Cui Chengwu 1, * Gert Peterson 1, 2
(1. Datos del Instituto Danés de Medio Ambiente y Resources in Limby Transfer unit, 2800; 2. Envidan, Kastrup, Dinamarca, 2770)
Una breve introducción a la situación actual del tratamiento de aguas residuales urbanas en Dinamarca, incluida la cantidad, el tipo y la carga de tratamiento de aguas residuales urbanas. plantas de tratamiento, así como los requisitos pertinentes de la Unión Europea y las autoridades danesas de protección ambiental. Además, para las grandes plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas, este artículo toma como ejemplos a Lynetten, Damhusen, Lundtofte y Avedre para presentar su experiencia en operación, mantenimiento y gestión. Finalmente, este artículo también presenta los costos del tratamiento de aguas residuales y lodos en plantas depuradoras en Dinamarca y las cuatro ciudades mencionadas anteriormente.
Palabras clave: Dinamarca, tratamiento de aguas residuales, tratamiento de lodos, tratamiento de gases, depuradora de aguas residuales urbanas, gestión de operación, coste de operación.
Número de clasificación de la Biblioteca de China: *Gert Petersen 1, 2
(1. Instituto de Medio Ambiente y Ciencia. Recursos, Universidad Técnica de Dinamarca, Lyngby, Dinamarca, 2800 2. Envidan , Kastrup, Dinamarca, 2770 Año)
Resumen: Presenta brevemente la situación del tratamiento de aguas residuales domésticas en Dinamarca, incluido el número, tipo, capacidad de tratamiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas y los requisitos de descarga de la Unión Europea. y la Agencia Danesa de Protección Ambiental. ¿Principalmente basado en los Estados Unidos Leniton, Dahus? Bueno, ¿Lundtoft y Arvid? Sobre la EDAR de Dinamarca. Finalmente, el artículo también presenta los costes medios de tratamiento de aguas residuales en Dinamarca y los costes operativos del tratamiento de aguas residuales y del tratamiento de lodos de las cuatro plantas de tratamiento de aguas residuales.
Palabras clave: Dinamarca, tratamiento de aguas residuales, tratamiento de lodos, tratamiento de gases, planta de tratamiento de aguas residuales domésticas, gestión de operación, costes de operación
1 Introducción
Dinamarca Ubicada en. En el norte de Europa, tiene una economía desarrollada y su PNB per cápita se encuentra entre los mejores del mundo. Al mismo tiempo, el gobierno danés concede gran importancia a la protección del medio ambiente, especialmente al tratamiento de las aguas residuales urbanas. En los informes resumidos tercero y cuarto de la Comisión Europea sobre la implementación de la 91/271/CEE (Ley de Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas), países como Dinamarca, Alemania y Austria se encuentran entre los países con mejor tratamiento de aguas residuales urbanas en la UE. Desde la implementación de la Directiva de la UE 91/271/CEE, la calidad de los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales e industriales danesas ha mejorado significativamente. De 1989 a 2004, el desarrollo del tratamiento de aguas residuales urbanas en Dinamarca se puede dividir en dos etapas: la etapa de efecto rápido de 1989 a 1996 y la etapa de declive constante de 1996 a 2004. Por ejemplo, en 1989, la cantidad total de DBO5 efluente de las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales danesas fue de 35.000 toneladas. En 1996, esta cifra cayó rápidamente a 5.000 toneladas, y en 2004, cayó de manera constante a 2.500 toneladas.
El gobierno danés estipula que cuando la población equivalente sea superior a 30PE1, será necesario construir el equipo de tratamiento de aguas residuales correspondiente. Basado en estadísticas de 2004. La carga de tratamiento y la carga de entrada de agua de la planta de tratamiento de aguas residuales en 2004 se muestran en la Tabla 2.
Lynetten es la planta depuradora de aguas residuales urbanas más grande de Dinamarca, con una capacidad de tratamiento diseñada de 6.543.850 toneladas/día. En 2004, la carga real de entrada de agua fue de casi 200.000 toneladas/día. ¿Damhus? En es la tercera planta de tratamiento de aguas residuales urbanas más grande de Dinamarca, con una capacidad de tratamiento diseñada de 70.000 toneladas/día. ¿Damhus? ¿En y Lynette pertenecen a Lynettenf? Dirección de la Compañía Llesskabet (Lynetten United Company). ¿Avezado? Re es la quinta planta de tratamiento de aguas residuales más grande de Dinamarca, con una capacidad de tratamiento diseñada de 64.000 toneladas/día. Está afiliada a Spildevandscenter Aved? Gestión de re (Centro de aguas residuales de Aved?Re). Lundtofte es relativamente pequeña, con una capacidad de diseño de 22.000 toneladas/día.
Las características de calidad del agua de entrada y las condiciones del efluente de las cuatro plantas de tratamiento de aguas residuales mencionadas anteriormente se muestran en la Tabla 3 y la Tabla 4.
Después de analizar la calidad del agua entrante, se encontró que los valores DQO/DBO5 de la calidad del agua entrante de las cuatro plantas de tratamiento de aguas residuales se encontraban en el rango de valores bajos a medios en la literatura [ 6], lo que puede estar relacionado con la entrada de aguas residuales industriales. Después del resumen, se encontró que la DQO/TN y la DQO/TP de las aguas residuales urbanas danesas se encuentran dentro del rango de valores medio y alto especificado en la literatura [6].
Se descubrió que los indicadores de efluentes de los principales contaminantes en las cuatro plantas de tratamiento de aguas residuales de la ciudad eran inferiores a los requisitos pertinentes de la Ley UE 91/271/CEE y el Departamento de Protección Ambiental de Dinamarca.
2.2 Flujo del proceso
El proceso de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas danesas generalmente se puede dividir en tres partes: unidad de tratamiento de aguas residuales, unidad de tratamiento de lodos y residuos y unidad de tratamiento de gases de escape. La depuradora de aguas residuales de Lundtoft es una depuradora urbana muy típica de Dinamarca. Las siguientes secciones se analizan en función del flujo del proceso de la planta de aguas residuales de Lundtofte. El flujo de proceso específico de la planta de tratamiento de aguas residuales de Lundtofte se muestra en la Figura 2.
2.3 Dispositivo de tratamiento de aguas residuales
2.3.1 Tratamiento mecánico
En las depuradoras urbanas, el tratamiento mecánico de las aguas residuales suele incluir rejillas gruesas y desarenadores de aireación, rejilla fina , tanque de sedimentación primario y tanque de sedimentación secundario. Debido a que el diseño de varios procesos de tratamiento mecánico ya está muy maduro, no es necesario discutirlo en detalle. Sin embargo, el tratamiento de los residuos y los gases de escape generados durante el tratamiento mecánico es digno de aprendizaje y referencia.
Antes de entrar al tanque de aireación, una serie de procesos de tratamiento mecánico generarán una gran cantidad de residuos. La práctica de las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales a gran escala en Dinamarca es que los desechos sólidos no ingresan al digestor anaeróbico con el lodo restante, sino que se deshidratan y ingresan directamente al incinerador de lodos para su incineración. Esto se debe a que el contenido inorgánico en este tipo de sólido es relativamente alto y la entrada directa al digestor afectará el efecto de la digestión anaeróbica. Además, este material de desecho no ha sido utilizado para el reciclaje de la construcción, principalmente porque esta arena contiene metales pesados y compuestos orgánicos persistentes, potencialmente dañinos para la salud humana.
Las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas danesas a gran escala conceden gran importancia a la recogida y tratamiento de los gases residuales generados por la aireación o la agitación durante el tratamiento mecánico. Generalmente, todos los desarenadores aireados están recubiertos de aluminio. También se taparán los tanques de sedimentación primaria de algunas plantas de tratamiento de aguas residuales. Los gases generados durante el proceso de tratamiento, como el H2S, también ingresarán al incinerador junto con gasoductos específicos para su tratamiento.
Tratamiento biológico
Como se mencionó anteriormente, el proceso de tratamiento biológico de aguas residuales de las grandes plantas de aguas residuales municipales en Dinamarca es muy similar. Las cuatro plantas de tratamiento de aguas residuales mencionadas anteriormente adoptan desnitrificación biológica o proceso de desnitrificación biológica. A continuación se muestra una breve introducción a estos dos procesos.
1 Introducción al proceso
La desnitrificación biológica y los procesos de desnitrificación biológica son tecnologías patentadas de la empresa danesa Krüger. Esta tecnología tiene las características de un alto grado de control de automatización, un espacio reducido y un buen efecto de eliminación de materia orgánica, nitrógeno y fósforo. A diferencia del proceso de desnitrificación biológica, Biodenipho logra la función de eliminación biológica de fósforo agregando un tanque anaeróbico al frente. Sin embargo, la desnitrificación biológica no puede realizar la eliminación biológica del fósforo y sólo se puede utilizar la eliminación química del fósforo.
Este artículo toma como ejemplo el proceso de desnitrificación biológica y se centra en el funcionamiento y control de este proceso.
El funcionamiento del proceso de desnitrificación biológica se basa en la tecnología de zanjas de oxidación (la mayoría de depuradoras municipales en Dinamarca utilizan tecnología de zanjas de oxidación basada en la exposición de la superficie). Por lo general, dos zanjas de oxidación se dividen en un grupo y se ejecutan en modo de aireación alterna para lograr el propósito de nitrificación y desnitrificación. El proceso de desnitrificación biológica se divide en cuatro etapas, como se muestra en la Figura 3. Entre ellos, vale la pena señalar que existen dos propósitos principales para establecer los niveles B y D: primero, eliminar el nitrógeno amoniacal residual en el conjunto anóxico del primer nivel; segundo, porque la nitrificación requiere un tiempo relativamente largo para lograrse; mejor estándar de efluentes.
En términos generales, aunque el proceso Biodenipho tiene una fuerte función biológica de eliminación de fósforo, las plantas de tratamiento de aguas residuales seguirán utilizando métodos químicos de eliminación de fósforo para lograr una mejor concentración de TP en el efluente. Esto es especialmente cierto en el caso de las plantas de tratamiento de aguas residuales que utilizan procesos de desnitrificación biológica. Generalmente el material que se pone es FeCl3_3 o AlCl3_3, y el lugar donde se pone se fija frente al tanque de aireación. Se instala un dispositivo de monitoreo en línea de fósforo detrás del tanque de aireación. Cuando la concentración de TP excede el estándar, se agregará y eliminará fósforo automáticamente.
2.3.2.2 Sistema de control
Las cuatro grandes plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas mencionadas anteriormente utilizan sistemas SCADA y STAR para controlar el funcionamiento normal de las plantas de aguas residuales. La tecnología SCADA se basa en 3C S (computadora, comunicación, control, sensor). El sistema se utiliza principalmente para controlar la estación de bombeo, el caudal y el proceso de deshidratación de lodos. El sistema STAR (tecnología patentada por Krüger) se basa en el sistema SCADA y es un sistema de software de aplicación que controla el funcionamiento del tanque de aireación. Se instalarán instrumentos de detección en línea en la zanja de oxidación para enviar información de parámetros de los principales contaminantes, como nitrógeno amoniacal, nitrógeno nitrato, fósforo total y concentración de oxígeno disuelto al PLC central. El tiempo de funcionamiento y el modo de aireación de cada nivel del tanque de aireación se controlan mediante un programa de microcomputadora. Por lo tanto, el tiempo de operación específico de las cuatro etapas que se muestran en la Figura 3 es controlado por el sistema STAR a través de los datos de concentraciones específicas de contaminantes en el tanque de aireación, pero habrá un tiempo de operación máximo. El tiempo máximo de funcionamiento de cada etapa de la planta depuradora de aguas residuales de Lundtofte es de 90 minutos.
Además, si hay algún problema con el equipo, el programa enviará automáticamente un mensaje de texto al teléfono móvil del técnico para informar la ubicación concreta de la avería técnica. Al mismo tiempo, el programa de computadora enviará automáticamente un correo electrónico al técnico para informarle sobre el problema específico, y el técnico podrá juzgar si el problema de falla debe solucionarse de inmediato.
2.4 Dispositivo de tratamiento de lodos
2.4.1 Introducción al tratamiento de lodos danés
La UE y los gobiernos daneses conceden gran importancia a los lodos producidos por las plantas depuradoras de aguas residuales urbanas y su Tratamiento y alta, y se han formulado leyes pertinentes, como la Ley 86/278/CEE, la Ley 91/271/CEE, etc. Especifica el contenido de metales pesados y compuestos orgánicos persistentes en los lodos vertidos de las depuradoras de aguas residuales urbanas.
A través de las estadísticas, se encuentra que de 1999 a 2005, el tratamiento de lodos y la descarga de las plantas de aguas residuales urbanas danesas han cambiado hasta cierto punto, como se muestra en la Tabla 5. Se puede ver que el cambio más obvio es que la proporción de incineración de lodos ha aumentado significativamente y la proporción de vertederos ha disminuido significativamente. La proporción de incineración de lodos aumentó de 6 en 1999 a 25 en 2005. Los lodos de las cuatro grandes depuradoras municipales mencionadas en Dinamarca han sido incinerados. Además, aunque la producción total de lodos ha aumentado, la producción de lodos per cápita se ha mantenido básicamente sin cambios.
Tratamiento de lodos
Los lodos restantes vertidos de los tanques de sedimentación primario y secundario se someten primero a deshidratación y floculación, para luego someterse a digestión anaeróbica. La mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas de Dinamarca adoptan un proceso de digestión anaeróbica mesófila, con la temperatura controlada entre 32 y 37 °C y la SRT controlada entre 25 y 30 días. En términos generales, después de la digestión anaeróbica, el contenido sólido del lodo es de aproximadamente 1,55 ~ 3.
Después de la digestión anaeróbica, el lodo ingresa a la centrífuga para su deshidratación y el contenido sólido del lodo aumenta del 20 al 32%. El lodo restante después de la deshidratación centrífuga se mezclará con el lodo en la cámara de arena y luego ingresará al incinerador. Después de la incineración, los lodos se recogen y se transportan a un vertedero.
2.4.3 Biogás
En términos generales, el contenido de metano en el biogás producido por el digestor anaeróbico de las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales danesas es de alrededor de 65, y cada biogás producido es de 1,1,5 kg. Se reducirá el lodo seco. El biogás se puede recolectar y reutilizar de manera eficiente. Hay dos métodos principales de reciclaje: uno consiste en generar calor y electricidad para uso interno en la fábrica; el otro se vende a fábricas cercanas o empresas de gas natural.
2.5 Dispositivo de tratamiento de gases residuales
Durante el proceso de tratamiento por incineración de lodos, las plantas de aguas residuales urbanas danesas conceden gran importancia a la posible contaminación del aire. Los gases residuales generados por el incinerador deben tratarse exhaustivamente antes de ser vertidos a la atmósfera. Tomando como ejemplo la planta de aguas residuales de Lundtov, presentamos brevemente los equipos y dispositivos de tratamiento avanzado de gas después de la incineración de lodos.
Después del enfriamiento, el gas de escape del incinerador ingresa primero al separador ciclónico. En este proceso, del 85 al 90 % del contenido de cenizas se separará del gas. Posteriormente, el gas ingresa al horno de aniquilación para su tratamiento avanzado. En el horno de aniquilación, primero se rocía agua para enfriar aún más el gas. Hay bicarbonato de sodio disuelto y una pequeña cantidad de carbón activado en el agua. El objetivo principal es utilizar bicarbonato de sodio para absorber gases de dióxido de azufre, cloruro de hidrógeno y fluoruro de hidrógeno y convertirlos en sulfato de sodio, cloruro de sodio y fluoruro de sodio. El carbón activado se utiliza para adsorber metales pesados como el mercurio.
Finalmente, el gas tratado ingresa al separador de bolsas para la separación sólido-gas, todos los sólidos y lodos se transportan al vertedero y el gas tratado se descarga a la atmósfera a través de la chimenea.
3. Consumo de energía, consumo de productos químicos y costes operativos de las plantas depuradoras.
Dado que las tecnologías, los modelos operativos y las estructuras de gestión utilizados por las grandes plantas depuradoras municipales danesas son relativamente similares, las plantas depuradoras Las estadísticas de consumo de energía y costos operativos también son relativamente consistentes. La contabilidad estadística de estos datos tiene cierto valor e importancia para el diseño, operación, gestión y evaluación de plantas depuradoras urbanas que planean adoptar o han adoptado procesos similares en el futuro.
Sin embargo, dado que los diferentes países tienen diferentes condiciones nacionales y diferentes métodos ambientales y de gestión de aguas residuales, no es razonable utilizar una moneda única (como el euro) para describir los costos operativos de las plantas de tratamiento de aguas residuales. Por lo tanto, en la contabilidad específica de gastos operativos se discutirán los siguientes aspectos. Los productos químicos se miden en dosis; la energía se mide en kilovatios-hora.
3.1 Consumo de energía de las plantas de tratamiento de aguas residuales
El consumo de energía de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas a gran escala en Dinamarca es de 35 ~ 45 kWh/(PE·año), 0,5 ~ 0,6 kWh/m3 aguas residuales. El consumo de electricidad del tratamiento biológico de aguas residuales es de aproximadamente 0,20~0,25 kWh/m3 de aguas residuales, lo que representa entre el 30% y el 50% del consumo total de electricidad; el consumo de electricidad del tratamiento de lodos representa aproximadamente entre el 30% y el 40% del consumo total de electricidad; Consumo de electricidad para extracción, tratamiento mecánico y gestión de aguas residuales. Representa aproximadamente entre el 15 y el 35 % del consumo total de electricidad. Para el tratamiento de lodos, se necesitan entre 0,02 y 0,06 kWh para procesar 1 kg de lodo seco.
3.2 Dosificación de productos químicos
Las sustancias químicas en las depuradoras se utilizan principalmente para la eliminación química de fósforo y la deshidratación de lodos. Para la eliminación química del fósforo, las diferentes plantas de tratamiento de aguas residuales utilizan sustancias diferentes. Por ejemplo: la depuradora de Lynetten utiliza FeCl 3, mientras que la depuradora de Lundtofte utiliza AlCl3. La dosificación de sustancias químicas está directamente relacionada con la calidad de las aguas residuales, los indicadores de proceso y efluentes. La eliminación química de fósforo en las plantas de tratamiento de aguas residuales de Lynetten y Lundtofte se muestra en la Tabla 6.
Se puede ver en los datos de la Tabla 6 que cuando la concentración de TP del agua de entrada es básicamente la misma, el proceso Biodenipho con función de eliminación biológica de fósforo puede salvar la calidad de la eliminación química de fósforo y obtener mejores TP del efluente. efecto .
3.3 Costes operativos de las plantas de tratamiento de aguas residuales
Los principales costes operativos de las plantas depuradoras urbanas danesas se dividen en cuatro partes: salarios del personal, impuestos, consumo de energía y productos químicos, y costes de operación y mantenimiento. ¿Con Lynetten y Damhus? Por ejemplo, los costes operativos de dos plantas de tratamiento de aguas residuales en 2005 fueron de 654.388,6 millones de coronas danesas, y la distribución de la proporción específica se muestra en la Figura 4.
Generalmente, el mayor gasto de las plantas de tratamiento de aguas residuales danesas son los salarios de los empleados. Al mismo tiempo, una parte considerable de la operación y el mantenimiento se destina al alquiler de locales. Además, las plantas de tratamiento de aguas residuales danesas están obligadas a pagar al gobierno impuestos y tasas por el tratamiento de aguas residuales y lodos. También se imponen impuestos a la incineración de lodos y al transporte a vertederos. En Dinamarca, no es necesario pagar impuestos al gobierno sólo si se reutilizan los lodos de depuradora. En términos generales, los costos de tratamiento de lodos de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas danesas representan entre el 40 y el 50% de los costos operativos totales (excluidos los costos laborales y los impuestos).
Las estadísticas de costos operativos de las cuatro plantas de tratamiento de aguas residuales mencionadas anteriormente se muestran en la Tabla 7 a continuación.
Cabe mencionar que el coste medio del tratamiento de aguas residuales en Dinamarca es de 15 DKK/m3, lo que es bastante diferente del coste calculado del tratamiento de aguas residuales de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas. La razón principal es que el coste total del tratamiento de aguas residuales en Dinamarca incluye no sólo los costes operativos de las plantas de tratamiento de aguas residuales, sino también los costes de construcción y mantenimiento de las tuberías de alcantarillado. El mantenimiento y la gestión de las tuberías de alcantarillado municipal pertenecen a cada región administrativa.
4. Conclusión
Desde la década de 1990, el tratamiento de aguas residuales urbanas en Dinamarca ha experimentado enormes cambios. Este cambio se debe a la implementación activa por parte del gobierno danés de la Ley UE 91/271/CEE y la formulación de estándares de emisiones relevantes más estrictos. Las grandes plantas de tratamiento de aguas residuales municipales de Dinamarca son similares en tecnología operativa y modelo de gestión. Resumir su experiencia en desarrollo y su sistema de gestión, realizar estadísticas y absorber y digerir datos efectivos es muy beneficioso para el tratamiento de aguas residuales de los países en desarrollo.
Referencias:
[1] Tercer informe de la Comisión al Consejo, al Parlamento Europeo, al Comité Económico y Social Europeo y al Comité de las Regiones – 21/271/CEE sobre la aplicación de la Directiva del Consejo de 21 de mayo de 1991 sobre el tratamiento de aguas residuales municipales, modificada por la Directiva de la Comisión 98/15/CE de 27 de febrero de 1998. Consultado vía Internet (20/08/2007):
/paper/viewpaper.asp? identificación=8165. verlo =Sí