Curso: Gestión Integral del Agua · 2018-12-12 · PRINCIPIO DEL METODO: La muestra que contenga...
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Curso: Gestión Integral del Agua
Modulo Gestión de lodos residuales
Expositor: Paula Andrea Hoyos C
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Tratamiento primario: Asentamiento de sólidos ü Sedimentadores primarios: remoción de los sólidos suspendidos y DBO en las aguas
residuales, mediante el proceso <sico de asentamiento en tanques de sedimentación ü Tamices
Tratamiento secundario: Los procesos biológicos, o secundarios, se emplean para converAr la materia orgánica fina coloidal y disuelta en el agua residual en floc biológico sedimentable y sólidos inorgánicos que pueden ser removidos en tanques de sedimentación. Los mas comunes:
ü Procesos de lodos acAvados ü Lagunas aireadas ü Filtros percoladores ü Biodiscos ü Lagunas de estabilización
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Tratamiento terciario: Los mas comunes ü Filtración ü Lagunas ü Tierras húmedas construidas ü Remoción de nutrientes ü Desinfección
LODOS RESIDUALES- QUE SON?
Los lodos son los subproductos obtenidos en las plantas de tratamiento de aguas residuales, tanto de aguas urbanas como industriales.
CONTAMINANTES GENERALES
La calidad de los lodos depende f u n d a m e n t a l m e n t e d e l a concentración de cuatro grupos de contaminantes principales: " Metales " Nutrientes y materia orgánica " Contaminantes orgánicos " Agentes patógenos
METALES MÁS COMUNES
Zinc (Zn), cobre (Cu), níquel (Ni), cadmio (Cd), plomo (Pb), mercurio (Hg) y cromo (Cr).
Su potencial de acumulación en los tejidos humanos y su biomagnificación suscitan preocupaciones.
Los metales están siempre presentes, en concentraciones bajas en las aguas residuales industriales , en la litósfera, hidrósfera y atmósfera
NUTRIENTES Y MATERIA ORGÁNICA
Su peligrosidad radica en su potencial de eutrofización para las aguas subterráneas y superficiales. Sin embargo, se pueden considerar como ferAlizantes valiosos al igual que la materia orgánica
AGENTES PATÓGENOS
Las bacterias, los virus (especialmente enterovirus), los protozoos, los trematodos, los cestodos y los nematodos.
Los residuos de animales sacrificados o muertos accidentalmente, los desechos hospitalarios y funerarios, entre otros, pueden elevar la carga y la diversidad de patógenos en el afluente.
Para que cualquier verAdo de lodos sea seguro, se precisa la eliminación o la inacAvación eficaz de estos patógenos.
COMO SE CLASIFICAN LOS LODOS?
Por su contenido de agua " Lodos líquidos: cuyo contenido en
agua es superior al 80%. " Lodos plásAcos o paleables: su
contenido en agua es inferior al 80%, por lo que pueden ser manejados mediante pala y transportados en camiones de caja abierta. " Lodos sólidos: cuyo contenido en
agua es inferior al 60%.
COMO SE CLASIFICAN LOS LODOS?
Porsucomposiciónquímica:" Lodos orgánicos: alto contenido
compuestos orgánicos " Lodos inorgánicos: alto contenido
compuestos inorgánicos " Lodos tóxicos y peligrosos: lodos
que Aenen caracterísAcas de peligrosidad
IDENTIFICACIÓN DE PELIGROSIDAD DE LOS LODOS
• CONOCIMIENTO TECNICO
• PRUEBAS FÍSICO - QUÍMICA DE LOS RESIDUOS O DESECHOS GENERADOS (caracterización analíAca CRETIVB)
LISTADOSEPA,ONU,COMUNIDADEUROPEA,BASILEA
NFPA704
HOJASDESEGURIDAD
INCOMPATIBILIDADQCA
Balances de masa
Herramienta que permite establecer cualitaAva y cuanAtaAvamente, para un proceso o servicio, los insumos uAlizados (materias primas, agua, energía, etc.), los productos, subproductos y residuos o desechos generados.
CONOCIMIENTO TÉCNICO
Por lo general, las listas son amplias, hacen referencia a los procesos de origen y a la naturaleza del residuo. Porque Lista Residuos?
ü Facilidad de idenAficación en lista y obtener el
código. ü Generadores y Autoridades Ambientales uAlizan
el mismo lenguaje.
Cómo se dividen las listas de residuos? Usualmente por la fuente de generación de los residuos (proceso, acAvidad o corriente),o por los consAtuyentes que poseen.
LISTAS DE RESIDUOS
COMUNIDAD EUROPEA (EL CER) " La lista está divida en 20 categorías
principales, que abarcan todo Apo de residuos peligrosos y no peligrosos.
" Presenta 850 Apos de residuos, entre los cuales alrededor de 400 son clasificados c o m o r e s i d u o s p e l i g r o s o s . Pa r a idenAficarlos, el código se complementa con un asterisco situado al lado derecho.
LISTAS DE RESIDUOS
01 05 05* Lodos y residuos de perforaciones que conAenen hidrocarburos.
Los Respel deberán tener u n a o m á s d e l a s caracterísAcas definidas como H1 a H13 y una o más de las propiedades que se i n d i c a n e n t a l e s caracterísAcas.
LISTADO ONU
CODIGO CARACTERISTICAS
H1 Explosivos
H3 Líquidos inflamables
H4.1 Sólidos Inflamables
H4.2 Sustancias o desechos suscepAbles de combusAón espontánea
H4.3 Sustancias o desechos suscepAbles de combusAón espontánea
H5.1 Oxidantes
H5.2 Peróxidos orgánicos
H6.1 Tóxicos agudos
H6.2 Sustancias infecciosas
H8 Corrosivos
LISTADO ONU
CODIGO CARACTERISTICAS
H10 Liberación de gases tóxicos en contacto con el aire o el agua
H11 Sustancias tóxicas (con efectos retardados o crónicos)
H12 Ecotóxicos
H13 Sustancias que pueden, por algún medio, después de su eliminación, dar origen a otra sustancia
LISTADO ONU
RESIDUOS SOLIDOS PELIGROSOS
TIPO F( fuentes no especificas)
FOO1
Solventes halogenados agotados y usados en
desengrase y lodos de la recuperación de estos
solventes
FOO4
Solventes no halogenados agotados y usados en desengrase y lodos de la recuperación
de estos solventes
FOO7
Soluciones de baños agotados de electro
deposición
FO10
Lodos de los baños de reposición de baños de aceite de operaciones de calentamiento de
metales
LISTADO EPA
RESIDUOS SOLIDOS PELIGROSOS
TIPO K ( fuentes especificas)
KOO1
Lodos de fondo de no de AR de procesos que emplean
creosotas y/o pentaclorofenol
KOO2
Lodos de fondo de no de AR de procesos de pigmentos
amarillos y naranja a base de cromo
KO43
Residuos de producción de 2,6 Diclorofenol
KO67
Lodos y capas de ánodos electroliAcos de producción
primaria de Cinc
KO20
Residuos pesados de desAlación de vinilcloruro y
monomero de VC
K047
Aguas rojas y rosadas de la producción de TNT
KO60
Lodos de cal amoniacal de pagado de operaciones de
cocción
KO49
Sólidos desechados de aceite emulsificados de refinería de
petróleo
LISTADO EPA
El Convenio de Basilea controla el movimiento transfronterizo de los residuos peligrosos listados en los anexos, que a conAnuación se reproducen.
" Anexo I: Categorías de desechos que hay que controlar " Anexo II: Categorías de desechos que requieren una consideración especial " Anexo III: Lista de caracterísAcas peligrosas " Anexo IV: Operaciones de eliminación " Anexo VIII ó LISTA A: Enumera desechos que se caracterizan como peligrosos. " Anexo IX ó LISTA B: Enumera desechos que NO se consideran peligrosos.
CONVENIO DE BASILEA
Anexo I Anexo III
Explosivos, líquidos inflamables, sólidos inflamables, sustancias o desechos suscepAbles de combusAón espontánea, sustancias o desechos que en contacto con agua emiten gases inflamables, oxidantes, peróxidos orgánicos, tóxicos, sustancias infecciosas, corrosivos, liberación de gases tóxicos en contacto con el aire, ecotóxicos, sustancias que generan desechos que pueden lixiviar algún desecho con la caracterísAcas antes mencionadas.
Listas de caracterísAcas de peligrosidad Categorías Parte 1: lista de 18 Apos de corrientes o procesos que generan desechos considerados peligrosos (denominados Y1 a Y18). Ej: Y3 -Desechos de medicamentos y productos farmacéuAcos. Parte 2: lista de 27 elementos o compuestos cuya presencia determina que el desecho sea peligroso (Y19 a Y45). Ej: Y36 corresponde Asbestos (polvo y fibras)
CONVENIO DE BASILEA
Anexo VIII o Lista A, que enumera desechos que se caracterizan como peligrosos, Ej.
" A1060 Líquidos de desecho del decapaje de metales.
" A2010 Desechos de vidrio de tubos de rayos catódicos y otros vidrios acAvados.
" A3040 Desechos de líquidos térmicos (transferencia de calor).
" A4040 Desechos resultantes de la fabricación, preparación y uAlización de productos químicos para la preservación de la madera.
CONVENIO DE BASILEA
El Anexo IX o Lista B, incluye desechos que no se consideran peligrosos, a menos que contengan materiales incluidos en el Anexo I en una canAdad tal, que les confiera una de las caracterísAcas de peligrosidad del Anexo III. Incluyen:
" A1:Desechos metálicos o que contengan metales.
" A2:Desechos que contengan principalmente consAtuyentes inorgánicos, que puedan contener metales o materia orgánica.
" A3:Desechos que contengan principalmente consAtuyentes orgánicos, que puedan contener metales y materia inorgánica.
" A4:Desechos que puedan contener consAtuyentes inorgánicos u orgánicos.
CONVENIO DE BASILEA
T Tóxico T+ Muy Tóxico
C Corrosivo
F Fácilmente Inflamable
F+ Extremadamente Inflamable
COMUNIDAD EUROPEA (LISTADO DE FRASES R, S Y ROMBOS)
N Peligroso para el medio ambiente
E Explosivo
O Comburente
Xn Nocivo Xi Irritante
COMUNIDAD EUROPEA (LISTADO DE FRASES R, S Y ROMBOS)
NORMA NFPA 704
PeligroparalaSalud4-Mortal3-Extremadamentepeligroso2-Peligroso1-Ligeramentepeligroso0-Materialnormal
Temperaturasdeignición(inflamabilidad)4-Pordebajode22°C.3-Entre22°Cy37°C.2-Entre37°Cy93°C. 1-Porencimade93°C. 0-Noquema.
PeligrosespecíficosPolimeriza POxidante OXIÁcido ACIDÁlcali ALKNouseAGUA W
PeligrodeRadiación
Inestabilidad 4-Puededetonarfácil/. 3-Puededetonarcon Impacto,
caloroagua.2-Cambioquímicoviolento.1-Inestablesisecalientaopresiona.0-Estable.
1Salud
Inflamabilidad
Inestabilidad
3 0
Peligros Especiales
W
NORMA NFPA 704
HOJAS DE SEGURIDAD
DETERMINACIÓN PELIGROSIDAD
ANÁLISIS DE CORROSIVIDAD
PRINCIPIO DEL METODO: La muestra que contenga mas de 20% en agua se le mide directamente el pH ,de lo contrario la muestra es mezclada con agua grado reacAvo y el pH de la solución acuosa resultante es medido este valor se compara con los valores extremos de ph menor de 2 o mayor de 12 . Si el valor del ph esta en este rango se considera que el residuo no es corrosivo.
PROCEDIMIENTO: Calibre el instrumento
La muestra es suelo
o residuo
Adicione 20 ml de H2O a 20 g de suelo y agite por 5 minutos
Adicione 20 ml de H2O a 20 g
de residuo y agite por 5 minutos
Deje la suspensión por 15 min.
Es el residuo higroscópico
Repita el experimento con 40 ml de H2O
Hay mulAfase
Decante fase aceitosa y tome la en fase acuosa
Mida el pH sumergiendo el electrodo
Deje la suspensión por 1 h.
Esta determinación se realiza para determinar sialgunodelossiguienteselementosevolucionancomogasesalmanipularloslodosoresiduos:
" ACIDO CIANHIDRICO, HCN.METODO 9010 A EPA
El residuo será considerado reacavo si Cianurodesprendidoesmayorde250mg/Kgderesiduo
" ACIDO SULFIHIDRICO , H2S, METODO 9030 A, 9030B
ElresiduoseráconsideradoreacavosielH2SCianurodesprendidoesmayorde250mg/Kgderesiduo
ANÁLISIS DE REACTIVIDAD
INFLAMABILIDAD SÓLIDOS, MÉTODO 1030 EPA
El Material a evaluar se coloca sobre un tren de pólvora de 250 mm. Se coloca una fuente de ignición en uno de los extremos, para determinar si la combusAón se puede propagar en una longitud de 200 mm , en un Aempo determinado.
La lixiviación mide la capacidad de liberación de una sustancia tóxica a parAr de un residuo cuando éste está someAdo a unas condiciones determinadas. En general el test de lixiviación consiste en mantener el residuo inmerso en agua e ir analizando la calidad de ésta.
TOXICIDAD-TEST DE LIXIVIACIÓN
Referido a la capacidad que Aene un contaminante de producir daño sobre los organismos presentes en los componentes ambientales.
Son perjudiciales o fatales para otras especies diferentes al hombre o para la integridad ecológica de sus hábitat.
ECOTOXICIDAD
EN RESUMEN
LODOS COMUNES- PTAP
Están compuestos fundamentalmente por las materias presentes en el agua cruda y que por oxidación, coagulación y precipitación han sido retenidas en los sedimentadores y filtros, así como por sustancias procedentes del coagulante y otros reacAvos como cal, permanganato, carbón, que se han empleado en el tratamiento.
PUNTOS PTAP DONDE SE PRESENTAN LOS LODOS
" Desarenadores: En esta etapa los lodos presentan, en general arcilla y arena. " Sedimentadores: En esta etapa la composición química del
lodo depende del coagulante y químicos auxiliares empleados en etapas previas. Coagulantes metálicos. Pueden ser de tres Apos : ü Sales de aluminio (Sulfato de aluminio, sulfato de
aluminio amoniacal y aluminato de sodio). ü Sales de Hierro. ü Compuestos varios, como el carbonato de magnesio.
" Filtros: Los lodos de esta etapa Aenen una misma composición que los generados en la sedimentación
LODOS COMUNES- POZO SEPTICO
Reciben a diario diferentes clases de aguas: grises y negras. Desperdicios provenientes de inodoros, duchas, lavamanos, cocinas, albercas, lavadoras y pisos. Estos verAdos son ricos principalmente en materia orgánica y grasas. En los sistemas de drenaje y dentro de los pozos sépAcos habitan billones de bacterias que en condiciones ópAmas pueden degradar esos compuestos.
LODOS COMUNES- POZO SEPTICO Los problemas se presentan cuando se acumulan capas de grasa y lodos que no permiten que el proceso de descomposición ocurra de forma natural, causando que parte de esos materiales sean arrastrados hacia el campo de infiltración hasta colapsar el pozo sépAco. S u s t a n c i a s c o m o b l a n q u e a d o r e s , desinfectantes de baños, detergentes, y jabones también contribuyen a disminuir la población de bacterias y por lo tanto, alteran el ciclo de descomposición natural.
LODOS COMUNES- PTAR
El tratamiento de los lodos producido en estas plantas consta de tres fases (primaria, secundaria y terciaria).
Estos lodos están formados por sustancias
contaminantes y peligrosas para la salud, por ese moAvo deben ser tratados.
Los extraídos de los procesos de tratamiento de las aguas residuales domésAcas e industriales Aenen un contenido en sólido que varía entre el 0.25 y el 12% de su peso.
LODOS COMUNES- PTAR TIPOS " Lodo primario: Es producido durante los procesos
de tratamiento primario de las aguas residuales. Esto ocurre después de las pantallas y desarenado
y consiste en productos no disueltos de las aguas residuales.
La composición del lodo depende de las caracterísAcas del área de recogida de las aguas. Generalmente conAene una gran canAdad de material orgánica, vegetales, frutas, papel, etc. en un estado inicial de descomposición.
La consistencia se caracteriza por ser un fluido denso con un porcentaje en agua que varía entre 92 % y 96 %.
LODOS COMUNES- PTAR TIPOS " Lodo secundario: El lodo secundario es rico en lodo acAvo.
" Lodo terciario: Lodo terciario se produce a través de procesos de tratamiento posteriores, con adición de agentes floculantes. " Lodoac?vo:Estelodoseproduceeneltratamientobiológicodelagua(reactorbiológico).Se produce por la interacción de bacterias ymicroorganismos, que requieren oxigenoparavivir,crecerymul?plicarseyconsumenmateriaorgánica.Normalmenteeste lodoesta en forma de floculos que conaenen biomasa viva y muerta además de partesmineralesyorgánicasadsorbidayalmacenada
LODOS COMUNES- PTAR TIPOS " Biosólido: Lodos orgánicos estabilizados en un digestor anaerobico con alto valor nutricional que resultan del tratamiento de las aguas re s i d u a l e s p ro c e s a d a s . Adicional a esto posee un alto valor calorífico.
PRODUCCIÓN DE BIOSOLIDOS EN COLOMBIA
CLASIFICACIÓN DE BIOLODOS DE ACUERDO AL CONTENIDO DE METALES PESADOS
METAL CLASE1mg/kg
CLASE2mg/kg
As 41 75
Cd 39 85
Cr 1200 3000
Cu 1500 4300
Pb 300 840
Hg 17 57
Ni 420 420
Se 36 100
Zn 2800 7500
CLASIFICACIÓN POR CONTENIDO DE PATÓGENOS O CALIDAD MICROBIOLÓGICA
" Biosólido clase A: son aquellos que han recibido un tratamiento drásAco de desinfección,
casi siempre por secado a altas temperaturas que van desde los 105ºC a los 200ºC. Los biosólidos clase “A”, en lo que se refiere a su carácter microbiológico son seguros en su manejo y pueden emplearse sin restricciones de manera similar como se hace con los biosólidos clase 1 anteriormente mencionados.
" Biosólido clase B: son aquellos que han recibido un tratamiento de desinfección menos estricto. Por ejemplo, cuando los lodos residuales son esparcidos en un terreno y se dejan secar en forma natural por acción de los rayos ultravioletas de la luz solar disminuyendo del contenido de patógenos. Esta clase solo debe emplearse en siAos restringidos, donde no haya acceso al público en general, como por ejemplo en siAos en reforestación. .
INDICADORES DE CONTAMINACIÓN BIOSOLIDOS EN COLOMBIA
Los biosólidos de Clase A, pueden ser usados sin ninguna restricción (cul?vos de consumo directo). LosbiosólidosdeclaseBpuedenserusadosenrecuperacióndesuelos,plantacionesforestales,cul?vosquenose consuman directamente y cobertura de rellenos sanitarios; sin embargo, las concentraciones deindicadores de contaminación fecal limitan su aprovechamiento por un ?empo en cul?vos agrícolas deconsumodirectocomolashortalizas.
LODOS COMUNES- LODOS PAPELEROS
• PosiAvas
• NegaAvas
• No es considerado residuo peligroso • Posee un alto poder calorífico • El contenido inorgánico puede ser aprovechado en diversos procesos
• Material putrescible, genera malos olores • El alto contenido de humedad hace di<cil su manejo (Reología) • Tiene cierto contenido de metales pesados que pueden lixiviar • Los grandes volúmenes de generación hace que se consideren residuos especiales
CARACTERISTICAS
CARACTERIZACIÓN LODOS PAPELEROS
Promedio Máx.. Min.
Al2O3 8.52 12.95 4.08
SiO2 11.05 16.46 5.64
Fe2O3 1.33 2.27 0.39
TiO2 0.60 0.81 0.38
CaO 21.43 29.60 13.27
MgO 0.58 0.80 0.36
Na2O 0.07 0.13 0.00
K2O 0.18 0.18 0.17
PPC1.000°C 56.06 57.49 54.62
TOTAL 99.82
HUMEDAD 69.70 71.90 67.50
COMPOSICIÓNQUÍMICAENBASESECA; (%pp)
Datos obtenidos de Familia año 2002 y Colpapel año 1997
LODOS COMUNES- CURTIMBRES
Están consAtuidos por productos orgánicos e inorgánicos. Los orgánicos pueden provenir de la p i e l o d e l o s m a t e r i a l e s empleados en la fabricación del cuero. La canAdad es de 20-25 gr. de materia proteica y de 10-20 gramos de materia grasa, por cada kilo de piel fresca trabajada.
SUSTANCIA %
Materia Seca 38.3
pH solución acuosa 9.1
Residuo voláAl (materia orgánica) 39
Carbón orgánico (Springler Klee) 21
Nitrógeno total 2.1
Anhídrido fosfórico (P2O5) 0.42
Oxido de Potasio (K2 O) 0.01
Carbonato de Calcio 41.4
Cromo hexavalente NEGATIVO
Cromo trivalente (extraído con ácido clorhídrico 6N) 2.23
CARACTERIZACIONESLODOSCURTIMBRES
Fuente:CuraembreSantaCroceSullArno
LODOS COMUNES- GALVANIZADO
Son producidos por el tratamiento de aguas provenientes del desengrasado y el decapado, por lo que conAenen óxidos resultantes del proceso de limpieza, sales de hierro, aluminato férrico, entre otros contaminantes como metales pesados producto de la electrolisis y cianuro.
Otros residuos contenidos en el lodo, son polvo, parzculas metálicas y sustancias que no son contaminantes, como residuos de cartón, alambres, cortes de metal.
LODOS COMUNES- INDUSTRIA AUTOMOTRIZ
Generalmente conAenen Ni, Pb, Zn, Cd , Cr, Cu, polvo y parzculas metálicas
T i e n e n u n a h u m e d a d d e aproximadamente el 12%