Potencial de lodos residuales provenientes de tratamiento secundario de agua, para su...

8/17/2019 Potencial de lodos residuales provenientes de tratamiento secundario de agua, para su aprovechamiento como a…

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Potencial de lodos residuales provenientes de tratamiento secundario deagua, para su aprovechamiento como abono organico y generador deenergia.

Introducción En los últimos años se ha producido un considerable incremento de la concienciasobre los efectos que la calidad del aire, el agua, el suelo y los alimentos tienen enla salud de los ciudadanos.

De entre estos elementos, la contaminación del agua afecta considerablemente lasalud y por supuesto la calidad de vida. Ahora es necesario que especialistassólidamente formados les ofrezcan soluciones realistas. on el avance en latecnolog!a e innovaciones sobre la contaminación del agua, se han establecidotratamientos espec!ficos y aplicables de acuerdo a los problemas a tratar.

omo resultado de la remoción de contaminantes del agua residual, se generandiferentes subproductos, principalmente basuras, arenas y lodos. El m"simportante de estos, tanto por su volumen, y comple#idad en el tratamiento yevacuación posterior que requieren, son los lodos. Estos dependen del tipo deplanta de tratamiento y de la operación de esta.

$os enfocaremos a lodos producidos por el tratamiento de aguas residuales por medio de lodos activados. %u nombre proviene de la producción de una masaactivada de microorganismos capaces de estabilizar un residuo en medio aerobio.Este m&todo est" provisto de un sistema de recirculación y eliminación de lodos.

El e'ceso de lodo desechado por el tratamiento de lodos activos, est" compuestoprincipalmente de materia org"nica, y solo una parte del lodo est" compuesta por materia sólida. Estos lodos deben ser estabilizados, espesados y desinfectados,con el fin de(

• )educir la presencia de patógenos.• Eliminar los olores desagradables.• )educir o eliminar su potencial putrefacción.

Entre algunas t&cnicas de estabilización de lodos m"s recurridas son(

•

*a digestión anaerobia• *a digestión aerobia• *a estabilización con cal• El tratamiento t&rmico• El composta#e


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Objetivo

)e direccionar el concepto de lodos activados, de un desecho de tratamientobiológico de aguas residuales a un producto sostenible de recuperación de sueloscon un alto potencial.

Antecedentes

El m&todo de tratamiento mediante lodos activados se desarrollado por primeravez en +nglaterra en el año - y actualmente es el m&todo est"ndar detratamiento de aguas residuales en los pa!ses desarrollados./na planta de lodos activados es un sistema de mezcla completa. %u nombreproviene de la producción de una masa activada de microorganismos capaz deestabilizar un residuo en medio aerobio. Este m&todo est" provisto de un sistemade recirculación y eliminación de lodos. El ambiente aerobio en el reactor seconsigue mediante el uso de aereadores mec"nicos, que tambi&n sirven paramantener el l!quido en estado de mezcla completa. Al cabo de un periodo

determinado de tiempo, la mezcla de las nuevas c&lulas con las antiguas seconduce hasta un tanque de sedimentación para ser separadas por sedimentacióndel agua residual tratada. /na parte de las c&lulas sedimentadas se recirculaspara mantener en el reactor la concentración de las c&lulas deseadas, mientrasque la otra parte se purga del sistema. *a fracción purgada corresponde alcrecimiento del te#ido celular.El uso de microorganismos, es para o'idar la materia org"nica presente en elagua de desecho y transformarla a una forma m"s estable, disminuyendo de estaforma la carga org"nica contaminante. 0ara llevar a cabo lo anterior, losmicroorganismos requieren de un medio adecuado que les proporcione o'!geno yalimento, necesarios para su desarrollo. 1a#o estas condiciones dichos

microorganismo se multiplican r"pidamente formando la llamada 21iomasa3, queo'ida los diferentes tipos de materia org"nica presente en las aguas residuales ycompletan de esta forma el tratamiento biológico.


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*a necesidad de minimizar la producción de residuos, as! como darles unadisposición adecuada y segura, son aspectos de gran relevancia mundial, lo queha permitido la búsqueda de alternativas tecnológicas y cambios en las pol!ticasde mane#o que permitan generar residuos no peligrosos y estables para sucorrecta disposición o reaprovechamiento.

En 4&'ico, el mane#o de los lodos residuales municipales e industriales es unaspecto descuidado respecto a cantidades de lodos generados.

El tratamiento secundario de las aguas residuales municipales, tiene comoob#etivo remover del agua la materia org"nica 5D167.

*a figura es la vista a&rea de una planta de tratamiento biológico o secundariode Aguas )esiduales 4unicipales 5A)47, en ella se distingue el tratamientoprimario, secundario, desinfección, y el tratamiento de lodos de desecho8 loscuales son ob#eto de nuestra investigación.

9A*:A +4A;E$

9igura . 0lanta de tratamiento de Aguas )esiduales 4unicipales

*os beneficios de un pre tratamiento y tratamiento primario del agua, para unaplanta de tratamiento secundario son principalmente la protección del equipo y susinstalaciones lo que provoca una mayor eficiencia en la remoción decontaminantes. %i alguna de las etapas puede evitarse o no depende solamentede la calidad del agua a tratar, su origen y destino.

El tratamiento secundario tiene como ob#etivo remover la materia org"nica disuelta5467. 0ara ello se emplea millones de organismos microscópicos, cuyo traba#o esdegradar la materia org"nica para transformarla en m"s microorganismos y ensustancias m"s sencillas tales como 6, =?.

*as bacterias son la principal fuerza laboral de los sistemas biológicos por eso esimportante que la 46 llegue a un tamaño tal que permita la asimilación r"pida por parte de estos microorganismos.

*as sustancias se consideran disueltas cuando el tamaño de part!cula es menor a@.@@m. En la medida en que las part!culas tienen un tamaño mayor resulta m"sdif!cil su asimilación por parte de las bacterias, primero tendr"n que segregar


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Materiaorganica

Bacteriasanaerobias

Metano y

Dioxido decarbono

Nuevascelulas

Efuentes

ricos enAmonio

Bacteriaaerobias +Oxigeno

Dioxido de

carbono +Agua

Energía Nuevascelulas

e'oenzimas para que lleven a cabo la hidrolisis de las part!culas y una vez quetengan el tamaño adecuado, podr"n degradarlas.

on base a su afinidad al o'!geno, las bacterias pueden ser aerobias oanaerobias. *as que requieren de un ambiente con o'!geno molecular 6


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Sistemas

aerobios

Reactores de biomasa en susensi!n" #odos activados en todas sus variantes

Reactores de biomasa $%a" &iltros ercoladores o rociadores" Discos biologicos rotativos

Sistemas

anaerobios

Reactores de biomasa no ad'erida" &osas seticas" (an)ues *m'o+ " RA&A

Reactores de biomasa $%a" &iltro anaerobio" Reactor tubular de elicula $%a" #ec'o fuidi,ado" #ec'o exandido

Ademas de la via metabolica de los microorganismos, los reactores biologicos seclasifican con base en la forma en que la poblacion microbiana se encuentradentro del reactor. %e conoce como biomasa suspendida 51%7 a aquellos reactoresque no utilizan un medio de soporte y los microorganismos forman agregadosconocidos como flóculos.

uando el reactor cuenta con un medio, ya sea natural o sint&tico, que sirve desoporte para que se desarrolle la comunidad microbiana en forma de 2lama3 opel!cula, se dice que es un reactor de biomasa fi#a 5197.

En base a estos dos factores en la figura > se puede observar la clasificación dereactores biológicos.

9igura >. lasificación de )eactores 1iológicos

*os lodos activados y los filtros percoladores son de uso frecuente en 4&'ico,otros reactores como los anaerobios de lechos e'pandidos o los lodos activados

con aeración a contracorriente son incipientes en el pa!s. Asimismo, hay otrossistemas que no se utilizan en 4&'ico o, en su defecto, su uso principal no es eltratamiento del agua residual sino el tratamiento de los lodos de desecho.

A partir de ahora nos enfocaremos en lo relacionado a *odos Activados 5*A7.

Reactores aerobios de biomasa en suspensión


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Este grupo est" representando por el sistema conocido como lodos activados. *oslodos activados est"n constituidos por cinco elementos el tanque aeración, elsistema de aeración, el sedimentador, la l!nea de recirculación y la l!nea de purgafigura .

9igura . Diagrama de planta de lodos activados

En el tanque de aeración se mezclan la materia org"nica, los microorganismos y elo'!geno disuelto8 esta mezcla se conoce como licor mezclado figura C.

9igura C. :anque de aeración en un sistema de lodos activados

/na vez que la mezcla abandona el reactor entra en un sedimentador secundario,en el cual se separa la biomasa del agua8 la biomasa o lodo precipita hacia elfondo del sedimentador. Estos lodos se regresan al tanque de aeración paramantener una concentración determinada de microorganismos. omo la

reproducción de microorganismos es muy alta, parte de ese lodo se tiene quedesechar del sistema y tratarse para convertirlo en un residuo inocuo antes de sudisposición final.

Problema de los lodos en aguas residuales

En el tratamiento de las aguas residuales se tienen principalmente dos tipos delodos. El tipo depende del origen de los lodos, lo cual tambi&n hace que tenga


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ciertas caracter!sticas de acuerdo al tratamiento en el que se produ#o. En estasección se describen los principales tipos de lodos producidos en el tratamiento deaguas residuales, sus caracter!sticas, la normatividad en 4&'ico que correspondepara su tratamiento y la problem"tica en el mane#o y disposición.

El tratamiento de aguas residuales, tanto municipales como industriales, tienecomo ob#etivo remover los contaminantes presentes con el fin de hacerlas aptaspara otros usos o bien para evitar daños al medio ambiente. %in embargo, eltratamiento del agua trae siempre como consecuencia la formación de lodosresiduales, subproductos indeseables dif!ciles de tratar y que implican un costoe'tra en su mane#o y disposición.

En el tratamiento de las aguas residuales se tienen principalmente dos tipos delodos(

• *os lodos primarios se producen en la sedimentación primaria, en la cualse remueven sólidos sedimentables. *a cantidad depende de la cargasuperficial o tiempo hidr"ulico de retención. En la sedimentación primariacon qu!micos se produce m"s lodo, producto de una mayor remoción y dela precipitación qu!mica de la materia coloidal.

• *os lodos secundarios se producen en procesos de tratamiento biológicosque convierten residuos o substratos solubles en biomasa. :ambi&nincluyen la materia particulada que permanece en el agua despu&s de lasedimentación primaria y que se incorpora en la biomasa.

Figura 2 iagrama de !lujo de producción de lodos primarios y secundarios

"olumen de lodos activos en #$%ico

Es posible que sólo unos pocos pa!ses dispongan de datos sobre la separación delodos y sobre la recuperación de =. uando no se disponga de estos datos el


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valor recomendado para la separación de lodos es cero. *as estimacionesrealizadas en años anteriores han omitido este elemento por carecer deinformación certera.

*os sistemas de tratamiento de aguas residuales pueden incluir etapas deprocesos anaeróbicos. El = generado en ese tipo de sistemas puederecuperarse para cogeneración de energ!a o quemarse en antorcha. *a cantidadde = que se quema o se recupera para generar energ!a debe restarse del totalde las emisiones, mediante el uso de un par"metro separado para la recuperaciónde =. *a cantidad de = que se recupera se e'presa como 2)3. uando no sedisponen de estos datos el valor recomendado es cero. En 4&'ico se cuentan conregistros de algunas plantas de tratamiento de agua residual 50:A)7 queaprovechan el biog"s generado por el tratamiento de los lodos.


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*os lodos producidos en una planta de tratamiento deben cumplir con lassiguientes $ormas 6ficiales 4e'icanas(

• $64?@@?%E4A)$A:??%E4A)$A:? 5$64?@>7

Adem"s, deber"n contar con la 2onstancia de no peligrosidad de los mismos3, deacuerdo al tr"mite %E4A)$A: @F?@@F.

En la &O#'(()'*+#AR&A'2((2 , 0rotección ambiental.? *odos y biosólidos.?Especificaciones y l!mites m"'imos permisibles de contaminantes para suaprovechamiento y disposición final, se especifican los siguientes criterios con losque deber"n cumplir los biosólidos para ser aprovechados(


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En la &O#'(-'*+#AR&A'2(( , Especificaciones de protección ambiental parala selección del sitio, diseño, construcción, operación, monitoreo, clausura y obrascomplementarias de un sitio de disposición final de residuos sólidos urbanos y demane#o especial según su clasificación.

abla /. 0ategor1as de sitios de disposición !inal de acuerdo a &O#'(-'

*+#AR&A'2((


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abla 2. Reuerimientos de compactación del sitio de disposición !inal de

acuerdo a &O#'(-'*+#AR&A'2((

Estabilización de lodos *a estabilización de lodos es un proceso que tiene lasventa#as de reducir la masa y volumen de &stos, facilitar el desaguado y reducir losorganismos patógenos, olores y atracción de vectores. *os cuatro m&todos m"scomunes para estabilizar los lodos son(

• Digestión anaerobia

• Digestión aerobia

• omposteo

• Adición de cal

*a digestión anaerobia es el proceso con mayores venta#as, sin embargo, su costode construcción es m"s elevado, los digestores requieren una gran cantidad deequipos perif&ricos, requiere que los lodos sean calentados, el agua en el lodocontiene una elevada concentración de amoniaco y se desestabiliza si no se llevaun buen control de la operación.

*a digestión aerobia se usa t!picamente en plantas de tratamiento concapacidades menores a


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lodo crudo y de los diferentes tratamientos demostraron que tienen un altopotencial como fertilizantes org"nicos. *os resultados de cuenta viable demicroorganismos manifestaron un importante incremento de /9Gg en lostratamientos, demostrando una relación entre la estimulación de las lombricesinoculadas y la actividad microbiana. *os tratamientos donde se inóculo materia

vegetal fresca y composta resultaron ser m"s eficientes en la remoción de huevosde helmintos y coliformes fecales, sin embargo no fue as! para la eliminación de%almonella.

Abono org"nico en suelos volc"nicos de uso agr!cola y forestal en Ialisco, 4&'ico

*a posibilidad de reutilizar materiales org"nicos ricos en nutrientes hace de laaplicación de lodos residuales en suelos agr!colas y forestales una alternativaimportante. %e evaluaron diferentes dosis de lodos de aguas residuales sanitariascomo abono org"nico en la producción de ma!z y sobre el desarrollo inicial de0inus douglasiana. *os e'perimentos se establecieron en un suelo volc"nico

ubicado en la zona centro de Ialisco, 4&'ico. En el cultivo de ma!z se evaluaron@ y


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actinomycetes7 utilizan el carbono y nitrógeno disponibles en los residuosorg"nicos, liberando energ!a por la actividad metabólica y produci&ndose gracias auna serie de reacciones bioqu!micas, agua, anh!drido carbónico y sales minerales.

El composta#e posee un gran valor agronómico, utiliz"ndose como enmiendaorg"nica en el suelo, con el fin de me#orar su estructura, como fertilizantesorg"nicos y como sustrato para la producción de plantas, entre otros usos.

L "entajas

Es un sistema de recicla#e, con una útil revalorización del residuo. 6ptimiza los recursos e'istentes en cada zona al aprovechar los

residuos que se producen en ella. )educción de volumen de residuos. Ahorro económico en abonos qu!micos. 0roducto comercializable. Disminuye las necesidades de materia org"nica de los suelos y

contribuye a su recuperación. Disminuye la contaminación por metales pesados presentes en los

residuos, ya que el composta#e reduce la disponibilidad de &stos,posiblemente debido a la formación de comple#os o a la adsorción por sustancias húmicas.

L esventajas

Alta inversión inicial Disponibilidad de terreno

ontaminación del medio ambiente 5metales pesados, olores, entre otros7,según material de origen compostado.

0onclusiones

• El tratamiento de lodos es muy costoso pero si es el adecuado se obtienen

grandes beneficios económicos para todos.• *os lodos que est"n en tratamiento presentan varios problemas debido a su

naturaleza y al tratamiento que requieren antes de poder disponerlos.• *os lodos anaerobios al ser tratados producen biog"s que puede ser

utilizado para generar energ!a el&ctrica.• los lodos digeridos pueden ser utilizados en la agricultura como

me#oradores de suelo o para sustituir los fertilizantes qu!micos.• *a cantidad de lodo producido y sus caracter!sticas dependen tambi&n del

tipo de proceso en el que &ste es producido.• El volumen de lodo depende en su mayor!a del contenido de humedad.• /n lodo primario tiene del - al -C de humedad, con un valor t!pico del

-.


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• En cambio, un lodo secundario, tiene del -.C al --.C de humedad, con

un valor t!pico del --.


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http(GGOOO.ai.org.m'GaiGimagesGsitioG@-GingresosG#glmGdocPingresoPgualbertoPlimonPtraba#oPdePingreso.pdf

:ratamiento de lodos activos, @F de 4ayo

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