistemul de colectare de către industrii şi companii. Principala preocupare a operatorilor o reprezintă prevenirea apariţiei gazelor anorganice hidrogen sulfurat (H2S) şi amoniul (NH3). Aceste două gaze emană mirosurile cele mai dezgustătoare. O cantitate mică de 0,5 ppb (părti de gaz per un miliard de părţi de aer) din hidrogenul sulfurat, poate fi detectată de nasul omului şi poate cauza plângeri legate de asemenea mirosuri. Hidrogenul sulfurat are un miros extrem de dezgustător şi aminteşte de ouăle clocite. Amoniul are un miros foarte ascuţit, înţepător şi este foarte dezgustător. Alte gaze anorganice descoperite în staţiile de epurare a apei uzate sunt: dioxidul de carbon (CO2), metanul (CH4), azotul (N2), oxigenul (O2) şi hidrogenul (H2). Existând în mod normal în natură, aceste gaze sunt produsele activităţii normale de respiraţie şi activităţii biologice a plantelor şi animalelor şi nu sunt mirositoare. Gazele organice se formează, de obicei, în cadrul sistemului de colectare şi în staţia de epurare, prin descompunerea anaerobică a compuşilor cu nitrogen şi sulf. Gazele organice pot proveni din surse industriale. Exemple de gaze organice care pot fi găsite în jurul staţiilor de epurare sunt mercaptanul, indolul şi scatolul. Mercaptamul este un compuşi care conţin sulf, are au un miros extrem de dezgustător,şi este descris uneori ca mirosind a usturoi sau ceapă. Indolul este un compus organic (C8H7N) care conţine azot şi are miros de amoniu. Scatol este un compus organic (C9H9N) ce conţine azot şi are miros de fecale. Aceşti compuşi mirositori conţin compuşi organici cu azot sau sulf. În cadrul procesului normal de oxidare biologică a materiei organice, micro-organismele înlătură atomii de hidrogen din compuşii organici. În cadrul acestui proces, micro-organismele folosesc sursele legate de oxigen pentru a obţine energia necesară. Atomii de hidrogen sunt ulterior transferaţi printr-o serie de reacţii care sunt denumite uneori „transfer de hidrogen” sau „dehidrogenare”.

NIREAS

Capitolul 3

3.3 Sursele de mirosuri Principalele surse de mirosuri în structurile de management al apei uzate şi potenţialul relativ de eliberare a acestor mirosuri sunt prezentate în tabelul 3.2. Minimizarea mirosurilor de la aceste surse reprezintă o reală preocupare în domeniul managementului apelor uzate. Sistemele de colectare a apei uzate Potenţialul de eliberare a acestor mirosuri de către sistemele de colectare este mare. Principalele surse de compuşi mirositori în sistemele de colectare provin din (1) conversia biologică, în condiţii anaerobe, a materiei organice care conţine azot şi sulf şi (2) deversarea apei uzate industriale, care poate conţine compuşi mirositori sau compuşi care pot reacţiona cu compuşii din apa uzată şi pot degaja compuşi mirositori. Gazele mirositoare eliberate în apa de canalizare se pot acumula şi pot fi eliberate pe la supapele de eliberare a aerului, gurile de curăţire si porturile de. Structurile de epurare a apei uzate Atunci când se consideră potenţialul în materie de generare şi eliberare de mirosuri dinspre staţiile de epurare, există o practică comună să se ia în considerare separat unităţile de prelucrare lichide şi unităţile de prelucrare solide. Lucrările de regularizare şi operaţiunile preliminarii de epurare prezintă cel mai mare potenţial de eliberare mirosuri, în special în cazul staţiilor de epurare care dispun de sisteme lungi de colectare, unde condiţiile anaerobe pot fi create cu uşurinţă. Evacuările de pe fluxurile secundare, inclusiv refluxurile de la spălarea în contracurent a filtrelor şi de la locaţiile de procesare biosolide şi sedimente, constituie adeseori o sursă majoră de mirosuri, în special atunci când acestor fluxuri li se permite evacuarea în mod liber printr-o structură de control sau o cameră de amestec. Locaţiile unde se prelucrează sedimentele şi biosolidele În mod tipic, cele mai importante surse de mirosuri în cazul staţiilor de epurare a apei uzate o reprezintă structurile de îngroşare a sedimentelor, autoclavele anaerobe, precum şi locaţiile de încărcare a sedimentelor. Cel mai mare potenţial de eliberare a mirosurilor se produce atunci când se mânuiesc sedimentele nestabilizate. Tabelul 3.2. Surse de mirosuri în sistemele de management apă uzată Amplasamentul

Sursa/cauza

Sistemul de colectare a apelor reziduale Acumularea gazelor mirositoare eliberate de apa Supapele de eliberare a aerului reziduală Acumularea gazelor mirositoare eliberate de apa Evacuările reziduală Porturile de acces (gurile de Acumularea gazelor mirositoare eliberate de apa vizitare) reziduală Deversările apelor reziduale Compușii mirositori pot fi deversați în sistemul de industriale colectare a apelor reziduale Stația de pompare a apelor Camera de colectare/apa reziduală brută septică, reziduale brute solide și depozite de spumă Instalațiile de tratare a apelor reziduale Turnurile de extracție Eliberarea de gaze mirositoare generate în sistemul de

Potențialul de miros Ridicat Ridicat Ridicat Variabil Ridicat Ridicat

NIREAS

Capitolul 3 Amplasamentul

Instalațiile de cernere Pre-aerisirea Înlăturarea nisipului mare Bazinele de egalizare a debitului Instalațiile de primire a manipulare a reziduurilor tratate parțial Retururile curenților laterali

Decantoarele primare

Procesele de formare a peliculelor fixe (filtre de percolare) Bazinele de aerisire

Sursa/cauza colectare a apelor reziduale din cauza turbulenței din canalele hidraulice și punctele de transfer Materie în putrefacție înlăturată prin cernere Eliberarea compușilor mirositori generați în sistemul de colectare a apelor reziduale Materia organică înlăturată cu nisipul mare Suprafețele bazinului/condiții septice din cauza acumulării de depozite de spumă și de solide Compușii mirositori pot fi eliberați la stațiile de primire a reziduurilor tratate parțial, în special atunci când sunt transferate reziduurile Fluxurile de retur de la instalațiile de procesare a biosolidelor Stăvilarele și jgheaburile pentru apele uzate/turbulența care eliberează gaze mirositoare. Spumă - fie care plutește, fie acumulată pe stăvilare și praguri/materie în putrefacție. Nămol plutitor/condiții septice Peliculă biologică/septicitate din cauza oxigenului insuficient, sarcinii organice ridicate sau folosirea de filtre de percolare medii; turbulența cauzează eliberarea de material mirositor Lichid amestecat/nămol septic de retur, fluxuri mirositoare ale curenților laterali, sarcină organică ridicată, amestecare slabă, oxigen dizolvat inadecvat, depozite de solide

Potențialul de miros

Ridicat Ridicat Ridicat Ridicat Ridicat Ridicat Ridicat / moderat

Moderat / ridicat Scăzut / moderat

Solide plutitoare/ reținerea excesivă a solidelor

Scăzut / moderat

Cuve de decantare pentru flotații, rezervoare de reținere a solidelor

Solide plutitoare; stăvilare și jgheaburi/septicitate cu spumă și solide din cauza perioadelor îndelungate de staționare, depozite de solide și creșteri ale temperaturii; eliberarea de miros prin turbulență

Ridicat / moderat

Digestie aerobă

Amestecarea incompletă în reactor

Digestie anaerobă

Scurgere de hidrogen sulfurat gazos/condiții de agitare, conținut ridicat de sulfați în solide

Bazine de stocare a nămolului

Lipsa de amestecare, formarea stratului de spumă

Deshidratarea mecanică prin presă cu filtru-curea, presă cu filtru-placă înfundat sau centrifugă

Calupuri de solide/materie în putrefacție; adaosuri chimice, eliberare de amoniac

Decantoarele secundare Instalații de nămol și biosolide

Instalații de înlăturare a nămolului Instalații de compost Stabilizarea alcalină

Eliberarea de mirosuri în timpul transferului biosolidelor de la instalațiile de depozitare la cele de transfer Solide în compost/aerisire insuficientă, ventilație inadecvată Solide stabilizate/ generare de amoniac rezultând din reacția cu piatra de var

Scăzut / moderat Moderat / ridicat Moderat / ridicat Moderat / ridicat Ridicat Ridicat Moderat

NIREAS

Capitolul 3 Amplasamentul

Incinerarea Paturi de uscare a nămolului [după Metcalf & Eddy, 2003]

Sursa/cauza Emisii în aer/temperatura de ardere nu este destul de ridicată pentru a distruge toate substanțele organice Solide în curs de uscare/ materie în putrefacție în exces din cauza stabilizării insuficiente

Potențialul de miros Scăzut Moderat / ridicat

3.4 Măsurarea mirosurilor Pentru controlarea eficientă a acestor mirosuri, operatorul ar trebui să cunoască originea acestora. În trecut, măsurarea acestor mirosuri se efectua neştiinţific, deoarece se baza doar pe simţul olfactiv al oamenilor. În timp ce nasurile noastre sunt mai sensibile decât majoritatea instrumentelor şi a dispozitvelor de detectare, fiecare persoană are un nivel diferit de toleranţă în ceea ce priveşte diversele mirosuri. Ocazional, se întâmplă ca ceea ce miroase bine pentru un individ să miroasă urât pentru un altul. În prezent există mai multe metode pentru măsurarea mirosurilor. Mirosurile pot fi detectate, identificate şi măsurate printr-o gamă variată de metode. Dispozitivele de detectare a gazelor pot fi folosite pentru a detecta prezenţa unor gaze specifice, care cauzează respectivele mirosuri. În prezent, mirosurile pot fi măsurate prin utilizarea unui olfactometru (un dispozitiv folosit pentru a măsura mirosurile de pe teren, prin diluarea mirosurilor cu aer fără miros), prin folosirea unei comisii pentru mirosuri (un grup de persoane folosite pentru a măsura mirosurile) sau, posibil, printr-un proces de testare analitică. Olfactometrul poate măsura mirosurile de pe teren prin diluarea mirosurilor cu aer fără miros. Numărul de diluări necesare pentru reducerea unui miros la concentraţia minim detectabilă de prag de miros (MDTOC) furnizează o măsură cantitativă a concentraţiei sau pregnanţei unui astfel de miros. Concentraţia mirosului este raportată drept numărul de diluări până se ajunge la MDTOC. Rezultatele sunt reproductibile în cadrul unor intervale rezonabile, dar există şi posibilitatea unei interpretări individuale. MDTOC reprezintă mirosul minim al unui gaz, sau al unei mostre de apă, care poate fi detectat numai după diluări succesive cu gaz fără miros sau apă, denumit de asemenea şi prag de miros. Metoda cel mai des folosită pentru evaluarea neplăcerilor cauzate de mirosuri este metoda comisiei pentru mirosuri. Această metodă de măsurare a mirosurilor implică un grup de oameni (de obicei opt sau mai multe persoane) pentru evaluarea mirosurilor. Membrilor comisiei respective li se dau niste mostre de gaz mirositor diluat şi li se cere să indice dacă pot sau nu pot să detecteze vreun miros la diferite grade de diluare. Diluarea la care este detectat un anumit miros se poate folosi pentru o evaluare a puterii acestui miros sau a pragului mirosului respectiv. Testarea analitică în vederea identificării componentelor unei mostre de gaz reprezintă o opţiune în procesul de identificare a mirosurilor. Cromatografia gazelor (GC) şi spectrometria de masă (MS) pot fi folosite în acest sens. Cu toate acestea, această analiză cantitativă poate fi dificil de interpretat, întrucât pragurile ale unor mirosuri de acest fel sunt sub nivelul de detectare prin GC/MS. Anumite tipuri de mirosuri au efecte semnificative asupra oamenilor şi a animalelor. Aceste mirosuri au un impact major asupra sănătăţii persoanelor afectate. Din aceste considerente, este foarte importantă identificarea acestor mirosuri. Odată identificat mirosul respectiv, se pot analiza soluţiile.

NIREAS

Capitolul 3

În continuare sunt indicate câteva informaţii ce ne pot ajuta la clasificarea mirosurilor: 1. Aproape toate persoanele au simţ olfactiv. 2. Indivizii răspund diferit la un anumit miros. 3. Unele mirosuri sunt neplăcute, iar altele sunt plăcute. 4. Mirosurile parcurg distanţe mari în bătaia vântului. 5. Chiar concentraţii mici de mirosuri pot fi supărătoare. 6. Compuşi similari nu au acelaşi miros. 7. Nasul omului oboseşte rapid (devin insensibil) la mirosuri. Cel mai bun lucru pe care îl pot face operatorii, atunci când înregistrează mirosurile, este să clasifice mirosurile intr-o manieră rezonabilă. Uneori, o persoană care nu lucrează într-o fabrică, va trebui să identifice un anumit miros, întrucât nasul unui operator poate să devină insensibil la mirosul respectiv. De regulă, mirosurile neplăcute se pot clasifica în următoarele categorii: (1) Amoniac, (2) Varză stricată, (3) Carne putrezită, (4) Fecale, (5) Peşte, (6) Usturoi, (7) Medicamente, (8) Ou clocit, (9) sconcs Intensitatea mirosurilor se poate împărţi în următoarele categorii, în funcţie de intensitate: 0 - Fără miros 1 - foarte slab (pragul de miros) 2 - slab 3 - distinct 4 - puternic 5 - foarte puternic 6 - intolerabil Această metodă se aplică cel mai adesea prin testarea unei serii de diluări de către o comisie de observatori independenţi, care au fost instruiţi să sesizeze diferenţa de intensitate. Este general acceptat faptul că că măsura în care se respinge un miros sau în care există o reacţie la un anumit miros variază destul de mult în rândul vecinilor. Reacţia acestora poate avea la bază o experienţă anterioară, precum şi sensibilitatea persoanei în cauză. Vremea (temperatura, umiditatea şi direcţia vântului) afectează volatilitatea compuşilor, împiedicând sau amplificând mişcarea în faza gazoasă, atunci când se dispersează un anumit miros în direcţia vântului. Majoritatea oamenilor acceptă chiar şi un miros puternic pentru un interval scurt de timp, cu condiţia să nu trebuiască să îl miroasă prea des. Dar există un prag în ceea ce priveşte frecvenţa şi durata mirosului, dincolo de care toleranţa oamenilor este depăşită, iar aceştia percep mirosul respectiv ca pe ceva neplăcut. Cu toate acestea, aceste praguri sunt specifice fiecărei persoane în parte. În vreme ce frecvenţa şi durata unui anumit miros reprezintă elementele care declanşează o plângere pe motiv de mirosuri, procedurile de măsurare a mirosurilor se concentreză în mod obişnuit pe primele trei caracteristici (intensitate, agresivitate şi caracter). Din punctul de vedere al sănătăţii oamenilor, timpul de expunere reprezinta o măsură esenţială în prezicerea oricăror efecte negative care s-ar putea produce, iar acestea cuprind frecvenţa şi durata, precum şi concentraţia (intensitatea). Ca rezultat, procedurile de reglementare adeseori includ concentraţia, frecvenţa şi durata, ca parte a protocolului de conformitate. Concluzii

NIREAS

Capitolul 3

Măsurarea mirosurilor este o sarcină complicată. În timp ce există o serie de metode disponibile, nu este nici una fără dezavantaje. Cu toate acestea, metodele de diluare până la prag, sunt cele mai larg acceptate în prezent.

3.5 Aspecte specifice ale locului de muncă şi a relaţiei cu vecinii 3.5.1 Reclamaţiile asociate mirosurilor Periodic, toate staţiile de epurare a apei uzate vor cauza anumite mirosuri. Acestea vor fi detectate de opinia publică, iar operatorul trebuie să se ocupe de această problemă. Toate reclamaţiile trebuie să primească răspuns în mod prompt şi cu respectul cuvenit. Publicul plăteşte serviciile şi este, indirect, şeful. Atunci când se răspunde la astfel de reclamaţii asociate mirosurilor, trebuie păstrată o atitudine pozitivă. Dacă se începe o conversaţie prin afişarea unei atitudini negative, acest lucru va supăra foarte repede publicul. Chiar dacă nu se poate detecta mirosul atunci când se răspunde la o plângere asociată mirosurilor respective, acest lucru nu înseamnă ca nu a existat acel miros sau că nu există chiar în prezent acel miros. Nasul operatorului poate să nu fie la fel de sensibil ca cel al persoanei care formulează plângerea respectivă. De asemenea, nasul operatorului poate să se fi obişnuit cu mirosul şi poate să nu mai fie capabil să detecteze acest miros supărător. Cea mai mare problemă apare atunci când nu se tratează problema în mod corespunzător. Dacă oamenii se unesc împotriva staţiei şi devin foarte conştienţi de mirosul respectiv, chiar şi cel mai mic miros poate conduce la o adevărată revoltă. Operatorul trebuie să se dovedească a fi un ascultător diplomat. Este bine să-i invite pe cei care au formulat reclamaţiile respective să viziteze staţia şi să li se ofere un tur al staţiei. În timp ce li se prezinte staţia, aceştia pot indica unde anume se simte cel mai puternic mirosul care îi deranjează. Aceste informaţii pot ajuta la identificarea şi controlul cauzei problemei. Ori de câte ori se cercetează o astfel de plângere asociată mirosurilor, trebuie efectuate înregistrări referitoare la vizită, iar aspectele semnificative trebuiesc înregistrate în conformitate cu un anumit formular (figura 3.1).

FORMULAR DE RECLAMAŢIE ASOCIATĂ MIROSURILOR INFORMAȚII PRIVIND RECLAMAŢIA Locul: ________________________________________________________________________ Persoana care face reclamaţia: ________________________________ Telefon: _____________ Adresa: ________________________________________________________________________ Data reclamaţiei: _________________________________ Ora reclamaţiei: ____________________ Natura reclamaţiei: ________________________________________________________________ INFORMAȚII PRIVIND INVESTIGAȚIA Numele investigatorului: __________________________________________________________ Data investigației: ______________________________ Ora investigației: ___________________ Tăria mirosului Nedetectabil Ușor Clar

Descrierea mirosului Amoniac Varză stricată Fecale

Direcția vântului Nord Sud Est

Viteza vântului Calm Boare ușoară În rafale

NIREAS

Capitolul 3

Puternic Intens

Pește Usturoi Medicinal Ou stricat Altul ____________

Vest Nici una

Puternic Foarte puternic

Relatați dacă mirosul apare la vreo oră anume a zilei, într-o anume zi a săptămânii sau în anumite condiții meteorologice. Comentarii: __________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ MĂSURĂ Analizată de către: _________________________________________ Data: ________________ Măsură de îndreptare: ___________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ Fig. 3.1 Formular de reclamaţie asociată mirosurilor Investigaţiile în vecinătatea locaţiei unde a apărut o plângerea pot fi foarte folositoare. Mirosurile pot proveni de la o canalizare din apropiere, de la un canal pentru ape pluviale, de la o grămadă de gunoaie, o problemă la instalaţiile de canalizare ale locuinţelor sau de la animale moarte. Dacă se repetă orice plângere, iar sursa nu poate fi localizată, trebuie luată în considerare trimiterea personalului la faţa locului în momentul când mirosurile reprezintă o problemă pentru a se stabili astfel sursa acestor mirosuri.

3.5.2 Mișcarea mirosurilor în instalațiile de tratare a apelor reziduale În condiții meteorologice liniștite, gazele mirositoare care se dezvoltă în instalațiile de tratare tind să planeze deasupra punctului de generare (de ex., instalații de îngroșare a nămolului, lagune de depozitare a nămolului), pentru că gazele mirositoare sunt mai dense decât aerul. În funcție de condițiile meteorologice locale, s-a observat că mirosurile pot fi măsurate la concentrații nediluate la distanțe mari de punctul de generare. Următoarele evenimente par să se întâmple: (1) la orele timpurii ale dimineții, în condiții meteorologice liniștite, un nor de mirosuri se va dezvolta deasupra staţiei de tratare a apelor reziduale predispuse la eliberarea mirosurilor și (2) norul concentrat de mirosuri poate fi apoi transportat (adică împins), fără a se dispersa, pe mari distanțe de brizele slabe ale dimineții, pe măsură că acestea apar. În unele cazuri, au fost detectate mirosuri la distanțe de până la 25 km de sursa lor. Acest fenomen de transport a fost numit mișcarea prin adiere a mirosurilor [Tchobanoglous și Schroeder, 1985]. Cea mai comună metodă folosită pentru a atenua efectele adierii mirosurilor este de a instala bariere pentru a induce turbulență, astfel spărgând și dispersând norul de mirosuri concentrate. Tabelul 3.3 Distanțele-tampon minime pentru staţiile de tratare pentru siguranța mirosurilora,b Unitate procese de tratare Rezervor de sedimentare Filtru percolare Rezervor aerisit

Distanţă tampon ft m 400 125 400 125 500 150

NIREAS

Capitolul 3 Distanţă tampon ft m 1000 300 500 150 1000 300 500 150 400 125 1000 300 1000 300 500 150 1500 450 800 250

Unitate procese de tratare Lagună aerisită Autoclavă nămol (aerobă sau anaerobă) Unități de manipulare a nămolului Paturi de uscare deschise Paturi de uscare acoperite Rezervor ținere nămol Rezervor îngroșare nămol Filtru aspirare Oxidare cu aer umed Pat reîncărcare scurgere Filtre scurgere secundare Deschis Închis Tratare avansată a apelor reziduale Filtre scurgere terțiare Deschis Închis Denitrificare Lagună de lustruire Îndepărtare teren a b

500 200

150 75

300 200 300 500 500

100 75 100 150 150

Sursa: Departamentul de Stat New York pentru Conservarea Mediului. Cerințele reale privind distanța-tampon vor depinde de condițiile locale.

3.6 Alternative de tratare 3.6.1 Strategii pentru gestionarea problemei mirosurilor Strategiile pentru gestionarea și controlul mirosurilor sunt prezentate și discutate mai jos. O privire de ansamblu asupra câtorva dintre metodele folosite pentru a controla și a trata gazele mirositoare este prezentată în următoarea secțiune. Acolo unde există probleme cronice de miros la instalațiile de tratare, abordările de rezolvare a acestor probleme pot include (1) controlul apelor reziduale care produc mirosurile evacuate în sistemul de colectare și staţia de tratare care produce problemele, (2) controlul mirosurilor generate în sistemul de colectare a apelor reziduale, (3) controlul mirosurilor generate în instalațiile de tratare a apelor reziduale, (4) stabilirea de măsuri de siguranță împotriva mirosurilor în instalațiile de tratare, (5) aplicarea de substanțe chimice în faza lichidă (ape reziduale), (6) utilizarea agenților de mascare și neutralizare a mirosurilor, (7) utilizarea turbulenței în faza gazoasă, producerea de structuri și instalații și (8) stabilirea de zone-tampon. În tabelul 3.4 sunt enumerate măsurile alternative de siguranță pentru controlul emisiilor de mirosuri din instalațiile de gospodărire a apelor reziduale. Tabelul 3.4 Alternative de siguranță pentru controlul emisiilor de mirosuri din instalațiile de gospodărire a apelor reziduale Instalație (surse) Canale colectoare ape reziduale

Strategii de control sugerate Ventilați punctele de acces la canalul colector care dezvoltă o presiune pozitivă pe instalațiile de control Sigilați porturile de acces existente (adică gurile de vizitare). Nu utilizaţi

NIREAS Instalație (surse) Accesoriile canalului colector Stațiile de pompe Grătare de bare Mașini de pulverizare solide Canal Parshall Camera de pietriş

Bazine de nivelare Rezervoare de sedimentare primare și secundare Tratament biologic Cuve de decantare a nămolului Canale de transfer Canale colectoare ape reziduale a

Capitolul 3 Strategii de control sugerate structurilor care creează turbulență și sporesc volatilizarea. Izolați și acoperiți accesoriile existente Ventilați gazele mirositoare din camera de colectare de la unitatea de tratare. Utilizați pompe cu viteză variabilă pentru a reduce mărimea camerei de colectare. Acoperiți unitățile existente. Reduceți pierderea de presiune prin grătarele de bare Acoperiți unitățile existente. Utilizați mașini de pulverizare solide închise coaxiale. Acoperiți unitățile existente. Utilizați un dispozitiv de măsurare alternativ Acoperiți în camerele de pietriş aerisite existente. Reduceți turbulența din camerele de pietriş cu flux orizontal convenționale; acoperiți dacă este necesar. Evitați utilizarea camerelor aerisite de pietriş. Acoperiți unitățile existente. Utilizați amestecătoare submersate și reduceți fluxul de aer. Acoperiți unitățile existente. Înlocuiți stăvilarele de debit convenționale cu stăvilare submersate Acoperiți unitățile existente. Utilizați amestecătoare submersate și reduceți rata de aerisire. Acoperiți unitățile existente. Utilizați canale de transfer închise. Sigilați porturile de acces existente (adică gurile de vizitare). Nu utilizaţi structurilor care creează turbulență și sporesc volatilizarea.

Procesarea, tratarea și reutilizarea apelor reziduale, Metcalf & Eddy, 2003

Măsurile de siguranță și de protecţie împotriva mirosurilor costă mai puțin și reduc considerabil impactul pentru societate. Controlul evacuărilor în sistemul de colectare Eliminarea și / sau controlul evacuărilor de ape reziduale care conțin compuși mirositori în sistemul de colectare pot fi realizate prin (1) adoptarea unor reguli mai severe privind evacuarea apelor reziduale și impunerea cerințelor lor, (2) impunându-se pretratarea apelor reziduale industriale și (3) prevăzându-se nivelarea fluxului la sursă pentru a elimina evacuarea de nămol cu apele reziduale. Controlul mirosurilor în sistemele de colectare a apelor reziduale Eliberarea mirosurilor din faza lichidă în sistemele de colectare a apelor reziduale poate fi limitată prin (1) menținerea condițiilor aerobe prin adăugarea de peroxid de hidrogen, oxigen pur sau aer în locurile critice din sistemul de colectare și la rețeaua de alimentare de forță lungă (fig. 3.2), (2) controlarea dezvoltării de culturi microbiene anaerobe prin dezinfecție sau prin controlul pH-ului, (3) oxidarea compușilor mirositori prin adiție chimică, (4) proiectarea sistemului de colectare a apelor reziduale pentru a minimiza eliberarea mirosurilor din cauza turbulenței și (5) tratarea gazelor reziduale în locurile selectate. Controlul mirosurilor din instalațiile de tratare a apelor reziduale

NIREAS

Capitolul 3

Prin proiectarea atentă, cum ar fi utilizarea gurilor de intrare și stăvilarelor submersate, eliminarea salturilor hidraulice în conductele și canalele importante, eliminarea condițiilor fizice care duc la formarea turbulenței, sarcinile corespunzătoare de procesare, măsurile de siguranță împotriva surselor de mirosuri, tratarea gazelor reziduale și buna gospodărire, evoluția obișnuită a generării mirosurilor la staţiile de tratare poate fi minimizată. Trebuie admis, totuși, faptul că mirosurile se vor dezvolta ocazional. Când se întâmplă aceasta, este important să se ia măsuri imediate pentru a le controla. Deseori, aceasta va implica schimbări operaționale sau adăugarea de substanțe chimice, cum ar fi clor, peroxid de hidrogen, piatră de var sau ozon.

3.6.2 Metode de tratare a mirosurilor Clasificarea generală a metodelor de tratare a mirosurilor este prezentată în tabelul 3.5, împreună cu aplicațiile obișnuite în gospodărirea apelor reziduale. Metodele de tratare a mirosului sunt concepute fie pentru a trata componentele care produc mirosuri din fluxul apelor reziduale, fie pentru a trata aerul viciat. Majoritatea metodelor din tabelul 3.5 sunt intenționate pentru a trata aerul viciat (faza gazoasă). Așa cum s-a indicat mai sus, pentru a se controla eliberarea gazelor mirositoare de la instalațiile de tratare, a devenit o practică obişnuită să se acopere procesele de tratare a apelor reziduale (fig. 3.2). Principalele metode utilizate pentru a trata gazele mirositoare includ utilizarea de (1) epuratoare chimice, (2) absorbante cu cărbune activ, (3) procese de tratare biologică a fazei de vapori (filtre de compost), (4) tratarea în procese de tratare biologică convențională și (5) procese termice. Fiecare dintre aceste metode este discutată mai jos. Identificarea metodei specifice de control și tratare a mirosurilor care ar trebui aplicată va varia în funcție de condițiile locale. Totuși, pentru că măsurile de control al mirosurilor sunt scumpe, costul schimbărilor sau modificărilor proceselor din instalații pentru eliminarea mirosurilor ar trebui estimată întotdeauna și comparată cu costul diferitelor măsuri alternative de control al mirosurilor înainte de a fi propusă adoptarea lor. Selectarea și proiectarea instalațiilor de control al mirosurilor Următorii pași sunt implicați în selectarea și proiectarea instalațiilor de control și tratare a mirosurilor. 1. Determinați caracteristicile și volumele de gaze care urmează să fie tratate, 2. Definiți cerințele de evacuare pentru gazul tratat, 3. Evaluați condițiile climatice și atmosferice, 4. Selectați una sau mai multe tehnologii de control și tratare a mirosurilor pentru evaluare, 5. Desfășurați teste-pilot pentru a determina criteriile de proiectare și performanță, 6. Analiza economică a ciclului de viață Multe dintre tehnologiile de control al mirosurilor sunt furnizate ca pachete complete, concepute să îndeplinească o specificație dată. Analiza epuratoarelor chimice și proiectarea biofiltrelor este luată în considerare în următorul paragraf. Tabelul 3.5 Metode utilizate pentru a trata gazele mirositoare din instalațiile de gospodărire a apelor rezidualea Metoda

Descrierea și/sau aplicarea

Metode chimice

NIREAS

Capitolul 3

Metoda

Descrierea și/sau aplicarea

Oxidarea chimică Precipitarea chimică Agenți de neutralizare Epurarea cu diferite baze Oxidarea termică Injectarea de oxigen

Metode fizice Absorbția pe cărbune activ Absorbția pe paturi de nisip, sol sau compost Diluarea cu aer fără miros Agenți de mascare Turnuri de epurare Instalații de inducere a turbulenței Metode biologice Rezervoare de aerisire cu nămol activ

Oxidarea compușilor mirositori din apele reziduale este una dintre cele mai comune metode utilizate pentru a realiza controlul mirosurilor. Clorul, ozonul, peroxidul de hidrogen și permanganatul de potasiu sunt printre oxidanții cei mai utilizați. Clorul limitează și dezvoltarea unui strat de sedimente. Precipitarea chimică se referă la precipitarea sulfurii cu săruri metalice, în special de fier. Compuși care pot fi pulverizați sau atomizați în cețuri fine pentru a reacționa chimic, a neutraliza și/sau a dizolva compușii mirositori. Gazele mirositoare pot fi trecute prin turnuri de epurare chimică special proiectate pentru a înlătura mirosurile. Dacă nivelul dioxidului de carbon este ridicat, costurile pot fi prohibitive Combustia gazelor reziduale la temperaturi de la 800 la 1400°C va elimina mirosurile. Injectarea de oxigen (fie aer, fie oxigen pur) în apele reziduale pentru a controla dezvoltarea condițiilor anaerobe s-a dovedit a fi eficientă. Gazele mirositoare pot fi trecute prin paturi de cărbune activ pentru a se înlătura mirosurile. Poate fi utilizată regenerarea cărbunelui pentru a reduce costurile. Gazele mirositoare pot fi trecute prin paturi de nisip, sol sau compost. Gazele mirositoare din stațiile de pompare pot fi ventilate către solurile din preajmă sau către paturi special concepute care conțin nisip sau sol. Gazele mirositoare colectate din unitățile de tratare pot fi trecute prin paturi de compost. Gazele pot fi amestecate cu surse de aer proaspăt pentru a reduce valorile unității de miros. În mod alternativ, gazele pot fi evacuate prin coșuri de tiraj înalte pentru a se realiza diluarea și dispersia atmosferice. Miresme de parfum pot fi pulverizate în cețuri fine lângă unitățile de procesare cu probleme de miros pentru a acoperi sau a masca mirosurile problematice. În unele cazuri, mirosul agentului de mascare poate fi mai rău decât mirosul original. Agenții de mascare nu ar trebui confundați cu agenții de neutralizare descriși în continuare. Gazele mirositoare pot fi trecute prin turnuri de epurare gaze special proiectate pentru a înlătura mirosurile Utilizarea rafalelor de vânt, cum ar fi garduri și pomi înalți și ventilatoarelor cu elice

Gazele mirositoare pot fi combinate cu aerul de procesare pentru rezervoarele de aerisire cu nămol activ pentru a se înlătura compușii mirositori.

Pot fi utilizate biofiltre percolatoare special concepute pentru a înlătura compușii mirositori în mod biologic. De obicei, filtrele sunt umplute cu plastic de diferite tipuri pe care pot fi menținute culturile biologice. Gazele pot fi trecute prin paturi active biologic de compost pentru a înlătura Filtre cu compost mirosurile. Gazele pot fi trecute prin paturi active biologic cu nisip şi sol pentru a înlătura Filtre cu nisip și sol mirosurile. Metodele fizice sunt definite metodele fără utilizarea de reactanți chimici puternici. b Injectarea de oxigen poate fi considerată mai mult o metodă chimică decât o metodă fizică a Adaptat parțial din U.S. EPA (1985). Biofiltre percolatoare

Modificările la nivel de proiectare și operații care pot fi introduse pot include (1) minimizarea turbulenței prin cădere liberă prin controlul nivelurilor de apă, (2) reducerea suprasarcinii staţiei, (3) creșterea ratei de aerisire din procesele de tratare biologică, (4) creșterea capacității de tratare a

NIREAS

Capitolul 3

centralei prin operarea unităților de procesare în așteptare, (5) reducerea gamei de solide și de substanţe din nămol, (6) creșterea frecvenței de pompare a nămolului și spumei, (7) adăugarea apei de diluare clorurate în cuvele de decantare a nămolului, (8) controlul eliberării de aerosoli, (9) creșterea frecvenței evacuării nisipului mare și elementelor cernute și (10) curățarea mai frecventă a acumulărilor mirositoare. Siguranța și tratarea mirosurilor În cazurile în care staţiile de tratare sunt aproape de zonele rezidenţiale, a devenit o practică obişnuită să se acopere unitățile de tratare cum ar fi turnurile de extracție (fig. 3.2 b), decantoarele primare (fig. 3.2 a și 3.1 b), filtrele de percolare (fig. 3.2 c și 3.2 d), decantoarele de nămol (fig. 3.2 e), instalațiile de procesare a nămolului și instalațiile de evacuare a nămolului (fig. 3.2 f). Acolo unde sunt utilizate sisteme de acoperire, gazele captate trebuie colectate și tratate. Metoda specifică de tratare, așa cum s-a arătat mai sus, va depinde de caracteristicile compușilor mirositori. Metodele de siguranță a mirosului și alternativele pentru controlul emisiei de mirosuri din instalațiile de gospodărire a apelor reziduale sunt prezentate în tabelul 3.4. Instalațiile obișnuite de prevenire a mirosurilor de la staţiile de tratare a apelor reziduale sunt: a) rezervoare primare de sedimentare acoperite, b) rezervoare primare de sedimentare acoperite cu instalații de control al mirosului, c) filtru percolator acoperit, d) vedere în interiorul filtrului percolator acoperit; conducta mare de deasupra este folosită pentru a înlătura gazele mirositoare pentru tratarea într-un epurator chimic, e) decantor de nămol acoperit, f) instalație de evacuare a nămolului închisă. Utilizările obișnuite ale oxigenului comercial în sistemele de colectare a apelor reziduale pentru controlul mirosurilor (fig. 3.3): a) oxigenarea curentului lateral și reinjectarea apei reziduale într-un canal colector de gravitație, b) injectarea oxigenului într-un puț hidraulic, c) injectarea oxigenului în flux în două faze din alimentarea de forță. (Din Speece et al., 1990)

NIREAS

Capitolul 3

Figura 3.2 Instalațiile obișnuite de prevenire a mirosurilor de la staţiile de tratare a apelor reziduale Metodele chimice pentru controlul mirosurilor Mirosurile pot fi eliminate din faza lichidă prin adăugarea unei game de substanțe chimice pentru a realiza (1) oxidarea chimică, (2) precipitarea chimică și (3) controlul pH-ului. Cele mai comune substanțe chimice utlizate pentru oxidare sunt oxigenul, aerul, clorul, hipocloritul de sodiu, permanganatul de potasiu, peroxidul de hidrogen, ozonul și sărurile ferice. În timp ce toți acești compuși vor oxida sulfura de hidrogen (H2S) și alți compuși mirositori, utilizarea lor este complicată de către compoziţia chimică a apei uzate. Singura cale de a stabili dozele chimice necesare pentru înlăturarea mirosurilor este prin benchmarking sau testare pilot. Compușii mirositori pot fi reduși și prin precipitare. De exemplu, clorura de fier și sulfatul de fier pot fi folosite pentru controlul mirosurilor de tip H2S prin precipitarea ionului sulfură ca sulfură de fier. La fel ca în cazul reacțiilor de oxidare, doza chimică necesară poate fi determinată doar prin benchmarking sau testare pilot. Eliberarea de H2S poate fi și aceasta controlată prin mărirea valorii pH-ului apei reziduale. Mărirea pH-ului apei reziduale duce la o activitate bacteriană redusă și schimbă echilibrul astfel încât ionul sulfură este prezent ca HS-. Cu majoritatea metodelor de control a mirosului care implică

NIREAS

Capitolul 3

adăugarea de substanțe chimice în apele reziduale, se formează în final un produs rezidual. Din cauza incertitudinilor asociate cu adăugarea de substanțe chimice, această metodă de gestionare a mirosurilor nu este folosită în mod obişnuit.

Figura 3.3. Utilizările obișnuite ale oxigenului comercial în combaterea mirosurilor (1) Oxidarea chimică (1a) Clorurarea

NIREAS

Capitolul 3

Clorurarea este una dintre cele mai vechi și mai eficiente metode utilizate pentru controlul mirosurilor. Clorul este utilizat în procesul de dezinfectare și este la îndemână la staţia de tratare a apelor reziduale. Datorită acestui fapt, clorul este utilizat frecvent pentru a controla mirosurile. Clorul este o substanță chimică foarte reactivă și, prin urmare, oxidează mulți compuși din apele reziduale. (1b) Peroxidul de hidrogen De un număr de ani, peroxidul de hidrogen (H2O2) este utilizat ca oxidant pentru a controla mirosurile. Peroxidul de hidrogen reacționează în trei moduri cu apa reziduală. (1c) Oxigenul și aerisirea Oxigenul este utilizat cu mult succes pentru controlul mirosurilor. Cea mai obişnuită practică cu oxigen este de a utiliza aer pentru a aerisi apele reziduale pentru a menține apa aerobă. Transferul de oxigen la apele reziduale le va mări potențialul de oxidare-reducere (ORP) și astfel se va reduce procesul de formare a gazelor mirositoare. Cu cât este mai mult oxigen în apa reziduală, cu atât crește ORP, iar ionul sulfură nu este utilizat ca o sursă de oxigen; prin urmare mirosul este redus. Aerisirea în amonte va face ca sulfura de oxigen să fie desprinsă (purtată de către aer) din lichid, dacă este prezentă, și se reduce astfel eliberarea mirosurilor la staţie atunci când apa curge peste stăvilare sau în alte locuri cu mare turbulență. Mirosurile desprinse pot fi colectate de deasupra suprafeței acolo unde are loc aerisirea și pot fi tratate. Dacă aceste mirosuri nu sunt gestionate corespunzător, se poate ajunge la coroziune localizată și probleme cu mirosurile. Utilizarea de oxigen cu puritate ridicată pentru a menține condițiile aerobe în alimentarea de forță poate fi o cale foarte eficientă de a controla mirosurile. Totuși, trebuie îndeplinite trei condiții pentru a se utiliza cu succes această metodă: 1. Apa reziduală și oxigenul trebuie să fie amestecate foarte bine. 2. Alimentarea de forță trebuie să aibă un grad continuu urcător de la punctul de aplicare. 3. Trebuie să existe o presiune adecvată în alimentare (de obicei mai mare de 15 psi presiune manometrică) pentru a forța intrarea oxigenului în soluție. (1d) Ozonul Ozonul este un agent puternic de oxidare care înlătură eficient mirosurile. Ozonul are o utilizare limitată pentru că o concentrație eficientă poate fi prea costisitoare de utilizat la staţiile mari de tratare. Ozonul funcționează eficient atunci când este utilizat pentru a înlătura mirosurile din aerul colectat de deasupra surselor de mirosuri. Un avantaj al ozonului este faptul că nu există cazuri cunoscute de decese care să fi rezultat din utilizarea ozonului. Ozonul poate cauza iritația nasului și a gâtului la o concentrație de 0,1 ppm, dar unii oameni pot mirosi ozon la concentrații în jur de 0,01 0,02 ppm. Un alt avantaj al ozonului este că poate fi produs în amplasamentul staţiei și nu trebuie să se manipuleze containere voluminoase. Ozonul nu este disponibil în containere pentru că este relativ instabil și nu poate fi depozitat. (1e) Sărurile de crom Ionii sărurilor de crom pot inhiba eficient reducerea sulfatului la sulfură. Totuși, această metodă introduce metale grele în nămol și apa reziduală și aceasta poate cauza un miros chiar și mai deranjant. Ionii metalelor grele, cum ar fi ai sărurilor de crom, produc tulburări toxice grave care le limitează caracterul util. (1f) Ionii metalici

NIREAS

Capitolul 3

Anumiți ioni metalici (în principal ai zincului) sunt folosiți pentru a forma precipitați cu compușii sulfurii. Acești precipitați sunt insolubili și au un efect toxic asupra proceselor biologice cum ar fi digestia nămolului. De aceea, acest proces își are limitările sale. (1g) Compușii azotatului Primele substanțe chimice folosite în separarea anaerobă a reziduurilor sunt ionii de azotat. Dacă sunt prezenți suficienți ioni de azotat, ionii sulfatului nu vor fi separați. Costul acestui tip de tratament pentru a opri producerea sulfurii de hidrogen este foarte ridicat și, în prezent, nu este practic. (1h) Controlul (continuu) al pH-ului Creșterea pH-ului apelor reziduale este o metodă eficientă de control al mirosului pentru sulfura de hidrogen. Mărind pH-ul peste valoarea de 9, este inhibată creșterea sedimentelor biologice și a nămolului. Aceasta, la rândul său, oprește producerea sulfurii. De asemenea, orice sulfură prezentă va fi mai curând sub forma ionului HS- sau a ionului S2- (peste pH 11), decât ca gaz H2S, care este format și eliberat la valori scăzute ale pH-ului. (1j) Controlul pH (tratamentul de șoc) Dozarea lentă pe termen scurt cu hidroxid de sodiu (NaOH) cu pH ridicat (peste 12,5) este eficientă pentru controlarea generării sulfurii pe perioade de până la o lună sau mai mult în funcție de temperatura și condițiile din canalul de colectare. La pH 13 ionul HS- și ionul S2- sunt de concentrație aproximativ egală și nu este prezentă H2S. Trebuie avută grijă la selectarea lungimii dozării astfel încât sistemele biologice din avalul centralei de tratare să nu fie grav afectate. (1k) Procesarea termică Sunt utilizate trei tehnici de procesare tehnică: (1) oxidarea termică, (2) combustia directă și (3) oxidarea catalitică. Oxidarea metanului (CH4) poate fi utilizată pentru a ilustra principiul de bază al tuturor celor trei procese termice. CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O (l) + căldură (3.1) Dacă gazul care va fi ars nu eliberează destulă căldură pentru a susține procesul de combustie, este de obicei necesar să se utilizeze o sursă externă de combustibil cum ar fi ulei combustibil, gaze naturale sau propan. Din nefericire, din cauza concentrațiilor scăzute de gaze combustibile mirositoare din majoritatea fluxurilor de reziduuri, oxidarea termică durabilă este rareori posibilă și de obicei sunt necesare cantități mari de combustibil pentru a menține termepaturile de ardere necesare pentru eliminarea mirosurilor. (1l) Oxidarea termică Oxidarea termică implică preîncălzirea gazelor mirositoare înainte de a le trece în camera de combustie astfel încât să se poată realiza oxidarea completă. Combustia survine la temperaturi din intervalul de la 425 la 760°C (800 la 1.400°F). Oxidarea termică este utilizată, mai comun, pentru fluxuri concentrate de reziduuri.

NIREAS

Capitolul 3

Fig. 3.4 Oxidatoare termice regenerative (RTO-uri)

Fig. 3.4 Instalație a unui sistem de ionizare cu oxigen (1m) Combustia directă Combustia directă implică arderea „vie” a gazelor mirositoare. În funcție de proiectul instalației de ardere, poate surveni combustia incompletă din cauza variațiilor debitului gazului. Pentru ca această metodă de control al mirosurilor să fie durabilă, gazul rezidual trebuie să conțină de obicei 50% din valoarea fluxului de gaz care trebuie să fie ars. (1n) Oxidarea catalitică Este un proces de oxidare fără flacără care survine la 310 până la 425°C (600 la 800°F) în prezența unui catalizator. Catalizatorii obişnuiţi includ platina, paladiul și rubidiul. Scăderea temperaturii în comparație cu oxidarea termică completă reduce semnificativ necesarul de energie. Totuși, pentru

NIREAS

Capitolul 3

că respectiv catalizatorul se poate îmbâcsi, gazul care trebuie oxidat nu trebuie să conțină particule de materiale sau compuși care să ducă la formarea reziduurilor. (1o) Metode noi Ionizarea cu oxigen foloseşte unități modulare de ionizare, care sunt instalate în conductele de alimentare cu aer. Tuburile de ioni din unitățile de ionizare generează o descărcare electrică de înaltă tensiune care separă ionii de oxigen. Se formează atât ioni negativi, cât și pozitivi. Acești ioni creează grupuri de oxigen. Aceste grupuri de oxigen ionizat atrag și reacționează cu moleculele mirositoare din aer. Procesele de tratament aplicabile: Camere închise din stațiile de pompe sau centrale de tratare unde condițiile de lucru sunt o preocupare din cauza mirosului și/sau concentrațiilor de sulfură de hidrogen. Date de proiectare: debit de aer - 12 schimbări de aer pe oră în camere cu rezervoare deschise; numărul unităților de ionizare +/- o unitate pe 4.000 – 7.000 ft cubice (în funcție de concentrațiile mirosului); viteza aerului alimentat în conductă 16 – 30 ft/sec; consumul de putere aprox. 50 wați pe 4,000 – 5,000 ft cubice de volum. Procesul de oxidare UV este o nouă tehnologie de control al mirosurilor din staţiile de tratare a apelor reziduale, cu toate că are un istoric de succes în înlăturarea compușilor organici volatili (VOC) din aer în alte aplicații industriale (în principal în vopsirea cabinelor din industria aeronautică). Procesele de tratament aplicabile: Toate procesele centralei de tratare a lichidelor, decantarea nămolului, deshidratarea nămolului. Criterii obișnuite de proiectare: Rate ale debitului de aer în funcție de volumele care vor fi tratate, eficiența de înlăturare a H2S > 99%, eficiența de înlăturare a VOC 50 – 85%

Fig. 3.5 Instalaţie pentru oxidarea UV Utilizarea mascării și neutralizării mirosurilor În unele ocazii, sunt adăugate substanțe chimice mirositoare în apele reziduale pentru a masca un miros deranjant. Substanțele chimice de mascare sunt pe bază de uleiuri esențiale, cele mai comune arome fiind vanilie, citrice, pin sau florale (Williams, 1996). De obicei, se adaugă destulă substanță chimică de mascare la apele reziduale pentru a acoperi mirosul deranjant. Substanțele chimice de

NIREAS

Capitolul 3

mascare, totuși, nu modifică, nici nu neutralizează mirosurile deranjante. Neutralizarea implică găsirea mirosurilor de mascare ce pot fi combinate cu gazele mirositoare în stare de vapori astfel încât gazele combinate să-și anuleze unul altuia mirosul sau să producă un miros de o intensitate mai scăzută. Cu toate că mascarea și neutralizarea mirosurilor sunt opțiuni viabile pentru gestionarea pe termen scurt a problemelor cu mirosurile, cheia pentru gestionarea pe termen lung a mirosurilor este identificarea sursei mirosurilor și implementarea măsurilor de corectare. Utilizarea structurilor și instalațiilor de inducere a turbulenței pentru dispersarea mirosurilor În unele staţii de tratare a apelor reziduale au fost construite facilități fizice pentru a induce turbulența în scopul de a reduce mirosul fazei gazoase. Gardul-barieră înalt (3,7 m) prezentat în figura 3.6 împrejmuiește lagunele de depozitare a nămolului. Operațional, orice gaze mirositoare care se dezvoltă în condiții liniștite în lagune sunt diluate pe măsură ce se îndepărtează de lagunele de depozitare, din cauza turbulenței locale induse de către barieră. Pomii sunt de asemenea utilizați în mod comun pentru a dilua gazele mirositoare prin inducerea turbulenței și amestecare. Se știe și că pomii ajută la purificarea aerului ca rezultat al activității de respirație. Utilizarea zonelor-tampon Utilizarea zonelor-tampon poate ajuta la reducerea impactului mirosurilor asupra zonelor rezidenţiale. Distanțele obișnuite ale zonelor-tampon utilizate de către agențiile de reglementare sunt prezentate în tabelul 3.3. Dacă sunt utilizate zone-tampon, ar trebui desfășurate studii privind mirosurile care să identifice tipul și intensitatea sursei mirosului, condițiile meteorologice, caracteristicile de dispersie și tipul zonei adiacente. Pomii care cresc rapid sunt deseori plantați la periferia zonelor-tampon pentru a reduce și mai mult impactul mirosurilor. .

Fig. 3.6. Gard-barieră înalt amplasat în jurul lagunelor de reținere a nămolului pentru a induce turbulența aerului și amestecarea

NIREAS

Capitolul 3

Figura 3.7. Epurator cu hipoclorit de sodiu folosit pentru a trata mirosurile de la filtrele de percolare Metode fizice (1) Epuratoarele chimice: Obiectivul proiectului de bază al unui epurator chimic este de a furniza contact între aer, apă și sbstanțe chimice (dacă sunt utilizate) pentru a se realiza oxidarea sau înlăturarea compușilor mirositori. Compușii mirositori sunt absorbiți în lichidul epuratorului, unde sunt oxidați și/sau înlăturați din epurator ca un flux deversor. Procesele de tratament aplicabile: Toate procesele centralei de tratare lichide, stațiile de pompe, decantarea nămolului, deshidratarea nămolului. (2) Absorbantele cu carbune activ Absorbantele cu cărbune activ sunt utilizate în mod comun pentru controlul mirosurilor (fig. 3.8). Cărbunele activ are o structură complexă de pori cu o arie foarte mare a suprafeței. Compușii mirositori sunt transferați de la aerul contaminat la suprafața cărbunelui pe măsură ce aerul este forțat să treacă prin patul de cărbune. (3) Procesele de tratament biologic al fazei vapori Sistemele biologice de control al mirosurilor se bazează pe oxidarea biologică a aerului mirositor. Aerul mirositor este alimentat la sistemele active de nămol, trecut prin filtre percolatoare și utilizat ca sursă de aer pentru turnurile biologice dedicate. Sistemele biologice de înlăturare a mirosurilor nu sunt eficiente în mod deosebit la înlăturarea mirosurilor organice și relativ puține dintre aceste sisteme sunt în folosință astăzi. Totuși, date fiind timpul de contact adecvat și condițiile echilibrate de mediu, ele s-au dovedit eficiente pentru înlăturarea unei varietăți de compuși anorganici din fluxurile de aer viciat. Avantajele sistemelor biologice de înlăturare a mirosurilor includ operarea lor simplă,

NIREAS

Capitolul 3

lipsa utilizării substanțelor chimice și capacitatea lor de a trata volume mari de gaz în mod economicos. Dezavantajele includ spațiul necesar pentru instalarea sistemului, capacitatea limitată de transfer al gazului, vicierea mediului, necesitatea condițiilor echilibrate de mediu și fiabilitatea lor uneori îndoielnică.

Figura 3.8

Absorbante cu cărbune activ

Cele două procese biologice principale utilizate pentru tratarea gazelor mirositoare prezente în faza de vapori sunt: (1) biofiltrele și (2) biofiltrele percolatoare. Biofiltrele sunt filtre cu pat de umplutură. În biofiltrele deschise (fig. 3.9 a), gazele care urmează să fie tratate se mișcă în sus prin patul de filtru. În biofiltrele închise (fig. 3.10 b), gazele care urmează să fie tratate sunt fie suflate, fie trase prin materialul de umplutură. Pe măsură că gazele mirositoare se mișcă prin umplutura din biofiltru, două procese survin simultan: absorbția și bioconversia.

NIREAS

Capitolul 3

Figura 3.9 Biofiltre obișnuite cu pat de umplutură: (a) cu pat deschis și (b) cu pat închis

Figura 3.10 Biofiltru obișnuit cu pat de umplutură de tip deschis

NIREAS

Capitolul 3

Figura 3.11 Biofiltre obișnuite cu pat de umplutură de tipul închis Gazele mirositoare sunt absorbite în stratul de biofilm de pe suprafața umedă și suprafețele materialului de umplutură din biofiltru. Microorganismele, în principal bacterii și ciuperci, atașate la materialul de umplutură, oxidează gazele absorbite și reînnoiesc capacitatea de tratare a materialului de umplutură. Conținutul de umezeală și temperatura sunt condiții de mediu importante care trebuie să fie menținute pentru a optimiza activitatea microorganismelor. Cu toate că în mod comun sunt utilizate biofiltrele cu compost, un dezavantaj este suprafața mare necesară pentru aceste unități. (4) Biofiltrele percolatoare Biofiltrele percolatoare sunt în mod esențial similare biofiltrelor cu excepția faptului că umezeala este furnizată continuu prin aplicarea (de obicei prin pulverizare) a unui lichid (de ex., apă uzată tratată) peste umplutură (fig. 3.8 b). Lichidul este recirculat și deseori sunt adăugați nutrienți. Pentru că apa este pierdută în gazul care părăsește filtrul, trebuie furnizată apă pentru înlocuire. În mod similar, din cauza acumulării sărurilor în apa reciclată, este necesar un flux de evacuare. Compostul nu este un material de umplutură potrivit pentru filtrele biopercolatoare pentru că apa se va acumula în compost, prin aceasta limitând mișcarea liberă a aerului în filtru. Materialele obișnuite de umplutură includ inele Pall, inele Raschig și cărbune activ granulat. Avantajele bioepuratoarelor percolatoare în comparație cu alte tehnologii de control al mirosurilor sunt următoarele: Eficacitatea este dovedită în multe aplicații de tratare a apelor reziduale. Eficiența de înlăturare a H2S este de obicei mai mare de 99%. Poate furniza tratament VOC cu EBRT mai ridicat. Oferă un bun control al pH-ului și al acidului, chiar la concentrații mai ridicate de H2S. Costuri de operare și întreținere sunt mai scăzute în comparație cu tehnologiile chimice de tratare. Sunt mai uşor de operat și întreținut în comparație cu epuratoarele chimice. Nu este necesară depozitarea sau manipularea. Este nevoie de suprafeţe mici. Durată de viață a mediului între înlocuiri este lungă. Tratamentul biologic al aerului este mai prietenos față de mediu și mai sigur decât tratamentul chimic. Dezavantajele bioepuratoarelor percolatoare în comparație cu alte tehnologii de control al mirosurilor sunt: Costurile de capital sunt mai ridicate, în special în comparație cu absorbantele cu cărbune și sistemele de alimentare chimică. Necesită o perioadă de aclimatizare biologică pentru tratamentul eficient. Este dificilă menținerea creșterii biologice atunci când sarcinile de intrare sunt scăzute. Eficiența de înlăturare a mirosurilor poate fi redusă când sarcinile de încărcare au intervale

NIREAS

Capitolul 3

largi, în special când sarcinile de bază sunt scăzute. Poate necesita adăugarea continuă de nutrienți. Înălțimile turnurilor sistemelor mai mari pot influenţa negativ vizual unele locuri. Reacționează puțin mai încet la variațiile rapide, extreme de sarcină decât epuratoarele chimice sau adsorbția cu cărbune. Poate reacționa mai puțin rapid decât biofiltrarea. Procesele de tratament sunt aplicabile în toate procesele staţiei de tratare a apelor reziduale, stațiile de pompe, decantarea nămolului, deshidratarea nămolului.

Figura 3.12 Filtre biopercolatoare obișnuite cu pat de umplutură (4a) Elemente de proiectare a biofiltrelor de control al mirosurilor Elementele de proiectare pentru biofiltre includ: (1) tipul și compoziția materialului de umplutură, (2) instalațiile de distribuție a gazului, (3) întreținerea umezelii în biofiltru și (4) controlul temperaturii. Fiecare dintre aceste elemente este analizat în continuare. Materialul de umplutură Cerințele pentru umplutura utilizată în biofiltre sunt: (1) porozitate suficientă și dimensiunea particulelor aproape uniformă, (2) particule cu arii mari ale suprafeței și capacități semnificative de tamponare a pH-ului și (3) capacitatea de a suporta o populație mare de microfloră. Materialele de umplutură utilizate în biofiltre includ compost, turbă și o varietate de medii sintetice. Cu toate că în trecut au fost utilizate sol și nisip, acestea sunt mai puțin utilizate astăzi din cauza problemelor excesive de evacuare și înfundare. Materialele de volumizare utilizate pentru a menține porozitatea compostului și a biofiltrelor cu turbă includ peleții Styrofoam, așchiile de lemn, scoarța de copac și o

NIREAS

Capitolul 3

varietate de materiale ceramice și plastice. O rețetă obișnuită pentru un biofiltru de compost este după cum urmează [Schroeder, 2001]: • Compost = 50% volum • Agent de volumizare = 50% volum (unii constructori din Europa prevăd conținutul de material de volumizare până la 80%) • 50 mg CaCO3 /kg de material de umplutură Caracteristicile fizice optime ale unui material de umplutură includ un pH între 7 și 8, spațiul dintre pori umplut cu aer între 40 și 80 la sută și conținut de materie organică de la 35 la 55% (Williams și Miller, 1992). Atunci când este utilizat compostul, trebuie adăugat periodic compost suplimentar pentru a compensa pierderea cauzată de conversia biologică. Au fost folosite adâncimi ale patului de până la 1,8 m. Totuși, pentru că majoritatea înlăturării are loc în primele 20 de procente ale patului, nu se recomandă utilizarea paturilor mai adânci. Distribuția gazului O caracteristică importantă a proiectării unui biofiltru este metoda utilizată pentru a introduce gazul care va fi tratat. Cele mai utilizate sisteme de distribuție a gazului includ: (1) conducte perforate, (2) sisteme de scurgere prefabricate și (3) camere de distribuție. Conductele perforate sunt de obicei amplasate într-un strat de pietriș de sub compost (fig. 3.9). Acolo unde sunt utilizate conducte perforate, este important să se dimensioneze conducta astfel încât să funcționeze ca un rezervor și nu ca un distribuitor [Crites și Tchobanoglous, 1998].

Figura 3.13 Schița de definire a biofiltrelor deschise: (a) tipul cu pat deschis și (b) tipul tranșee Este disponibilă o gamă de sisteme de prefabricate care permit mișcarea gazului în sus prin patul de compost. Camerele de colectare aer sunt utilizate pentru a egaliza presiunea de aer pentru a se realiza un debit uniform ascendent prin patul de compost. Înălțimea camerelor de colectare aer va varia de obicei de la 200 la 500 mm. Controlul umezelii Poate elementul cel mai critic pentru operarea cu succes a unui biofiltru este menținerea umezelii corespunzătoare în patul de filtru. Dacă respectiv conținutul de umezeală este prea scăzut, activitatea biologică va fi redusă. Dacă respectiv conținutul de umezeală este prea ridicat, debitul de aer va fi restricționat și se pot dezvolta condiții anaerobe în pat. De asemenea, biofiltrele tind să se

NIREAS

Capitolul 3

usuce dacă nu este menţinută umezeala. Conținutul optim de umiditate este între 50 la 65% calculat după cum urmează. Conținutul de umezeală [%] =

Masa de apă Masa de apă + Masa de umplutură uscată

(3.2)

Umezeala poate fi obţinută adăugând apă în partea de sus a patului (de obicei prin pulverizare) sau prin umidificarea gazului care vine printr-o cameră de umidificare. Umiditatea relativă a gazului care intră în biofiltru ar trebui să fie de 100% la temperatura de funcționare a biofiltrului. La biofiltrele percolatoare, rata de aplicare a lichidului este de obicei între 0,75 la 1,25 m3/m2 x zi. Controlul temperaturii Intervalul temperaturii de funcționare pentru biofiltre este între 15 și 45°C, intervalul optim fiind între 25 la 35°C. În zonele de climă rece, biofiltrele trebuie să fie izolate, iar gazul care este introdus trebuie încălzit. Acolo unde gazul este mai cald, poate fi necesar să fie răcit înainte de a fi introdus în biofiltru. Funcționarea la temperaturi mai ridicate (de ex., 45 la 60°C) este deseori posibilă, atâta timp cât temperatura rămâne relativ constantă. Dimensionarea biofiltrelor se bazează de obicei pe luarea în considerare a timpului de rămânere a gazului în pat, rata de încărcare a aerului în unitate și capacitatea de eliminare a constituenților. Procesele de tratament biologic convențional Capacitatea microorganismelor de a oxida sulfura de hidrogen și alți compuși mirositori similari dizolvați în lichid în condiții aerobe este conceptul de bază utilizat pentru tratarea mirosurilor în sisteme pe bază de lichide. Cele două tipuri principale de sisteme convenționale pe bază de lichide utilizate în centralele de tratare a apelor reziduale sunt procesul nămolului activ și procesul filtrului percolator. Difuzia nămolului activ este o tehnologie relativ comună care implică colectarea aerului mirositor, îndreptarea sa către partea de tragere a ventilatoarelor de aerisire și difuzia sa în bazinele de nămol activ. Mirosurile sunt înlăturate printr-o combinație de mecanisme care includ absorbția, condensarea și oxidarea biologică în bazine. O preocupare majoră pentru această metodă de gestionare a mirosurilor este rata ridicată a coroziunii conductelor de aer și ventilatoarelor care survine din cauza prezenței aerului umed care conține sulfură de hidrogen. Capacitatea de a transfera compușii gazoși mirositori în faza lichidă este de asemenea o problemă. În cazul filtrelor percolatoare convenționale neacoperite, problemele majore sunt transferarea aerului care conține compușii mirositori la filtrul percolator și cum să se evite eliberarea compușilor mirositori netratați în atmosferă. Pentru a controla eliberarea compușilor mirositori, trebuie acoperite filtrele percolatoare existente care vor fi folosite pentru controlul mirosurilor (fig. 3.14).

NIREAS

Capitolul 3

Figura 3.14 Ventilator FRP cu filtru de intrare, un sistem pentru difuzia nÄ&#x192;molului activ

NIREAS

Capitolul 3

As e s tpr o i e taf os t na nt a tc us pr i j i nul Co mi s e i Eur o pe ne . Ac e a s t apubl i c a t i er ee c t adoa rv i z i une aa ut o r ul ui i i a rc o mi s i anupoa t e de c l a r a t ar e s po ns a b i l a pe nt r uut i l i z a r e ai nf o r ma t i i l o rc o nt i nut e .