1. Principi i funció
L'espessiment dels fangs elimina part de l'aigua dels fangs per gravetat o per mitjans mecànics, reduint-ne el volum. La deshidratació de fangs elimina part de l'aigua intersticial dels fangs mitjançant mitjans mecànics, reduint encara més el seu volum. El contingut d'humitat dels fangs espessits és generalment del 94% al 96%, mentre que el dels fangs deshidratats és generalment al voltant del 80%.
2. Principis d'aplicació
Els processos d'engrossiment i deshidratació dels fangs s'han de determinar de manera exhaustiva en funció de factors com ara el procés de tractament d'aigües residuals adoptat, les característiques dels fangs, els mètodes de tractament i eliminació posteriors, els requisits ambientals, l'àrea del lloc, la inversió i els costos d'explotació.
3. Espessiment i deshidratació convencionals
3.1 Principals tipus i característiques dels processos d'engrossiment
Els mètodes d'engrossiment de fangs es divideixen principalment en espessiment per gravetat, espessiment mecànic i espessiment per flotació. Actualment, s'utilitzen freqüentment l'engrossiment per gravetat i l'engrossiment mecànic.
L'engrossiment per gravetat consumeix menys electricitat i té una forta capacitat d'amortiment, però requereix una àrea més gran, és propens a l'alliberament de fòsfor i produeix una forta olor, la qual cosa requereix instal·lacions addicionals de desodorització. Els fangs del tanc de sedimentació primari s'espesseixen per gravetat, reduint normalment el contingut d'humitat del 97% al 98% a menys del 95%. L'excés de fang generalment no és adequat només per a l'engrossiment per gravetat. La barreja de fangs de sedimentació primari amb un excés de fangs activats i després espessir per gravetat pot reduir el contingut d'humitat del 96% al 98,5% a menys del 95%.
L'engrossiment mecànic inclou principalment l'engrossiment centrífug, l'engrossiment de la corretja, l'engrossiment del tambor rotatiu i l'engrossiment de la premsa de cargol, que es caracteritzen per requisits d'espai baixos i per evitar l'alliberament de fòsfor. En comparació amb l'engrossiment per gravetat, consumeix més electricitat i requereix l'addició de coagulants polimèrics. L'engrossiment mecànic generalment pot reduir el contingut d'humitat de l'excés de fang del 99,2% al 99,5% al 94% al 96%.
3.2 Principals tipus i característiques dels processos de deshidratació
La deshidratació mecànica inclou principalment la deshidratació de la premsa de filtre de cinturó, la deshidratació centrífuga i la deshidratació de la premsa de filtre de plaques i marcs.
La deshidratació de la premsa de filtre de corretja té un baix soroll i un baix consum d'energia, però requereix una petjada més gran i més aigua de rentat, el que resulta en un entorn de taller més pobre. La deshidratació del cinturó requereix normalment un contingut d'humitat dels llots d'afluència per sota del 97,5% i un contingut d'humitat dels llots d'efluents normalment per sota del 82%.
La deshidratació centrífuga requereix menys espai al sòl, no requereix aigua de rentat i té un millor entorn de taller, però consumeix més electricitat, requereix dosis químiques més altes i genera més soroll. La deshidratació centrífuga requereix normalment un contingut d'humitat del llot afluent del 95% al 99,5%, i un contingut d'humitat del llot afluent normalment arriba al 75% al 80%.
La deshidratació de la premsa de filtre de plaques i marcs produeix pastissos amb un baix contingut d'humitat, però requereix més espai al sòl i aigua de rentat, el que resulta en un entorn de taller més pobre. La deshidratació de la premsa de filtre de plaques i marcs normalment requereix un contingut d'humitat dels llots influents per sota del 97%, i un contingut d'humitat dels fangs efluents normalment arriba al 65%-75%.
La deshidratació de la premsa de cargol i la deshidratació de la premsa de rodets requereixen menys espai al sòl, requereixen menys aigua de rentat, generen menys soroll i tenen un millor entorn de taller, però tenen capacitats d'una unitat-menor, un contingut de sòlids sobrenedant més elevat i els seus exemples d'aplicació a la Xina encara són limitats. El contingut d'humitat requerit dels fangs per a la deshidratació de la premsa de cargol és generalment del 95% al 99,5%, i el contingut d'humitat dels fangs de sortida normalment pot arribar al 75% al 80%.
4. Deshidratació profunda de fangs
La deshidratació profunda es refereix a fangs amb un contingut d'humitat del 55% al 65% després de la deshidratació i, en condicions especials, el contingut d'humitat pot ser encara més baix. Actualment, la majoria de les depuradores urbanes del meu país no tenen dipòsits de sedimentació primària i no se sotmeten a tractament de digestió anaeròbica; per tant, el contingut d'humitat dels fangs deshidratats se situa majoritàriament entre el 78% i el 85%. Aquest alt contingut d'humitat planteja reptes importants per al tractament, el transport i l'eliminació posteriors dels fangs. Per tant, en zones amb condicions adequades, es pot dur a terme una deshidratació profunda dels fangs.
Abans de la deshidratació profunda, els fangs s'han de condicionar eficaçment. El mecanisme de condicionament consisteix principalment a modificar la matèria orgànica a la superfície de les partícules de fang o alterar l'estructura cel·lular i col·loïdal dels fangs, reduint la capacitat d'aglutinació d'aigua-del fang; simultàniament, redueix la compressibilitat dels fangs, permetent-los complir els requisits dels processos de deshidratació d'alta-secació.
Hi ha tres tipus principals de mètodes de condicionament de fangs: condicionament químic, condicionament físic i condicionament tèrmic.
El condicionament químic consisteix principalment en afegir sals metàl·liques inorgàniques, polímers orgànics i diversos modificadors de fangs.
El condicionament físic consisteix a afegir al fang substàncies que no produeixen reaccions químiques per reduir o millorar la seva compressibilitat. Aquestes substàncies inclouen principalment cendres de gasos de combustió, terra de diatomeas, cendres de fangs incinerats i cendres volants.
El condicionament tèrmic inclou l'escalfament per congelació, -temperatura mitjana i alta-temperatura, sent el condicionament tèrmic d'alta-temperatura el més comú. El condicionament tèrmic a -alta temperatura es pot dividir en dos tipus: hidròlisi en calent i oxidació humida. El condicionament tèrmic d'alta-temperatura aconsegueix una deshidratació profunda alhora que redueix el volum fins a cert punt.
5. Requisits potencials de contaminació secundària i control de la Unitat d'engrossiment i deshidratació
El procés d'engrossiment i deshidratació de fangs genera una gran quantitat de gasos olorosos, principalment a partir de dipòsits d'emmagatzematge de fangs, dipòsits d'espessiment, sales de màquines de deshidratació de fangs i cobertes o sitges d'emmagatzematge de fangs. La sala de deshidratació és una àrea clau per al control d'olors durant el procés d'espessiment i deshidratació dels fangs perquè els gasos olorosos són difícils de dissipar.
Les mesures de control d'olors s'han d'implementar d'acord amb els requisits de l'avaluació d'impacte ambiental. Les noves plantes de tractament d'aigües residuals haurien d'implementar mesures tancades per als tancs d'espessiment, els dipòsits d'emmagatzematge de fangs, les sales de deshidratació i les àrees d'emmagatzematge i transport de fangs, utilitzant ventilació d'escapament per introduir l'aire al sistema i tractar-lo per al control d'olors per garantir el compliment de les normes d'emissió. Per als projectes de renovació que impliquin el control d'olors, les estructures s'han de cobrir o tancar segons el seu estat, i s'han d'instal·lar conductes d'escapament addicionals i sistemes de control d'olors. Generalment s'utilitzen mètodes de desodorització biològics, però també es poden utilitzar mètodes de desodorització químics quan sigui necessari.