Separarea solid-lichid a gunoiului de grajd și a apelor uzate - Probleme de gestionare a gunoiului de grajd din Texas

Bazinele de decantare sunt structuri lungi, de mică adâncime, care utilizează gravitația pentru decantarea solidelor.

Producătorii de animale și păsări de curte caută tratamente alternative pentru gunoiul de grajd și pentru apele uzate generate de procese, pentru a reduce încărcarea excesivă de nutrienți și potențialul de miros al structurilor de depozitare a gunoiului de grajd lichid.

Separarea solid-lichid este îndepărtarea parțială a solidelor organice și anorganice dintr-un amestec de gunoi de grajd animal, scurgeri în lot deschis și ape uzate generate de proces, cunoscute și sub denumirea de gunoi de grajd lichid. Sistemele de gunoi de grajd lichid sunt populare în rândul operațiunilor de creștere a animalelor și a păsărilor, deoarece fac gunoiul de grajd ușor de manevrat, depozitat, tratat biologic în lagune și se aplică terenurile. Gropile și jgheaburile de gunoi de grajd sunt, de asemenea, ușor de reîncărcat și de spălat folosind lichid de lagună.

Solidele separate pot fi utilizate pentru compostare, realimentare sau generare de biogaz (metan). Materialul compostat poate fi folosit ca așternut în hambare gratuite. Separarea solidelor de gunoiul de grajd lichid facilitează pomparea și manipularea lichidelor. De asemenea, ajută la reducerea:

Cantitatea de material organic (încărcare organică)
în lagunele de tratament
Mirosuri în instalațiile de depozitare și tratament
Acumularea de solide în lagunele primare
Frecvența îndepărtării nămolului de lagună
Poluarea potențială a apelor subterane și subterane, deoarece în lichidul separat există mai puțin azot, fosfor și alți constituenți

Tehnici și echipamente de separare

Principalele obiective ale separării solid-lichid sunt separarea fizică și îndepărtarea solidelor suspendate și a unor solide dizolvate din gunoiul de grajd lichid. Sunt disponibile mai multe metode pentru a separa solidele de lichide:

Sedimentare (solidele se depun prin gravitație).
Separarea mecanică. Gravitatea și separarea mecanică sunt cele mai comune două tehnici utilizate în acest scop.
Iazuri de evaporare. Acestea pot fi eficiente în regiunile aride în care se elimină mult mai multă apă prin evaporare decât se adaugă prin precipitații. În comparație cu sistemele care utilizează tratarea și irigarea efluenților, utilizarea acestor iazuri este limitată de dimensiunea lor mai mare, cerințele de proiectare și reglementările de mediu actuale și în evoluție.
Deshidratare. Această metodă, care folosește căldura pentru îndepărtarea umezelii, este nepopulară din cauza costurilor sale inițiale ridicate, a întreținerii și a cerințelor energetice.
Flocularea coagulării. O tehnică relativ nouă pentru separarea solid-lichid folosește substanțe chimice pentru a agrega solidele suspendate (coagulare) pentru a forma particule solubile și pentru a transforma particulele în flocuri mari, cu sedimentare rapidă (floculare).

Sedimentare

Bazinele de decantare sunt structuri concepute pentru a separa solidele de gunoiul de grajd lichid prin sedimentare. Debitul de gunoi de grajd este restricționat pentru a permite o parte din solidele să se așeze. Lichidele și unele solide se scurg treptat către un iaz de reținere, un tratament lagunar sau către o altă structură de depozitare. Solidele rămase în bazin sunt lăsate să se usuce și apoi sunt îndepărtate.

Bazinele de decantare ar trebui să fie puțin adânci (de obicei adânci între 1 și 3 picioare), lungi, largi și cu drenaj liber. Viteza de curgere la debitul de proiectare ar trebui să fie mai mică de 1 picior pe secundă; se dorește un timp de reținere hidraulic (timpul mediu de reținere pentru dejecțiile lichide care curg în bazin) de 20 până la 30 de minute.

Separatoare mecanice

Tipurile de separatoare mecanice includ separatoare de ecran, centrifuge, hidrocicloni și prese (tip șurub sau curea).

Separatoare de ecran

Separatoarele sunt clasificate în continuare ca ecrane staționare, rotative și vibrante.

Ecran înclinat staționar: Aceste așa-numite ecrane statice folosesc gravitația pentru a separa gunoiul de grajd lichid de solid. Gunoiul de grajd lichid este pompat la marginea superioară a ecranului. Lichidele trec prin ecran, în timp ce solidele se acumulează și alunecă pe ecran pentru a fi depuse pe un tampon de colectare sau melc. Acest tip de separator de ecran este utilizat pe scară largă pentru a elimina particulele fibroase, grosiere din gunoiul de lapte, ceea ce face mai ușor manipularea, depozitarea și tratarea gunoiului de grajd, reciclarea lichidelor pentru spălare și aplicarea lor pe uscat.

Avantajele acestor ecrane sunt că nu au piese în mișcare și necesită puțină energie. Cu toate acestea, au nevoie de un sistem de spălare separat pentru a împiedica înfundarea ecranului. De asemenea, acestea necesită un bazin și o pompă pentru a colecta gunoiul de grajd lichid și a induce curgerea peste ecran.

Ecranul transportorului de zbor în canal: Acest separator constă dintr-un ecran înclinat și o serie de bare orizontale numite transportoare cu zbor. Separatorul poate fi plasat direct într-un canal deschis de ape uzate, ceea ce elimină necesitatea unui bazin sau a unei gropi și a unei pompe de ridicare. Un lanț trage transportoarele care transportă gunoi de grajd peste partea superioară a ecranului înclinat. Lichidul trece prin ecran și se scurge în canal pe partea din aval a separatorului, în timp ce solidele separate sunt depuse pe un tampon de colectare. Utilizările acestor separatoare sunt similare cu cele ale separatoarelor înclinate staționare, dar separatoarele de ecran transportoare necesită o întreținere mecanică mai mare, deoarece piesele lor mobile sunt expuse la materiale corozive și abrazive.

Separator de ecran vibrant: Acest separator are un ecran care vibrează rapid, ceea ce ajută la menținerea ecranului de înfundarea excesivă. Gunoiul de grajd lichid este pompat pe ecran la o rată controlată. Lichidul trece prin ecran și este colectat într-un recipient sub el. Solidele separate rămase pe ecran se deplasează la marginile ecranului.

Separator rotativ de ecran: După cum sugerează și numele, un ecran rotitor sau rotitor continuu, similar cu un uscător de haine, primește gunoi de grajd lichid la o rată controlată. Un răzuitor îndepărtează solidele care se adună pe ecran; lichidul care trece prin ecran este colectat într-un rezervor.

Centrifuge și hidrocicloni

Centrifugele și hidrociclonii separă solidele de lichid folosind forța centrifugă pentru a crește viteza de decantare a particulelor suspendate. Centrifugele verticale și orizontale au fost utilizate în procesarea alimentelor și în operațiunile de gestionare a deșeurilor industriale. Producătorii de animale le-au folosit pentru a separa solidele de gunoi de grajd.

Bazinele de decantare sunt structuri lungi, de mică adâncime, care utilizează gravitația pentru decantarea solidelor.

Un tip de centrifugă orizontală folosește un cilindru rotativ. Pe măsură ce gunoiul lichid intră în cilindru, solidele sunt separate de lichid. O melcă în interiorul cilindrului, care se rotește mai repede decât cilindrul, mută solidele către o deschidere la un capăt, unde sunt descărcate într-un teanc sau container. Lichidul este evacuat din capătul opus. Hidrociclonii sunt separatori de cicloni în formă de con care nu au părți în mișcare. Un hidrociclon este configurat astfel încât atunci când gunoiul de grajd lichid este pompat într-un unghi în ciclonul din apropierea vârfului, acesta se învârte la viteză mare. Mișcarea puternică de învârtire separă solidele împingându-le spre exterior și se așează prin gravitație în partea de jos a conului. Lichidul iese din vârful conului printr-o conductă. Aceste separatoare necesită pompe de rapel la 30 psi sau mai mult.