głównie polimerów na bazie akryla-
midu lub kwasu metakrylowego. Po-
lielektrolity powodują tworzenie się
makrocząsteczek, wywołując równo-
cześnie koagulację i flotację zawiesin.
Efekt procesu jest zależny od dawki
reagenta, ustalanej doświadczalnie
w stosunku do ilości zawiesin.
Metody fizyczne to preparowanie osa-
dów z zastosowaniem:
– metody termicznej – ogrzewanie osa-
du do 180°C ÷ 220°C przy ciśnieniu
15 atmosfer (1,52 MPa), co powoduje
zniszczenie struktury koloidalnej (lep-
sze odwadnianie);
– wymrażania – proces dwufazowy:
podczas powolnego zamrażania po-
wstaje krystaliczny lód, a wzrost ci-
śnienia przyczynia się do powstania
zawiesiny, która opada na dno w trak-
cie rozmrażania; taki osad dobrze się
odwadnia grawitacyjnie;
– przemywania – wymiana cieczy nad-
osadowej na ciecz o niższych parame-
trach niż osad surowy – zmniejsze-
nie zasadowości oraz zawartości soli
rozpuszczonych, wymywanie gazów;
wpływa to na polepszenie sedymenta-
cji i pozwala zmniejszyć dawkę koagu-
lantu dodawanego przed filtracją;
– wykorzystania działania pola ultradź-
więkowego – przejściu fali ultradźwię-
kowej przez ośrodek ciekły towarzyszą
m.in. koagulacja ultradźwiękowa oraz
zjawiska elektrokinetyczne; efekty
zależą od rozmiarów cząstek osadu,
częstotliwości i natężenia dźwięku;
wystarcza bardzo krótki czas nadźwię-
kawiania, by zaszły zmiany we wła-
ściwościach osadu; oddziaływanie
ultradźwięków polepsza przestrzen-
ne upakowanie się cząstek, co popra-
wia warunki odwadniania osadów
podczas filtracji próżniowej, również
zagęszczanie osadu potraktowanego
ultradźwiękami przebiega szybciej;
bardzo skuteczne okazuje się dodanie
polielektrolitu przed poddaniem osadu
działaniu fali ultradźwiękowej;
– działania pola elektromagnetyczne-
go – zmniejsza czas ssania kapilar-
nego (CSK), czyli zwiększa szybkość
Kondycjonowanie osadu jest procesem
przygotowującym osad do szybszego
odwodnienia. Polega ono na zmianie
struktury i właściwości osadu, doprowa-
dzając do osłabienia sił wiążących wodę
z powierzchnią cząstek stałych. Metody
chemiczne opierają się na procesie ko-
agulacji. Wśród nich wyróżnia się:
– Koagulację konwencjonalną – łącze-
nie się cząstek w większe zespoły po
dodaniu elektrolitu, który powoduje
obniżenie wartości potencjału cząstek
rozpuszczonych lub zanik stabilizują-
cej warstewki dyfuzyjnej wokół cząst-
ki. Jako elektrolity stosuje się: siarczan
glinu, siarczan żelaza, chlorek żelaza,
węglan magnezu oraz wapno. Wartość
koagulacyjna danego koloidu określa
minimalne stężenie dodanego elektro-
litu, po przekroczeniu którego następu-
je łączenie cząstek koloidalnych. Prze-
kroczenie optymalnej dawki reagenta
powoduje pogorszenie procesu.
– Koagulację polimeryczną – najczę-
ściej za pomocą wielkocząsteczko-
wych polielektrolitów organicznych,
mgr inż. Sylwia Brzezicka
Politechnika Śląska w Gliwicach, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki
Katedra Technologii i Urządzeń Zagospodarowania Odpadów
Chemiczne metody
Chemiczne metody
s
stabilizacji
tabilizacji osadów ściekowych
osadów ściekowych
–
– kondycjonowanie
kondycjonowanie
Osady ściekowe muszą być przetworzone na nieszkodliwe produkty końcowe, a następnie
usunięte z terenu oczyszczalni. Osady surowe wymagają stabilizacji składu chemicznego.
Technologie
48
ekologia przemysłowa • 1/2008
metakrylowego. Dodatek naturalnych
i syntetycznych polielektrolitów powo-
duje tworzenie się makrocząsteczek.
Dzięki swej budowie polielektrolity
wywołują równocześnie koagulację
i flokulację zawiesin. Działanie ko-
agulujące polielektrolitu jest związane
z obecnością w jego cząsteczce dużej
liczby grup jonogennych, zdolnych do
dysocjacji elektrolitycznej. Efekt floku-
lującego działania polielektrolitu zale-
ży od stosunku dawek flokulantów do
ilości zawiesin.
Łańcuch polimeru składa się z bar-
dzo dużej liczby jednostkowych mono-
merów z jedną grupą funkcyjną nada-
jącą związkowi charakter kationowy,
anionowy lub niejonowy. Koagulanty
do odwadniania osadów ściekowych
są prawie wyłącznie przygotowywane
na bazie poliakrylamidów. W przypad-
ku osadów organicznych zwykle używa
się produktów aktywnych kationowo.
Są one wytwarzane z akrylamidu i ka-
tionowych pochodnych kwasów akry-
lowych. Produkt końcowy może się
składać zarówno z długich łańcuchów
molekularnych, jak i z wielu setek tysię-
cy jednostek monomerycznych. W celu
zoptymalizowania procesu należy pro-
porcjonalnie dozować koagulant do su-
chej masy odwadnianych osadów.
Wybór sposobu kondycjonowania
wynika z końcowych założeń, często
z tego, czy osady po odwodnieniu będą
deponowane, czy powinny być zago-
spodarowane inaczej, np. w rolnictwie.
W zależności od procesu kondycjonowa-
nia powstają produkty końcowe, które
mają różną konsystencję, różną zawar-
tość fazy stałej i różną wartość opalową,
a także różny stopień stabilizacji.
Piśmiennictwo
1. Bień J.B.: Osady ściekowe. Teoria i prak-
tyka. Wydawnictwo Politechniki Często-
chowskiej, Częstochowa 2002.
2. Wojciechowska E., Kowalik P.: Zastosowa-
nie promieniowania mikrofalowego do kon-
dycjonowania osadów ściekowych. „Inżynie-
ria i Ochrona Środowiska”, tom 6, nr 2.
3. www.ekonatura.org.
4. Dąbrowski W., Boruszko D., Magrel L.:
Program zagospodarowania osadów ście-
kowych: kierunki i metody zagospodaro-
wania osadów ściekowych uwzględniają-
ce dyrektywy UE, stosowane w kraju i UE
technologie przeróbki osadów, potrzeby
i kierunki modernizacji przeróbki osadów
ściekowych w gminach. Białystok, paź-
dziernik 2000.
magnezu, niekiedy wapno i inne. Wartość
koagulacyjna danego koloidu określa mi-
nimalne stężenie dodanego elektrolitu, po
przekroczeniu którego następuje łącze-
nie cząstek koloidalnych. Wzrost dawki
reagenta powyżej wartości optymalnej
nie tylko nie zwiększa intensywności
aglomeracji cząstek, lecz przeciwnie
– wprowadzony w nadmiarze aktywny,
nieadsorbowany flokulant pogarsza pro-
ces łączenia się cząstek i stabilizuje wtór-
nie zawiesinę. Przedawkowanie zatem
zmniejsza własności filtracyjne osadów
ściekowych i obniża efektywność proce-
su odwadniania.
Powodzenie kondycjonowania zale-
ży w dużej mierze od warunków opera-
cyjnych, które można zoptymalizować
w zależności od własności osadów.
Warunki optymalne można określić
wstępnie poprzez próby w warunkach
laboratoryjnych i wreszcie ustalić na
podstawie prób przeprowadzanych
w warunkach technicznych. W celu
osiągnięcia dobrych rezultatów odwad-
niania należy zwracać uwagę na to, aby
wartość pH osadów po dodaniu środ-
ka kondycjonującego nie spadła poni-
żej 7. W przeciwnym razie należy ją
koniecznie podnieść poprzez dodanie
wapna. Często w pierwszej kolejności
dodaje się roztworu soli metali i po
krótkim czasie dozowane jest mleko
wapienne. Następnie należy tak dobrać
sposób mieszania i czas trwania kon-
dycjonowania, aby osady wykazywa-
ły dobrze odwodnioną strukturę przy
silnej dehydratacji substancji stałych
i koloidów. Struktury tej nie wolno
uszkodzić poprzez zbyt silne lub dłu-
gotrwałe mieszanie.
Czas reakcji jest uzależniony od za-
stosowanego środka koagulacji, dla roz-
tworów soli żelaza powinien wynosić 5-
-10 min, a dla wapna – powyżej 10 min.
Przy kondycjonowaniu świeżych osa-
dów należy uważać, by osady nie zaczęły
fermentować. Proces ten może spowodo-
wać, że opór filtracji osadów wielokrot-
nie wzrośnie, a tym samym będą znacz-
nie wzrastać wymagane ilości substancji
chemicznych.
W nowych technologiach mecha-
nicznego odwadniania osadów coraz
częściej do wstępnego preparowania
osadów, oprócz koagulantów tradycyj-
nych, stosuje się polielektrolity. Istotną
rolę odgrywają wielkocząsteczkowe
polielektrolity organiczne, głównie po-
limery na bazie akrylamidu lub kwasu
odwadniania oraz wpływa na obniże-
nie końcowego uwodnienia osadu; za-
stosowanie mikrofal z jednoczesnym
użyciem polielektrolitu pozwala uzy-
skać znacznie mniejszy opór właści-
wy osadu niż przy stosowaniu tylko
polielektrolitu, ponadto stosowanie
mikrofal poprawia stan sanitarny osa-
dów;
– kondycjonowania substancjami che-
micznie obojętnymi – poprawianie
zdolności do odwadniania poprzez do-
danie do osadu materiałów, takich jak:
popiół z kotłowni, trociny, pył z elek-
trofiltrów elektrowni.
W zależności od wybranego sposobu
kondycjonowania, stosując te same urzą-
dzenia do odwadniania, osiąga się różne
efekty końcowe. W związku z tym za-
sadne jest rozważenie wad i zalet zasto-
sowania poszczególnych metod obróbki
osadów ściekowych. Przy czym uwzględ-
nić należy następujące punkty:
– dążenie do uzyskania optymalnego
koncentratu osadów (optymalna za-
wartość fazy stałej),
– większa przepustowość urządzeń od-
wadniających,
– większy stopień rozdzielenia (mecha-
nicznego), tzn. oddzielenia substancji
zawieszonych od wody wolnej,
– eliminacja negatywnych działań ubocz-
nych dla procesów oczyszczania oraz
obciążających środowisko,
– stabilizacja organicznej fazy stałej.
Dominującą obecnie metodą obrób-
ki osadów jest kondycjonowanie che-
miczne. W procesie tym osady miesza
się z nieorganicznymi lub organicznymi
substancjami chemicznymi, aby faza sta-
ła osadów, w połączeniu z drobniejszą
i koloidalną substancją mętną koagulo-
wała, flokulowała i ulegała dehydratacji.
Koagulacja cząstek koloidalnych znala-
zła praktyczne zastosowanie w proce-
sie kondycjonowania osadów ścieko-
wych przed ich odwadnianiem. Proces
koagulacji, a więc łączenia się cząstek
rozproszonych w układzie zdyspergo-
wanym w większe zespoły, następuje
po dodaniu elektrolitu w wyniku obni-
żenia wartości potencjału powierzchni
cząstek fazy rozproszonej lub zaniku
stabilizującej warstewki dyfuzyjnej do-
okoła cząstek.
W konwencjonalnej koagulacji stosuje
się (w odpowiednich dawkach, przy opty-
malnym pH i właściwej temperaturze) ta-
kie elektrolity, jak: siarczan glinowy, siar-
czan żelazawy, chlorek żelazowy, węglan
Chemiczne metody
stabilizacji osadów ściekowych
– kondycjonowanie
Technologie
49
www.ep.elamed.pl