Tecnologas para tratamiento de aguaLucero Lpez CanCatedrtico: Dra. Gabriela MoellerIsrael Trujillo VeraTratamiento de lodos residuales

Los tipos y caractersticas del lodo residual dependen tanto de la composicin inicial del agua residual, como de los sistemas usados para su tratamiento. Las caractersticas del lodo influyen en las opciones de su uso y disposicin. As, cuando se evalan las alternativas de uso o disposicin se debe determinar inicialmente la cantidad y caractersticas del lodo y el rango en que vara cada parmetro de inters.

Dependiendo del lugar donde se generan los lodos dentro de la planta de tratamiento se pueden clasificar en: primarios, secundarios y terciarios.

Tipos de lodo residual

Las caractersticas fsicas del lodo se deben conocer para su tratamiento posterior especialmente para definir su capacidad de deshidratacin y filtracin.

Caractersticas fsicas del lodo Gravedad especfica Slidos totales voltiles Slidos totales fijos Slidos suspendidos Slidos sedimentables Resistencia especfica Capacidad calorfica

Los constituyentes qumicos presentes en un lodo residual pueden dividirse segn el tipo de parmetro analizado en inorgnicos y orgnicos. Estas caractersticas influyen en la disposicin final o en el uso del lodo.

Inorgnicos: arena, arcilla, materia mineral en suspensin; metales pesados; nutrientes; aniones; cationes. Orgnicos: materia compuesta por fibras de origen vegetal, grasas y aceites, almidones, ligninas; txicos orgnicos.Las aguas residuales contienen una flora y fauna variada que posteriormente pasan a formar parte de los lodos.

El tratamiento de las aguas residuales municipales genera lodos con altas concentraciones de microorganismos patgenos los cuales deben eliminarse antes de su disposicin final o de su uso en el suelo.

Principales microorganismos presentes en el lodo Bacterias: aerobias, facultativas y anaerobias Hongos: levaduras y hongos saprfitos Algas: presencia de gran cantidad de especies principalmente procedentes de sistemas de tratamiento lagunares Macrofauna: gusanos, larvas de insectos y crustceos Microorganismos patgenos Microorganismos indicadores: coliformes fecales y totales Bacterias patgenas: Salmonella y Pseudomona aeruginosa Protozoarios y parsitos: huevos de Helminto, guardia, entamoeba histolytica

Caractersticas contaminantes de los lodos residuales

Los procedimientos para tratar los lodos varan segn la fuente y el tipo de aguas residuales que lo generan ya sean municipales o industriales.

Alternativas tecnolgicas utilizadas en el tratamiento y disposicin de lodos

Mediante el espesamiento de los lodos se consigue una reduccin del volumen de aproximadamente un 30 80 % antes de cualquier otro tratamiento. Para una buena deshidratacin, el tamao y firmeza de los aglomerados del lodo son un factor importante, de manera que el lodo permanezca poroso durante la compresin.

Reduccin del volumen de lodo mediante tratamientos fsicos

Operaciones utilizadas para el espesamiento y la deshidratacin de lodos Espesamiento por gravedad Espesamiento por flotacin con aire disuelto Espesamiento y deshidratacin por medio de centrifugas Deshidratacin por medio de filtro prensa Espesamiento o deshidratacin por medio de filtros banda Lechos de secado

Los lodos tienen que ser estabilizados para reducir o eliminar el potencial de putrefaccin, evitar la generacin de malos olores y en algunos casos reducir el contenido de microorganismos patgenos.

Un lodo estable es aquel que puede ser descargado o dispuesto en la naturaleza sin causar dao al ambiente y que no produce condiciones dainas o indeseables. Parmetros para definir la estabilidad de un lodo:a) Produccin de olorb) Toxicidadc) Reduccin de solidos suspendidos voltilesd) Reduccin de patgenos

Posibles mtodos para la estabilizacin de lodos residuales

La digestin anaerobia es una fermentacin microbiana en ausencia de oxgeno que da lugar a una mezcla de gases (principalmente metano y dixido de carbono), conocida como biogs y a una suspensin acuosa o lodo que contiene los microorganismos responsables de la degradacin de la materia orgnica.

Caractersticas de los digestores anaerobios

La produccin de gas es directamente proporcional a la cantidad se slidos voltiles eliminados.

Composicin del biogs generado en los digestores anaerobios

Ventajas y desventajas de la digestin anaerobia

La respiracin endgena ocurre cuando hay poco sustrato disponible y continua la aeracin de los lodos biolgicos.

Variantes del proceso de digestin:a) Digestin aerobia convencionalOperacin intermitenteOperacin continuab) Digestin aerobia termoflica autotrmica

Ventajas y desventajas dela digestin aerobia

El tratamiento de los lodos de aguas residuales con productos qumicos, como el cloro y la cal son efectivos para la estabilizacin. La cal se utiliza para la reduccin de olor, para incrementar el pH en los digestores y para la remocin de fosforo en el tratamiento avanzado de las aguas residuales.

Mtodos de estabilizacin alcalina que son usados

Un sistema de encalado o post-encalado reduce el olor y la produccin potencial de olor en el lodo, reduce los niveles de patgenos y mejora las caractersticas de deshidratado del lodo.

Investigaciones demuestran que la estabilizacin con cal reduce los coliformes totales, coliformes fecales y estreptococos fecales en concentraciones mayores al 99.9%.

Capitulo 12 Tratamiento de lodos libro Bitton

Los lodos hay veces que se tamiza para eliminar los materiales gruesos que pueden causar problemas tales como obstruccin de tuberas y bombas.

El objetivo de engrosamiento es aumentar la concentracin de slidos de los lodos. El engrosamiento puede llevarse a cabo en tanques en donde se permite que los slidos se depositan en el fondo o centrifugaron en presencia o ausencia de acondicionadores qumicos.

Los lodos se deshidratan por filtracin o aplicacin en lechos de secado. La filtracin ayuda a lograr una mayor concentracin de slidos. El dispositivo de filtracin ms comn es la prensa de filtro hecha de una serie de placas equipados con una tela de filtro o, ms recientemente, filtros de membrana.

El acondicionado facilita la separacin de los slidos de la fase lquida. Esto se logra mediante tratamiento qumico o trmico. El tratamiento qumico consiste en la adicin de acondicionadores para ayudar a mejorar la filtrabilidad del lodo. Estos productos qumicos pueden ser sales inorgnicas (alumbre, sales ferrosas y frricas, cal) o los polmeros orgnicos sintticos cada vez ms populares llamados polielectrolitos.

La digestin aerbica consiste en la adicin de aire u oxgeno al lodo contenido en 10 a 20 ft de profundidad en un tanque abierto. Una innovacin importante en la digestin aerbica de los lodos ha sido el desarrollo y la aplicacin de la digestin aerobia termfila.

Los principales objetivos de compostaje son la produccin de la materia orgnica estabilizada acompaado por la reduccin del olor y la destruccin de los agentes patgenos y parsitos.

La masa de compostaje puede ser considerado como un ecosistema microbiano. La sucesin microbiana durante el compostaje es relativamente rpido, ya que puede tomar slo unos das para llegar a 55 C. La etapa termfila contina hasta el agotamiento de los sustratos disponibles, lo que conduce a una disminucin en la produccin de calor.

Varios parmetros fsicos y qumicos controlan la actividad de los microorganismos durante el compostaje: temperatura, humedad, pH, aireacin, contenido de carbono y nitrgeno, as como el tipo de material que est siendo compostado y el sistema de compostaje que utilizan.

El compostaje produce un producto final estable que es una buena fuente de nutrientes y sirve como una enmienda del suelo til para la agricultura y la horticultura. Una ventaja adicional es la capacidad de compostaje para inactivar microorganismos patgenos. Sin embargo, el compost es un trabajo intensivo y es a veces la fuente de malos olores.

Se ha demostrado previamente que los procesos de tratamiento biolgico de aguas residuales no eliminan por completo o inactivan los organismos patgenos y parsitos. Muchos de estos organismos se unen a los slidos despus del tratamiento de aguas residuales y son simplemente transferidos a los lodos de aguas residuales. El tratamiento adicional es necesario para eliminar, o al menos reducir significativamente sus nmeros.

La digestin aerbica (60 das a 40 das a 15 C a 20 C), la digestin anaerbica (60 das a 20 C a 15 das a 35-55 C), la estabilizacin con cal (pH 12 despus de 2 horas de tiempo de contacto), compostaje mesoflico, secado al aire , y el compostaje de baja temperatura (mnima: 40 C durante al menos 5 das).

El tiempo de retencin y la temperatura son los principales factores que afectan a la supervivencia de patgenos durante la digestin anaerobia de los lodos. El protocolo de alimentacin de lodos tambin influye en la reduccin de patgenos microbianos.

Inactivacin de patgenos en las lagunas de lodos depende de las condiciones meteorolgicas y el tipo de patgeno. A temperaturas superiores a 20 C, parece que el tiempo de almacenamiento para la reduccin de 1 patgenos, debe ser 1, 2, y 6 meses para las bacterias, virus, parsitos y huevos, respectivamente.

El proceso de pasteurizacin consiste en someter el lodo para calentarlo a 70 C durante 30 min. Aunque la energa intensiva, la pasteurizacin destruye los huevos de helmintos y efectivamente mayora de patgenos bacterianos y virales.

La adicin de amonaco o sulfato de amonio para reducir eficazmente los lodos digeridos parsitos en los lodos, pero el tratamiento es caro.

El proceso de ozonizacin consiste en tratar los lodos de 30-90 min con una concentracin alta de ozono (200 ppm) a pH bajo (pH 2.5 hasta 3.5) y bajo presin (60 psi). Este proceso es eficaz contra patgenos bacterianos y virus pero no contra parsitos.

El proceso de calentamiento , bajo presin, a temperaturas de hasta 260 C durante aproximadamente 30 min. Este tratamiento de lodos estabiliza y mejora su deshidratacin. Los patgenos microbianos y parsitos deben ser destruidos de manera efectiva tras el tratamiento trmico.

Tratamiento con microondas se ha propuesto como un mtodo alternativo de pasteurizacin para la destruccin de patgenos y parsitos. Salmonella Senftenberg se inactiva eficazmente (en el agua potable y en el estircol lquido) por tratamiento con microondas a temperaturas de 67-69 C con un tiempo medio de retencin de aproximadamente 7 s (Niederwohrmeier et al., 1985). La irradiacin con microondas llev a completar la inactivacin de coliformes totales y fecales en los lodos y era mucho ms rpido que la calefaccin convencional.

Los seres humanos y los animales pueden estar expuestos a los agentes patgenos a travs de contacto directo o indirecto con los lodos de depuradora. El contacto directo con los bioslidos puede ser el resultado de caminar en tierras tratadas con lodos, manejo de suelos / productos cultivados en suelo lodos-modificado, o inhalacin de patgenos en el aire que se generan en las zonas de aplicacin de lodos. El contacto indirecto puede ser consecuencia de consumo de cultivos contaminados, productos procedentes de animales que pastan en los pastos tratados con lodo o agua potable contaminada.