VALORIZACIÓN TÉRMICA DE LODOS DE DEPURADORA
- INTRODUCCIÓN :
Los lodos producidos por las plantas de tratamiento de aguas residuales son esencialmente partículas sólidas no retenidas por los procesos de pretratamiento y tratamiento del agua (degradación y separación de los contaminantes del agua). Estos lodos están compuestos por materia orgánica no degradada, materia mineral, microorganismos y agua (alrededor del 99%).
En Francia, la cantidad de lodos urbanos producidos se sitúa en torno a 1,5 millones de toneladas de materia seca (tMS).
Se distingue entre :
- Lodos primarios, procedentes del tratamiento primario de las aguas residuales por decantación.
- Lodos biológicos: biomasa sobrante del tratamiento biológico secundario. También se conoce como lodo secundario o lodo activado.
- Lodos mixtos, mezcla de lodos primarios y lodos biológicos. Procede de toda la planta.
- Lodos físico-químicos, resultantes de la decantación tras el tratamiento con un reactivo.
Todos los lodos están formados por una mezcla de materia orgánica y mineral procedente de las aguas residuales domésticas e industriales. Su composición depende del tipo de tratamiento de las aguas residuales. Todos contienen nitrógeno, fósforo y materia orgánica. Puede contener sustancias indeseables como:
- TME (trazas de metales). Los 7 metales más frecuentemente encontrados son : Cadmio (Cd), Cromo (Cr), Cobre (Cu), Mercurio (Hg), Níquel (Ni), Plomo (Pb) y Zinc (Zn). Algunos de estos elementos desempeñan un papel esencial en el organismo en bajas concentraciones (oligoelementos), pero generalmente se vuelven tóxicos a partir de cierta concentración.
- Microcontaminantes orgánicos: las sustancias más frecuentemente consideradas son los HAP (Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos) y los TCO (Trazas de Compuestos Orgánicos). Entre los TCO presentes en los lodos, los PCB (policlorobifenilos) (suma de 7 PCB), el fluoranteno, el benzo(b)fluo-ranteno y el benzo(a)pireno figuran en el decreto de 8 de enero de 1998, que obliga a analizarlos antes de esparcirlos. Los lodos también pueden contener pesticidas, ftalatos, nitratos, etc.
- Microorganismos patógenos: virus, bacterias, protozoos, gusanos parásitos y hongos. Están presentes en las materias fecales vertidas en las redes de aguas residuales y en los lodos brutos.
- Sustancias terapéuticas, incluidas las hormonas y, en particular, las sustancias anticonceptivas, residuos de tratamientos contra el cáncer, etc.
La concentración de los lodos urbanos puede variar en función del proceso de tratamiento utilizado, pero suele ser bastante elevada. Los lodos pueden contener entre un 1% y un 5% de materia seca, lo que significa que el resto es agua.
- TRATAMENTO DE LOS LODOS EN DEPURADORAS :
Al final del proceso de tratamiento del agua, los lodos contienen alrededor de un 95-99% de agua. Normalmente adopta dos formas :
- Agua libre: se absorbe mal, puede eliminarse mediante deshidratación mecánica,
- Agua ligada: unida a bacterias u otras partículas.
El tratamiento de los lodos consiste, en primer lugar, en reducir su contenido en agua y disminuir eficazmente su carga contaminante y fermentable. El objetivo es preparar los lodos para la fase final de valorización o eliminación. Existen varias técnicas que pueden complementarse: el espesamiento, la deshidratación, la estabilización (a menudo combinada con la higienización) y el secado.
El espesamiento suele ser la primera etapa del tratamiento de lodos. Es un proceso sencillo, que consume poca energía. Se utiliza principalmente para reducir el volumen de los lodos brutos y es una etapa preliminar de los tratamientos posteriores. La tasa de desecación obtenida puede alcanzar el 10% de materia seca.
Para espesar los lodos se utilizan diversos métodos de espesamiento :
- Espesamiento por gravedad: decantación o sedimentación,
- Espesamiento por flotación,
- Espesamiento por centrifugación,
- Espesamiento mediante sistema de drenaje (rejillas y mesa de drenaje).
La deshidratación es la segunda etapa de la reducción del volumen de lodos en los lodos espesados con el fin de obtener una mayor sequedad de los lodos (por término medio entre el 20 y el 35% según la naturaleza de los lodos), mejorar la capacidad de almacenamiento y reducir los costes de transporte. Existen varias técnicas de deshidratación mecánica:
- Filtros prensa
- Filtro de placas
- Filtro de placa de membrana
- Filtro de banda
- Prensa de husillo
- Centrifugadora
El secado es una operación unitaria en el tratamiento de lodos que implica la evaporación del agua libre y ligada. Existen varias técnicas de secado:
- Secadero
- Secado solar
- Lecho de arena
- Laguna de secado
- Lechos de macrófitos
- Secado térmico
La estabilización consiste en reducir al máximo la actividad biológica de degradación de los lodos, en particular la fermentación. Reduce significativamente las molestias por olores, las emisiones de metano, los riesgos de lixiviación, las poblaciones bacterianas y la demanda biológica de oxígeno (DBO5).
La higienización tiene por objeto reducir la presencia de agentes patógenos en los lodos, con el fin de evitar posibles contaminaciones cuando se utilicen para valorizar un ecosistema (por ejemplo, esparcimiento o revegetación). Estas dos etapas pueden llevarse a cabo de forma biológica, química o física.
Estos dos tratamientos suelen realizarse mediante el mismo proceso.
Así pues, el tratamiento de las aguas residuales genera una cantidad considerable de lodos, que aumenta año tras año, debido sobre todo al crecimiento demográfico, el consumo excesivo y los productos cada vez más complejos. La eliminación de estos lodos constituye un verdadero problema en la gestión de las estaciones depuradoras de aguas residuales. Hay muchas formas de utilizar estos lodos, pero aquí presentaremos una solución de valorización térmica de lodos, comercializada por FMI Process, que tiene la ventaja de no transferir contaminantes de los lodos a los ecosistemas.
- NUESTRA SOLUCIÓN DE ELIMINACIÓN DE LODOS : INCINERACIÓN DE LODOS A LECHO FLUIDIZADO :
FMI Process ofrece una solución de tratamiento con una gama de hornos de lecho fluidizado. La oxidación térmica y el tratamiento de gases por via seca permiten eliminar eficazmente los agentes patógenos (bacterias, virus, parásitos, mohos, etc.) y numerosos contaminantes (metales pesados, contaminantes orgánicos persistentes (COP), PCB, HAP, PFAS, microplásticos) contenidos en los lodos. Estos procesos pueden reducir la cantidad de lodos en un 90%, al tiempo que los vuelven inertes.
NUESTRA SOLUCIÓN TAMBIÉN PARTICIPA EN EL AHORRO ENERGÉTICO
Nuestras soluciones, antes consideradas plantas de alto consumo energético, están evolucionando para reducir su huella de carbono y disminuir su impacto energético.
Tanto si se utilizan solas o combinadas con tecnologías como la digestión anaeróbica, nuestras soluciones recuperan la energía liberada al quemar los lodos y la reciclan para:
- Calentamiento de digestores con energía procedente de la combustión de digestato
- Utilizar el biogás producido por estos lodos para su propia combustión
- Secado de parte de los lodos para conseguir la autocombustión en el horno y reducir considerablemente el uso de gas/biogász
- Suministro a redes de calefacción urbana o local
- Generar electricidad
Nuestras soluciones se adaptan perfectamente a los proyectos de digestión anaerobia, en los que la complementariedad de las dos tecnologías es un catalizador de ganancias energéticas y económicas.
La energía inevitable de nuestros procesos se recupera y puede valorizarse.
Algunos ejemplos :
- Las instalaciones de St Etienne están equipadas con una red de calefacción que alimenta intercambiadores de calor con una capacidad total de 2.000 kW y satisface las necesidades de calefacción de la planta de tratamiento de aguas residuales. En comparación con el gas, esta recuperación evita hasta 500 toneladas* de emisiones de CO2 al año..
- La ciudad de St Chamond ha instalado un intercambiador de calor de 400 kW para alimentar una red de calefacción destinada a cubrir las necesidades de calefacción de una escuela, en rectorado y viviendas. En comparación con el gas, esta inversión evita la emisión de más de 100 toneladas* de CO2 al año.
- El equipamiento comunitario urbano de la cuenca de Aurillac dispone de una red de calefacción que cubre las necesidades de la piscina municipal.
- El sindicato de tratamiento de aguas residuales de la región de Thonon-Evian utiliza una red de calefacción alimentada por nuestro proceso para calentar los locales de su depuradora.
4 – VALORIZACIÓN DE LOS SUBPRODUCTOS :
Los subproductos de la incineración de lodos representan un potencial valioso y rico en minerales. Una gestión adecuada es esencial para minimizar el impacto ambiental al tiempo que se aprovecha su potencial de recuperación.
Su composición depende de varios factores, como la composición de los lodos, las condiciones de incineración y las tecnologías utilizadas. Los principales componentes de las cenizas son minerales como el sílice, la alúmina, el fósforo y la cal.
Estos subproductos de la incineración de lodos también pueden utilizarse como material de construcción en ingeniería civil, mezclándolos con aglutinantes adecuados, y transformándolos después en materiales de construcción como ladrillos, bloques de hormigón y mezclas bituminosas. También se utilizan en cementeras, para sustituir a los productos convencionales utilizados en la fabricación de hormigón.
Por su contenido en minerales, las cenizas pueden reciclarse para usos agrícolas, en particular para recuperar el fósforo, cuyos recursos naturales escasearán en las próximas décadas, o utilizarse directamente como abono (abono fosfatado y enmienda cálcica), como ocurre en algunos países (Canadá, Alemania, etc. ).
