Costes de eliminación de lodos en plantas de tratamiento de aguas residuales
Análisis de costes y beneficios de diferentes métodos de tratamiento y eliminación de lodos urbanos
——Tomando Beijing como ejemplo
Zhang Yian, Gao Ding, Chen Tongbin* , Zheng Guo Di, Li Yanxia
Centro de Restauración Ambiental, Instituto de Ciencias Geográficas y Recursos Naturales, Academia China de Ciencias, Beijing 100101
Resumen: Tomando Beijing como ejemplo, estimamos vertederos e incineración bajo diferentes precios de electricidad y distancias de transporte y compostaje y otros métodos de tratamiento y costos de eliminación de lodos urbanos. Sobre esta base, discutimos las perspectivas de varias opciones de tratamiento y eliminación y esperamos con interés la salida para el tratamiento y eliminación de lodos. en Pekín. Los vertederos de lodos seguirán siendo el principal método de tratamiento y eliminación durante un cierto período de tiempo, pero su proporción disminuirá gradualmente; el compostaje es un método de tratamiento y eliminación económicamente viable y es adecuado para una promoción vigorosa con la mejora de la solidez económica y el nivel técnico; , método de incineración Se puede aplicar a lugares especiales individuales. Al mismo tiempo, se analizó el impacto de los subsidios gubernamentales en la eficiencia del tratamiento y eliminación de lodos.
Palabras clave: lodos urbanos; costos de tratamiento y eliminación; incineración; compostaje
Número CLC: ) 02-0234-05
Los lodos urbanos son un por -Producto del tratamiento de aguas residuales Calculado con un contenido de humedad del 97%, el volumen representa del 0,3% al 0,5% de las aguas residuales tratadas. El compostaje estático con ventilación forzada se lleva a cabo en Luohe, provincia de Henan. Los resultados de la aplicación de los lodos urbanos de la ciudad. planta de compostaje muestran que cuando el contenido de humedad del lodo no es superior al 80%, el consumo de energía de voladura está entre 40 y 60 (kW?h)/t D.S., tomando 60 (kW?h)/t D.S. El precio del acondicionador CTB es de 300 RMB/t y la tasa de pérdidas es generalmente del 5% [14]. Después de 10 a 14 días de compostaje, la materia seca del lodo se redujo en un 30% y el contenido de agua en un 45%. La tecnología de secado térmico se utiliza para secar hasta un contenido de humedad del 15% y la carga de deshidratación es de 0,45 t/t DS; el acondicionador se tamiza antes del secado y luego se seca de forma natural, lo que requiere un consumo de energía para el tamizado de 9,3 t/t; t DS. Capacidad de cribado 1 t/h, potencia 3 kW. El consumo de energía en todo el proceso es de 95 (kW?h)/t DS. Considerando el consumo de energía desconocido, se toma como 100 (kW?h)/t DS.
Descuento en equipos: la inversión en equipos de una planta de compostaje de lodos con una capacidad de procesamiento de lodos secos de 0,3 × 104 t/a es de aproximadamente 7 millones de yuanes, y el descuento en equipos es de 182 yuanes/t DS (incluido el terreno). costo del área), que es 200 ￥/tDS.
1.5 Costos de incineración
Teniendo en cuenta cuestiones como las emisiones de gases residuales de la incineración, es mejor incinerar a más de 30 km de distancia, tomando 30 km la incineración se basa en una reducción de materia seca; del 60%, y el resto para incineración Debe transportarse al vertedero para su entierro, y la distancia de transporte es de 50 km. Con referencia a la Tabla 3, podemos ver que el costo de la incineración después del secado al 10% es menor que el del secado al 60%. Cuanto mayor sea el grado de secado, menor será la superficie ocupada por la planta incineradora, por lo que conviene secar al 10% antes de la incineración.
1.6 Costo del secado para uso agrícola
Los lodos sin estabilización tienen riesgos de seguridad en la aplicación. Teniendo en cuenta que el secado tiene un efecto de estabilización deficiente y una seguridad limitada, no se volverá a estimar.
2 Discusión y Análisis
2.1 Costos de Tratamiento y Beneficios Económicos
Cuadro 2 Costos y costos requeridos para tratar y disponer 1 tonelada de lodos urbanos (masa seca) Beneficios
Tabla 2 Comparación del costo y beneficio estimado de lodos de depuradora tratados y/o dispuestos por diferentes formas
Relleno sanitario
Secado transporte relleno sanitario integral Costo/￥
Consumo de energía objetivo/￥ Descuento de equipo/￥ Distancia/km Tarifa de flete/￥ Costo de proporción de llenado/￥
80% 0 0 50 163 50% 390 5531), 5532)
30% 2091), 4182) 178 50 46 0 74 5071), 7162)
80% 0 0 100 325 50% 390 7151), 7152)
30% 2091), 4182) 178 100 93 0 74 5541), 7632)
Incineración
Costo integral de residuos de incineración seca/￥
Energía objetivo consumo/￥ Descuento en equipos/￥ Operación/￥ Descuento en equipos/￥ NaOH/￥ Tarifa de flete/￥ Vertedero/￥
60% 1461), 2932) 124 60 365 128 13 20 8561 ), 10022)
10% 2281), 4552) 193 27 162 128 13 20 7711), 9982)
Compostaje
Consumo de energía/￥ Descuento en equipos /￥ Pérdida de acondicionador/ ￥ Costo total/￥ Ventas/￥ Beneficio total/￥
391), 782) 200 75 3141), 3532) 410 961), 572)
1) El precio de la electricidad es 0,30 ￥/(kW?h); 2) El precio de la electricidad es 0,60 ￥/(kW?h)
El proceso de estimación de costos y los resultados de varios métodos de procesamiento se muestran en la Tabla 2. Como se puede ver en la Tabla 2, el método de compostaje tiene el costo más bajo para el tratamiento y eliminación de lodos, alrededor de 300~350￥/t DS; el método de vertedero tiene el costo más bajo, alrededor de 500~760￥/t DS; El coste de la incineración es el más alto, alrededor de 800~1000￥/t DS. El costo del compostaje es menor que el del vertedero y significativamente menor que el de la incineración. A medida que aumenta la distancia de transporte, el costo del vertedero es significativamente mayor que el costo del compostaje. Además, la inversión única en el tratamiento de incineración de lodos es grande y los costos de operación y mantenimiento son los más altos.
Entre los diversos métodos de tratamiento, el vertedero de lodos no tiene recuperación de recursos y el beneficio es cero; considerando el nivel de poder calorífico del lodo, la posibilidad de recuperar la energía térmica de la incineración es baja y tiene poco impacto en el beneficio neto; El secado de lodos puede tener un efecto de deshidratación, pero el efecto de estabilización es limitado. Además, el proceso de secado es propenso a explosiones y reduce la eficiencia de los fertilizantes, por lo que no debe recomendarse cuando las ventas del producto son buenas, dependiendo del precio de la electricidad. El compostaje puede generar una ganancia de 50~ 100￥/tDS.
2.2 Ventajas y desventajas de diversas tecnologías de tratamiento y eliminación
La mayoría de los vertederos existentes tienen bajos estándares de diseño y construcción, falta de medidas de control de la contaminación y poca estabilidad, lo que resulta en la emisión de gases y olores, contaminan las aguas subterráneas y no pueden garantizar la seguridad de los residuos de los vertederos. Sólo retrasan la contaminación, pero en última instancia no la eliminan. Para minimizar los problemas anteriores, algunos países han establecido estándares mínimos para las propiedades físicas de los lodos a tratar, lo que aumenta considerablemente el costo del tratamiento de lodos en vertederos. Por ejemplo, Alemania exige que el contenido de base seca de los lodos de vertedero no sea inferior al 35%. Para evitar la contaminación de las aguas subterráneas causada por la descomposición de la materia orgánica en los lodos, Alemania emitió el "Esquema técnico para el control y eliminación de residuos municipales" en 1992, exigiendo que a partir de 2005 en adelante, el contenido de materia orgánica de cualquier material que vaya a ser depositado en vertederos no debe exceder el 5% [15 ], lo que significa que incluso después del secado, el lodo no cumple con los requisitos para el vertedero. Los vertederos de lodos enfrentan múltiples presiones por parte de los vertederos, el público y las regulaciones, y los costos de los vertederos aumentarán gradualmente. En los últimos años, la proporción de métodos de tratamiento de lodos extranjeros se ha vuelto cada vez menor [6].
Aunque de promover el compostaje para tratar los lodos urbanos, primero deberíamos evaluar los potenciales riesgos medioambientales que conlleva la aplicación de compost de lodos. Du Bing et al. [16] han demostrado que, en comparación con países extranjeros, los fenoles, los ésteres de ftalato y los hidrocarburos aromáticos policíclicos en una planta de tratamiento de aguas residuales típica en Beijing tienen un nivel de contaminación más bajo. La alta temperatura continua del tratamiento del compost puede garantizar la eliminación de patógenos y garantizar la seguridad agrícola de los lodos. Los resultados de la investigación de Chen Tongbin et al. [17] sobre el contenido de metales pesados y la tendencia cambiante de los lodos urbanos en China muestran que el contenido promedio en los lodos urbanos en mi país es generalmente bajo y el contenido de metales básicamente no excede el contenido agrícola. estándares [18], y muestra una tendencia gradual a la baja. Estudios relevantes de los últimos años también han demostrado que el uso agrícola científico y razonable de los lodos urbanos no causará problemas de contaminación por metales pesados en el suelo y los productos agrícolas [19]. Los riesgos ambientales de los metales pesados en el uso del suelo de lodos urbanos en mi país no son tan graves como se piensa.
La incineración tiene la reducción de volumen más significativa. La tasa de reducción de volumen de lodos que contienen 80% de agua después de la incineración supera el 90%. Sin embargo, los lodos contienen una variedad de materia orgánica y producirán una gran cantidad de sustancias nocivas cuando se incineren, como dioxinas, dióxido de azufre, ácido clorhídrico, etc. Debido a las limitaciones de la tecnología de incineración doméstica, el problema de la contaminación por dioxinas aún no se ha resuelto. bien resuelto, y el humo de metales pesados y las cenizas de combustión también pueden causar contaminación secundaria. Además, la incineración desperdicia los nutrientes del lodo. Comparando los tres métodos de tratamiento y eliminación, la incineración de lodos ocupa el área más pequeña, pero tiene el costo general más alto, altos requisitos de mantenimiento de equipos y mayores riesgos ambientales. Estas desventajas limitan la aplicación generalizada de la tecnología de incineración de lodos.
En resumen, el compostaje logra la utilización de recursos de los lodos, puede garantizar la seguridad sanitaria y la seguridad de los metales pesados mediante una aplicación científica y razonable, y es más viable económicamente. Es la principal dirección de desarrollo de la tecnología de tratamiento y eliminación de lodos. . Sin embargo, desde una perspectiva de marketing, es necesario mejorar los canales de venta de productos de compost de lodos. Las ventajas y desventajas de varios métodos de tratamiento se resumen en la Tabla 3 (página siguiente).
2.3 Impacto de los precios de la electricidad y los subsidios gubernamentales
Los precios de la electricidad afectan el costo del tratamiento y eliminación de lodos. El precio de la electricidad se ha reducido de 0,60 ￥/(kW?h) a 0,30 ￥/(kW?h), y los costos integrales de varios métodos de tratamiento se han reducido en 40~230 ￥/t DS. Si el precio de la electricidad se fija al precio de la electricidad durante el período de bajo consumo de electricidad o menos, el costo se puede reducir aún más.
Tabla 3 Comparación de ventajas y desventajas de diversas tecnologías de tratamiento y eliminación
Tabla 3 Comparación de vertederos, compostaje e incineración de lodos de depuradora
Equilibrio de métodos de tratamiento y eliminación/ (￥?t-1) 1) Dificultad técnica, si el sitio puede reciclarse y ser inofensivo
Vertedero -507~ -763 Simple y grande no puede retrasar la contaminación y, en última instancia, no elimina el riesgo de contaminación
El compostaje 57~96 es relativamente simple y puede cumplir con los requisitos inofensivos cuando los metales pesados son inferiores a los estándares agrícolas
Incineración-771~ -1000 Los requisitos del equipo técnico son altos y pequeños, y los gases de escape pueden causar contaminación secundaria
1) Cuando la distancia de transporte es de 100 km y el precio de la electricidad es de 0,60 ￥/(kw?h), el costo del vertedero tiene un 80% de humedad. El contenido es ligeramente inferior al del vertedero con un contenido de humedad del 30%, pero su área es el 5,25% de este último, teniendo en cuenta el método del vertedero del 30%
El área del vertedero cuando el contenido de agua de lodos es 80. % y 60% es 5,25 veces y 1,75 veces mayor que el del 30%, respectivamente. El gobierno puede asignar racionalmente la inversión en tratamiento de aguas residuales a las unidades de tratamiento de lodos mediante subsidios como la reducción de los precios de la electricidad, lo que puede reducir los costos de incineración de las unidades de tratamiento de lodos, el área de vertedero y el costo del compostaje. Los subsidios gubernamentales pueden ejercer un efecto de palanca económica y regular el estado de entrada y salida de la industria de tratamiento de lodos, lo que favorece el desarrollo saludable de la industria de tratamiento y eliminación de lodos. En resumen, debería haber subsidios gubernamentales apropiados para el tratamiento y eliminación de lodos.
3 Conclusiones
(1) El costo del compostaje de lodos cambia con los precios de la electricidad, alrededor de 300 ~ 350 RMB/t DS las ventas de compost pueden compensar parte de los costos del tratamiento, lo que hace. El compostaje de lodos alcanza un bajo nivel de rentabilidad. La aplicación razonable de compost puede proporcionar nutrientes y materia orgánica y es una dirección importante en la tecnología de tratamiento y eliminación de lodos.
(2) La operación del vertedero de lodos es simple, pero su costo es de aproximadamente 500 ~ 760 RMB/t DS, que es más alto que el compostaje.
Teniendo en cuenta la creciente escasez de recursos terrestres y los problemas de contaminación secundaria, y a juzgar por la experiencia de los países desarrollados, los vertederos de lodos se irán restringiendo gradualmente, por lo que su proporción de aplicación debería reducirse gradualmente.
(3) La incineración de lodos tiene el efecto de reducción más obvio, pero su inversión inicial y sus costos operativos son los más altos, con un costo integral de aproximadamente 771~1000 ￥/t DS. El mantenimiento del equipo es complicado y si los gases de escape no se tratan adecuadamente, provocarán contaminación secundaria.
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