EXPERIENCIA DEL SECTOR PRIVADO Tratamiento, Manejo y Disposición de Lodos de Plantas Municipales.

EXPERIENCIA DEL SECTOR PRIVADO

Tratamiento, Manejo y Disposición de Lodos de Plantas Municipales.

Contenido

1.- INTRODUCCIÓN.

2.- FUENTES DE PRODUCCIÓN Y CARACTERISTICAS DE LOS LODOS.

3.- TRATAMIENTO PREVIO A ESTABILIZACIÓN Y DESHIDRATACIÓN DE LOS LODOS.

4.- ESTABILIZACIÓN Y DESHIDRATACIÓN DE LOS LODOS.

5.- DISPOSICIÓN FINAL.

1.- Introducción.

Características de los lodos (tipos).

Volumen de lodos a tratar.

Localización del sitio de tratamiento.

Tecnologías de tratamiento.

Capacidad de inversión.

Capacidad de disposición final (área).

Regulación local o Federal.

OBJETIVO:

Proporcionar al asistente la información técnica relevante en cuanto a tratamiento, manejo y disposición de lodos, enfocado a las experiencias vividas en el sector privado.

Aspectos importantes a considerar en la selección de los sistemas de tratamiento de lodos:

Diagrama TípicoPlanta de Tratamiento de Aguas Municipal

Lodos de Sistemas Físico QuímicosRemoción de DBO5 por medio de floculación coagulación.

Lodos de Clarificador PrimarioRemoción alrededor de sólidos sedimentables y suspendidos.

Lodo de Bio-reactores (anaeróbico o aeróbico)Purga del exceso de lodo activado.

Otros : Sistema DAFRemoción de grasas y aceites y/o natas.

2.- Fuentes de Producción yCaracterísticas de Lodos.

De los sistemas más comunes de tratamiento en una planta municipal, obtenemos los siguientes tipos de lodos:

LODOS DE CLARIFICADOR PRIMARIO LODOS DE PROCESO FQ ( municipal)Volumen de lodos producidos alto. Volumen de lodos producidos muy alto.alto contenido de materia orgánica. alto contenido de materia orgánica.Alto grado de descomposición Alto grado de descomposiciónOlor Olor Conc. de hasta un 4 %. Conc. de hasta un 4 %.Cantidad de nutrientes alta. Cantidad de nutrientes alta.Infeccioso Infeccioso

LODOS DEL PROCESO BIOLOGICO LODOS DE SISTEMAS DE FLOTACIÓN.Lodo activado. Comunmente son grasa y aceitesdependiendo de tipo de bioreactor No se pueden enviar a digestiónCantidad de materia volátil metódo de deshidratado recomendable :centrífugación.Dificil de espesar Conc. De hasta 3 %Conc. No mas de 1 %. Dificil de biodegradar.Olor a tierra mojada. Problemas para el manejo : bombas, válvulas etc..Cantidad de nutrientes alta.

2.- Fuentes de Producción yCaracterísticas de Lodos.

Espesadores de Gravedad

Comúnmente, son tanques circulares de entre 3 a 4 metros de profundidad y hasta 25 metros de diámetro.

Los lodos que son alimentados en la parte central y estos fluyen a una velocidad lenta hacia el vertedero en el canal final (diámetro exterior) provocando la sedimentación de los lodos por gravedad.

Para el espesamiento de los lodos se utilizan comúnmente los siguientes procesos:

3.- Tratamiento Previo a la Estabilizacióny Deshidratación de los Lodos.

DAF (Sistema de Flotación por Aire Disuelto)El espesamiento por flotación es provocar que los sólidos se separen de la fase líquida en dirección ascendente uniendo las burbujas de aire a las partículas de SS, ayudado con agente floculante.


Tambor Rotatorio.

• Separación del agua y el lodo a través de un medio mecánico.

• Es un tambor de distintos tamaños en forma de malla normalmente de acero inoxidable u orificios perforados, o tela de acero inoxidable, o una combinación de acero inoxidable/poliéster.

• El tamaño de paso normalmente es de máximo 1.0 mm. Estas mallas se remplazan.


Tambor Rotatorio.

• El tamaño de paso del tamiz y el material deberá seleccionarse adecuadamente, dependiendo del pretratamiento (rejillas o desarenado etc.) de acuerdo al tamaño de partícula esperado y al paso de material que puede dañar o romper la malla.

• Se requiere uso de polímeros.


Filtro Espesador de Gravedad Banda.

• El filtro de gravedad está basado en el principio de separación de agua por medio del drenado por gravedad a lo largo de una banda porosa horizontal.

• El tambor rotatorio y el filtro de gravedad son usados mayormente en procesos de lodos activados.


Acondicionamiento:• Es importante primero aglomerar los sólidos suspendidos en el

lodo en flóculos, esto proveerá una separación inicial del agua con el lodo. Normalmente se utilizan productos químicos, como polímeros.

Desaguado por gravedad:• El lodo floculado es depositado en la sección de desagüe por

gravedad, esto ocurre durante el movimiento de la banda, el agua libre es drenada a través de la banda. Se utiliza la ayuda de espaciadores o la banda es inclinada.


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ESPESADOR DE GRAVEDAD

ESPESADOR ROTATORIOSISTEMA DE FLOTACION

(DAF)ESPESADOR DE BANDA

Aceptable Lodo primarioAceptable: Lodo primario o lodo sec.

Aceptable Lodo primario Aceptable Lodo secundario

Preferentemente lodos primarios

Uso de polímero Uso de floculantes o polímero Uso de polímero

no químicosRequiere sistema de dosificación

Requiere sistema de dosificación y de aire

Requiere sistema de dosificación

variables: tiempo de retención

variables: velocidad del tambor, conc. Lodo entrada, dosis de polimero, limpieza de tambor espreas

variables: relacion aire- agua, dosis de polímero

variables: velocidad de banda, dosis de polimero, conc. Lodo entrada

Tiempo de retención máximo dos horas.Si no: descomposición y desprendimiento de burbujas de gas que afectaran la sedimentación.

Para lodo primario puede atascar o romper malla, ver pretratamiento.

No requiere accesoriosSe puede cambiar material o paso de malla las condiciones de lodo cambian.

No requiere accesoriosRequiere cambio de Banda filtrante

Baja supervisión.Operador requiere monitorear : dosis, velocidades, flujos etc..

Operador requiere monitorear : dosis, velocidades, flujos etc..

Operador requiere monitorear : dosis, velocidades, flujos etc..

Generación de olores alta.

Se requiere instalar cubierta

Adicionar choques Odorsol, o continuo preparando un solucion y sistema de espreado.

Mayor espesado: inclinar ligeramente el sistema rotatorio , para provocar mayor tiempo de retencion del lodo

El efluente regresa al proceso , puede afectarlo.

3.- Tratamiento previo a la estabilización y deshidratación de los lodos.

• Lodo primario: Fácil de descomponerse , desprende burbujeo y olores, lodo difícil de manejar (cuando mal sistema de pretratamiento), lodo séptico afecta el proceso biológico también.

• Lodo Secundario : El espesamiento es afectado por descontrol en el proceso biológico: filamentos, sobre-oxidación, Desnitrificación, concentración de lodo purgado, pobre sedimentación.

• Se puede realizar una mezcla de lodo primario secundario, para mejorar el espesamiento.

(Capítulo soporte)

Acondicionamiento de los Lodos

Contenido de Sólidos en los Polímeros.

Forma Física % Sólidos

Poliacrylamidas sólidas ~90-95

Poliacrylamidas en emulsión ~30-60

Poliacrylamidas en solución ~ 5-10

Poliaminas líquidas ~20-50

PoliDADMs líquidas ~11-41

Procesos de Acondicionamiento.

Peso Molecular.

Pesos moleculares típicos:Bajo: < 100,000Medio: 100,000 - 500,000Alto: 500,000 - 6,000,000Muy alto: 6,000,000 - 50,000,000+

Sistema de Preparación recomendado:

Depósitode polímero

Dosificador

Mezclador

Tanque de

soluciónBomba de

desplazamientopositivo

Tanque de añejamiento

Bombadosificadora

. Mezcladorestático

Polímero

Polímero Agua

Agua dehumectación

Agua de dilución

Soluciónde

Polímero.

Medidor de Flujo

Muchas variables pueden afectar esta coagulación:

El tipo de polímero seleccionado……………… .Preferentemente en polvo.

Sistema de polímero ………………………………Tqe. Prepn. , añejamiento y dosificación. (independientes).

Concentración del polímero usado……………..máximo 0.5 (mejor si es de 0.1 %).

Tiempo de contacto de polímero........................Preferente 3 minutos.

El tipo de la bomba de polímero usado ……….Pref. Diafragma.

El mezclado del polímero ……………… ……...Mezcladores estáticos

Procesos de Acondicionamiento.

Torta

Solución de

polímero

Mezcladorestático

Agua de dilución

..

Lodo

Energíade mezclado

4.- Estabilización yDeshidratación de los Lodos.

4.- Estabilización y Deshidratación de los Lodos.

Digestión Aeróbica.

• Requerimiento de aire para oxidar el lodo.• No hay presencia de olores o descomposición• Construcción mas sencilla.

Digestión Anaeróbica.

• Ausencia de aire y se requiere mayor control.• Construcción más compleja.• Producción de Biogas , que puede ser empleado como

recurso de energía• Reducción de lodos, reducción de materia volátil hasta

40%.• Preferentemente calentar lodos a máximo 35oC.

Estabilización con Cal.

• Requerimiento de cal y sistema de preparación y dosificación.

• pH > 12 y posterior mantener a > 11.5.• Producción mayor de lodos.• Mezclado de lodo con la lechada es importante y no

fácil.

Tipos de sistemas de tratamiento de lodos.

Filtros Banda. Equipo compuesto por bandas filtrantes y rodillos de compresión;

así como charolas de recolección.

Compresión:

Los sólidos de lodo son intercalados a través de 2 bandas porosas que viajan a su vez alrededor de una serie de rodillos de compresión, para que luego la torta sea descargada.

Zona de compresión

4.- Estabilización y deshidratación de los lodos.

Centrífugas.

La centrifugación es un proceso en el que la fuerza centrífuga (generalmente de 500 a 3000 veces la fuerza de gravedad) es aplicada a una mezcla de lodo para acelerar la separación de las fracciones líquida y sólida.

La concentración de sólidos en la alimentación, según la aplicación, pueden variar de 2% a 10 %.


Puntos de adición de polímero y mezcladores en línea.

Dosificadora de PolímeroMIXER

Válvula de mezclado, mezclador estático

o mezclador dinámico de línea

Filtro Prensa Filtrado Bomba de Lodos

Continuando con Acondicionamiento de Lodos.

En sistema continuo de tanques “batch”, dos tanques de mezclados son usados para envejecer el polímero esperando para el proceso. También se utiliza inyector para dosificar el polímero dentro del tanque de mezclado.

UN PUNTO DE LOS MAS IMPORTANTES ES:

!!!! LA ENERGIA DE MEZCLADO…!!!!REAFIRMANDO: “LA ENERGIA DE MEZCLADO”..

El Polímero tendrá el mayor efecto en como se desempeña el sistema de deshidratado.

Si usted no selecciona el polímero apropiado, no importa cual sistema y que tan eficiente sea, usted no logrará su desempeño optimo.

Continuando con acondicionamiento de lodos.

MIXER

MUCHA ENERGIA ENERGIA

DESINTEGRACION DEL FLÓCULO

MIXER

CORRECTA CANTIDAD ENERGIA

FLÓCULOS DE BUEN TAMAÑO Y

UNIFORMES

MIXER

MUY POCA ENERGIA

FLÓCULOS GRANDES Y PEQUEÑOS

FIGURA .- EFECTO DE LA ENERGIA DE MEZCLADO Y LA FORMACIÓN DEL FLÓCULO.

Continuando con acondicionamiento de lodos.

Filtros Prensa.

• Principio de Operación. • La filtración por presión para separar líquidos de sólidos

evolucionó por la industria alimenticia. Los filtros a presión fueron utilizados para separar jugos de su pulpa forzándolo a través de tela.

• La filtración por presión es una buena alternativa para procesar lodos con características pobres de desaguado, aunque la experiencia ha mostrado que es necesario realizar un recubrimiento de las telas.


Se pueden conseguir hasta concentraciones de lodos de 75 % humedad.

Lechos de Secado.

• Son utilizados en sistemas pequeños de tratamiento, de fácil manejo, requieren poca atención y de bajo costo.

• Se utilizan medios como arena, pavimento o medios artificiales, puede utilizarse medios como el sol, aire o vacío para el secado.

• Debe utilizarse un sistema de drenaje para captar la humedad del lodo o los lixiviados producidos.



Filtro Banda Centrifugas Filtro prensa Camas de secado

Conc. Lodo entrada min 4 %

Conc. Lodo entrada min 4 %Conc. Lodo entrada independiente

Conc. Lodo entrada independiente

Uso de polímero Mayor costo de inversión Operación Batch Solo para plantas pequeñas


Uso de polímero Uso de polímero Zonas secas

variables: Vel. Banda, dosis, tension.


Requiere sistema de dosificación y de aire

no requiere de supervisión

Requiere cambio de bandas

variables: velocidades, conc. Lodo entrada, dosis de polimero.

variables: relacion aire- agua, dosis de polímero

colección manual

Desgase de rodillosPuede producir lodo mas concentrado,

Puede producir lodo mas concentrado,

Operación batch

Requiere atención operación.

Requiere atención operación.

Atención operación bajaGeneración de olores, vectores etc..

Inclinar ligeramente el sistema mejora el filtrado.

Equipo opera a alta revolución.

Mantto. Especializado

5.- Disposición final de los lodos.

5.- Disposición Final

PROCESO

Producción mensual

Costo de transporte

Costo de disposición

Costo adicional de O&M

$ total mensual

Ton/mes $/ton $/ton $/mes

Lodo deshidratado@ 80 % 2,700 220 200 -- 1,135,000SECADOR: INVERSION DE CAPITAL DE 100,000 USD

Usando biogas 540 220 180 528,000 744,000Gas externo 540 220 180 1,170,000 1,386,000

INCINERACION: CON UNA INVERSION DE CAPITAL DE 15,000 USD.130 220 180 2,008,000 2,055,000

BASE: Planta de 600 lps,DBO5= 200 mg/l y SST= 200 mg/l, PROD. DE LODO =90 Ton/día.

Previo a la disposición final:

• Tratamiento de secado o incineración de los lodos.

Estos procesos aplican, por obligación del cumplimiento normativo o por necesidades de reducción de volumen de disposición.

Procesos con costo adicional.

Inversión de capital es grande.

Permisos de operación aun no específicamente definidos en la normatividad mexicana.

El costo operativo se vuelve más razonable al utilizar el biogas generado en sistema anaeróbico.

• No definición de algunos análisis que se realizarán al lodo seco.

• Permisos de operación aun no específicamente definidos en la normatividad mexicana.

• El costo operativo se vuelve mas razonable al utilizar el biogas generado en sistema anaeróbico.

Tipos de Disposición:Existen tres tipos de alternativas generales para disponer los lodos municipales:

• Relleno sanitario municipal.

• “Land fill” interno (parte del proyecto)

• Reuso

Previo a la disposición final (continuación):

• Actualmente no hay una normatividad en México aplicable para secadores de lodos.

• No definición de análisis que se realizarán en las emisiones, uso de biogas.


Relleno sanitario municipal.• Depende de la localización del municipio (para planta pequeñas no es

problemas, para planta grande, el volumen de lodo es considerable)• Capacidad del relleno sanitario en cuestión.• Sujeto a condiciones locales, cambios de administración.• No hay garantía de largo plazo.• Sujeto a tiempos de operación del relleno.

Land fill interno (parte del proyecto).• Depende del área de terreno de la planta.• Permisos de operación del relleno.• Comunidad.• Inversión inicial de membrana, material soporte, colección de lixiviados etc.• Control operativo.

Reuso .• Importante recurso de solución.


Reuso .• El uso de lodos y biosólidos para mejoramiento de suelos está contemplado

en la Ley Federal de Sanidad Vegetal y en la Ley General de Desarrollo Forestal Sustentable, además de que se especifica este uso en la NOM-004-SEMARNAT-2002 (punto 4.9 y Tabla 3) y la NOM-021-RECNAT-2000 (mejoradores de suelo).

• Ahora bien, hay una normativa para el uso de los lodos de PTA en la fabricación de composta; la NMX-FF-109-SCFI-2007 “Humus de lombriz (lombricomposta)-Especificaciones y métodos de prueba”, extracto que incluyo a continuación:

•

• Adicionalmente algunas entidades federativas contemplan en Leyes Estatales el uso de la composta como es por ejemplo:

• Ley de Residuos Sólidos del Distrito Federal .• Ley del Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente del Estado de Michoacán.• Ley de la Gestión Integral de Residuos del Estado de Jalisco.• Ley de Prevención y Gestión Integral de Residuos del Estado de Querétaro .• Ley para la Gestión Integral de Residuos del Estado y los Municipios de Guanajuato • Ley de Residuos Sólidos para el Estado de México .• “principio de valorización de residuos” el cual se refiere a efectuar las acciones necesarias

para brindar un valor a los residuos y que estos reingresen a las cadenas productivas.

• Para promover el uso de los lodos de PTA como mejoradores de suelo se debe demostrar su inocuidad conforme a la NOM-004 y su beneficio fertilizante de conformidad con la NOM-021.


GRACIAS

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