1. Principio y Función
El espesamiento de lodos elimina parte del agua del lodo mediante gravedad o medios mecánicos, reduciendo su volumen. La deshidratación de lodos elimina parte del agua intersticial del lodo mediante medios mecánicos, reduciendo aún más su volumen. El contenido de humedad de los lodos espesados suele ser del 94% al 96%, mientras que el de los lodos deshidratados suele rondar el 80%.
2. Principios de aplicación
Los procesos de espesamiento y deshidratación de lodos deben determinarse de manera integral en función de factores como el proceso de tratamiento de aguas residuales adoptado, las características de los lodos, los métodos de tratamiento y eliminación posteriores, los requisitos ambientales, el área del sitio, la inversión y los costos operativos.
3. Espesamiento y deshidratación convencionales
3.1 Principales tipos y características de los procesos de espesamiento
Los métodos de espesamiento de lodos se dividen principalmente en espesamiento por gravedad, espesamiento mecánico y espesamiento por flotación. Actualmente se utilizan con frecuencia el espesamiento por gravedad y el espesamiento mecánico.
El espesamiento por gravedad consume menos electricidad y tiene una fuerte capacidad amortiguadora, pero requiere un área más grande, es propenso a la liberación de fósforo y produce un olor fuerte, lo que requiere instalaciones de desodorización adicionales. El lodo del tanque de sedimentación primaria se espesa por gravedad, lo que generalmente reduce el contenido de humedad del 97 % al 98 % a menos del 95 %. El exceso de lodos generalmente no es adecuado para el espesamiento por gravedad únicamente. Mezclar lodos de sedimentación primaria con un exceso de lodos activados y luego espesarlos por gravedad puede reducir el contenido de humedad del 96% al 98,5% a menos del 95%.
El espesamiento mecánico incluye principalmente espesamiento centrífugo, espesamiento de cinta, espesamiento de tambor giratorio y espesamiento de prensa de tornillo, que se caracterizan por requerir poco espacio y evitar la liberación de fósforo. En comparación con el espesamiento por gravedad, consume más electricidad y requiere la adición de coagulantes poliméricos. El espesamiento mecánico generalmente puede reducir el contenido de humedad del exceso de lodo del 99,2 %–99,5 % al 94 %–96 %.
3.2 Principales tipos y características de los procesos de deshidratación
La deshidratación mecánica incluye principalmente la deshidratación con filtro prensa de correa, la deshidratación centrífuga y la deshidratación con filtro prensa de placa y marco.
La deshidratación con filtro prensa de correa genera poco ruido y un bajo consumo de energía, pero requiere una huella más grande y más agua de descarga, lo que resulta en un ambiente de taller más deficiente. La deshidratación por cinta normalmente requiere un contenido de humedad del lodo afluente inferior al 97,5% y un contenido de humedad del lodo efluente normalmente inferior al 82%.
La deshidratación centrífuga requiere menos espacio, no requiere agua de descarga y tiene un mejor ambiente de taller, pero consume más electricidad, requiere dosis más altas de productos químicos y genera más ruido. La deshidratación centrífuga generalmente requiere un contenido de humedad del lodo afluente del 95% al 99,5%, y un contenido de humedad del lodo efluente típicamente alcanza el 75% al 80%.
La deshidratación con filtro prensa de placa y marco produce tortas con bajo contenido de humedad, pero requiere más espacio y agua de enjuague, lo que resulta en un ambiente de taller más deficiente. La deshidratación con filtros prensa de placa y marco generalmente requiere un contenido de humedad del lodo afluente inferior al 97%, y un contenido de humedad del lodo efluente generalmente alcanza entre el 65% y el 75%.
La deshidratación por prensa de tornillo y la deshidratación por prensa de rodillos requieren menos espacio en el piso, requieren menos agua de lavado, generan menos ruido y tienen un mejor ambiente de taller, pero tienen capacidades de unidad única-más pequeñas, mayor contenido de sólidos sobrenadantes y sus ejemplos de aplicación en China aún son limitados. El contenido de humedad requerido del lodo para la deshidratación con prensa de tornillo es generalmente del 95% al 99,5%, y el contenido de humedad del lodo de salida normalmente puede alcanzar el 75% al 80%.
4. Deshidratación profunda de lodos
La deshidratación profunda se refiere a lodos con un contenido de humedad del 55 % al 65 % después de la deshidratación y, en condiciones especiales, el contenido de humedad puede ser incluso menor. Actualmente, la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas de mi país carecen de tanques de sedimentación primaria y no se someten a tratamiento de digestión anaeróbica; por lo tanto, el contenido de humedad del lodo deshidratado se sitúa principalmente entre el 78% y el 85%. Este alto contenido de humedad plantea desafíos importantes para el posterior tratamiento, transporte y eliminación de lodos. Por tanto, en zonas con condiciones adecuadas se puede realizar una deshidratación profunda de lodos.
Antes de una deshidratación profunda, los lodos deben acondicionarse eficazmente. El mecanismo de acondicionamiento implica principalmente modificar la materia orgánica en la superficie de las partículas de lodo o alterar la estructura celular y coloidal del lodo, reduciendo la capacidad de unión de agua-del lodo; simultáneamente, reduce la compresibilidad del lodo, permitiéndole cumplir con los requisitos de los procesos de deshidratación de alta-sequedad.
Hay tres tipos principales de métodos de acondicionamiento de lodos: acondicionamiento químico, acondicionamiento físico y acondicionamiento térmico.
El acondicionamiento químico implica principalmente la adición de sales metálicas inorgánicas, polímeros orgánicos y diversos modificadores de lodos.
El acondicionamiento físico consiste en añadir al lodo sustancias que no produzcan reacciones químicas para reducir o mejorar su compresibilidad. Estas sustancias incluyen principalmente cenizas de gases de combustión, tierra de diatomeas, cenizas de lodos incinerados y cenizas volantes.
El acondicionamiento térmico incluye congelación,-temperatura media y calefacción a alta-temperatura, siendo el acondicionamiento térmico a alta-temperatura el más común. El acondicionamiento térmico a alta-temperatura se puede dividir en dos tipos: hidrólisis en caliente y oxidación húmeda. El acondicionamiento térmico a alta-temperatura logra una deshidratación profunda y al mismo tiempo reduce el volumen hasta cierto punto.
5. Posibles requisitos de control y contaminación secundaria de la unidad de espesamiento y deshidratación
El proceso de espesamiento y deshidratación de lodos genera una gran cantidad de gases olorosos, principalmente provenientes de tanques de almacenamiento de lodos, tanques de espesamiento, salas de máquinas de deshidratación de lodos y cobertizos o silos de almacenamiento de lodos. La sala de deshidratación es un área clave para el control de olores durante el proceso de espesamiento y deshidratación de lodos porque los gases olorosos son difíciles de disipar.
Se deben implementar medidas de control de olores de acuerdo con los requisitos de la evaluación de impacto ambiental. Las nuevas plantas de tratamiento de aguas residuales deben implementar medidas cerradas para tanques de espesamiento, tanques de almacenamiento de lodos, salas de deshidratación y áreas de almacenamiento y transporte de lodos, utilizando ventilación por extracción para aspirar aire hacia el sistema y tratarlo para controlar los olores y garantizar el cumplimiento de las normas de emisión. Para proyectos de renovación que impliquen control de olores, las estructuras deben cubrirse o encerrarse según su condición, y se deben instalar conductos de escape y sistemas de control de olores adicionales. Generalmente se utilizan métodos de desodorización biológica, pero también se pueden utilizar métodos de desodorización química cuando sea necesario.
