Métodos de tratamiento de lodos
Los principales métodos de concentración de lodos incluyen la concentración por gravedad, la concentración por flotación por aire, la concentración por gravedad en cinta y la concentración centrífuga, así como la concentración por microporos, la concentración por membrana y la concentración por flotación biológica. La sedimentación natural y la separación por gravedad son los métodos de concentración de lodos más eficientes energéticamente y no requieren energía adicional. La concentración por gravedad es solo un proceso de separación por sedimentación y es el método principal para la concentración de lodos al formar una capa de lodo de alta concentración en la sedimentación. La concentración por gravedad independiente se completa en un tanque de concentración por gravedad independiente. El proceso es simple y efectivo, pero un tiempo de residencia prolongado puede producir olor y no es adecuado para todos los lodos. Si se usa para concentrar el lodo restante de la eliminación biológica de fósforo, una gran cantidad de. Se liberará fósforo, que El sobrenadante requiere la eliminación química del fósforo. El método de concentración por gravedad es adecuado para lodos primarios, lodos químicos y lodos de biopelículas.
Tratamiento de lodos: El principio del método de concentración centrífuga es utilizar fuerza centrífuga con diferente gravedad específica sólido-líquido en el lodo para concentrar. El método de concentración centrífuga se caracteriza por su sistema autónomo, buen efecto y operación simple, pero requiere una gran inversión, altos costos de electricidad y un mantenimiento complicado; es adecuado para lodos biológicos y químicos en el tratamiento de aguas residuales de tamaño grande y mediano; plantas.
2) Tratamiento de lodos
El propósito del tratamiento de estabilización es degradar la materia orgánica del lodo, reducir aún más el contenido de humedad del lodo y matar las bacterias y patógenos del lodo. La eliminación del olor es un paso clave para una utilización eficaz de los lodos. Los principales métodos de estabilización de lodos incluyen el compostaje, el secado y la digestión anaeróbica. Digestión anaeróbica: La digestión anaeróbica es una tecnología de estabilización común utilizada en los procesos de tratamiento de lodos. La digestión anaeróbica de lodos también se denomina estabilidad biológica anaeróbica de lodos. Su objetivo principal es reducir las sustancias de alto valor energético en forma de carbohidratos, proteínas y grasas en los lodos crudos, es decir, convertir sustancias de alto peso molecular en óxidos de sustancias de bajo peso molecular mediante degradación. La digestión anaeróbica es una reacción bioquímica anaeróbica que descompone la materia orgánica en lodos en condiciones anaeróbicas. Es un proceso extremadamente complejo. La digestión aeróbica de lodos apareció en la década de 1950 y es muy similar al proceso de lodos activados. Cuando se consumen nutrientes extraños, los microorganismos consumen sus propios cuerpos para producir energía para mantener las actividades vitales. Esta es la etapa metabólica endógena de los microorganismos. Los metabolitos endógenos de los tejidos celulares en condiciones aeróbicas son CO2, NH3 y H2O, y el NH3 se oxidará aún más a nitrato en condiciones aeróbicas. La reacción de digestión aeróbica de lodos se puede expresar mediante la siguiente ecuación:
C6H7NO2+7O2→5CO2+NO3-+3H2O+H+
En la fórmula anterior, C6H7NO2 es la composición elemental del tejido celular.
Este método tiene las ventajas de un alto grado de degradación, inodoro y estable, fácil de deshidratar, alto contenido de fertilizante, operación y manejo simples y bajos costos de infraestructura. Sin embargo, el costo operativo es alto, la cantidad de lodo digerido es pequeña y el grado de degradación fluctúa mucho con la temperatura. Las discusiones sobre la tecnología del compostaje comenzaron en la década de 1920. Los sistemas de compostaje se pueden dividir en tres categorías: sistemas de compostaje en tiras, sistemas de compostaje aeróbico estático y sistemas de compostaje por equipos. Los lodos de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas contienen una gran cantidad de nitrógeno, fósforo, potasio y otros nutrientes, que pueden promover el crecimiento de plantas y cultivos y tienen una buena eficiencia como fertilizante. Después del compostaje, se puede lograr el propósito de estabilización, inocuidad y utilización de recursos. El compostaje es un proceso estable de descomposición aeróbica de materia orgánica por bacterias psicrófilas y termófilas. Sus características son que puede generar cierta cantidad de calor, la alta temperatura dura mucho tiempo y es inofensivo sin necesidad de fuentes de calor externas. El proceso tecnológico general del compostaje se divide principalmente en cuatro procesos: pretratamiento, fermentación primaria, fermentación secundaria y post-tratamiento. Después del compostaje, las propiedades del lodo mejoran, el contenido de humedad se reduce (por debajo del 40%) y se vuelve suelto, disperso y de grano fino. Puede matar bacterias y parásitos patógenos (huevos) y es fácil de almacenar. transporte y uso.
Tecnología de estabilización con cal La tecnología de estabilización con cal se inició en la década de 1950. Al agregar cal y mantener un cierto valor de pH durante un período de tiempo determinado, se pueden eliminar las bacterias infecciosas y se pueden prevenir y suprimir los olores. Esta tecnología es simple de operar, de bajo costo y fácil de deshidratar después del tratamiento. La disposición final de lodos puede ser en relleno sanitario o agrícola.
Fermenta el lodo para convertirlo en fertilizante orgánico. Si añades un poco de estiércol de vaca, se fermentará y se convertirá en fertilizante orgánico de alta calidad. Los métodos de operación específicos son los siguientes: 1. Agregue bacterias. 1 kg de iniciador de fertilizante Gymboree puede fermentar aproximadamente 4 toneladas de lodo + estiércol de vaca.
Es necesario agregar alrededor del 30-50% de estiércol de vaca, polvo de paja, residuos de hongos, polvo de cáscara de maní, cáscara de arroz, aserrín y otra materia orgánica en peso para ajustar la ventilación. Si se añade cascarilla de arroz y aserrín, el tiempo de fermentación debe prolongarse debido a su alto contenido en lignina celulósica. Dilución de cepas: agregue de 5 a 10 kilogramos de salvado de arroz (o salvado, harina de maíz y otros sustitutos) a cada kilogramo de cultivo iniciador, revuelva y diluya uniformemente, y luego espolvoréelo uniformemente en la pila. El efecto será mejor. 2. Apilar: Después de preparar los materiales, apilarlos mientras se esparcen las bacterias. La altura y el volumen del pelo no pueden ser ni demasiado cortos ni demasiado pequeños. Requisitos: Altura del pilote 1,5-2 m, ancho 2 m, largo 2-4 m. 2. Revuelva uniformemente y ventile. El iniciador de fertilizante Gymboree requiere un buen (consumo de) fermentación de oxígeno, aumentar adecuadamente las medidas de suministro de oxígeno, agitar uniformemente, girar con frecuencia y ventilar. De lo contrario, provocará fermentación anaeróbica, producirá olor y afectará el efecto. 4. Humedad. El contenido de humedad de los materiales de fermentación debe controlarse entre 60 y 65 %. Juicio de humedad: Sostenga firmemente un puñado de material y observe las marcas de agua entre los dedos. No gotea y debe extenderse cuando toque el suelo. Menos agua provocará una fermentación lenta y más agua provocará una ventilación deficiente, lo que también hará que las "bacterias putrefactas" funcionen y produzcan olor. 5. Temperatura. La temperatura inicial debe ser superior a 15 ℃ (puede funcionar en todas las estaciones y no se ve afectada por la temporada. La fermentación debe realizarse en interiores o en un invernadero en invierno) y la temperatura de fermentación debe controlarse por debajo de 70-75 ℃. 6. Hecho. Del segundo al tercer día, si la temperatura supera los 65°C, el barco zozobrará. Por lo general, la fermentación se puede completar en una semana. La sustancia se vuelve de color marrón oscuro y la temperatura comienza a bajar a la temperatura normal, lo que indica que la fermentación se ha completado. Si hay demasiados materiales auxiliares como aserrín, aserrín y cáscara de arroz, se debe alargar el tiempo de fermentación hasta su total descomposición. El fertilizante orgánico fermentado tiene una buena eficiencia como fertilizante, es seguro y cómodo de usar, resiste enfermedades y promueve el crecimiento, y también puede mejorar la fertilidad del suelo. La deshidratación de lodos es un eslabón importante en todo el proceso de tratamiento de lodos. Su propósito es enriquecer los sólidos, reducir el volumen de lodos y crear las condiciones para su disposición final. Para separar la fase líquida y la fase sólida del lodo, se debe superar la fuerza de unión entre ellas, por lo que el principal problema que se encuentra en la deshidratación de lodos es la energía. Dependiendo de las diferentes formas de fuerzas vinculantes y de la adopción de diferentes medidas externas, se pueden obtener diferentes efectos de deshidratación. La deshidratación y el secado de lodos incluyen la deshidratación natural, la deshidratación mecánica y el secado por tratamiento térmico.
El lodo después de la concentración y digestión todavía tiene un contenido de humedad del 95% al 97%, que es fácil de pudrir y oler, y necesita secarse y deshidratarse. Los métodos de deshidratación comúnmente utilizados incluyen el secado natural y la deshidratación mecánica. También se pueden utilizar plantas de biogás, como los juncos, para una mejor deshidratación. Esta innovación tecnológica utiliza un proceso de lavado de lodos para lavar primero la materia orgánica del lodo, separar la materia inorgánica del lodo y luego concentrar el lodo orgánico para la digestión anaeróbica a alta temperatura. Lavar el lodo precipitado para eliminar la mitad del lodo inorgánico sólido en el lodo, reduciendo el volumen del tratamiento biológico a la mitad, ahorrando la inversión del proyecto y los costos de tratamiento; tratar el lodo orgánico por separado elimina la precipitación de lodo inorgánico en el reactor, reduciendo el desgaste del equipo y mantenimiento del reactor; lavado del lodo precipitado para eliminar la mayoría de los metales pesados y lodos inorgánicos que se precipitan fácilmente, mejorando la calidad del fertilizante orgánico; el lodo lavado también se puede utilizar para producir ladrillos de pavimento coloreados y ladrillos permeables; Otros procesos innovadores: digestión anaeróbica a temperatura ultraalta, digestión anaeróbica multietapa, flotación de digestato, etc. La velocidad del tratamiento biológico de lodos se ha multiplicado varias veces y la producción de biogás ha aumentado en más del 20%.
En el sistema de tratamiento biológico de lodos sedimentados, la innovación en el diseño de ingeniería adopta un diseño de reactor de digestión subterráneo, compacto y de múltiples etapas, que integra múltiples reactores de digestión anaeróbica independientes, lo que ahorra materiales de construcción y utiliza una estructura de concreto de bajo costo. . Los reactores de digestión anaeróbica existentes en el país y en el extranjero generalmente adoptan estructuras sobre el suelo, lo que puede hacer que el equipo sea fácil de mantener, facilitar la descarga del digestato y evitar la precipitación del digestato. El diseño de ingeniería del sistema de tratamiento biológico resuelve bien los problemas de mantenimiento de los equipos de soporte y sedimentación de los residuos del digestato. Este sistema está equipado con menos equipo y solo requiere unas pocas bombas de agua. Incluso si la bomba de agua se avería, se puede reemplazar en menos de 20 minutos, lo que garantiza que el mantenimiento del equipo no detenga la producción. Después de lavar el lodo de sedimentación, se elimina el lodo inorgánico que es fácil de sedimentar. El lodo orgánico flota completamente bajo la acción del sistema de soplado y flotación y no se sedimenta. El reactor subterráneo de digestión anaeróbica no sólo requiere menos inversión y no ocupa espacio, sino que también es a prueba de terremotos y rayos, lo que prolonga su vida útil y reduce la pérdida de calor en el sistema digestivo.
Tomemos como ejemplo el diseño de una planta de tratamiento biológico de lavado con una capacidad de procesamiento diario de 600 toneladas de lodos decantados con un contenido de humedad del 80%. La capacidad de procesamiento y el contenido de humedad del lodo son exactamente los mismos que los de la planta de tratamiento de lodos de Dalian Xiajiahe (proyecto de demostración nacional n.° 1 en 2010), en comparación con solo el 20 % de inversión requerida. Los costes diarios de funcionamiento de las plantas de tratamiento son relativamente bajos. El biogás subproducto producido por el tratamiento de lodos puede generar ingresos, el residuo de biogás se puede convertir en fertilizante orgánico para generar ingresos y el lodo se puede utilizar para producir ladrillos de colores para pavimentos y ladrillos permeables para generar ingresos.
El tratamiento biológico de lodos sedimentados no requiere subsidios gubernamentales ni plantas de tratamiento de aguas residuales para pagar la concentración y el transporte de lodos, y puede lograr beneficios económicos considerables. En comparación con la planta de tratamiento de lodos de Dalian Xiajiahe, al procesar una tonelada de lodos sedimentados con un contenido de humedad del 80%, el costo operativo diario de esta planta de tratamiento ahorra 135 yuanes en subsidios gubernamentales (el precio más bajo del país). pagado por la planta de tratamiento de aguas residuales y la tarifa total de transporte es de más de 200 yuanes. La planta de tratamiento biológico y lavado de lodos de sedimentación ocupa una superficie pequeña y está prevista su construcción en una depuradora de aguas residuales. Es apta para plantas depuradoras de diversos tamaños. Las pequeñas plantas de tratamiento de aguas residuales pueden agregar desechos de alimentos locales, desechos de fosas sépticas, lodos de aguas residuales municipales y lodos de empresas circundantes y plantas de tratamiento de aguas residuales de pequeños municipios para su tratamiento, aumentando la escala del tratamiento y logrando rentabilidad. La tecnología de tratamiento de lodos existente en el país y en el extranjero aún no ha alcanzado el nivel de tratamiento y eliminación gratuitos de lodos. (WAO para abreviar)
Tecnología de tratamiento de lodos
La oxidación húmeda utiliza oxígeno en el aire como oxidante y opera a alta temperatura (125 ℃ ~ 320 ℃) y alta presión (0,5 ~ 20MPa). Es un proceso químico que descompone la materia orgánica en materia inorgánica como dióxido de carbono y agua o materia orgánica de pequeño peso molecular en fase líquida bajo ciertas condiciones. Dado que la estructura del material del lodo residual es muy similar a la de las aguas residuales orgánicas de alta concentración, este método también se puede utilizar para tratar el lodo residual. El tratamiento de oxidación húmeda del exceso de lodos es el campo de aplicación más exitoso de la oxidación húmeda. Más del 50% de los dispositivos de oxidación húmeda se utilizan para tratar el exceso de lodos. Esta tecnología fue propuesta por eruditos japoneses como H. Yasui. En este proceso, la digestión de los lodos restantes y el tratamiento de aguas residuales se realizan simultáneamente en el mismo tanque de aireación. El proceso se divide en dos procesos, uno es la oxidación del ozono y el otro es la biodegradación.
Parte de los lodos sedimentados en el tanque de sedimentación secundario regresa directamente al tanque de aireación, mientras que la otra parte es tratada con ozono para luego regresar al tanque de aireación. Después de tratar el lodo con ozono, se puede mejorar su biodegradabilidad y, al mismo tiempo, se puede tratar biológicamente con aguas residuales en el tanque de aireación. Y tras el tratamiento con ozono, parte de los lodos (1/3) será materia inorgánica. Por lo tanto, siempre que se opere correctamente, el aumento neto de lodos durante el tratamiento de aguas residuales puede ser igual al de los lodos inorgánicos, logrando así el objetivo de que no queden lodos. Se desarrolla tecnología de biorreactores de alta velocidad basada en el uso de suelo para tratar lodos. El uso de microorganismos en el suelo para tratar los lodos, debido a que el sistema es abierto, se verá afectado por la temperatura del aire y la humedad del suelo, lo que limita el tiempo y el área de utilización del suelo.
La empresa estadounidense SWEC comenzó a desarrollar biorreactores de alta velocidad en los años 80. Esta tecnología combina la deshidratación, digestión y secado de lodos en uno, y coloca todo el proceso de tratamiento del suelo en un sistema de circulación cerrado interior. Después de casi 20 años de investigación y desarrollo, Texaco ha hecho madura y popular la tecnología de biorreactores de alta velocidad. La parte central de todo el sistema operativo es el biorreactor, que consta de dos áreas: la zona superior es el área donde se mezclan lodos y tierra para igualar la carga de lodos, y en esta área se biodegrada la parte orgánica de los lodos; el área inferior es donde se encuentra la zona de separación de gas y líquido para que el líquido no permanezca en el suelo para aumentar la tasa de transferencia de oxígeno. Cuando este sistema procesa lodos con una alta tasa de carga, los componentes orgánicos del lodo se degradarán entre un 70% y un 80%, y la tasa de eliminación de la concentración de sólidos suspendidos alcanzará entre un 45% y un 60%. Los lodos descargados del tanque de sedimentación con una concentración de 5.000 a 30.000 mg/L pueden ingresar directamente al sistema sin ningún tratamiento previo. En comparación con otras tecnologías de tratamiento biológico, este sistema requiere menos energía, puede funcionar de forma continua y puede mantener la temperatura óptima para la degradación microbiana. Es especialmente adecuado para procesos de tratamiento de lodos que están limitados por las condiciones naturales o tienen una alta humedad del suelo.