Análise abrangente da remoção de lodo no tratamento de águas residuais

I. Definição e geração de lodo

1. Definição
   Lodo refere-se a resíduos semi-sólidos ou sólidos gerados durante o tratamento de águas residuais. Contrasiste em detritos orgânicos, biomassa bacteriana, partículas inorgânicas, colóides e outras substâncias, caracterizadas por alto teor de umidade (inicial ≥99%), alto teor orgânico e biodegradabilidade. De acordo com o Lei de Prevenção e Controle da Poluição da Água , o lodo é classificado como um subproduto do tratamento de águas residuais, excluindo exames, escória e coragem.

2. Fontes

   • Estágios de tratamento :

• Pré -tratamento (por exemplo, telas, câmaras de areia) produz exibições e coragem.
• Tratamento primário (Tanques de sedimentação primária) gera lodo primário.
• Tratamento secundário (Reatores biológicos, clarificadores secundários) produz lodo ativado.
• Tratamento terciário (Coagulação química, filtração) produz lodo químico.
  • Tipos de águas residuais : Inclui lodo municipal, industrial e de abastecimento de água.
  • Colheita : 5-10 toneladas de lodo por 10.000 toneladas de águas residuais (com 80% de teor de umidade), dependendo da qualidade influente e dos processos de tratamento.

3. Composição e riscos
   O lodo contém patógenos, metais pesados ​​(por exemplo, chumbo, cádmio), poluentes orgânicos persistentes e outros contaminantes. O manuseio inadequado pode levar à poluição secundária (eutrofização, lixiviação de metais pesados).

Ii. Métodos e processos de remoção de lodo de chave

Os objetivos principais são Redução de volume, estabilização, inovação e recuperação de recursos . Os estágios -chave incluem espessamento, desidratação, estabilização, secagem e descarte final .

1. Espessamento
   • Propósito : Remova a água intersticial para reduzir o volume (teor de umidade de 99% para 94-97%).
   • Tecnologias :

     Método	Vantagens	Limitações
     Gravidade espessando	Operação simples e de baixa energia	Grande pegada, liberação de fósforo
     Flutuação	Adequado para lodo diluído	Alto consumo de energia
     Centrífugo	Alta eficiência, compacta	Altos custos de capital e manutenção

2. Desidratação
   • Propósito : Reduza o teor de umidade para 65 a 80% para facilitar o transporte.
   • Tecnologias :

• Métodos mecânicos : Filtro de correia pressiona (para lodo ativado), o filtro de placa e quadro pressiona (umidade ≤60%), centrífugas (operação contínua).
• Secagem natural : Dependente do clima, baixo custo para pequenas plantas.
  • Estudo de caso : O projeto de lodo de Shanghai Bailonggang usa prensas de filtro de diafragma de alta pressão, tratando 1.500 toneladas/dia; O lodo desidratado é aterrado ou incinerado.

3. Estabilização
   • Propósito : Degradar orgânicos, reduzir odores e patógenos.
   • Métodos :

• Digestão anaeróbica : Produz biogás (50-70% de metano), mas requer sistemas herméticos.
• Compostagem aeróbica : Converte o lodo em húmus para a agricultura.
• Estabilização de cal : Inativação rápida do patógeno, mas aumenta o peso do lodo.

4. Secagem
   • Propósito : Atinge 10 a 40% de conteúdo de umidade para recuperação de recursos.
   • Tecnologias :

     Método	Vantagens	Limitações
     Secagem térmica	Redução de alto volume (90%)	Alta energia, emissões de odor
     Secagem solar	Baixo carbono e baixo custo	Dependente do clima, lento
     Microondas	Secagem rápida e uniforme	Altos custos de equipamento

5. Descarte final
   • Aterro : Simples, mas requer padrões estritos (umidade ≤60%, orgânicos ≤5%) e corre o risco de geração de lixiviados.
   • Incineração : Redução completa de volume (resíduo de cinzas a 10%), mas precisa de tratamento de escape.
   • Aplicação da terra : Lodo compostado para melhoria do solo, sujeito a limites de metais pesados.
   • Reutilização do material : Tijolos de lodo (por exemplo, Projeto Guangdong Heyuan produz 36.000 tijolos/ano)

Iii. Comparação de tecnologia

4. Aplicações do mundo real

1. Jinjiang Sludge Disposição Center (China) :
   • Utiliza "secagem de calor de turbina a vapor de pressão traseira", processando 180.000 toneladas/ano e produzindo 36.000 tijolos/dia.
2. Projeto de Shanghai Bailonggang :
   • A maior instalação de lodo da Ásia; Desidratação de alta pressão para 40% de umidade, com lodo usado para aterro/incineração.
3. Projeto de gaseificação Chongqing :
   • Emprega gaseificação fluidizada do leito para converter 100 toneladas/dia de lodo em vapor e eletricidade.

V. Tecnologias emergentes

1. Pirólise/carbonização : Converte o lodo em biochar para remediação ou combustível do solo (intensivo em energia).
2. Tratamento ultrassônico : Aprimora a desidratação via cavitação (geralmente combinada com outros métodos).
3. Tecnologia de plasma : Decomposição de alta temperatura (poluição secundária zero; usada na Suécia/Japão).
4. Sistemas bioeletroquímicos : Degradação microbiana com geração de eletricidade (escala de laboratório).

Vi. Desafios e recomendações

• Barreiras técnicas : Alto uso químico (por exemplo, poliacrilamida), secagem intensiva em energia.
• Necessidades políticas : Fortalecer os padrões de reciclagem de lodo (por exemplo,, Diretrizes técnicas para tratamento de lodo ) e promover a reutilização de cinzas na construção.
• Otimização de custos : Incentive o co-processamento com usinas de energia/cimento a reduzir custos.