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Aplicación del sistema de evaporación y concentración MVR en la etapa de concentración del lixiviado de vertedero
A medida que los niveles de vida siguen aumentando y la urbanización se acelera, el volumen de residuos sólidos municipales crece año tras año, registrando actualmente una tasa de crecimiento anual del 9 % al 10 %. En comparación con la incineración y el compostaje, el vertedero sanitario sigue siendo el método más ampliamente adoptado para el tratamiento inocuo de los residuos municipales en China. Con la construcción estandarizada de vertederos municipales en todo el país, importantes volúmenes de lixiviados —a menudo generados a gran escala— requieren instalaciones de tratamiento adecuadas. En los últimos años, el tratamiento de lixiviados se ha convertido en un importante foco de investigación; sin embargo, debido a sus características particulares —fluctuaciones significativas en la calidad del agua, disminución de la biodegradabilidad con el tiempo, elevadas concentraciones de amoníaco‑nitrógeno y desequilibrios en los niveles de nutrientes—, China aún carece de un proceso de tratamiento maduro y universalmente aplicable. En consecuencia, muchos proyectos de vertederos existentes que dependen de tecnologías convencionales suelen no cumplir con las normas de descarga de Clase I. Por ello, han surgido enfoques innovadores de tratamiento, entre ellos la ósmosis inversa, la recirculación de lixiviados, el tratamiento en terreno, la oxidación química avanzada y los sistemas de vertedero basados en biorreactores. Al mismo tiempo, la tecnología de evaporación ya se ha aplicado ampliamente en proyectos extranjeros de tratamiento de lixiviados de vertederos. En esencia, el lixiviado de vertedero es un tipo de aguas residuales, y sus métodos de tratamiento son en gran medida similares a los empleados para las aguas residuales convencionales. En la actualidad, los procesos más utilizados incluyen tratamientos biológicos, métodos físico‑químicos y combinaciones de ambos.
Las principales razones por las que el lixiviado de los vertederos es tan difícil de tratar son sus elevadas concentraciones de nitrógeno amoniacal y de ácidos húmicos recalcitrantes; los métodos destinados a abordar estos dos tipos de compuestos o bien ofrecen un rendimiento de tratamiento deficiente o implican costos prohibitivamente altos. En la actualidad, los procesos basados en membranas, aunque ampliamente empleados, presentan una escasa viabilidad económica, ya que tanto los gastos de capital como los de operación siguen siendo muy elevados, y además generan un efluente concentrado que representa entre el 20 % y el 25 % del volumen inicial, el cual requiere un tratamiento adicional. Por su parte, la adsorción con carbón activado y la oxidación química imponen costos de operación prácticamente inasumibles. Mientras tanto, los procesos de base biológica —aunque económicamente atractivos— a menudo no logran cumplir con las normas regulatorias de descarga, pese a sus relativamente bajos gastos de capital y de operación; en la mayoría de los casos, el efluente tratado sigue sin alcanzar la conformidad. Además, la calidad del agua del lixiviado procedente de un vertedero determinado varía significativamente con el tiempo a medida que los residuos se van degradando, lo que hace particularmente difícil y complejo el diseño de tecnologías de tratamiento adecuadas.
La evaporación en evaporador MVR es un proceso novedoso que ofrece bajos costos de operación, cumple con normas de emisión cada vez más estrictas, se adapta a las variaciones temporales en la calidad del lixiviado, elimina contaminantes refractarios como los sólidos disueltos totales y mitiga la acumulación de nitrógeno amoniacal provocada por la recirculación del lixiviado o por el funcionamiento de biorreactores de vertedero.
La evaporación en un evaporador MVR es un proceso físico que separa los componentes volátiles de los no volátiles, y consta de dos etapas: el calentamiento de la solución para provocar la ebullición y la vaporización del agua, y la eliminación continua del vapor de agua evaporado. En el tratamiento por evaporación de lixiviados de vertederos, el agua se evapora del lixiviado, mientras que los contaminantes permanecen en el líquido concentrado. Dado que todos los metales pesados y las sustancias inorgánicas, así como la mayoría de los compuestos orgánicos, presentan una volatilidad inferior a la del agua, se retienen en el concentrado; únicamente ciertos hidrocarburos volátiles, ácidos orgánicos volátiles y el amoníaco —entre otros contaminantes— pasan a la fase vapor y, posteriormente, aparecen en el condensado. El proceso de evaporación puede concentrar el lixiviado hasta alcanzar un volumen equivalente al 2 % a 10 % de su tamaño original.
Un evaporador se utiliza durante el proceso de evaporación en un evaporador MVR. Cuando se emplean evaporadores convencionales para la concentración, estos presentan un elevado consumo energético y costos de producción más altos, lo que entra en conflicto con los objetivos de inversión en ingeniería y con las estrategias de ahorro de energía. El sistema de evaporación MVR de Turbovap aborda eficazmente estos desafíos; sus principales ventajas radican en la eficiencia energética y en los bajos costos de operación. Al cumplir todas las funciones de un evaporador tradicional, este sistema consume apenas 20–50 kW de electricidad para evaporar una tonelada de agua por hora, a un costo aproximado de 35 yuanes chinos. En cambio, los evaporadores convencionales suelen requerir calderas alimentadas con carbón y generan gastos mucho mayores —alrededor de 110 yuanes por tonelada—, lo que se traduce en un ahorro anual superior a 1 millón de yuanes. Esto reduce significativamente los desembolsos de capital de las empresas en los procesos de evaporación y concentración y se alinea plenamente con las políticas nacionales orientadas a la conservación de la energía y a la reducción de emisiones.
El tratamiento y la disposición del líquido concentrado que queda tras la evaporación del lixiviado incluyen métodos como la recirculación, el tratamiento combinado con ósmosis inversa y nanofiltración, la evaporación adicional, la incineración y el secado, o la solidificación directa seguida de su co‑relleno en vertederos municipales.
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