Tratamiento y eliminación de lodos de depuradora. Métodos para tratar lodos de depuradora, estructuras utilizadas.

Las suspensiones aisladas de desechos y aguas residuales durante su purificación mecánica, biológica y fisicoquímica (reactiva) son sedimentos.

Es recomendable dividir las propiedades de los sedimentos en aquellas que caracterizan su naturaleza y estructura, así como aquellas que determinan su comportamiento durante el proceso de deshidratación.

Influencia de la calidad inicial del agua en el efecto desinfectante.	El aumento de turbidez, el color y el pH se deterioran.	En presencia de sustancias orgánicas en el agua, el efecto bactericida no cambia.	Al aumentar la concentración de sustancias en suspensión, la actividad bactericida disminuye.	Con un aumento en la concentración de sustancias suspendidas, la temperatura y la composición de la sal, la	La presencia de sustancias en suspensión reduce drásticamente el efecto desinfectante.	No afecta
Efecto sobre las propiedades organolépticas del agua.	Mejora: oxida los fenoles a productos que no tienen olores a clorofenol.	Empeora: el olor a yodo, que desaparece después de 40-50 minutos.	Mejora: Elimina olores	No afecta	No afecta	Mejora: elimina el olor
Período posterior a la acción	Un día o más dependiendo de la dosis.			90-150 días dependiendo de la dosis		No afecta a E. coli
Tiempo de desinfección, min					Instantáneamente
Método	cloración	Yodación	Ozonización	Tratamiento con iones de plata	tratamiento ultravioleta	irradiación gamma

Masa constante. En sedimentos líquidos es aproximadamente cercana a la concentración de sólidos en suspensión determinada por filtración o centrifugación.

En sedimentos orgánicos hidrófilos, este indicador suele estar cerca del contenido de sustancias orgánicas y caracteriza el contenido de sustancias nitrogenadas.

La composición elemental es especialmente importante para los sedimentos orgánicos, principalmente en términos de indicadores tales como el contenido de: carbono e hidrógeno para determinar el grado de estabilización o establecimiento de la acidez total; nitrógeno y fósforo para evaluar el valor fertilizante de los sedimentos; metales pesados, etc

Para sedimentos inorgánicos suele ser útil determinar el contenido de sales de Fe, Mg, Al, Cr, Ca (carbonatos y sulfatos) y Si.

Toxicidad. Los metales contenidos en los lodos de aguas residuales industriales (cobre, cromo, cadmio, níquel, zinc, estaño) son tóxicos. Tienen la capacidad de causar varios tipos de efectos biológicos en el cuerpo humano: tóxicos generales, mutagénicos y embriotóxicos. Grado de toxicidad y peligro. varios metales no es lo mismo y puede ser evaluado por Los valores de dosis letales medias para animales de laboratorio. Los resultados experimentales muestran que el cromo y el cadmio son los más tóxicos para los animales.

Según las concentraciones máximas permitidas actualmente aceptadas, que tienen en cuenta, además de la toxicidad, las propiedades acumulativas de las sustancias, el mayor peligro para la salud pública es el cadmio, el cromo y el níquel; El cobre y el zinc son menos peligrosos.

Los lodos de las instalaciones de tratamiento de las industrias galvánicas que contienen óxidos de metales pesados ​​pertenecen a la cuarta clase de peligro, es decir, a sustancias de bajo riesgo.

La formación de lodos con propiedades específicas comienza con la selección de aquellos métodos de limpieza que brinden la posibilidad de eliminación o almacenamiento seguro de los lodos, reduciendo el costo de deshidratación y secado.

La posibilidad de almacenamiento seguro de lodos de depuradora está determinada por las siguientes características y propiedades del lodo: la viscosidad aparente y la fluidez asociada del lodo, así como la naturaleza del agua contenida en el lodo.

La viscosidad aparente y la fluidez asociada de los sedimentos pueden considerarse como una medida de la intensidad de las fuerzas de interconexión entre partículas. También permite evaluar la naturaleza tixotrópica del sedimento (la capacidad del sedimento para formar un gel en reposo y volver a la fluidez incluso con una agitación suave). Esta propiedad es muy importante para evaluar la capacidad de los lodos para ser recolectados, transportados y bombeados.

Una suspensión de lodo no es un fluido newtoniano porque el valor de viscosidad encontrado es muy relativo y depende del esfuerzo cortante aplicado.

La naturaleza del agua contenida en el sedimento. Esta agua es la suma de agua libre, que puede eliminarse fácilmente, y agua ligada, incluyendo agua de hidrato coloidal, agua capilar, agua celular y agua ligada químicamente. La liberación del agua atrapada requiere un esfuerzo considerable. Por ejemplo, el agua celular se separa únicamente mediante tratamiento térmico (secado o quemado).

Un valor aproximado de esta relación se puede obtener termogravimétricamente, es decir, construyendo una curva de pérdida de masa para una muestra de sedimento compactado a temperatura constante y procesado en condiciones apropiadas. El punto en el que el termograma se rompe se puede determinar trazando la dependencia K = f (5"), donde V- velocidad de secado, g/min; S - Contenido de materia seca en la muestra, % (Fig. 2.6).

La relación entre agua libre y agua ligada es un factor decisivo a la hora de evaluar la deshidratabilidad de un lodo.

De la Fig. 2.6 se puede ver que la primera corriente crítica determina la cantidad de agua que se puede eliminar del sedimento a una velocidad de secado constante (fase 1), y representa el contenido de materia seca en el sedimento después de la pérdida de agua libre. A continuación se elimina el agua unida: primero al grano S2 con una relación lineal entre una disminución en la velocidad de secado y un aumento en el contenido de materia seca (fase 2), y luego con una disminución más pronunciada en la tasa de disminución de la velocidad de secado (fase 3).

Estos factores incluyen: compactabilidad; resistividad; características numéricas de la compresibilidad de los sedimentos bajo la influencia de una presión creciente (compresibilidad de los sedimentos); determinación del porcentaje máximo de materia seca en el lodo a una presión determinada.

La capacidad de compactación se determina a partir del análisis de la curva de sedimentación del sedimento. Esta curva se extrae de pruebas de laboratorio en un recipiente equipado con un agitador lento. La curva caracteriza el grado de separación de la masa de sedimento en el recipiente en función del tiempo de permanencia en el mismo.

El indicador más importante de la capacidad de los lodos de depuradora para liberar humedad es la resistividad. El valor de la resistividad (g) es un parámetro general y está determinado por la fórmula

Donde P es la presión (vacío) a la que se filtra el sedimento; F- superficie del filtro; ri es la viscosidad del filtrado; CON - la masa de la fase sólida del sedimento depositada en el filtro al recibir una unidad de volumen de filtrado;

Aquí t es la duración de la filtración; V- Volumen de sedimento liberado.

Humedad. Este parámetro tiene en cuenta los cambios en la composición y propiedades de los lodos durante el procesamiento y almacenamiento.

Compresibilidad de los sedimentos. A medida que aumenta la caída de presión, los poros de la torta desaparecen y aumenta la resistencia a la filtración. Coeficiente de compresibilidad del sedimento. (S) determinado por la fórmula

gramo2 -gramo{

¿Lgp2-lgi?" (2-5)

Donde r, y r2 son la resistividad del sedimento, calculada usando la fórmula (2.3) respectivamente a la presión />, y P2.

La tasa de filtración de agua aumentará, permanecerá constante o disminuirá a medida que P aumente según si el valor de S es menor, igual o mayor que uno.

Las sustancias cristalinas insolubles suelen ser difíciles de comprimir (cerca de 0 o< 0,3). Суспензии с гидрофильны­ми частицами имеют высокую сжимаемость (5>0,5, alcanzando y en ocasiones superando 1,0).

Para muchos tipos de sedimentos orgánicos, existe incluso una “presión crítica”, por encima de la cual los poros de la torta se cierran tanto que el drenaje se vuelve imposible. Por ejemplo, para los lodos de depuradora municipales, la filtración a presiones superiores a 1,5 MPa es casi ineficaz. Esta es la razón por la que se cree que aumentar gradualmente la presión tiene alguna ventaja para retrasar la compactación de la torta.

Contenido máximo de materia seca en lodos a una presión determinada. La humedad en la precipitación puede estar en conexión química, fisicoquímica y fisicomecánica con partículas sólidas, así como en forma de humedad libre. Cuanta más humedad unida haya en el sedimento, más energía se deberá gastar para eliminarla. Se logra un aumento en la pérdida de agua por sedimentos redistribuyendo las formas de unión de la humedad con partículas sólidas hacia un aumento de la humedad libre y una disminución de la humedad unida utilizando varios métodos de procesamiento.

Los estudios de la dependencia del coeficiente de filtración de los sedimentos de su humedad han demostrado que con una disminución de la humedad de la precipitación, los valores del coeficiente de filtración también disminuyen. En este caso podemos observar ciertos valores de humedad de precipitación, por debajo de los cuales el coeficiente de filtración depende poco de la humedad. Para lodos de hidróxido provenientes de aguas residuales de galvanoplastia, es
se encuentra en la región del 67-70%, y para los lodos después del tratamiento de galvanocoagulación de aguas residuales, en la región del 50-55%.

Fortaleza. No es suficiente utilizar únicamente el contenido de humedad para predecir la capacidad de almacenamiento de los lodos de tratamiento de aguas residuales. Por lo tanto, para evaluar la posibilidad de almacenar sedimentos, se utilizan sus características de resistencia: resistencia al corte y capacidad de carga, toxicidad, lixiviabilidad, humedad, estabilidad (resistencia) y filtrabilidad.

Lavabilidad. Los metales pesados ​​están contenidos en los sedimentos en forma de hidróxidos o sales poco solubles, por ejemplo carbonatos, fosfatos, cromatos, sulfuros, etc. El uso de datos bibliográficos sobre la solubilidad de los compuestos metálicos en agua no nos permite determinar la clase de peligro. de sedimentos con suficiente precisión, ya que no se tienen en cuenta la física compleja: los procesos químicos que ocurren durante el almacenamiento de sedimentos. Se pueden obtener datos más fiables mediante estudios de lixiviación de lodos de depuradora.

La cantidad de contaminantes eliminados depende de muchos factores. Desde el punto de vista de la composición de fases de los lodos de depuradora se puede caracterizar como celda de cristal con componentes solubles y semisolubles y poros llenos de líquido. La fase líquida de los sedimentos contiene cantidades sedimentarias de metales pesados ​​y sales disueltas en forma de aniones SO4, SG, CO2, etc. Al almacenar sedimentos, se produce un envejecimiento fisicoquímico de los hidróxidos metálicos, como resultado de lo cual los cationes y aniones desorbidos pasan al En la fase líquida, el valor del pH disminuye y el contenido de sal aumenta, lo que contribuye a una disminución de los productos de solubilidad de los hidróxidos. Cuando el precipitado se expone al líquido de lixiviación, se disuelven compuestos semisolubles, como el yeso, lo que también conduce a. un aumento en el contenido de sal de la fase líquida. Si el líquido de lixiviación contiene anhídridos de ácido (sulfúrico, carbónico, nítrico), el valor del pH también disminuye.

La determinación experimental de la lavabilidad de los sedimentos se lleva a cabo en condiciones estáticas y dinámicas. La esencia de un estudio estático es remojar las muestras de sedimento en agua destilada sin agitar ni cambiar el agua, seguido de monitorear el contenido del componente lixiviable en el agua durante 6 a 12 meses. Un experimento dinámico implica almacenar muestras en condiciones naturales en sitios especialmente equipados, donde están expuestas a todo tipo de influencias atmosféricas externas (lluvia, heladas, etc.). La lixiviación del elemento se monitorea tanto en muestras de agua extraídas del sitio como por su pérdida en sedimentos durante el experimento (6-12 meses o más).

La producción de agua de los sedimentos depende en gran medida del tamaño de su fase sólida. Cuanto más finas son las partículas, peor es el rendimiento del sedimento. La parte orgánica de los sedimentos se pudre rápidamente, mientras que aumenta la cantidad de partículas coloidales y finamente dispersas, como resultado de lo cual disminuye el rendimiento de agua.

En la Fig. La Figura 2.7 muestra un gráfico de proceso típico utilizado para tratar lodos de depuradora.

Moderno medios tecnicos Se puede lograr cualquier grado de reducción de la humedad.

Actualmente se utilizan cuatro métodos de compactación y espesamiento de sedimentos (ver Fig. 2.7): gravedad, flotación, espesamiento en campo centrífugo y filtración.

La compactación por gravedad es el método más común de compactación de sedimentos. Es fácil de usar y relativamente económico. El tiempo de compactación se establece experimentalmente y puede ser muy diferente: de 2 a 24 horas o más.

Para reducir la duración de la compactación, obtener lodos con menor humedad y reducir la eliminación de sólidos en suspensión de la compactación, se utilizan diversas técnicas: mezclado durante la compactación, espesamiento cíclico, coagulación, compactación conjunta. varios tipos método de precipitación y termogravitacional.

Al mezclar el sedimento durante la compactación se produce una destrucción parcial de la estructura espacial continua del sedimento. Las palas del agitador, al separar partes del sedimento estructurado separadas entre sí, crean las condiciones para la liberación sin obstáculos de la humedad libre previamente capturada y retenida por la estructura espacial del sedimento. La mezcla lenta ayuda a acercar las partículas de sedimento individuales, lo que conduce a su coagulación con la formación de grandes agregados, que se compactan más intensamente bajo la influencia de su propia masa.

En la Fig. La Figura 2.8 muestra la dependencia del grado de espesamiento del sedimento de la duración y velocidad de la mezcla en un mezclador de varilla.

Efecto máximo La compactación se logró a una velocidad de mezclado del extremo de las paletas del mezclador de 0,04 m/s, el contenido de sólidos en suspensión en el agua clarificada no superó los 50 mg/dm3.

El espesamiento cíclico se lleva a cabo acumulando secuencialmente lodo condensado de varios ciclos de espesamiento con mezcla lenta con un agitador de varilla y bombeando agua clarificada después de cada ciclo de espesamiento. La eficacia del proceso de espesamiento cíclico puede explicarse por el hecho de que con un aumento de la presión hidrostática, determinado por el número de ciclos sucesivos de espesamiento de lodos, y una mezcla mecánica lenta más intensa que con el llenado de una sola vez, se produce la formación secundaria de flóculos. Se observa en los lodos previamente coagulados, lo que provoca escamas más pesadas y un tiro de compactación acelerado.

Un aumento de la presión hidrostática de las capas superpuestas de sedimento condensado sobre las subyacentes conduce a la deformación de la estructura del sedimento, acompañada de la transición de parte del agua unida a las estructuras floculantes del sedimento a agua libre, que es eliminado por filtración a través del espacio poroso de la capa de sedimento condensado.

Como coagulantes se utilizan diversos compuestos minerales y orgánicos. En el sistema de gestión de reactivos, se controla la calidad de las soluciones de reactivos ( cloruro férrico y cal) según la concentración del agente activo en ellos. Es necesario un control cuidadoso de las soluciones reactivas, ya que su exceso no mejora la filtrabilidad de los sedimentos, mientras que al mismo tiempo el consumo excesivo de sustancias escasas conlleva un aumento irrazonable de los costes operativos.

Con el método de compactación termográfica se calienta el sedimento. Durante el calentamiento, la capa de hidratación alrededor de la partícula de sedimento se destruye, parte del agua unida se libera y, por lo tanto, mejora el proceso de compactación. La temperatura óptima de calentamiento de los lodos activados procedentes de aguas residuales procedentes de plantas de hidrólisis es de 80-90°C. Después de calentar durante 20-30 minutos, seguido de mantener el lodo y compactarlo, su humedad disminuye del 99,5 al 96-95%. El tiempo total de procesamiento es de 50 a 80 minutos.

Flotación. La ventaja de este método es que se puede ajustar cambiando rápidamente los parámetros. Las desventajas del método incluyen mayores costos operativos y la imposibilidad de acumular grandes cantidades de sedimento en el compactador.

Normalmente se utilizan flotación por impulsor, eléctrica y por presión. Este último es el más extendido.

Al diseñar un compactador de flotación, se prescribe una carga específica de materia seca de 5 a 13 kg/(m2 x h) y una carga hidráulica inferior a 5 m3/(m2 x h); Se toma la concentración del sedimento compactado: sin polielectrolitos 3-4,5% de materia seca, con el uso de polielectrolitos 3,5-6% de acuerdo con la dosis de polielectrolito y carga.

El volumen del tanque de almacenamiento de sedimentos debe diseñarse para varias horas, ya que después de este tiempo las burbujas de aire abandonan el sedimento y éste vuelve a adquirir un peso específico normal.

Sello de filtración. La filtración se utiliza con mayor frecuencia como método de deshidratación mecánica de sedimentos y muy raramente se utiliza para espesarlos. Son comunes los siguientes tipos de filtros de sellado modernos: filtro de tambor, filtro de tambor y recipiente de filtro.

Para la digestión anaeróbica se suelen utilizar dos condiciones de temperatura: mesófila a una temperatura de 30-35°C y termófila a una temperatura de 52-55°C.

El seguimiento de los procesos de fermentación de metano incluye un sistema de mediciones y análisis de fases sólidas, líquidas y gaseosas. La medición de la cantidad de sedimento entrante y lodo activado en volumen permite calcular la dosis de carga diaria del digestor en volumen D en %. El volumen total del digestor se considera 100%. El volumen de precipitación entrante por día, expresado como porcentaje del volumen total del digestor, constituye la dosis de carga volumétrica de la estructura. Este valor se puede expresar como porcentaje del volumen total del digestor o como una fracción de una unidad de su volumen, es decir, en m3 de sedimento por 1 m3 de volumen por día. Por ejemplo, si la dosis D = 8%, entonces la segunda opción para expresar este valor es 0,08 m3/(m3 x día).

Se supone que durante el proceso de fermentación, el volumen de lodo y la cantidad total de agua que ingresa al digestor no cambian. Por lo tanto, la contabilidad no tiene en cuenta la cantidad de humedad suministrada con el vapor sobrecalentado (utilizado para calentar la masa fermentada), así como la que se pierde con los gases de fermentación eliminados.

Al menos 1 o 2 veces por semana se realizan análisis de los lodos entrantes y fermentados para determinar su contenido de humedad y de cenizas. Conociendo la humedad y el contenido de cenizas de los sedimentos iniciales, así como D, es fácil calcular la dosis de carga del digestor en función de la sustancia libre de cenizas Dbz. Este valor, medido en kilogramos de sustancia libre de cenizas por 1 m3 de volumen de estructura por día, es similar a la carga por unidad de volumen determinada para los tanques de aireación. Dependiendo del tipo de lodo cargado y sus características en términos de humedad y contenido de cenizas, el valor D63 varía ampliamente: para el modo de fermentación mesófila de 1,5 a 6 kg/(m3 x día), y para el modo de fermentación termófila - de 2,5 a 12 kg/ (m3 x día).

Cuando se operan digestores, el análisis químico de los sedimentos para determinar el contenido de componentes formadores de gas, así como fosfatos, tensioactivos y nitrógeno en general, generalmente se realiza una vez por trimestre (menos de una vez al mes). El análisis se realiza a partir de las muestras promedio recolectadas durante el período de estudio. Se utilizan los sedimentos secos que quedan después de la determinación de la humedad.

La cantidad de gases de fermentación se registra continuamente mediante dispositivos de registro automático. El análisis químico de la composición del gas se realiza una vez por década o por mes. Se determinan CH4, H2, CO2, N2 y 02. Si el proceso es estable, entonces el contenido de H2, el producto de la primera fase de fermentación, no debe exceder el 2%, el contenido de CO2 no debe exceder el 30-35%. . En este caso, no debe haber oxígeno, ya que este proceso es estrictamente anaeróbico. La presencia de oxígeno se detecta únicamente debido a que no se aislaron completamente los instrumentos utilizados para el análisis del aire atmosférico. La cantidad de metano suele ser del 60 al 65%, la de nitrógeno, no más del 1 al 2%. Si las proporciones habituales en la composición de los gases cambian, entonces las razones deben buscarse en una violación del régimen de fermentación.

Los cambios profundos y a largo plazo en la composición de los gases, expresados ​​​​en una disminución en el porcentaje de metano y un aumento en el contenido de dióxido de carbono, pueden ser evidencia de "acidificación" del digestor, lo que seguramente afectará la composición química del el agua limosa. En ella aparecerán productos de la fase ácida en grandes cantidades, en particular ácidos grasos inferiores (LFA), al mismo tiempo que se reduce la alcalinidad del agua intersticial, que está determinada, además de los LFA, por el contenido de compuestos de carbonatos e hidrocarbonatos.

En este caso, se observa una fuerte caída en el rendimiento de gas por unidad de volumen de sedimento cargado y una disminución del valor del pH a 5,0. En los gases de fermentación ácida, aparece sulfuro de hidrógeno H2S, el metano CH4 disminuye y la concentración de dióxido de carbono CO2 aumenta considerablemente. Todo esto va acompañado de la formación de espuma y la acumulación de una costra densa en el interior del digestor.

En condiciones de fermentación estables, el contenido de NFA en el agua limosa es de 5 a 15 mg-eq/dm3, y el valor de alcalinidad es de 70 a 90 mg-eq/dm3. La suma de todos los ácidos orgánicos se determina mediante el equivalente del ácido acético y la alcalinidad, mediante el equivalente de un ion bicarbonato.

La composición química del agua limosa se determina de 1 a 3 veces por semana (según el cronograma para determinar la humedad de las precipitaciones). Además, en el agua de lodo se determina el contenido de nitrógeno de las sales de amonio, que aparecen como resultado de la descomposición de componentes proteicos. En operación normal La concentración del digestor de sales de nitrógeno y amonio en el agua de lodo oscila entre 500 y 800 mg/dm3.

A partir de los datos de análisis y mediciones, se realizan una serie de cálculos, como resultado de los cuales se determina D y D63, el porcentaje de descomposición de la sustancia libre de cenizas de los sedimentos P63 (teniendo en cuenta los cambios de humedad y cenizas). contenido), así como el rendimiento de gas Pr, el rendimiento de gas de 1 kg de materia seca cargada y 1 kg de sustancia fermentada sin cenizas y el consumo de vapor por 1 m3 de sedimento.

Las razones de las alteraciones en la fermentación normal pueden ser: una dosis alta de carga del digestor con sedimento fresco, fluctuaciones bruscas de temperatura y carga en el digestor de contaminantes que no se pueden fermentar. Como resultado de la influencia de estos motivos, se inhibe la actividad de los microorganismos productores de metano y se reduce la intensidad del proceso de fermentación de los lodos.

La contabilidad del funcionamiento del digestor se lleva a cabo de acuerdo con el formulario que figura en la tabla. 2.17.

En trabajos de puesta en marcha En primer lugar, se verifica la estanqueidad de los digestores, la presencia de válvulas de seguridad, así como la presencia y operatividad de los dispositivos de mezcla; Se llama la atención sobre la posibilidad de que se produzcan chispas debido al posible contacto de piezas giratorias de acero con partes estacionarias de las estructuras.

Tabla 2.17 Estado de contabilidad mensual de operación del digestor.

Los siguientes dispositivos se utilizan para el monitoreo automatizado de los parámetros tecnológicos de los digestores en funcionamiento.

1. Dispositivos para controlar la contaminación por gas de las instalaciones y señalar el contenido de gas a prueba de explosiones (hasta un 2%) en el aire. El sensor de alarma está instalado en la pared de la sala de inyección y el dispositivo indicador está instalado en el panel de control, que se puede retirar del sensor a una distancia de hasta 500 m en caso de una concentración de emergencia de metano en el aire. alcanzado, el ventilador de emergencia y la señal de emergencia sonora (luz) se encienden automáticamente.

2. Dispositivo para monitorear la temperatura de los sedimentos. Incluye un dispositivo primario: una resistencia térmica de cobre o platino en un manguito integrado en el tanque digestor, y dispositivo secundario en el panel de control.

3. Para medir el flujo de gas de los digestores, se utiliza un manómetro diferencial de membrana o campana como transductor primario y un registrador como transductor secundario. La cantidad de gas liberado se registra diariamente.

Además, los diseños típicos de digestores incluyen medir la temperatura del gas en los gasoductos de cada digestor y medir la presión del gas.

Los procesos de fermentación de metano se monitorean para lograr los siguientes objetivos:

Reducir la duración de la fermentación cuando se alcanza un determinado grado de descomposición para reducir el volumen de estructuras y, en consecuencia, los costes de capital;

Incrementar la cantidad de biogás liberado durante el proceso de fermentación para utilizarlo para reducir el costo de calentamiento de los propios digestores y adicionalmente obtener otro tipo de energía;

Aumentar el contenido de metano en el biogás para aumentar su poder calorífico y su eficiencia de utilización;

Logro buen sello y propiedades liberadoras de agua de los lodos digeridos para reducir el coste de las instalaciones para su deshidratación.

La principal tarea del tratamiento de lodos de depuradora es obtener un producto final cuyas propiedades garanticen la posibilidad de su eliminación en interés de la economía nacional o minimicen los daños al medio ambiente. Los esquemas tecnológicos utilizados para implementar esta tarea son muy diversos.

Procesos tecnológicos para el tratamiento de lodos de depuradora a todos los niveles mecánicos, físico-químicos y tratamiento biológico se puede dividir en las siguientes etapas principales: compactación (espesamiento), estabilización de la parte orgánica, acondicionamiento, deshidratación, tratamiento térmico, eliminación de productos valiosos o eliminación de sedimentos (Esquema 2).

Figura 5 - Etapas y métodos de tratamiento de lodos de depuradora.

Compactación de sedimentos

La compactación de sedimentos está asociada con la eliminación de la humedad libre y es una etapa necesaria en todos los esquemas tecnológicos de procesamiento de sedimentos. Durante la compactación, en promedio, se elimina el 60% de la humedad y la masa de sedimento se reduce 2,5 veces.

Para la compactación se utilizan métodos de gravedad, filtración, centrífugo y vibración. El método de compactación por gravedad es el más común. Se basa en la sedimentación de partículas de la fase dispersa. Como compactadores de lodos se utilizan decantadores verticales o radiales.

La compactación de lodos activados, a diferencia de la compactación de lodos crudos, va acompañada de un cambio en las propiedades del lodo. El lodo activado como sistema coloidal tiene una alta capacidad de formación de estructuras, como resultado de lo cual su compactación conduce a la transición de parte del agua libre a un estado ligado, y un aumento en el contenido de agua ligada en el lodo conduce a un deterioro en el rendimiento hídrico.

Utilizando métodos de procesamiento especiales, como el tratamiento con reactivos químicos, es posible convertir parte del agua unida en un estado libre. Sin embargo, una parte importante del agua unida sólo puede eliminarse mediante el proceso de evaporación.

Estabilización de lodos

Estabilización anaeróbica

El principal método para neutralizar los lodos de aguas residuales municipales es la digestión anaeróbica. La fermentación se denomina fermentación de metano, ya que como resultado de la descomposición de la materia orgánica en los sedimentos, se forma metano como uno de los principales productos.

El proceso bioquímico de fermentación de metano se basa en la capacidad de las comunidades microbianas de oxidar sustancias orgánicas en lodos de depuradora durante su actividad vital.

La fermentación industrial del metano se lleva a cabo mediante una amplia gama de cultivos bacterianos. Teóricamente, se considera que la fermentación de sedimentos consta de dos fases: ácida y alcalina.

En la primera fase de la fermentación ácida o de hidrógeno, las sustancias orgánicas complejas de sedimentos y lodos se hidrolizan primero a otras más simples bajo la acción de enzimas bacterianas extracelulares: proteínas a péptidos y aminoácidos, grasas a glicerol y ácidos grasos, carbohidratos a azúcares simples. Otras transformaciones de estas sustancias en las células bacterianas conducen a la formación de productos finales de la primera fase, principalmente ácidos orgánicos. Más del 90% de los ácidos formados son butírico, propiónico y acético. También se forman otras sustancias orgánicas relativamente simples (aldehídos, alcoholes) e inorgánicas (amoníaco, sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono, hidrógeno).

La fase ácida de la fermentación la llevan a cabo saprófitos ordinarios: anaerobios facultativos como las bacterias del ácido láctico y del ácido propiónico y anaerobios estrictos (obligados) como el ácido butírico, la acetona butílica y las bacterias de la celulosa. La mayoría de las especies bacterianas responsables de la primera fase de la fermentación son formas formadoras de esporas. En la segunda fase de la fermentación alcalina o de metano, a partir de los productos finales de la primera fase se forman metano y ácido carbónico como resultado de la actividad vital de las bacterias formadoras de metano, anaerobios obligados que no contienen esporas y son muy sensibles a las condiciones ambientales. .

El metano se forma como resultado de la reducción del CO 2 o del grupo metilo del ácido acético:

donde AN 2 es una sustancia orgánica que sirve como donante de hidrógeno para las bacterias productoras de metano; Por lo general, se trata de ácidos grasos (excepto acético) y alcoholes (excepto metílico).

Muchos tipos de bacterias formadoras de metano oxidan el hidrógeno molecular formado en la fase ácida. Luego, la reacción de formación de metano tiene la forma:

Microorganismos que utilizan ácido acético Y Alcohol metílico, realizar las reacciones:

Todas estas reacciones son fuentes de energía para las bacterias productoras de metano y cada una de ellas representa una serie de transformaciones enzimáticas sucesivas de la sustancia de partida. Ahora se ha establecido que la vitamina B12 participa en el proceso de formación de metano, a la que se atribuye el papel principal en la transferencia de hidrógeno en reacciones energéticas redox en bacterias productoras de metano.

Se cree que las tasas de transformación de sustancias en las fases ácida y metano son las mismas, por lo tanto, durante un proceso de fermentación estable, no hay acumulación de ácidos, los productos de la primera fase.

El proceso de fermentación se caracteriza por la composición y el volumen del gas liberado, la calidad del agua limosa y la composición química del lodo fermentado.

El gas resultante se compone principalmente de metano y dióxido de carbono. Durante la fermentación normal (alcalina), el hidrógeno como producto de la primera fase puede permanecer en el gas en un volumen de no más del 1 al 2%, ya que es utilizado por bacterias formadoras de metano en reacciones redox del metabolismo energético.

El sulfuro de hidrógeno H 2 S liberado durante la descomposición de proteínas prácticamente no ingresa al gas, ya que en presencia de amoníaco se une fácilmente con los iones de hierro existentes para formar sulfuro de hierro coloidal.

El producto final de la amonificación de sustancias proteicas, el amoníaco, se une al dióxido de carbono para formar carbonatos y bicarbonatos, que provocan la alta alcalinidad del agua limosa.

Dependiendo de composición química Los lodos durante la fermentación liberan de 5 a 15 m 3 de gas por 1 m 3 de lodo.

La velocidad del proceso de fermentación depende de la temperatura. Así, a una temperatura del sedimento de 25 - 27°C, el proceso dura de 25 a 30 días; a 10°C su duración aumenta a 4 meses o más. Para acelerar la fermentación y reducir el volumen de estructuras necesarias para ello, se utiliza el calentamiento artificial del lodo a una temperatura de 30 - 35 ° C o 50 - 55 ° C.

El proceso normal de fermentación del metano se caracteriza por una reacción ligeramente alcalina del medio (pH 7.b), una alta alcalinidad del agua intersticial (65-90 mg-eq/l) y un bajo contenido de ácidos grasos (hasta 5-12 mg-eq/l). La concentración de nitrógeno amoniacal en el agua limosa alcanza 500 - 800 mg/l.

La interrupción del proceso puede ser el resultado de sobrecargar una estructura, cambiar régimen de temperatura, ingesta de sustancias tóxicas con sedimentos, etc. La violación se manifiesta en la acumulación de ácidos grasos, una disminución de la alcalinidad del agua limosa y una caída del pH. El volumen de gas producido disminuye drásticamente y aumenta el contenido de ácido carbónico e hidrógeno en el gas (productos de la fase ácida de la fermentación).

Las bacterias formadoras de ácido, responsables de la primera fase de la fermentación, son más resistentes a todo tipo de condiciones desfavorables, incluidas las sobrecargas. Los sedimentos aportados para la digestión están en gran medida contaminados con ellos. Al multiplicarse rápidamente, las bacterias formadoras de ácido aumentan la capacidad de asimilación de la masa bacteriana y, por tanto, se adaptan a cargas mayores. La velocidad de la primera fase aumenta y aparece una gran cantidad de ácidos grasos en el medio.

Las bacterias del metano se reproducen muy lentamente. El tiempo de generación de algunas especies es de varios días, por lo que no pueden aumentar rápidamente la cantidad de cultivos y su contenido en sedimentos crudos es insignificante. Tan pronto como se agota la capacidad neutralizante de la masa en fermentación (reserva de alcalinidad), el pH disminuye drásticamente, lo que conduce a la muerte de las bacterias productoras de metano.

De gran importancia para la fermentación normal de los lodos es la composición de las aguas residuales, en particular la presencia en ellas de sustancias que inhiben o paralizan la actividad vital de los microorganismos que llevan a cabo el proceso de fermentación de los lodos. Por tanto, la cuestión de la posibilidad de un tratamiento conjunto de aguas residuales industriales y domésticas debe resolverse en cada caso concreto, en función de su naturaleza y composición fisicoquímica.

Al mezclar aguas residuales domésticas con aguas residuales industriales, es necesario que la mezcla de aguas residuales tenga un pH de 7 - 8 y una temperatura no inferior a 6°C ni superior

30°C. El contenido de sustancias tóxicas o nocivas no debe exceder la concentración máxima permitida para los microorganismos que se desarrollan en condiciones anaeróbicas. Por ejemplo, cuando el contenido de cobre en el sedimento es superior al 0,5% de la materia seca del lodo, se produce una ralentización. reacciones bioquímicas la segunda fase del proceso de fermentación y aceleración de las reacciones de la fase ácida. A una dosis de hidroarsenito de sodio del 0,037% en peso de una sustancia libre de cenizas de sedimento fresco, se ralentiza el proceso de descomposición de la materia orgánica.

Se utilizan tres tipos de estructuras para el procesamiento y fermentación de lodos crudos: 1) fosas sépticas (fosas sépticas); 2) tanques de sedimentación de dos niveles; 3) digestores.

En las fosas sépticas se clarifica el agua y se descompone el sedimento que cae de ella. Actualmente se utilizan fosas sépticas en estaciones de baja capacidad.

En los tanques de sedimentación de dos niveles, la parte de sedimentación está separada de la cámara de putrefacción (séptica) ubicada en la parte inferior. Una evolución del diseño de un tanque decantador de dos niveles es el clarificador-digestor.

Actualmente, el tratamiento de lodos más utilizado son los digestores, que sirven únicamente para fermentar los lodos con calentamiento y mezclado artificial.

El lodo fermentado tiene alta humedad(95 - 98%), lo que dificulta su uso en agricultura para fertilizante (debido a la dificultad de desplazarse con convencionales vehículos sin instalar redes de distribución de presión). La humedad es el principal factor que determina el volumen de sedimento. Por tanto, la principal tarea del procesamiento de lodos es reducir su volumen separando el agua y obteniendo un producto transportable.

Durante el tratamiento de aguas residuales se forman sedimentos que suponen un peligro para la salud. Deben ser procesados ​​y/o eliminados. Los lodos de depuradora se tratan mediante los siguientes métodos:

1. Estabilización;
2. Sello;
3. Acondicionamiento;
4. Deshidración;
5. Destrucción;
6. Desecho.

La elección del método de tratamiento depende del tipo y propiedades del sedimento. Según su origen los sedimentos se pueden clasificar en:
1. Primaria:
1.1. grueso (formado sobre rejillas y tamices; humedad – 80%);
1.2. pesado (en trampas de arena; humedad – 60%);
1.3. flotante (en tanques de sedimentación; humedad – 60%);
1.4. crudo (en decantadores primarios y clarificadores; humedad alrededor del 93-95%);
2. Secundaria:
2.1. crudo (en tanques de sedimentación secundaria; humedad alrededor del 99,2-99,7%);
2.2. fermentado (en instalaciones de estabilización de sedimentos; humedad - 97%);
2.3. compactado (en compactadores de lodos y compactadores de sedimentos; humedad – 90-96%%);
2.4. deshidratado (en instalaciones de deshidratación; humedad – 68-75%);
2.5. secar (después de las secadoras).

Los sedimentos también se dividen según el grado de peligrosidad y toxicidad:

1. Peligro bajo;
2. Moderadamente peligroso;
3. Altamente peligroso;
4. Extremadamente peligroso.

Compactación y estabilización de lodos de depuradora.

La compactación de lodos de depuradora es una reducción de su volumen. Normalmente se utiliza antes de la deshidratación. Puede realizarse en compactadores de lodos (compactación de lodos activados) y compactadores de sedimentos (compactación de una mezcla de lodos activados y lodos crudos, que se forma en decantadores primarios). Estructuralmente, los sellos son de dos tipos: radiales y verticales. Los flotadores también se utilizan para compactar sedimentos (antes de los digestores o del tratamiento térmico).

Estabilización de las precipitaciones Hay dos tipos de aguas residuales:
1. Anaeróbico:
1.1. Digestores (fabricantes: R.Lach GmbH, KRSTA);
1.2. Fosas sépticas (para edificios individuales, sin acceso a un sistema de alcantarillado de aleación), después de las cuales el agua se desinfecta y se transporta a un vertedero; (fabricantes: GRAF, AUGUST-EKO, Akyop; UE “Polymerkonstruktsiya”).
1.3. Decantadores de dos niveles (con capacidad de hasta 10.000 m3/día; ;
1.4. Clarificantes-descomponentes.
2. Aeróbico:
2.1. Tanque de aireación de pasillo;
2.2. Tanque de aireación de aireación extendida;
2.3. Aerotank-desplazador.

Acondicionamiento de lodos de depuradora– un tratamiento que mejora sus propiedades hidrófilas, por lo que aumenta el efecto de la deshidratación mecánica posterior.
Métodos de acondicionamiento:
1. Reactivo:
1.1 Coagulación (sales de hierro, sales de aluminio, cal);
1.2 Neutralización;
2. Tratamiento térmico;
3. Descongelación;

Deshidratación de lodos de depuradora— la separación de la parte húmeda de ellos, para un secado máximo, se realiza en:

1. Filtros de vacío (fabricantes: Koch Industries, Eagle Group);
2. Filtros de vibración;
3. Filtros prensa (Ekoton);
4. Centrífugas (fabricantes Humbolt, Flottweq, Alfa, Laval);
5. Secadores de tambor;
6. Separadores;
7. Secadores de contra-chorro;
8. Unidades de secado al vacío;
9. Sitios de limo.

La destrucción de lodos de depuradora se lleva a cabo de las siguientes formas:

• Oxidación "húmeda";
• Incendio;
• pirólisis;
• Gasificación.

Después del tratamiento, la mayor parte del lodo se transporta a un vertedero. Pero el sedimento, que no es peligroso desde el punto de vista sanitario, se puede utilizar, por ejemplo, para plantar bosques o asperjar carreteras en invierno (sedimento de trampas de arena). Anteriormente, los lodos de los decantadores secundarios después del tratamiento se utilizaban como fertilizante para las plantas.

Los lodos de depuradora municipales tienen grandes volúmenes, alta humedad, composición y propiedades heterogéneas y contienen sustancias orgánicas que pueden descomponerse y pudrirse rápidamente. Los sedimentos están contaminados con microflora bacteriana y patógena y huevos de helmintos.

Los lodos de los tanques de sedimentación primaria y el exceso de lodos activados están compuestos por un 65 - 75% de materia orgánica, de la cual un 80 - 85% está representado por proteínas, grasas y carbohidratos.

Los lodos de depuradora son una suspensión de lodos difícil de filtrar. Las propiedades de liberación de agua de los sedimentos se caracterizan por una resistencia específica a la filtración y un índice de centrifugación.

El proceso tecnológico de tratamiento de lodos se puede dividir en las siguientes etapas principales: compactación (espesamiento); estabilización de la parte orgánica; acondicionamiento; deshidración; tratamiento térmico; reciclaje de productos valiosos o eliminación de residuos.

Compactación de lodos y lodos de depuradora.. Teniendo en cuenta la dependencia del esquema adoptado. planta de tratamiento Se pueden compactar los lodos de los tanques de sedimentación primaria, el exceso de lodos activados, una mezcla de lodos de los tanques de sedimentación primaria y el exceso de lodos activados, lodos de flotación, lodos y lodos después de la estabilización.

Para compactar el exceso de lodo activado en plantas de tratamiento de aguas residuales Utilizan compactadores de lodos por gravedad verticales y radiales o compactadores de lodos por flotación que funcionan según el principio de flotación por compresión.

La compactación por gravedad es la técnica más común para reducir el volumen de exceso de lodos activados. Reduce significativamente el volumen de estructuras y los costes energéticos necesarios para su posterior procesamiento. Los diseños de los compactadores verticales y radiales son similares a los de los tanques de sedimentación primaria.

La recogida y eliminación de sedimentos en compactadores de lodos radiales se realiza mediante rascadores o ventosas de lodos. Una comparación del funcionamiento de los compactadores de lodos verticales con los radiales equipados con rascadores de lodos y bombas de succión mostró que los compactadores de lodos radiales con rascadores de lodos son los más eficientes. Esto se explica por la lenta mezcla de los lodos activados durante el proceso de compactación, así como por la menor altura de los compactadores de lodos radiales en comparación con los verticales. Al agitar se reduce la viscosidad del lodo activado y su potencial electrocinético, lo que contribuye a una mejor floculación y sedimentación. Por esta razón en diseños modernos compactadores de lodos, se prevé la instalación de mezcladores de baja pendiente.

La compactación por flotación de lodos activados permite prevenir su descomposición, reducir la duración de la compactación y el volumen de las estructuras. Los flotadores para compactar el exceso de lodos activados suelen ser tanques redondos con un diámetro de 6, 9, 12, 15, 18, 20, 24 my una profundidad de 2 a 3 m, que se diferencian en el equipamiento interno.

Estabilización de lodos de depuradora y lodos activados en condiciones anaeróbicas y aeróbicas.. La estabilización de los sedimentos primarios y secundarios se logra mediante la descomposición de la parte orgánica en compuestos o productos simples que tienen un largo período de asimilación. ambiente. Se debe realizar una estabilización de las precipitaciones. diferentes metodos− biológicos, químicos, físicos, así como su combinación.

Los métodos más utilizados son la estabilización biológica anaeróbica y aeróbica. En pequeña cantidad Para eliminar los sedimentos se utilizan fosas sépticas, tanques de sedimentación de dos niveles y clarificadores: rotadores. Para procesar grandes volúmenes de sedimentos se utilizan digestores y mineralizadores aeróbicos.

En los digestores, el proceso de estabilización bioquímica se lleva a cabo en condiciones anaeróbicas y representa la descomposición de la materia orgánica en los sedimentos como resultado de la actividad vital de un complejo complejo de microorganismos hasta obtener productos finales, principalmente metano y dióxido de carbono.

Según los conceptos modernos, la digestión anaeróbica del metano incluye cuatro etapas interconectadas llevadas a cabo por diferentes grupos de bacterias:

1. La etapa de hidrólisis enzimática la llevan a cabo anaerobios facultativos de rápido crecimiento que secretan exoenzimas, con cuya participación se lleva a cabo la hidrólisis de compuestos orgánicos complejos no disueltos con la formación de solutos más simples. Valor óptimo El pH para el desarrollo de este grupo de bacterias está en el rango de 6,5 – 7,5.

2. La etapa de formación de ácido (acidogénica) se acompaña de la liberación de ácidos grasos volátiles, aminoácidos, alcoholes, así como hidrógeno y dióxido de carbono. La etapa la llevan a cabo bacterias heterogéneas de rápido crecimiento, muy resistentes a condiciones ambientales desfavorables.

3. La etapa acetatogénica de conversión de AGV, aminoácidos y alcoholes en ácido acético la llevan a cabo dos grupos de bacterias acetatogénicas. El primer grupo, que forma acetatos con la liberación de hidrógeno de los productos de las etapas anteriores, suele denominarse acetatógenos formadores de hidrógeno:

CH CH COOH + 2H 2 0 CH3COOH + CO + 3H 2.

El segundo grupo, que también forma acetatos y utiliza hidrógeno para reducir el dióxido de carbono, suele denominarse acetatógenos que utilizan hidrógeno:

4H 2 + 2C0 2 CHCOOH + 2H 2 0.

4. La etapa metanogénica, llevada a cabo por bacterias de crecimiento lento, que son anaerobias estrictas, muy sensibles a los cambios en las condiciones ambientales, especialmente a una disminución del pH inferior a 7,0 - 7,5 y de la temperatura. Los diferentes grupos de metanógenos producen metano de dos maneras:

División de acetato:

CH 3 COOH CH 4 + C0 2,

Reducción de dióxido de carbono:

C0 2 +H 2 CH 4 +H 2 0.

El primer camino produce el 72% del metano, el segundo, el 28%.

El proceso de fermentación es lento. Para acelerarlo y reducir el volumen de las estructuras se utiliza el calentamiento artificial de lodos. Al mismo tiempo, es mucho más eficiente la liberación de gas, el metano, que es capturado y debe ser utilizado como combustible. Teniendo en cuenta la dependencia de la temperatura, se distinguen dos tipos de procesos: mesófilo (t = 30 - 35) y termófilo (t = 50 - 55).

Los digestores están sellados herméticamente. tanques verticales con fondo cónico o plano, de hormigón armado o acero.

El diagrama del digestor se muestra en la Fig. 3.2.17. El nivel de sedimento se mantiene en el cuello estrecho del digestor, lo que permite aumentar la intensidad de la liberación de gas por unidad de superficie de la masa en fermentación y evitar la formación de una costra densa.

Arroz. 3.2.17. Digeridor :

1 – suministro de sedimentos; 2 – inyector de vapor; 3 – liberación de lodos fermentados;

4 – vaciar el digestor; 5 – aislamiento térmico;

6 – sistema de recolección y eliminación de gases; 7 – tubo de circulación; 8 – nivel de sedimentos

La estabilización aeróbica de lodos de depuradora es el proceso de oxidación de sustancias orgánicas en condiciones aeróbicas. A diferencia de la digestión anaeróbica, la estabilización aeróbica ocurre en una etapa:

C5H7N02 +502 ->5C02 +2H20+NH3,

seguido de oxidación de NH 3 a NO 3.

El exceso de lodos activados no compactados y compactados y su mezcla con sedimentos de decantadores primarios pueden someterse a estabilización aeróbica.

La estabilización aeróbica del sedimento se lleva a cabo generalmente en estructuras como tanques de aireación con una profundidad de 3 a 5 m. La sedimentación y compactación del sedimento estabilizado aeróbicamente debe realizarse durante 1,5 a 5 horas en compactadores de lodo separados o en un área especialmente designada. dentro del estabilizador. La humedad del lodo compactado es del 96,5 al 98,5%. El agua de lodos debe dirigirse a tanques de aireación. El diagrama del estabilizador aeróbico se muestra en la Fig. 3.2.18.

Arroz. 3.2.18. Diagrama del mineralizador: I – zona de aireación; II – zona de asentamiento; III – compactador de sedimentos; 1 – sedimento estabilizado; 2 – liberación de agua sedimentada; 3 – conducto de aire; 4 – vaciado; 5 – mezcla de lodos; 6 − centrado desde el taller de deshidratación mecánica

La estabilización aeróbica de sedimentos garantiza la producción de productos biológicamente estables, buenas tasas de transferencia de humedad, facilidad de operación y bajos costos de construcción de estructuras. Al mismo tiempo, los importantes costes energéticos de la aireación limitan la viabilidad de utilizar este proceso en plantas de tratamiento con una capacidad de más de 50 a 100 mil m 3 /día.

Desinfección de lodos de depuradora. Los lodos de aguas residuales municipales contienen una gran cantidad de microorganismos patógenos y huevos de helmintos, por lo que es extremadamente importante desinfectarlos antes de su eliminación y almacenamiento. La desinfección de los lodos de depuradora se consigue mediante diferentes métodos:

Térmico: calentar, secar, quemar;

Químico – tratamiento con reactivos químicos;

Biotermia - compostaje;

Biológico: destrucción de microorganismos por protozoos, hongos y plantas del suelo;

Influencias físicas: radiación, corrientes de alta frecuencia, vibraciones ultrasónicas, radiación ultravioleta, etc.

características generales Los procesos para la desinfección de lodos de depuradora se detallan en la tabla. 3.2.2. En grandes estaciones de aireación es recomendable utilizar el secado térmico de lodos deshidratados mecánicamente, lo que permite reducir los costes de transporte y obtener abono a partir de los lodos en forma. grandes materiales. Es importante señalar que para reducir los costos de combustible y energía en las estaciones de aireación con una capacidad de hasta 20 mil m 3 /día, se recomienda utilizar cámaras de desparasitación y hasta 50 mil m 3 /día, métodos de desinfección química. En los casos en que los lodos no puedan eliminarse como fertilizante, se puede utilizar la combustión utilizando el calor resultante.

Indicadores de métodos de desinfección de lodos de depuradora Tabla 3.2.2

Proceso	Consumo de calor, MJ por 1 lodo deshidratado	Humedad después del tratamiento, %	Principales ventajas del método.	Principales desventajas del método.	Aplicación preferida
Tratamiento en cámaras de desparasitación	600-700	60-70	Fácil de usar, bajo consumo de combustible.	Humedad y coste de transporte de lodos relativamente altos	Instalaciones de tratamiento de aguas residuales con capacidad para hasta 20
Secado térmico en secadores de contrachorro.	1900-2800	35-40	Se reducen los costes de transporte y se simplifica la eliminación tanto de fertilizantes como de combustible.	Alto consumo combustible, la necesidad de personal cualificado, la extrema importancia de la purificación de los gases de escape	El mismo, con capacidad para más de 100
Tratamiento biotermal (compostaje)	-	45-50	Se reducen los costos de combustible, energía y transporte, se preparan fertilizantes de alta calidad.	La necesidad de construir áreas con un revestimiento impermeable y utilizar rellenos (residuos domésticos, abono preparado, turba, aserrín, etc.)	Lo mismo, con capacidad de hasta 200
Combustión utilizando el calor resultante.	-300 a +1800	-	Los costos de transporte se reducen significativamente, se puede obtener calor adicional	Necesidad limpieza efectiva gases residuales, necesidad de personal cualificado	Instalaciones de tratamiento de aguas residuales en ausencia de consumidores de fertilizantes procedentes de sedimentos o de su alta toxicidad.

Los lodos de depuradora municipales tienen grandes volúmenes, alta humedad, composición y propiedades heterogéneas y contienen sustancias orgánicas que pueden descomponerse y pudrirse rápidamente. Los sedimentos están contaminados con microflora bacteriana y patógena y huevos de helmintos.

Los lodos de los tanques de sedimentación primaria y el exceso de lodos activados están compuestos por un 65 - 75% de materia orgánica, de la cual un 80 - 85% está representado por proteínas, grasas y carbohidratos.

Los lodos de depuradora son una suspensión de lodos difícil de filtrar. Las propiedades de liberación de agua de los sedimentos se caracterizan por una resistencia específica a la filtración y un índice de centrifugación.

El proceso tecnológico de tratamiento de lodos se puede dividir en las siguientes etapas principales: compactación (espesamiento); estabilización de la parte orgánica; acondicionamiento; deshidración; tratamiento térmico; reciclaje de productos valiosos o eliminación de residuos.

Compactación de lodos y lodos de depuradora.. Dependiendo del diseño adoptado de la planta de tratamiento, se podrán compactar lodos de decantadores primarios, lodos activados en exceso, una mezcla de lodos de decantadores primarios y lodos activados en exceso, lodos de flotación, lodos y lodos después de la estabilización.

Para compactar el exceso de lodos activados en las plantas de tratamiento se utilizan compactadores de lodos por gravedad verticales y radiales o compactadores de lodos por flotación que funcionan según el principio de flotación por compresión.

La compactación por gravedad es la técnica más común para reducir el volumen de exceso de lodos activados. Reduce significativamente el volumen de estructuras y los costes energéticos necesarios para su posterior procesamiento. Los diseños de los compactadores verticales y radiales son similares a los de los tanques de sedimentación primaria.

La recogida y eliminación de sedimentos en compactadores de lodos radiales se realiza mediante rascadores o ventosas de lodos. Una comparación del funcionamiento de los compactadores de lodos verticales con los radiales equipados con rascadores de lodos y bombas de succión mostró que los compactadores de lodos radiales con rascadores de lodos son los más eficientes. Esto se explica por la lenta mezcla de los lodos activados durante el proceso de compactación, así como por la menor altura de los compactadores de lodos radiales en comparación con los verticales. Al agitar se reduce la viscosidad del lodo activado y su potencial electrocinético, lo que favorece una mejor floculación y sedimentación. Por lo tanto, los diseños modernos de compactadores de lodos prevén la instalación de mezcladores de baja pendiente.

La compactación por flotación de lodos activados previene su descomposición, reduce la duración de la compactación y el volumen de las estructuras. Los flotadores para compactar el exceso de lodos activados suelen ser tanques redondos con un diámetro de 6, 9, 12, 15, 18, 20, 24 my una profundidad de 2 a 3 m, que se diferencian en el equipamiento interno.

Estabilización de lodos de depuradora y lodos activados en condiciones anaeróbicas y aeróbicas.. La estabilización de los sedimentos primarios y secundarios se logra descomponiendo la parte orgánica en compuestos o productos simples que tienen un largo período de asimilación por el medio ambiente. La estabilización de sedimentos se puede llevar a cabo mediante diferentes métodos: biológicos, químicos, físicos o una combinación de ellos.

Los métodos más utilizados son la estabilización biológica anaeróbica y aeróbica. Cuando hay una pequeña cantidad de precipitación, se utilizan fosas sépticas, tanques de sedimentación de dos niveles y clarificadores: rotadores. Para procesar grandes volúmenes de sedimentos se utilizan digestores y mineralizadores aeróbicos.

En los digestores, el proceso de estabilización bioquímica se lleva a cabo en condiciones anaeróbicas y representa la descomposición de la materia orgánica en los sedimentos como resultado de la actividad vital de un complejo complejo de microorganismos hasta obtener productos finales, principalmente metano y dióxido de carbono.

Según los conceptos modernos, la digestión anaeróbica del metano incluye cuatro etapas interconectadas llevadas a cabo por diferentes grupos de bacterias:

1. La etapa de hidrólisis enzimática la llevan a cabo anaerobios facultativos de rápido crecimiento que secretan exoenzimas, con
con cuya participación se produce la hidrólisis de compuestos orgánicos complejos no disueltos con la formación de solutos más simples. El valor de pH óptimo para el desarrollo de este grupo de bacterias está en el rango de 6,5 - 7,5.

2. La etapa de formación de ácido (acidogénica) se acompaña de la liberación de ácidos grasos volátiles, aminoácidos, alcoholes, así como hidrógeno y dióxido de carbono. La etapa la llevan a cabo bacterias heterogéneas de rápido crecimiento, muy resistentes a condiciones ambientales desfavorables.

3. La etapa acetatogénica de conversión de AGV, aminoácidos y alcoholes en ácido acético la llevan a cabo dos grupos de bacterias acetatogénicas. El primer grupo, que forma acetatos con la liberación de hidrógeno de los productos de etapas anteriores, se denomina acetógenos formadores de hidrógeno:

CH CH COOH + 2H 2 0 CH3COOH + CO + 3H 2.

El segundo grupo, que también forma acetatos y utiliza hidrógeno para reducir el dióxido de carbono, se denomina acetógenos que utilizan hidrógeno:

4H 2 + 2C0 2 CHCOOH + 2H 2 0.

4. La etapa metanogénica, llevada a cabo por bacterias de crecimiento lento, que son anaerobias estrictas, muy sensibles a los cambios en las condiciones ambientales, especialmente a una disminución del pH inferior a 7,0 - 7,5 y de la temperatura. Los diferentes grupos de metanógenos producen metano de dos maneras:

División de acetato:

CH 3 COOH CH 4 + C0 2,

Reducción de dióxido de carbono:

C0 2 +H 2 CH 4 +H 2 0.

El primer camino produce el 72% del metano, el segundo, el 28%.

El proceso de fermentación es lento. Para acelerarlo y reducir el volumen de las estructuras se utiliza el calentamiento artificial de lodos. Al mismo tiempo, es mucho más eficiente la liberación de gas, el metano, que se captura y puede utilizarse como combustible. Dependiendo de la temperatura se distinguen dos tipos de procesos: mesófilos (t = 30 - 35) y termófilos (t = 50 - 55).

Los digestores son tanques verticales sellados con fondo cónico o plano, fabricados en hormigón armado o acero.

El diagrama del digestor se muestra en la Fig. 3.2.17. El nivel de sedimento se mantiene en el cuello estrecho del digestor, lo que permite aumentar la intensidad del desprendimiento de gas por unidad de superficie de la masa en fermentación y evitar la formación de una costra densa.

Arroz. 3.2.17. Digeridor :

1 – suministro de sedimentos; 2 – inyector de vapor; 3 – liberación de lodos fermentados;

4 – vaciar el digestor; 5 – aislamiento térmico;

6 – sistema de recolección y eliminación de gases; 7 – tubo de circulación; 8 – nivel de sedimentos

La estabilización aeróbica de lodos de depuradora es el proceso de oxidación de sustancias orgánicas en condiciones aeróbicas. A diferencia de la digestión anaeróbica, la estabilización aeróbica ocurre en una etapa:

C5H7N02 +502 ->5C02 +2H20+NH3,

seguido de oxidación de NH 3 a NO 3.

El exceso de lodos activados no compactados y compactados y su mezcla con sedimentos de decantadores primarios pueden someterse a estabilización aeróbica.

La estabilización aeróbica del sedimento se lleva a cabo generalmente en estructuras como tanques de aireación con una profundidad de 3 a 5 m. La sedimentación y compactación del sedimento estabilizado aeróbicamente debe realizarse durante 1,5 a 5 horas en compactadores de lodo separados o en un área especialmente designada. dentro del estabilizador. La humedad del lodo compactado es del 96,5 al 98,5%. El agua de lodos debe dirigirse a tanques de aireación. El diagrama del estabilizador aeróbico se muestra en la Fig. 3.2.18.

Arroz. 3.2.18. Diagrama del mineralizador: I – zona de aireación; II – zona de asentamiento; III – compactador de sedimentos; 1 – sedimento estabilizado; 2 – liberación de agua sedimentada; 3 – conducto de aire; 4 – vaciado; 5 – mezcla de lodos; 6 − centrado desde el taller de deshidratación mecánica

La estabilización aeróbica de sedimentos garantiza la producción de productos biológicamente estables, buenas tasas de transferencia de humedad, facilidad de operación y bajos costos de construcción de estructuras. Sin embargo, los importantes costos energéticos para la aireación limitan la viabilidad de utilizar este proceso en plantas de tratamiento con una capacidad de más de 50 a 100 mil m 3 /día.

Desinfección de lodos de depuradora. Los lodos de aguas residuales municipales contienen una gran cantidad de microorganismos patógenos y huevos de helmintos, por lo que deben desinfectarse antes de su eliminación y almacenamiento. La desinfección de los lodos de depuradora se consigue mediante diferentes métodos:

Térmico: calentar, secar, quemar;

Químico – tratamiento con reactivos químicos;

Biotermia - compostaje;

Biológico: destrucción de microorganismos por protozoos, hongos y plantas del suelo;

Influencias físicas: radiación, corrientes de alta frecuencia, vibraciones ultrasónicas, radiación ultravioleta, etc.

Las características generales de los procesos de desinfección de lodos de depuradora se dan en la tabla. 3.2.2. En grandes estaciones de aireación es recomendable utilizar el secado térmico de lodos deshidratados mecánicamente, lo que permite reducir los costes de transporte y obtener fertilizante a partir de los lodos en forma de materiales a granel. Para reducir los costos de combustible y energía en las estaciones de aireación con capacidad de hasta 20 mil m 3 /día, se recomienda utilizar cámaras de desparasitación y hasta 50 mil m 3 /día, métodos de desinfección química. En los casos en que los lodos no puedan eliminarse como fertilizante, se puede utilizar la combustión utilizando el calor resultante.