¿Discusión sobre formas de utilizar los recursos de lodos urbanos?

Los lodos son producto del tratamiento de aguas residuales urbanas y son perjudiciales para el medio ambiente. Si los lodos se pueden utilizar correctamente, no sólo pueden convertir el daño en beneficio, sino también proteger el medio ambiente y los recursos naturales. Este artículo describe brevemente el estado actual del tratamiento de lodos urbanos, analiza los métodos de tratamiento tradicionales y se centra en las formas de utilizar los recursos de lodos, con la esperanza de proporcionar una referencia para el futuro tratamiento de lodos urbanos. A medida que aumenta la población urbana, también aumenta la cantidad de tratamiento de aguas residuales urbanas. Cuando se ponen en funcionamiento un gran número de plantas depuradoras de aguas residuales, se producirá una gran cantidad de lodos. El lodo es un tipo de residuo sólido, un sedimento producido durante el tratamiento de aguas residuales y un objeto flotante en la superficie de las aguas residuales. Los lodos contienen una gran cantidad de contaminantes sólidos inorgánicos y orgánicos, microorganismos patógenos, huevos de parásitos, metales pesados ​​y sustancias tóxicas y nocivas, por lo que el tratamiento de los lodos es especialmente importante. Los métodos de tratamiento tradicionales incluyen vertederos, recuperación, incineración, utilización de la tierra, etc. Sin embargo, debido a los importantes aspectos nocivos de estos métodos, su aplicación es limitada. 1. Estado actual del tratamiento de lodos urbanos. La eliminación y utilización de lodos es un tema importante en la ciencia ambiental actual. A nivel internacional, los países desarrollados occidentales tienen economías fuertes, tecnologías avanzadas y altos niveles de trato. Cada país y región elige un método de manejo más adecuado en función de su propia situación real. Por ejemplo, Europa Occidental utiliza principalmente secado térmico indirecto, Estados Unidos y el Reino Unido utilizan principalmente vertederos y agricultura, y Japón utiliza principalmente incineración. Europa, como Alemania, Países Bajos y otros países, han construido plantas de presecado de lodos a gran escala. Una vez que el contenido de humedad del lodo presecado alcanza el 60%, se envía a plantas de energía para su incineración o compostaje para uso agrícola para lograr la reutilización de energía. En China, debido a problemas financieros y técnicos, actualmente no existe una salida estable y razonable para los lodos. Generalmente, se depositan principalmente en vertederos y se apilan. Las estadísticas muestran que más del 90% de las plantas de tratamiento de aguas residuales no cuentan con instalaciones de apoyo para el tratamiento de lodos. En algunos lugares, debido al abuso de lodos, metales pesados, materia orgánica, plagas y enfermedades dañan directamente la salud humana y provocan una contaminación secundaria al medio ambiente. 2. Formas de utilizar los recursos de lodos 2.1 Uso de los lodos en la tierra (1) Utilización de tierras agrícolas y compostaje Los lodos de depuradora contienen una gran cantidad de nutrientes necesarios para los cultivos, como nitrógeno, fósforo, potasio y oligoelementos calcio, magnesio, cobre, zinc, hierro. etc. Por lo tanto, en comparación con los procesos tradicionales de tratamiento de incineración o vertederos de lodos, la utilización de lodos en tierras agrícolas es un método de eliminación más adecuado. El lodo se puede utilizar como acondicionador del suelo para mejorar la aireación del suelo y la capacidad amortiguadora ácido-base, y proporcionar un sitio activo para el intercambio y la adsorción de nutrientes. Sin embargo, dado que los lodos contienen sustancias nocivas como metales pesados ​​y bacterias patógenas, que pueden provocar una grave contaminación de las aguas subterráneas y del suelo, especialmente en otoño e invierno, el uso agrícola directo de los lodos está limitado en cierta medida. El compostaje es otra forma de cultivo de lodos y es el mejor método de pretratamiento para superar las diversas desventajas del cultivo directo de lodos. Cuando la temperatura del lodo alcanza 50°C ~ 70°C durante el proceso de compostaje, se pueden matar casi todas las bacterias patógenas, una gran cantidad de bacterias se degradan en materia orgánica disponible y los elementos de metales pesados ​​también se procesan de manera estable. Por lo tanto, en comparación con el uso de lodos directamente en tierras de cultivo, no solo mejora considerablemente la eficiencia de los fertilizantes, sino que también se reducen los contaminantes orgánicos y los metales pesados ​​en los lodos, lo que reduce la contaminación del suelo y los cultivos. Es un método eficaz de utilización de recursos. (2) El aprovechamiento y la ecologización de los lodos forestales pueden utilizarse, además de en la agricultura, para mejorar el suelo forestal. Los lodos de depuradora son ricos en nutrientes y oligoelementos, que pueden complementar los nutrientes de los que carece el suelo forestal debido al uso prolongado, mejorar la fertilidad del suelo y mejorar el crecimiento de los árboles. Desde 1973, Murray et al. han descubierto que la aplicación de compost de lodos de depuradora puede aumentar la capacidad de absorción de calor, absorción de agua, retención de agua y preservación del calor del suelo del césped, y mejorar la tasa de germinación del césped. Hasta ahora, muchos académicos se han dedicado a la investigación sobre la ecologización y la utilización de recursos de los lodos. La investigación realizada por Xue Chengze y otros ha demostrado que después de aplicar compost de lodos de depuradora a los cinturones verdes de las carreteras que no son propicios para el crecimiento de las plantas, los nutrientes y la materia orgánica necesarios para el crecimiento de las plantas se pueden introducir en el suelo del cinturón verde para mejorar el crecimiento de las plantas. Con el progreso continuo de estos estudios y el desarrollo de la sociedad, los lodos de depuradora se utilizarán cada vez más en el paisajismo de Changsha, incluidos bosques, pastizales, cinturón de aislamiento de carreteras, zonas verdes municipales, bases de plántulas, campos de golf y zonas verdes para que las personas creen una vida mejor. ambiente. 2.2 Utilización de energía de lodos (1) Digestión de lodos para producir biogás. La digestión anaeróbica utiliza bacterias anaeróbicas que crecen en aguas residuales y lodos para licuar y gasificar la materia orgánica en un ambiente anaeróbico y descomponerla en sustancias estables. Un método para matar los huevos de parásitos y reducirlos. materia sólida y hacerla inofensiva. Esta flora se puede dividir en las dos categorías siguientes: bacterias anaeróbicas facultativas y bacterias anaeróbicas transformadoras. El proceso de digestión de lodos se divide en dos etapas: la primera es la etapa de digestión ácida, es decir, primero se hidroliza y acidifica la materia orgánica macromolecular bajo la acción de sustancias extracelulares; la segunda etapa es la digestión alcalina, es decir, la anaeróbica obligada; Las bacterias convierten los intermediarios facultativos de primera etapa y los metabolitos producidos por las bacterias anaeróbicas se descomponen en metano, dióxido de carbono y amoníaco. La digestión de lodos orgánicos no sólo degrada, estabiliza y utiliza aún más los contaminantes orgánicos, sino que también reduce la cantidad de lodos rápidamente (en la digestión anaeróbica, se reduce aproximadamente a la mitad del volumen), y la estabilidad biológica y la deshidratación de los lodos son La energía (metano) producida por la digestión anaeróbica de lodos a veces excede la energía requerida por el proceso de tratamiento de aguas residuales y puede proporcionar energía para la planta y los residentes cercanos. La digestión de lodos es crucial en las plantas de tratamiento biológico de aguas residuales y está integrada con las aguas residuales. Tratamiento. Formar un sistema de tratamiento completo para lograr el propósito de un tratamiento inofensivo de la materia orgánica. (2) El combustible sintético elaborado a partir de lodos urbanos contiene una gran cantidad de materia orgánica, que representa alrededor del 70% al 80%, y el poder calorífico. de lodos deshidratados también es muy alta, los lodos se pueden convertir en combustible sintético. Su Minghua introdujo una tecnología que puede reemplazar los combustibles fósiles, la tecnología de combustibles derivados de residuos de lodos.

Del 25% al ​​30% del combustible derivado de los residuos de lodos se mezcló con combustibles fósiles y se probó en calderas de aceite térmico en muchas plantas de impresión y teñido. Las condiciones de combustión fueron estables. Otero evaluó el efecto de la adición de lodos en la combustión del carbón mediante análisis de inoculación térmica. Los resultados muestran que cuando la cantidad de lodo añadido es ≤ 10%, la pérdida de peso y de calor del carbón son insignificantes. (3) La pirólisis de lodos para producir aceite consiste en calentar el lodo a una temperatura determinada (temperatura alta 500 °C ~ 1000 °C, temperatura baja -500 °C) en condiciones sin oxígeno o inferiores al contenido teórico de oxígeno bajo acción. de un catalizador, convierte la materia orgánica del lodo en hidrocarburos. Mediante destilación seca y descomposición térmica, el lodo se convierte en agua de reacción y tres productos combustibles: petróleo, gas no condensable y carbón. Esta tecnología fue propuesta por primera vez por Bayer et al. Investigadores de todo el mundo han trabajado mucho sobre la pirólisis de lodos. Por ejemplo, Domínguez et al. utilizaron pirólisis por microondas para obtener mayores emisiones de gases que los métodos de pirólisis tradicionales. Este método no sólo supera el posible impacto ambiental y los efectos tóxicos de la producción tradicional de aceite de lodos, sino que también retiene los nutrientes del lodo crudo, como los ácidos grasos y la materia orgánica oxidada. 2.3 Utilización de lodos como material de construcción (1) Existen dos métodos para fabricar ladrillos ecológicos a partir de lodos: uno es utilizar directamente lodos secos para fabricar ladrillos ecológicos y el otro es utilizar cenizas de incineración de lodos para fabricar ladrillos ecológicos. Cuando el lodo seco se utiliza directamente para fabricar ladrillos, la composición debe ajustarse adecuadamente para que sea similar a la composición química de la arcilla para fabricar ladrillos. Cuando la proporción de masa de lodo y arcilla es de 1:10, la resistencia de los ladrillos de lodo puede alcanzar la resistencia de los ladrillos rojos comunes. Después de secar el lodo, se tritura hasta obtener el tamaño de partícula requerido para la fabricación de ladrillos, se mezclan arcilla y agua, se mezclan y revuelven uniformemente, se le da forma al cuerpo verde y se tuesta. En términos generales, la composición de las cenizas de incineración de lodos de depuradora es similar a la de la arcilla para fabricar ladrillos. Sólo se necesita una cantidad adecuada de arcilla y arena de sílice para fabricar ladrillos. La proporción de masa adecuada de los ingredientes es: m (cenizas de incineración: arcilla: arena de sílice) = 100: 50: (15 ~ 20). El estudio encontró que cuando la fracción de masa de lodo alcanza el 20%, el ladrillo aún puede cumplir con los estándares nacionales. Además, la prueba de lixiviación de toxicidad mostró que la concentración de metales lixiviados fue muy baja; los resultados mostraron que agregar un 10% de lodo con un contenido de humedad del 24% en el rango de 880°C a 960°C produjo la mejor calidad del ladrillo. (2) El lodo utilizado para producir cemento ecológico contiene silicio, calcio, aluminio y otros componentes químicos que son casi los mismos que las materias primas del cemento y pueden utilizarse como materias primas alternativas para la producción de cemento. El proceso de producción del cemento ecológico es básicamente el mismo que el del cemento tradicional. Generalmente, la producción de 1 tonelada de cemento ecológico requiere 0,5 t de cenizas de basura, 0,3 t de lodos deshidratados y 0,3 t de piedra caliza, arcilla y otras materias primas. Después de moler, homogeneizar, granular y calcinar las materias primas a 65438±0350°C, se añade yeso y se muele para fabricar cemento ecológico. El rendimiento del cemento ecológico es similar al del cemento ordinario, excepto que el tiempo de fraguado es corto y es necesario agregar un retardante al preparar el concreto. Además, el cemento contiene un alto contenido de Cl y sólo se puede preparar con hormigón simple. Hay tres formas de utilizar lodos como materia prima para la producción de cemento: primero, deshidratar el lodo directamente; segundo, secar el lodo y, tercero, incinerar el lodo con cenizas; Independientemente del método, la clave es que la composición de los componentes inorgánicos contenidos en el lodo debe cumplir los requisitos para la producción de cemento. (3) Después de deducir la pérdida por ignición, la composición química del lodo de producción de ceramsita es similar a la de la arcilla. En teoría, puede reemplazar la arcilla en los ingredientes de la ceramsita. La ceramsita de lodo fue propuesta por primera vez por S. Nakoz et al. Se elabora a partir de lodos de depuradoras urbanas como materia prima principal, con una cantidad adecuada de materiales gelificantes y fundentes, procesados ​​en bolas y luego tostados. Según las diferentes materias primas, el método de lodo de ceramsita ligera se puede dividir en los dos tipos siguientes: uno consiste en granular el lodo crudo o las cenizas de incineración del lodo de fermentación anaeróbica y luego sinterizarlo, pero este método requiere un incinerador separado. los componentes orgánicos del lodo no se han utilizado eficazmente; el segundo es utilizar directamente el lodo deshidratado para producir ceramsita. El lodo con un contenido de humedad del 50% se mezcla con materiales principales y aditivos y luego se calcina en un horno rotatorio para producir ceramsita.

2.4 Activación del lodo para preparar el adsorbente El lodo restante contiene aproximadamente entre un 60% y un 70% de proteína cruda, aproximadamente un 25% de carbohidratos y aproximadamente un 5% de componentes inorgánicos. Los adsorbentes carbonosos se pueden preparar a partir de lodos mediante ciertas modificaciones a alta temperatura. El adsorbente preparado tiene una alta tasa de eliminación de DQO y es un excelente agente orgánico de tratamiento de aguas residuales. Si no se puede regenerar después de saturar la adsorción, se puede quemar como combustible mientras se controla el gas de escape para descomponer completamente los factores nocivos en el lodo. Zhao Yi et al. prepararon carbón activado con un valor de yodo de 580 mg/g en condiciones óptimas de proceso, es decir, la temperatura de activación fue de 500 °C, el activador fue 40 % de cloruro de zinc, el tiempo de activación fue de 20 minutos y el tiempo de activación fue de 20 minutos. La mezcla sólido-líquido de lodo y activador fue de 1:3. Fang Ping et al. utilizaron un adsorbente carbonoso de lodo preparado mediante el método de activación con cloruro de zinc para eliminar los iones de cobre del agua y lograron buenos resultados. Algunos estudios también han logrado una adsorción eficaz de dióxido de azufre y H2S. 3. Precauciones para la utilización de recursos de lodos El tratamiento de lodos es una parte importante del tratamiento de aguas residuales. Sólo cuando la parte posterior del tratamiento de aguas residuales se maneja adecuadamente, es decir, combinando el tratamiento de lodos con la utilización de recursos, se puede evitar la contaminación secundaria causada por los lodos. Por lo tanto, mientras los lodos se utilizan como recurso, se pueden evitar sus beneficios ambientales y sociales. deben considerarse plenamente. Por lo tanto, se deben tener en cuenta los siguientes puntos: (1) No todos los lodos se pueden convertir en abono como acondicionador del suelo y fuente de nutrientes para las plantas. Muchas aguas residuales industriales contienen muchos metales pesados ​​y materia orgánica que no se pueden utilizar como fertilizantes y acondicionadores del suelo. Además, los lodos restantes contienen sustancias nocivas como iones de metales pesados ​​y furanos. Si los lodos restantes se utilizan en tierra durante mucho tiempo, afectarán la salud humana debido a la acumulación de sustancias nocivas.

(2) Cuando la escala de la planta de tratamiento es pequeña y la cantidad de lodo es pequeña, el valor de utilización integral del biogás producido por la digestión anaeróbica de lodo no será muy grande y se puede considerar la digestión aeróbica de lodo. (3) Para que su uso sea generalizado, primero debemos resolver los problemas de costo y circulación; cuando utilizamos lodos para producir cemento, debemos resolver los problemas de almacenamiento de lodos, dosificación de materias primas y prevención de olores para garantizar la producción de clinker de cemento que cumpla con las normas nacionales. estándares; el cemento ecológico contiene altos niveles de cloro que pueden corroer las barras de acero. Sin embargo, la tecnología de decloración de las materias primas del cemento se ha desarrollado con éxito, se espera que la calidad del cemento ecológico mejore y el ámbito de aplicación seguirá ampliándose. 4. Conclusión En resumen, la producción de lodos aumentará significativamente en los próximos años y su tratamiento se convertirá en una nueva dificultad y desafío en la gobernanza ambiental. Por tanto, el tratamiento de los lodos debe plantearse a largo plazo, convirtiendo los residuos en tesoro y los residuos en tesoro, potenciando el desarrollo y utilización de los lodos como recurso y energía, buscando activamente nuevas formas de aprovechamiento y convirtiendo grandes cantidades de lodos en Materiales utilizables que son beneficiosos para la protección del medio ambiente con el fin de lograr mayores beneficios económicos y ambientales.

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