Risposta rapida: Gli impianti municipali producono all'incirca 70–90 g di solidi secchi per persona al giorno. Gli impianti industriali variano molto di più, perché i fanghi chimici da coagulazione spesso superano i fanghi biologici. Dimensionare in base ai solidi secchi al giorno, poi convertire in volume di torta — mai in base alla portata influente.
Il flusso non ti dice quasi nulla
Due impianti che trattano gli stessi metri cubi al giorno possono produrre quantità di fango che differiscono anche di diverse volte. La portata dimensiona pompe e tubazioni. La quantità di fango deriva dai solidi e dal carico organico in ingresso, più qualunque sostanza chimica dosata per rimuoverli.
Quindi la domanda deve essere ricostruita come tre numeri separati:
- Solidi secchi al giorno — biologico più chimico, in kg SS/g
- Secchezza della torta — quale percentuale di quella torta è costituita da solidi dopo la disidratazione
- Volume della torta — quello che effettivamente paghi per immagazzinare, trasportare e smaltire
Comunale: partire dalle persone
Per le acque reflue domestiche, i carichi di progetto pro capite sono il punto di partenza più affidabile. Le linee guida di progettazione della Minnesota Pollution Control Agency utilizzano 0,20 lb TSS (91 g) e 0,17 lb BOD₅ (77 g) per persona al giorno come minimi di progettazione.
Elaborando questi attraverso la cattura primaria e la resa secondaria si ottiene approssimativamente 70–90 g di solidi secchi per persona al giorno In totale, la ripartizione è di circa 60/40 tra fango primario e fango attivo di scarto. Un impianto per 50.000 persone produce quindi nell'ordine di 3,5–4,5 tonnellate di solidi secchi al giorno.
Due avvertenze sui dati pro capite. Presumono che si tratti di acque reflue realmente domestiche — gli scarichi industriali nella rete fognaria infrangono immediatamente questa ipotesi. Inoltre, i dati nazionali pubblicati non sono comparabili tra regioni, perché alcuni dividono per la popolazione allacciata e altri per la popolazione totale.
Industriale: partire dal carico, poi aggiungere i prodotti chimici
Non esiste una scorciatoia pro capite per gli scarichi industriali. I solidi biologici derivano dal carico organico effettivamente rimosso, e la resa dipende fortemente da quanto tempo il fango rimane nel sistema.
L'età del fango è tutta la storia. La formazione degli operatori del DEP della Pennsylvania fornisce tempi di ritenzione del fango di 3,5–10 giorni per il fango attivo convenzionale contro 20–30 giorni per l'aerazione prolungataUna ritenzione più lunga significa che una maggiore quantità di biomassa viene consumata dalla degradazione endogena, quindi l'aerazione prolungata produce circa da un mezzo a un terzo dei solidi di scarto per kg di BOD rimosso.
Come verifica a livello di operatore, la formazione sul fango attivato del Michigan EGLE utilizza 0,7 lb di solidi per lb di BOD rimosso su base solidi sospesi totali per un funzionamento convenzionale. Usalo come verifica di plausibilità su un valore di progetto, non come valore di progetto stesso — è a breve ritenzione, su base TSS, e include i solidi inerti trascinati con l'influente.
I fanghi chimici sono quelli che sorprendono le persone
È qui che le stime industriali sbagliano. Il coagulante non scompare — precipita e finisce nel fango.
Il limite stechiometrico è semplice. La conversione dell'allume in idrossido di alluminio produce circa 0,26 kg di solidi secchi per kg di allume; la conversione del cloruro ferrico in idrossido ferrico produce circa 0,66 kg per kg di FeCl₃. Quelli sono valori minimi: contano solo l'idrossido, non il fosfato co-precipitato, le sostanze organiche adsorbite o i solidi influenti intrappolati.
I valori misurati confermano l'ordine di grandezza. Uno studio del 2016 in Desalinizzazione e trattamento delle acque misurato 0,40–0,82 mg di fango per mg di FeCl₃ dosato su effluenti aerobici e anaerobici. Una banda di progettazione pratica di 0,4–0,8 kg DS per kg FeCl₃ è difendibile.
Esegui il confronto e il punto diventa ovvio. A 80 mg/L di cloruro ferrico si generano circa 53 mg/L di solidi chimici. Uno stadio biologico che rimuove 200 mg/L di BOD con una resa osservata di 0,3 produce circa 60 mg/L. A quella dose i due sono già dello stesso ordine di grandezza — e il dosaggio industriale spesso è molto più elevato.
Lo stesso studio del 2016 ha rilevato che al di sopra di circa 80 mg/L di FeCl₃ il rapporto tra solidi volatili e solidi totali scende a circa 0,5. Il fango diventa per metà minerale. Questo conta due volte: il fango minerale è più pesante e si disidrata in modo diverso dal fango biologico.
Da solidi secchi a volume della torta
I solidi secchi al giorno sono un numero ingegneristico. Il volume della torta è il numero su cui vieni fatturato.
La conversione è:
Volume della torta (m³/g) = solidi secchi (kg/g) ÷ [ densità apparente della torta (kg/m³) × frazione di solidi ]
La densità apparente del panello è comunemente compresa tra 1.050 e 1.250 kg/m³, verso il valore più alto per panelli condizionati con calce o ferro ad alto contenuto di minerali. Utilizzando 1.100 kg/m³, una tonnellata di solidi secchi occupa all'incirca:
- 4,5 m³ al 20% di solidi secchi
- 3,6 m³ al 25%
- 3,0 m³ al 30%
- 2,6 m³ al 35%
Spostare la torta dal 20% al 30% di solidi secchi riduce il volume di trasporto di circa un terzo, a parità di massa di solidi. Dove lo smaltimento viene addebitato a volume, questa è la motivazione commerciale per la filtrazione a pressione espressa come aritmetica anziché come affermazione.
Quale grado di secchezza della torta puoi effettivamente raggiungere?
La scheda informativa dell'US EPA sulle presse filtranti a piastre incassate riporta solidi di torta pari a 45–50% per fanghi primari più fanghi attivi di scartoe fino al 55% per i fanghi terziari trattati con calce.
Leggi la nota di condizionamento prima di pianificare in base a quei valori. Lo stesso documento specifica 10–30% di calce e 5–7,5% di cloruro ferrico su base peso secco per raggiungerli. La calce e il ferro finiscono nella torta come massa inerte, quindi parte di quella percentuale elevata è solidi aggiunti anziché acqua rimossa. Con condizionamento del polimero soltanto, la stessa fonte fornisce circa 45% per i solidi primari e 35% per i primari più i fanghi attivi di scarto.
Per confronto, la scheda informativa della pressa a nastro filtrante dell'EPA indica 20–35% per fanghi primari grezzi più fanghi attivi di scarto, e 12–22% per fanghi attivi di scarto digeriti anaerobicamente. La differenza tra filtrazione a nastro e filtrazione a pressione è reale, ed è massima sui fanghi che disidratano peggio.
Un'altra riga citabile che vale la pena conoscere: la scheda informativa dell'EPA afferma che i filtri pressa a piastre incassate sono economicamente vantaggiosi per impianti al di sotto di circa 4 MGD (circa 15.000 m³/d).
Cosa inviare per una stima dei fanghi
- Popolazione servita, o portata del processo e COD/BOD e TSS influenti
- Se lo scarico industriale viene convogliato nella rete fognaria e da quali industrie
- Tipo e dose di coagulante, ed eventuale aggiunta di calce
- Età del fango o modalità di aerazione, se lo stadio biologico esiste già
- Se il fango viene digerito o ispessito prima della disidratazione
- Come viene addebitato lo smaltimento — a peso o a volume
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Domande frequenti
Quanto fango produce al giorno un impianto di trattamento delle acque reflue?
Gli impianti municipali producono all'incirca da 70 a 90 grammi di solidi secchi per persona al giorno. Un impianto per 50.000 persone produce circa da 3,5 a 4,5 tonnellate di solidi secchi al giorno. Gli impianti industriali variano molto di più, perché è la dose di coagulante e il carico organico a determinare il valore, non la popolazione.
Posso stimare i fanghi dalla portata?
No. Dimensioni di flusso di pompe e tubazioni, non quantità di fango. Due impianti che trattano volumi identici possono produrre masse di fango diverse di parecchie volte a seconda dei solidi influenti, del carico organico e del dosaggio chimico. Stimare invece dai solidi secchi al giorno.
Quanto fango produce il cloruro ferrico?
Da circa 0,4 a 0,8 kg di solidi secchi per kg di cloruro ferrico dosato, in base ai valori misurati. Il limite stechiometrico è di 0,66 kg per kg, considerando solo il precipitato di idrossido. L'allume produce circa 0,26 kg per kg sulla stessa base.
Il fango chimico pesa più del fango biologico?
Spesso sì, negli impianti industriali. A 80 mg/L di cloruro ferrico, i solidi chimici sono già comparabili ai solidi biologici derivanti dalla rimozione di 200 mg/L di BOD. Al di sopra di tale dose, il fango diventa all'incirca per metà minerale, il che ne modifica sia la massa sia il comportamento alla disidratazione.
Come posso convertire i solidi secchi in volume della torta?
Dividi i solidi secchi al giorno per la densità apparente della torta moltiplicata per la frazione di solidi. Usando 1.100 kg per metro cubo, una tonnellata di solidi secchi dà circa 3,0 metri cubi di torta al 30% di solidi secchi, o 4,5 metri cubi al 20%.
La aerazione prolungata produce meno fanghi?
Sì, all'incirca da un mezzo a un terzo del fango attivo convenzionale per kg di BOD rimosso. Il motivo è l'età del fango: l'aerazione prolungata va da 20 a 30 giorni contro i 3,5-10 giorni del convenzionale, quindi il decadimento endogeno consuma una maggiore quantità di biomassa.
Inviaci il carico del tuo popolazione o del processo, la dose di coagulante e la base di smaltimento, e calcoleremo insieme a te la quantità di fanghi e il volume della torta: richiedi un preventivo per fanghi e dimensionamento.
Riferimenti: US EPA — Scheda informativa sulla pressa filtrante a piastre incassate (832-F-00-058), US EPA — Scheda informativa sull'ispessimento per gravità (832-F-03-022), Minnesota Pollution Control Agency — Linee guida per la determinazione della portata di progetto e del carico.