Análisis integral de la eliminación de lodos en el tratamiento de aguas residuales

I. Definición y generación de lodo

1. Definición
   El lodo se refiere a residuos semisólidos o sólidos generados durante el tratamiento de aguas residuales. Contrasiste en restos orgánicos, biomasa bacteriana, partículas inorgánicas, coloides y otras sustancias, caracterizadas por un alto contenido de humedad (inicial ≥99%), alto contenido orgánico y biodegradabilidad. Según el Ley de prevención y control de la contaminación del agua , el lodo se clasifica como un subproducto del tratamiento de aguas residuales, excluyendo exámenes de detección, escoria y arena.

2. Fuentes

   • Etapas de tratamiento :

• Pretratamiento (por ejemplo, pantallas, cámaras de arena) produce proyecciones y arena.
• Tratamiento primario (tanques de sedimentación primarios) genera lodo primario.
• Tratamiento secundario (Reactores biológicos, clarificadores secundarios) produce el lodo activado.
• Tratamiento terciario (Coagulación química, filtración) Produce lodo químico.
  • Tipos de aguas residuales : Incluye lodos municipales, industriales y de suministro de agua.
  • Producir : 5–10 toneladas de lodo por cada 10,000 toneladas de aguas residuales (con un contenido de humedad del 80%), dependiendo de la calidad y los procesos de tratamiento.

3. Composición y riesgos
   El lodo contiene patógenos, metales pesados ​​(por ejemplo, plomo, cadmio), contaminantes orgánicos persistentes y otros contaminantes. El manejo inadecuado puede conducir a la contaminación secundaria (eutrofización, lixiviación de metales pesados).

II. Métodos y procesos de eliminación de lodos de llave

Los objetivos centrales son Reducción del volumen, estabilización, inofensiva y recuperación de recursos . Las etapas clave incluyen engrosamiento, deshidratamiento, estabilización, secado y disposición final .

1. Espesamiento
   • Objetivo : Retire el agua intersticial para reducir el volumen (contenido de humedad del 99% al 94-97%).
   • Tecnologías :

     Método	Ventajas	Limitaciones
     Engrosamiento por gravedad	Baja energía, operación simple	Gran huella, liberación de fósforo
     Flotación	Adecuado para lodo diluido	Alto consumo de energía
     Centrífugo	Alta eficiencia, compacta	Altos costos de capital y mantenimiento

2. Desagüe
   • Objetivo : Reduzca el contenido de humedad al 65–80% para un transporte más fácil.
   • Tecnologías :

• Métodos mecánicos : Presensas de filtro de correa (para lodo activado), prensas de filtro de placa y marco (humedad ≤60%), centrifugadoras (operación continua).
• Secado natural : Dependiente del clima, bajo costo para plantas pequeñas.
  • Estudio de caso : El proyecto de lodo de Shanghai Bailonggang utiliza prensas de filtro de diafragma de alta presión, tratando 1,500 toneladas/día; El lodo deshidratado está rellenado o incinerado.

3. Estabilización
   • Objetivo : Degrade los orgánicos, reduzca los olores y los patógenos.
   • Métodos :

• Digestión anaeróbica : Produce biogás (50-70% de metano) pero requiere sistemas herméticos.
• Compostaje aeróbico : Convierte el lodo en humus para la agricultura.
• Estabilización de lima : Inactivación rápida del patógeno pero aumenta el peso del lodo.

4. El secado
   • Objetivo : Lograr 10–40% de contenido de humedad para la recuperación de recursos.
   • Tecnologías :

     Método	Ventajas	Limitaciones
     Secado térmico	Reducción de alto volumen (90%)	Alta energía, emisiones de olor
     Secado solar	Bajo carbono, bajo costo	Dependiente del clima, lento
     Microonda	Secado rápido y uniforme	Altos costos de equipos

5. Eliminación final
   • Relleno : Simple pero requiere estándares estrictos (humedad ≤60%, orgánicos ≤5%) y arriesga la generación de lixiviados.
   • Incineración : Reducción de volumen completo (residuo de cenizas al 10%) pero necesita tratamiento de escape.
   • Aplicación de tierras : Lodo compostado para la mejora del suelo, sujeto a límites de metales pesados.
   • Reutilización de material : Ladrillos de lodo (por ejemplo, el proyecto Guangdong Heyuan produce 36,000 ladrillos/año)

Iii. Comparación de tecnología

IV. Aplicaciones del mundo real

1. Centro de eliminación de lodos de Jinjiang (China) :
   • Utiliza el "secado de calor de los desechos de la turbina de vapor de retroceso", procesando 180,000 toneladas/año y produciendo 36,000 ladrillos/día.
2. Proyecto de Shanghai Bailonggang :
   • La instalación de lodos más grande de Asia; El desagüe de alta presión a 40% de humedad, con lodo utilizado para el vertedero/incineración.
3. Proyecto de gasificación de Chongqing :
   • Emplea gasificación del lecho fluidizado para convertir 100 toneladas/día de lodo en vapor y electricidad.

V. Tecnologías emergentes

1. Pirólisis/carbonización : Convierte el lodo a biochar para la remediación del suelo o el combustible (intensivo en energía).
2. Tratamiento ultrasónico : Mejora el deshidratamiento a través de la cavitación (a menudo combinada con otros métodos).
3. Tecnología de plasma : Descomposición de alta temperatura (contaminación secundaria cero; utilizada en Suecia/Japón).
4. Sistemas bioelectroquímicos : Degradación microbiana con generación de electricidad (a escala de laboratorio).

VI. Desafíos y recomendaciones

• Barreras técnicas : Alto uso químico (por ejemplo, poliacrilamida), secado intensivo en energía.
• Necesidades políticas : Fortalecer los estándares de reciclaje de lodo (por ejemplo, Directrices técnicas para el tratamiento de lodo ) y promover la reutilización de cenizas en la construcción.
• Optimización de costos : Fomentar el coprocesamiento con plantas de energía/cemento para reducir los costos.