Mechanical Dewatering of Sludge

Con el fortalecimiento gradual de la civilización moderna y la conciencia ambiental, problemas como el tráfico y el medio ambiente causados por los proyectos de construcción reciben cada vez más atención. El uso de la tecnología de perforación direccional horizontal (HDD) para la construcción es la mejor opción para el tendido de gasoductos y cables ópticos en zonas urbanas, así como para cruzar carreteras, ríos, montañas y edificios no desmontables. Optar por la HDD para la construcción ofrece ventajas como un espacio reducido, alta eficiencia de trabajo y mínima alteración del paisaje.

Antes de perforar, necesitamos preparar una cierta cantidad de lodo, Este sistema cumple funciones como enfriar y lubricar las herramientas de perforación, transportar los recortes y prevenir el derrumbe de muros. A menudo se le denomina el elemento esencial de la HDD. Se deben seleccionar diferentes esquemas de preparación de lodos en función de diversos factores, como la ubicación, el entorno, los puntos clave y la duración del proyecto. Con la creciente conciencia ambiental, el tratamiento y el reciclaje de lodos cobran especial importancia. Esto puede reducir significativamente la cantidad de lodos necesaria, así como el consumo de agua y bentonita, lo que a su vez disminuye los costos de construcción. Además, desde una perspectiva ambiental, reduce la huella de carbono de los pozos de lodos y el almacenamiento y desbordamiento de grandes cantidades de lodos, lo cual puede causar problemas significativos para la protección ambiental y la posterior eliminación de lodos. Los sistemas de recuperación de lodos se utilizarán cada vez más en futuros proyectos de construcción de HDD.

1. Descripción general de la deshidratación mecánica de lodos

La deshidratación mecánica de lodos incluye principalmente métodos como la deshidratación con filtro prensa de banda, la deshidratación centrífuga y la deshidratación con filtro prensa de placas y marcos. Los principales tipos y características de la deshidratación mecánica...Los procesos de riego son los siguientes:

Deshidratación con filtro prensa de bandaBajo nivel de ruido y consumo de energía, pero ocupa poco espacio y consume mucha agua de lavado, lo que genera un ambiente de taller deficiente. El contenido de humedad requerido para la alimentación de lodos suele ser inferior a 97,51 TP3T, y el contenido de humedad para los lodos de salida puede ser inferior a 821 TP3T.

Deshidratación centrífugaOcupa poco espacio, no requiere agua de lavado y ofrece un ambiente de taller agradable, pero presenta un alto consumo de energía y un alto nivel de ruido. El contenido de humedad requerido para la alimentación de lodos suele estar entre 95% y 99,5%, y el contenido de humedad para la salida puede alcanzar entre 75% y 80%.

Deshidratación con filtro prensa de placas y marcosBajo contenido de humedad de la torta, pero ocupa mucho espacio y consume mucha agua de lavado, lo que genera un ambiente de taller deficiente. El contenido de humedad requerido para la alimentación de lodos suele ser inferior a 97%, y el contenido de humedad para los lodos de salida puede alcanzar entre 65% y 75%.

Deshidratación de prensas de tornillo y prensas de laminaciónOcupa poco espacio, consume poco agua de lavado, es silencioso y ofrece un ambiente de taller agradable, pero con una capacidad reducida por máquina y un alto contenido de sólidos sobrenadantes. El contenido de humedad requerido para la alimentación de lodos suele estar entre 95% y 99,5%, y el contenido de humedad para los lodos de salida puede alcanzar entre 75% y 80%.

2. Pretratamiento antes de la deshidratación mecánica de lodos

El objetivo del pretratamiento previo a la deshidratación mecánica de lodos es mejorar el rendimiento de la deshidratación, así como la capacidad de producción y el efecto de deshidratación de los equipos de deshidratación mecánica. Los métodos de pretratamiento incluyen el acondicionamiento químico, la elutriación, el tratamiento térmico y la congelación, siendo el acondicionamiento químico y la elutriación los más utilizados.

De acuerdo con el “Código de Diseño de Drenaje Exterior” (Cláusula 7.4.1):

1. El tipo de maquinaria de deshidratación de lodos debe seleccionarse en función de las propiedades de deshidratación de los lodos y los requisitos de deshidratación después de una comparación técnica y económica.
2. El contenido de humedad del lodo antes de ingresar a la máquina deshidratadora generalmente no debe superar los 98%.
3. Los lodos digeridos se pueden elutriar antes de deshidratarlos en función de las propiedades de las aguas residuales y los beneficios económicos.
4. La disposición de la sala de deshidratación mecánica debe cumplir con las disposiciones pertinentes del Capítulo 5 del código y considerar las instalaciones y pasajes para el transporte de la torta de lodos.
5. Los lodos deshidratados deben almacenarse en patios de lodos o silos, cuya capacidad estará determinada por las condiciones de eliminación y transporte de los lodos.
6. Las salas de deshidratación mecánica deben estar equipadas con instalaciones de ventilación, con una tasa de renovación de aire de al menos seis veces por hora.
7. Deshidratación por filtración de lodos

El principio básico de la deshidratación por filtración de lodos consiste en aprovechar la diferencia de presión en el medio filtrante para impulsar la deshidratación. Existen cuatro métodos para generar la diferencia de presión:

1. Confiando en la presión estática del propio peso del lodo (por ejemplo, deshidratación del lecho de secado).
2. Creación de un vacío en un lado del medio filtrante (por ejemplo, deshidratación por filtración al vacío).
3. Presurizar el lodo para exprimir el agua a través del medio (por ejemplo, deshidratación con filtro prensa).
4. Creación de fuerza centrífuga (por ejemplo, deshidratación centrífuga).

La deshidratación por filtración de lodos incluye filtros prensa de placas y marcos y filtros prensa de banda. Según el Código de Diseño de Drenaje Exterior:

1. Para el diseño de filtros prensa de placas y marcos y filtros prensa de caja (Cláusula 7.4.5):

– La presión de filtración debe estar entre 400 y 600 kPa.

– El ciclo de filtración no debe exceder las 4 horas.

– Cada filtro prensa puede estar equipado con una bomba de alimentación de lodos, preferiblemente una bomba de émbolo.

– El volumen de aire comprimido no debe ser inferior a 2 m³/min por metro cúbico de cámara de filtro.

2. Para el diseño de filtros prensa de banda (cláusulas 7.1.4 y 7.4.4):

– El número de estructuras de tratamiento de lodos no debe ser inferior a dos, diseñadas para funcionar simultáneamente, con una máquina deshidratadora de lodos como respaldo.

– El filtro prensa debe estar equipado con un compresor de aire, con al menos uno de respaldo..

– Las bombas de lavado deben configurarse con una presión de 0,4 a 0,6 MPa y un caudal calculado en base a 5,5 a 11 m³ por metro de ancho de banda por hora, con al menos una de respaldo.

– La carga de deshidratación de lodos debe determinarse en función de datos de pruebas o experiencia operativa similar, con un contenido de humedad de la torta de lodos de 75% a 80%.

4. Deshidratación centrífuga de lodos

El principio básico de la deshidratación centrífuga de lodos consiste en separar los sólidos y líquidos mediante la rotación de la centrífuga. Según el "Código de Diseño de Drenaje Exterior" (Cláusula 7.4.7), para lodos de depuradora mediante deshidratación con centrífuga de tornillo horizontal, el factor de separación debe ser inferior a 3000 g (g representa la aceleración de la gravedad). La Cláusula 7.4.8 especifica que se debe instalar un cortador de lodos antes de la deshidratadora centrífuga, con un tamaño de partícula de lodo cortado no superior a 8 mm.

Método 1: Tratamiento de solidificación del cemento

El método de tratamiento de solidificación del cemento simplemente retrasa la contaminación ambiental, en lugar de eliminar por completo el problema de la contaminación secundaria. Muchos departamentos locales de protección ambiental han prohibido explícitamente este método para el tratamiento de lodos aceitosos.

Método 2: Tratamiento de desorción con reactivo químico

El método de tratamiento por desorción con reactivos químicos no es eficaz en sistemas de lodos aceitosos sulfonados. En teoría, es viable en sistemas de lodos aceitosos no sulfonados, pero su implementación práctica es compleja. El éxito de este método depende en gran medida de la habilidad técnica y la dedicación de los operadores, y conlleva riesgos significativos de contaminación ambiental secundaria.

Método 3: Tratamiento de incineración de lodos aceitosos

El método de tratamiento por incineración de lodos aceitosos aprovecha el valor calorífico de estos, junto con otros combustibles auxiliares, para lograr la co-combustión. En este proceso, todas las sustancias orgánicas, patógenos y otros materiales tóxicos y nocivos presentes en los lodos aceitosos se oxidan y pirolizan a altas temperaturas, de entre 850 °C y 1000 °C, eliminando completamente sus propiedades tóxicas. Este método se considera actualmente un enfoque integral para la reducción de volumen, la inocuidad y la recuperación de recursos. Sin embargo, conlleva altos costos de tratamiento y presenta riesgos potenciales de contaminación por dioxinas durante el proceso de incineración.

Método 4: Tecnología de extracción por desorción térmica anaeróbica de alta temperatura

El método de extracción por desorción térmica anaeróbica a alta temperatura utiliza el principio de la deriva térmica crítica de pérdida de peso, característica de la inestabilidad térmica de las sustancias orgánicas. En un entorno deficiente en oxígeno, el lodo aceitoso se calienta para romper los enlaces de las sustancias orgánicas, volviéndolas no tóxicas. Inicialmente, el crudo ligero y el agua se evaporan a bajas temperaturas. Posteriormente, el crudo pesado sufre una degradación térmica en la zona de alta temperatura, transformándose en crudo ligero, que posteriormente se evapora de la fase sólida del lodo aceitoso. Los diferentes componentes orgánicos tienen distintas zonas de pérdida de peso térmica. Mediante la desorción térmica continua de las zonas de baja a alta temperatura, el método separa finalmente el crudo y otros compuestos orgánicos de las partículas de arena y grava. La fase gaseosa producida en este proceso, tras el enfriamiento, forma tres fases:

– La fase gaseosa no condensable incluye gases combustibles como hidrógeno, metano y monóxido de carbono.

– La fase líquida incluye sustancias como gasolina, diésel, hidrocarburos cerosos, alquitrán y agua.

– La fase sólida está formada por partículas de arena y grava inofensivas.

Todo este proceso de extracción por desorción térmica no produce contaminación secundaria.

Guanneng Company ofrece equipos completos para el tratamiento de lodos aceitosos, lo que permite la recuperación de aceite y agua. La tecnología de lavado en caliente para el tratamiento de lodos aceitosos permite reducir los costos de eliminación de sólidos y maximizar la recuperación de aceite.

La adición de surfactantes a los materiales de lodos aceitosos puede alterar la tensión superficial entre el aceite, El agua y las partículas de lodo, reduciendo así la viscosidad de la solución y facilitando la separación de materiales. El método de lavado en caliente ofrece varias ventajas, como una buena eficiencia de tratamiento, bajo consumo de energía, bajos costos de tratamiento y ciclos de procesamiento cortos. Estas características lo convierten en una tendencia líder en la separación de lodos aceitosos.

Dadas las características variables de los lodos aceitosos en los distintos yacimientos petrolíferos del país, es crucial seleccionar y mezclar surfactantes estables y eficientes. Además, determinar las condiciones de proceso adecuadas y diseñar los equipos adecuados para el tratamiento de lodos aceitosos es esencial para un tratamiento eficaz.