El lodo es un residuo sólido generado durante el tratamiento de aguas residuales, que contiene componentes complejos como materia orgánica, metales pesados y patógenos. Si no se maneja adecuadamente, puede causar contaminación secundaria. Con la aceleración de la urbanización y el aumento de los requisitos ambientales, la tecnología de tratamiento eficiente para la valorización de lodos se ha convertido en un punto de investigación. La tecnología de carbonización de lodos, como un nuevo método de conversión termoquímica, convierte el lodo en biocarbón, gas y productos líquidos mediante condiciones de alta temperatura y ausencia de oxígeno, ofreciendo ventajas de reducción, estabilización, inertización y valorización, y ha recibido amplia atención en los últimos años.II. Descripción general de la tecnologíaLa carbonización de lodos se lleva a cabo en un entorno sin oxígeno, mediante calentamiento (200–800°C) para que la materia orgánica en el lodo experimente reacciones de pirólisis, policondensación y carbonización, generando un producto sólido con alto contenido de carbono (biocarbón) y liberando gas combustible (aceite).Según la clasificación técnica por temperatura de carbonización, se puede dividir en carbonización a baja temperatura (200–400 °C), que tiene bajo consumo de energía y retiene más materia orgánica en el producto, pero el ciclo de procesamiento es largo; carbonización a temperatura media (400–600 °C), con rápida velocidad de reacción, alta eficiencia de carbonización y fuerte estabilidad del producto; carbonización a alta temperatura (600–800 °C), que logra una descomposición profunda de la materia orgánica y un efecto significativo de reducción de volumen, pero con alta complejidad técnica, gran inversión en equipos y alto consumo de energía.Tercero, la evolución del desarrollo internacional de la tecnología de carbonización(1) Etapa inicial (antes del año 2000)- La investigación se centró en la incineración y el relleno sanitario de lodos, y la tecnología de carbonización se encontraba en la etapa de exploración de laboratorio.
- Japón fue el primero en llevar a cabo investigaciones sobre pirólisis de lodos, verificando el potencial de los productos carbonizados en el sector agrícola.
（2）Período de avance tecnológico (2000–2015)- Países europeos (como Alemania y Suecia) impulsaron proyectos piloto y optimizaron el diseño de los reactores.
- La investigación se centró en el equilibrio energético, la solidificación de metales pesados y la expansión de escenarios de aplicación del producto.
（3）Comercialización y promoción (2015 hasta ahora)- Las economías emergentes como China y Corea del Sur aceleran el despliegue de instalaciones de carbonización de lodos, combinando los objetivos de “doble carbono” para impulsar la implementación de la tecnología.
- Los equipos integrados (como los hornos de carbonización continua) y las tecnologías de control inteligente están madurando gradualmente.
Cuarto, la historia del desarrollo de la tecnología de carbonización en China(1) Antes de 2008 (etapa de germinación): hubo algunos estudios sobre la carbonización de lodos. (2) 2009-2015 (etapa de desarrollo): las instituciones académicas y las empresas comenzaron a realizar una cierta cantidad de investigación técnica; en esta etapa también hubo algunas aplicaciones de ingeniería y proyectos nacionales de ciencia y tecnología. (3) 2016-2020 (etapa de rápido crecimiento): con el aumento de los casos de aplicación de proyectos en el país, combinado con problemas como la reducción de emisiones de carbono y el efecto NIMBY, la investigación y los informes públicos en esta etapa mostraron una tendencia de rápido crecimiento. En la etapa inicial, debido a la falta de diseño de arriba hacia abajo para el desarrollo tecnológico y la falta de políticas sociales claras y orientación de políticas técnicas de la industria, el desarrollo tecnológico fue relativamente lento. Después de que el “Plan de Desarrollo del 14º Quinquenio para el Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas y la Utilización de Recursos” apoyara explícitamente la tecnología de carbonización de lodos, experimentó un rápido desarrollo. Las empresas nacionales, a través de la introducción de tecnología y la investigación y desarrollo independientes, han formado gradualmente sus propias tecnologías de carbonización de lodos. Reducción: Durante el proceso de carbonización del lodo a altas temperaturas, el agua se evapora y la materia orgánica se descompone. La carbonización de 1 tonelada de lodo produce aproximadamente 0.1 toneladas de biocarbón de lodo, logrando una reducción de alrededor del 90%.Estabilización: El lodo se carboniza en un ambiente de alta temperatura y sin oxígeno, lo que elimina por completo la actividad microbiana. Al mismo tiempo, los componentes orgánicos fácilmente degradables, como proteínas y grasas, se convierten en estructuras de carbón aromáticas estables y difíciles de descomponer, es decir, biocarbón de lodo. Esto logra una estabilización completa del lodo y reduce el riesgo de contaminación secundaria del medio ambiente.Neutralización: Las altas temperaturas y el ambiente sin oxígeno durante la carbonización descomponen térmicamente los patógenos, huevos de parásitos y contaminantes orgánicos presentes en el lodo en gases combustibles de moléculas pequeñas y biocarbón de lodo. Además, los metales pesados en el lodo se pasivan y solidifican perdiendo su actividad.Recuperación de recursos: El único producto sólido formado durante el proceso de carbonización es el biocarbón, que, debido a su cierto valor calorífico y sus características estructurales porosas, puede utilizarse como mejorador del suelo, adsorbente, combustible ecológico, tierra nutritiva y otras materias primas, logrando así una aplicación completa de recuperación de recursos.6. Estado de aplicación nacional e internacional(1) Casos internacionalesJapón: La planta de tratamiento de aguas residuales de Hirano en Osaka utiliza tecnología de carbonización a baja temperatura, tratando 150 toneladas de lodo por día (80% de contenido de humedad), y el biocarbón se utiliza para jardinería y paisajismo.Alemania: La empresa KOPF AG construyó el primer proyecto de demostración de pirólisis y carbonización de lodos en Alemania en la planta de tratamiento de aguas residuales de Mannheim. La escala de tratamiento del proyecto es de 100 toneladas/día (80% de contenido de humedad), utilizando el proceso de tratamiento "digestión anaeróbica de lodos - deshidratación - secado - pirólisis y carbonización", donde el gas de pirólisis generado se quema en la cámara de combustión secundaria para proporcionar la energía necesaria para la pirólisis y el secado.Wuhan: En 2009, el proyecto de carbonización de lodos de Tangxun Lake en Wuhan fue completado y puesto en funcionamiento, siendo la primera línea de demostración de carbonización de lodos en el país. El proyecto adoptó tecnología de Tomoe Kogyo Co., Ltd. de Japón, siendo la introducción y aplicación de tecnología de carbonización de estilo japonés.Changsha: En 2018, se completó el proyecto de tratamiento profundo de lodos en la planta de tratamiento de aguas residuales de Chengnan del distrito de desarrollo económico de Changsha. El proyecto fue invertido por Hunan Dingjiu Energy & Environment Technology Co., Ltd., y adopta su tecnología autónoma de secado y carbonización continua integrada de lodos. Actualmente, la escala de tratamiento del proyecto es de 120 toneladas/día (80% de contenido de humedad), que es una aplicación de tecnología nacional.
Máquina integrada de secado y carbonización continua de lodos
Siete, Perspectivas
La carbonización de lodos, como una alternativa termoquímica a la incineración de lodos, muestra ventajas evidentes en el aprovechamiento energético de los lodos, la recuperación de recursos, el control de contaminantes y la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. Es una vía importante para lograr la valorización de los lodos y un tratamiento con bajas emisiones de carbono. Su aplicación a gran escala debe superar cuellos de botella como los costos, las normas y el reconocimiento del mercado. En el futuro, con la innovación tecnológica y un mayor apoyo político, esta tecnología tiene el potencial de ganar una mayor cuota en el tratamiento de lodos municipales e industriales, contribuyendo al desarrollo de la economía circular y a la consecución de los objetivos de neutralidad de carbono.Hunan Dingjiu se fundó en 2016, con sede en Changsha, provincia de Hunan. Es una empresa nacional de alta tecnología y miembro del consejo directivo de la sucursal de tratamiento de lodos de la Asociación de Industria de Protección Ambiental de China. Los accionistas de la empresa incluyen al inventor de la "tecnología de secado y carbonización continua integrada de lodos" y a una empresa estatal que cotiza en bolsa. La empresa ha presentado más de 40 solicitudes de patentes de invención en el campo de pirólisis de residuos sólidos orgánicos, de las cuales 23 han sido autorizadas, cuenta con 5 patentes internacionales PCT y varios derechos de software registrados. La empresa se centra en la investigación y desarrollo de tecnologías de recursos de lodos y residuos sólidos, así como en la fabricación de equipos. Su negocio abarca diseño de ingeniería, suministro de equipos y servicios de operación, con el objetivo de convertirse en un líder global en el desarrollo futuro de la tecnología de carbonización de lodos.
Teléfono: 0731-81876331
Correo electrónico: info@hndjhj.com
Sitio web de la empresa:https://www.hndjhj.com/
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Redacción de Dingjiu
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