Tratamiento de lodos y su disposicion final.

TRATAMIENTO DE LODOS Y SU DISPOSICION FINAL

Ing. Dioselina Navarrete.

Docente de la Universidad Agraria del Ecuador.

10 de octubre del 2014.

Introducción

La generación de las aguas residuales es un producto inevitable, resultado de las actividades humanas, su tratamiento y disposición apropiada, dependen de la caracterización de los afluentes.

Del tratamiento de las aguas residuales, independiente de su tipología, se generan lodos en cada una de las operaciones unitarias de tratamiento.


Introducción

Las operaciones unitarias para el tratamiento de lodos, tienen como finalidad reducir la cantidad de agua inicial hasta obtener un lodo seco o deshidratado y realizar una disposición final adecuada y de esta manera mitigar los riesgos de contaminación ambiental.


Fuentes de las aguas residuales

Las aguas residuales son las aguas usadas y los solidos que por uno u otro medio se introducen en las cloacas y son transportados mediante el sistema de alcantarillado.


Composición de las aguas residuales domesticas.

Agua Residual Domestica

Solidos (0,1 %)Agua (99,9 %)

Inorgánicos(30 %)Orgánicos(70 %)

Proteínas

Carbohidratos

Lípidos

Minerales

Sales

Metales


Características de las aguas residuales.

Muestra de Agua Residual

SS o SNF

SD o SF

SSF

SSV

SDF

SDV

SFT

SVT

ST


Abreviaturas.

SS: Solidos suspendidos.SNF: Solidos no filtrables SD: Solidos disueltosSF: Solidos filtrables.SSF: Solidos suspendidos fijos.


Abreviaturas.

SSV: Solidos suspendidos volátiles.SDF: Solidos disueltos fijos.SDV: Solidos disueltos volátiles SFT: Solidos fijos totalesSVT: Solidos volátiles totales.ST: Solidos Totales.


Las fuentes de aguas residuales, pueden ser de origen:

Aguas residuales domesticas (ARD)Aguas residuales Industriales (ARI)


Aguas residuales domesticas

Son los líquidos provenientes de viviendas o residencias, edificios comerciales e institucionales.


Aguas residuales domesticas

Estas aguas de clasifican en:Aguas negras y aguas grises.Aguas negras: Son las provenientes de

inodoros, es decir, aquellas que transportan excrementos humanos y orina, ricos en solidos en solidos suspendidos, coliformes fecales y nitrógeno.


BOMBA TIPO TORNILLO Y REJILLAS


Material retenido por cribas.


Almacenamiento de material retenido por cribas.


LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN


Descarga de aguas residuales


DIQUE TIPO ZANJA Y PANTANO PARA EL TRATAMIENTO COMPLEMENTARIO


Aguas residuales industriales

Son las aguas residuales provenientes de las descargas de industrias de manufactura


Tratamiento ARI (Industria cervecera).


Tamiz para la filtración de solidos


Lagunas de aireación.


Clarificación de aguas.


Tratamiento de ARI


Tratamiento de aguas residuales.


Dosificadores de químicos para Tratamiento de ARI


Purga de lodos de los sedimentadores.


Tratamiento aerobio de aguas residuales industriales.


TANQUE DE HOMOGENEIZACIÓN Y COAGULACIÓN - FLOCULACIÓN


REACTOR BIOLÓGICOENTRADA DE AGUA CLARIFICADA DE

TRATAMIENTO PRIMARIO


REACTOR BIOLÓGICOENTRADA DE AGUA CLARIFICADA DE

TRATAMIENTO PRIMARIOFLOCULADOR RÁPIDO, “FLASH”


ALMACENAMIENTO DEL LODO FLOTACIÓN


Tratamiento Biológico.


Clarificador de agua Residual


Tratamiento químico de aguas residuales.


Tratamiento aerobio.


Tratamiento de lodos Uno de los principales problemas de tratamiento de aguas residuales es el relacionado con el tratamiento y disposición final de los lodos.

En los tanques de sedimentación se producen grandes volúmenes de lodos con alto contenido de agua; su deshidratación y disposición final pueden representar un alto porcentaje de costo del tratamiento de las aguas.


Fuentes de sólido y de lodos en el tratamiento de aguas residuales

Unidad Tipo de sólidos o de lodo.

Observaciones

Criba sólido grueso Los sólidos son removidos de forma manual o mecánica

DesarenadoresArena y espuma Se omite la remoción de espumas en

desarenadores

Pre aireaciónArena y espuma Se omite la remoción de espumas en

pre aireación


Fuentes de sólido y de lodos en el tratamiento de aguas residuales

Unidad Tipo de sólidos o de lodo.

Observaciones.

Sedimentación primaria

Lodo y espuma, primarios

La cantidad depende del tipo de agua residual del afluente.

Tratamiento biológico Solidos suspendidos.Los sólidos suspendidos son el

resultado de la síntesis biológica de la materia orgánica.

Sedimentación secundaria

Lodo y espuma, secundarios

Remoción de espuma exigido por la US EPA

Tratamiento de lodos Lodo, compost y cenizas.

El lodos obtenido depende de su origen y del proceso utilizado en

su tratamiento


Lodos desde el punto de vista del origen

Lodos primarios crudos, proceden de la decantación primaria

Tienen una concentración de sólidos entre el 4 y 8% .

tienen un mal olor y color pardo grisáceo.



Lodos primarios digeridos, con una concentración de sólidos del 6 al 10%.

Presentan color negro y olor mohoso.Lodos biológicos en exceso, proceden de la

decantación secundaria biológica.contenido muy bajo de sólidos (0.5 a 1,5%/). Tienen olor débil y color café.



Lodos digeridos mixtos, son mezcla de lodos primarios y lodos en exceso.

Tienen una concentración de sólidos entre 2 y 4%.

color marrón negruzco con un olor mohoso.Lodo aeróbico digerido, concentración de

sólidos del 1 a 3%.

color café amarillento.


Lodos desde el punto de vista del estado físico

Lodos líquidos con un contenido de agua de más del 80%.

Lodos secos, cuando alcanzan proporciones de agua no superiores al 60 %.

Lodos pastosos, con contenido de agua intermedio entre las anteriores.


Constituyentes específicos de los lodos.

Materia orgánica (SV). Nutrientes. Patógenos. Metales. Compuestos orgánicos tóxicos.


Características de los lodos


DIAGRAMA GENERAL PARA EL TRATAMIENTO DE LODOS.

Espesamiento

Digestión aerobia

Digestión anaerobia

Acondicionamiento

Deshidratación

Lechos de secado

Filtros de vacío

Centrifuga Filtros prensa

Filtros debanda

Evacuación o disposición final


Tratamiento y disposición de lodos.

Etapas principales.

1. PRETRATAMIENTO

2. ESPESAMIENTO

3. ESTABILIZACIÓN

4. ACONDICIONAMIENTO

5. DESINFECCIÓN

6. DESIDRATACION7. SECADO8. REDUCCIÓN

TÉRMICA9. DIS´POSICION

FINAL


Pretratamiento.


Espesamiento.Objetivo

Describir las operaciones y procesos unitarios que se utilizan en el tratamiento de lodos, con las siguientes

finalidades:1.- Reducción de volumen2.- Estabilización3.- Textura adecuada


Espesamiento.- aumenta el contenido de solidos por eliminación de agua.


Cargas másicas para espesadores por gravedad

Tipo de lodoConcentración de sólidos del lodo

aplicado, %

Concentración esperada de

sólidos del lodo espesado %

Carga superficial de

sólidos

Kg/m2 d

Lodo primario 2 – 7 5 – 10 100 – 150

Lodo activado 0.5 – 1.5 2 – 3 20 – 40

Filtro percolador 1 – 4 3 – 6 40 – 50

Biodiscos 1 – 3.5 2 – 5 35 – 50

Digerido anaerobiamente

8 12 120Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES – Teoría y principios de diseño, Jairo Alberto Romero Rojas, Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería.




aplicado, %




sólidos

Kg/m2 d

Primario + activado 0.5 – 4 4 – 7 25 – 80

Primario + filtro percolador

2 – 6 5 – 9 60 – 100

Primario + biodiscos 2 – 6 5 – 8 50 – 65

Primario + hierro 2 4 30

Primario + cal 5 – 7.5 7-12 100 – 120Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES – Teoría y principios de diseño, Jairo Alberto Romero Rojas, Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería.




aplicado, %




sólidos

Kg/m2 d

Primario + lodo activado + hierro

1.5 3 30

Primario + lodo activado + alumbre

0.2 – 0.4 4.5 – 6.5 60 – 80

Lodo activado + filtro percolador

0.5 – 2.5 4-feb 20 – 35Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES – Teoría y principios de diseño, Jairo Alberto Romero Rojas, Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería.


Espesamiento por flotación

El espesamiento por flotación con aire disuelto, FAD, es una separación de los sólidos del líquido mediante la introducción de burbujas finas de aire dentro de la fase líquida.


Estabilización.Objetivos.

1. Reducir presencia de patógenos.

2. Eliminar olores desagradables.

3. Inhibir, reducir, o eliminar su potencial de putrefacción.


Estabilización de lodos


Acondicionamiento.Objetivo.- Mejora la característica de la

deshidratación de los lodos.


Desinfección.

Objetivo: Eliminar patógenos en el lodo.


Deshidratación.Objetivo: Reducir el contenido de humedad del lodo


Reducción Térmica.Objetivos:

1. Conversión total o parcial de sólidos orgánicos a productos finales oxidados como CO2 y H2O.

2. Oxidación y volatilización parcial de sólidos orgánicos por pirolisis o combustión completa.


Reducción térmica.


Disposición final.


Diagrama de procesos para el tratamiento de lodos.


Conclusiones

El conjunto de operaciones y procesos unitarios a escoger, dependerá de varios factores, siendo los principales los siguientes :

1. Composición del lodo

2. Destino final del lodo

3. Normas a cumplir

4. Disponibilidad financiera


Digestión de los lodos

Los lodos, producidos en el tratamiento de las aguas residuales, constituyen una concentración de los contaminantes presentes en el agua residual.

Para esta presente etapa se la puede realizar mediante la digestión anaeróbica y digestión aeróbica.


Objetivos de la digestión de los lodos:

En el proceso de digestión, se pretende:

Disminuir las materias volátiles.

Mineralizar la materia orgánica.

Concentrar los lodos.


Digestión anaeróbica

En el proceso de digestión anaeróbica, la materia orgánica contenida en la mezcla de lodos primarios y secundarios se convierte en metano CH4 y dióxido CO2 de carbono, principalmente.


Digestión anaeróbicaEl lodo primario, contienen un mayor contenido de solidos volátiles que los lodos secundarios.

La reducción de los sólidos volátiles es el criterio usado para medir el rendimiento de los procesos de digestión de los lodos.

El resultado de la digestión es reducir el contenido volátil, cerca del 50% y los sólidos, a aproximadamente, a un 70% de los valores originales.


Digestores anaeróbicos

Los digestores mas empleados son de alta carga y baja carga.

Digestor de baja carga, el contenido no se mezcla ni se calienta, el tiempo de retención varia entre 30 y 60 días.


Digestor de baja carga.


Digestores anaeróbicos

Digestor de alta carga, el contenido del digestor se calienta y se mezcla completamente. El lodo se mezcla mediante recirculación de gas, mezcladores mecánicos, bombeo o mezcladores con tubos de aspiración, y se calienta para optimizar la velocidad de digestión.

El tiempo de retención generalmente es menor a 15 días.


Digestor de alta carga.


Digestor de doble etapa.


Digestor de doble etapa

La combinación de estos de procesos se conoce como proceso de doble etapa, la cual consiste en lo siguiente:

Tanque digestión de alta carga, y tanque de digestión de baja carga, para la obtención de un sobrenadante clarificado.


Criterios operacionales de digestores de lodos

Parámetro Tasa baja Tasa alta

Temperatura, °C 30 – 35 30 – 35

Tiempo de retención, d 30 – 60 ≤ 15

Carga de sólidos, kg SV/m3d 0,5 – 1,6 1,6 – 8

Dosificación Intermitente Continua o intermitente

Extracción Intermitente Continua o intermitente

Mezcla No (estratificado) Si (homogeneizado)

Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES – Teoría y principios de diseño, Jairo Alberto Romero Rojas, Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería.


El tiempo de retención hidráulico (θ) del digestor

El volumen de un digestor anaeróbico debe ser suficiente para que exista un tiempo adecuado de residencia del lodo para obtener una destrucción significativa de los sólidos volátiles.

En los digestores sin recirculación θc y θ son iguales.


El tiempo de retención hidráulico (θ) del digestor

El tiempo de retención hidráulico (θ) del digestor se define por la ecuación:

removidooaplicadolododecaudal

útilvolúmen


Ecuación para calcular la edad del lodo.

La edad del lodo o tiempo de retención de los lodos (θc) en el digestor, se define por la ecuación:

dremovidossólidosdekg

digestorelensólidosdekgc /


Estándares de diseño para sistemas de mezcla de digestores anaerobios

Estándar Definición ValorNivel de potencia Potencia del equipo por unidad

de volumen digestor5 – 8 W/m3

Flujo unitario de gas

Cantidad de gas suministrado por unidad de volumen de

digestor

6,5 – 7,2 m3/m3.d

Gradiente de velocidad

Raíz cuadrada de la potencia usada por unidad de volumen

de digestor dividida por la viscosidad del lodo

50 – 80 s-1

Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES – Teoría y principios de diseño, Jairo Alberto Romero Rojas, Editorial

Escuela Colombiana de Ingeniería.


Digestión aeróbica.

El mecanismo de funcionamiento consiste en que conforme se agota el sustrato disponible (alimento), los microorganismos empiezan a consumir su propio protoplasma (respiración endógena) para obtener la energía necesaria para las reacciones de mantenimiento celular.


Digestión anaeróbica

El proceso de digestión aeróbica permite reducir la concentración de los SV en un 35 a 50%; las normas de la EPA requieren reducciones de los SV del 38%.


ventajas

1. Menores concentraciones de DBO en el liquido sobrenadante.

2. Se pueden requerir menores costos iniciales.

3. El producto final es biológicamente estable, sin olores.


Desventajas.

1. Alto costo energético asociado al suministro de oxigeno necesario.

2. Se produce un lodo digerido de pobres característicos para la deshidratación mecánica.

3. La digestión anaeróbica también es muy delicada en cuanto a operación se refiere.


Digestión aeróbica

El sistema de aireación puede ser de aire difuso, turbinas mecánicas sumergidas, aireadores de chorro o sistemas combinados. Los difusores, se colocan normalmente cerca del fondo del tanque, a lo largo de una de sus paredes o sobre el fondo del mismo.


Digestión aeróbica de los lodos de las aguas residuales

Para asegurar una mezcla adecuada, se requieren usualmente tasas de aireación de o, 33 a 0,67 l/m3.s o un suministro de aire de 30 m3/m3.d. El equipo mecánico de aireación puede ser flotante o montado.


Entre las ventajas del proceso de digestión aeróbica, se señalan las siguientes:

Para plantas con caudales menores a 220 l/s tiene un costo de inversión menor a la digestión anaeróbica.

Es más fácil que operar que los sistemas anaeróbicos.

No genera olores desagradables.


Entre las ventajas del proceso de digestión aeróbica, se señalan las siguientes:

Produce un sobrenadante con concentraciones bajas de: DBO, SS y NH3.

Reduce el contenido de las grasas y los aceites en el lodo.

Reduce bastante el contenido de patógenos.


Criterios de diseño para digestores aeróbicos Parámetro ValorTiempo de retención hidráulico a 20°C,d Lodo primario 15 – 20Lodo activado 10 – 15Lodo activado sin tratamiento primario 12 – 18Lodo activado + lodo primario 15 – 20Lodo primario + lodo filtro percolador 15 – 20Carga de sólidos, kg SV/m3d 1,6 – 4,8Requisitos de oxígeno, kg O2/kg de sólidos destruidos

Tejido celular con nitrificación 2,3DBO en el lodo primario 1,6 – 1,9Requisitos de mezcla, W/m3 20 – 40Mezcla por aire difuso, m3/m3d 19 – 58OD residual en el líquido, mg/L 1 – 2Reducción de sólidos volátiles, % 40 – 50



DIGESTOR DE LODOS


Estabilización con cal

La adición de cal para la estabilización de los lodos es un proceso sencillo que permite eliminar olores y patógenos mediante la elevación del pH igual a 12.0 durante más de dos horas. Cuando se agrega cal, los microorganismos que producen los gases malolientes de la descomposición anaeróbica son destruidos o inactivados, así como los patógenos.


Los criterios recomendados para la dosificación es la siguiente:

Tratar el lodo en forma líquida. Dosificar suficiente cal para elevar el pH

del lodo a 12,5 y mantenerlo así durante 30 minutos para asegurar un pH > 12 durante doce horas y una alcalinidad residual que no permita que el pH caiga a menos de 11 durante muchos días.


Acondicionamiento de los lodos

El acondicionamiento de los lodos es necesario para obtener un lodo espesado o deshidratado con buena concentración de sólidos.


Acondicionamiento químico inorgánico

Los agentes más utilizados son cal y cloruro férrico tanto para filtración al vacío como para los filtros-prensas.

El lodo seco es adecuado para la disposición sobre suelos agrícolas o preparación de “compost”. En menor proporción, se utiliza sulfato ferroso, alumbre y cloruro de aluminio.


Dosis típicas de acondicionamiento de lodos de aguas residuales municipales

para secado en filtros al vacío

Tipo de lodoMasa de coagulante/masa

de sólidos secos

FeCI3,g/kg CaO,g/kg

Primario crudo 20 -40 80 – 100Lodo activado 60 – 100 0 – 160Primario + filtro percolador 20 – 40 90 – 120Primario + lodo activado 25 – 60 90 -160Primario + lodo activado + séptico 25 – 40 120 – 150Primario + lodo activado + cal 15 – 25 0Primario digerido anaerobiamente 30 – 50 100 – 130Primario + filtro percolador, digerido anaerobiamente

40 – 60 125 – 175

Primario + lodo activado, digerido anaerobiamente

30 - 60 150 – 210



Acondicionamiento químico orgánico

El acondicionamiento con polímeros orgánicos, compuestos de cadenas largas de monómeros, moléculas solubles en agua, aniónicos, no iónicos o catiónicos, es un proceso complejo de desestabilización de las partículas mediante la neutralización de la carga y floculación.


Dosis de polímero para diferentes lodos

Tipo de lodo

Para filtración al

vacío,g/Kg.

Para filtros prensa

de correa, g/Kg.

Primario crudo 1 – 5 1 – 4

Lodo activado 7,5 – 15 4 – 10

Primario + lodo activado 5 – 10 2 – 8

Primario digerido anaerobiamente

3,5 – 7 2 – 5

Primario + LA, digerido anaerobiamente

1,5 – 8,5 1,5 – 8,5

Digerido aeróbicamente 7,5 – 25 -



Acondicionamiento térmico

El tratamiento de los lodos con calor es un proceso de estabilización y acondicionamiento que consiste en calentar el lodo a presión durante un período aproximado. La temperatura requerida para el proceso es de 176 a 260ºC, durante 15 a 30 minutos, a presiones de diseño de 3,4 MPa con aire o 2,4 MPa sin aire. Su uso es limitado por su costo.


Acondicionamiento con permanganato de potasio

El permanganato oxida sustancias causantes de los olores como el H2S y forma MnO2 insoluble, de gran área superficial, que actúa como coagulante.


Deshidratación de los lodos

Se refiere generalmente a los sistemas que buscan reducir el contenido de agua del lodo a menos del 85%.


Los objetivos de la deshidratación son:

Reducir los costos de transporte del lodo al sitio de su disposición.

Facilitar el manejo de los lodos. Un lodo seco permite su manejo con cargadores, carretillas y otros.

Aumentar el valor calorífico del lodo para facilitar su incineración.


Los objetivos de la deshidratación son:

Minimizar la producción de lixiviados al disponer el lodo en un relleno sanitario.

Reducir la humedad para disminuir el volumen del lodo.

Facilitar su manejo y hacer más económico su tratamiento y disposición final posterior.


Filtración al vacío

Puede definirse como la remoción de los sólidos de una suspensión al pasarla a través de un medio poroso que retiene los sólidos.


Filtración al vacío

El filtro al vacío consiste básicamente en un tambor cilíndrico que rota, parcialmente sumergido, en un recipiente con lodo acondicionado. Entre el 10 y 40% de la superficie del tambor está sumergido en el recipiente y se denomina zona de filtración o zona de formación de la torta.


Existen básicamente dos tipos de medio filtrante en los filtros al vacío:

Telas de fibra natural o sintética. Resorte espiral.

En los EE.UU., los filtros al vacío es el método mecánico más usado para deshidratar los lodos en las PTAR. Sin embargo, en los últimos años, su uso ha declinado por su costo alto de operación y mantenimiento.


Producciones típicas de filtros al vacío

Tipo de lodo

% de ST en la pasta

Producción

kg/m2h


Lodo activado y filtro percolador

20 – 26 15 – 29

Primario crudo y lodos activados

16 – 24 10 – 24

Lodo activado crudo 12 – 18 5 – 10

Primario digerido y filtro percolador

20– 28 20 – 29

Primario digerido y lodo activado

18 – 24 15 – 24



Centrifugación

Es un proceso en el cual, se aplica la fuerza centrífuga al lodo para separar la fracción sólida de la líquida. La centrífuga separa el lodo en una pasta deshidratada y un “centrato” clarificado con base en la diferencia de densidad existente entre los sólidos y el líquido circundante.


Centrifugación

La centrífuga utiliza el mismo principio de la separación por gravedad en un sedimentador, pero con fuerza centrífuga de 500 a 3.000 veces la fuerza de gravedad.


Centrifugación

En la actualidad, la centrífuga usada para el secado de los lodos es la de tazón sólido o camisa maciza


Rendimientos típicos de las centrífugas de tazón sólido

Tipo de lodo

% de sólidos del lodo afluente

% de sólidos de la torta

Polímero requerido g/kg de sólidos

Lodo primario crudo 5 - 8 28 – 3625 - 36

00,5 – 2,5

Lodo primario con digestión anaeróbica

9 - 12

30 – 3525 – 3028 - 35

00,5 – 1,5

3 – 5Lodo activado crudo 0,5 - 3 8 - 12 5 – 7,5Lodo activado con digestión anaeróbica

1 - 3 8 - 10 1,5 - 3

Lodo primario + filtro percolador 7 - 10 35 – 4030 - 35

01 - 2

Lodo primario + lodo activado 4 - 5 18 - 25 1,5 – 3.5Lodo primario + lodo activado, con digestión anaeróbica

2 -4 4- 7

15 – 1817 - 21

3,5 – 52 - 4

Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES – Teoría y principios de diseño, Jairo Alberto Romero Rojas, Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería. Ing. Dioselina Navarrete.

Filtros de presión de correa

Los filtros de presión de correa (o banda) son equipos que emplean generalmente una correa doble para deshidratar continuamente los lodos mediante una combinación del drenaje por gravedad y compresión


Filtros de presión de correa

. El proceso incluye básicamente tres etapas operacionales: acondicionamiento químico del lodo, deshidratación por gravedad hasta una consistencia no fluida y compactación del lodo en una zona de corte y presión.


Rendimientos típicos prensa de correa

Tipo de lodo

% de

sólidos del

afluente

Carga por metro de ancho de

correa

Dosis de

polímero g/kg

de sólidos secos

% de sólidos en la torta

L/min

Kg/h

Típico

Interva

lo


360 – 550

1 – 4 28 26 -32

Lodo activado 1 – 4 40 – 50

45 – 180

3 – 10 25 12 – 20

Primario + lodo activado

3 – 6 80 – 190

180 – 320

2 – 8 23 20 – 28


3 – 6 80 – 190

180 – 230

2 – 8 25 23 – 30 Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES – Teoría y principios de diseño, Jairo Alberto Romero Rojas, Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería. Ing. Dioselina Navarrete.

Rendimientos típicos prensa de correa

Tipo de lodo

% de

sólidos del

afluente

Carga por metro de ancho de correa

Dosis de polímero g/kg de sólidos secos

% de sólidos en la torta

L/min

Kg/h

Típico

Intervalo

Primario con digestión anaeróbica

3 – 7 80 – 190 360 – 550 2 – 5 28 24 – 30

Lodo activado con digestión anaeróbica

3 – 4 40 – 150 45 – 135 4 -10 15 12 -20

Primario + lodo activado con digestión anaeróbica

3 – 6 80 – 190 180 – 320 3 – 8 22 20 -25

Primario + lodo activado con digestión anaeróbica sin espesar

1 – 3

40 – 190

135 -225

2 – 8

16

12 – 20

Primario + lodo activado con digestión anaeróbica espesado

4 – 8

40 – 190

135 -225

2 - 8

18

12 - 25


Filtros prensa de placas

Los filtros prensa de placas, se utilizan cuando se necesita un contenido de sólidos, en la torta, superior al 35%.

Son costosos y requieren lodo bien acondicionado o materiales de recubrimiento.


Filtros prensa de placas

Los filtros prensa de cámara hueca, se separan en tandas o “batch”. Los sólidos, se bombean al filtro prensa, a presiones entre 700 y 2.100 kPa, forzando el líquido a través de un medio filtrante y dejando una torta de sólidos atrapada entre las telas internas de filtración y se descarga por el extremo de la prensa. Al final, las placas, se operan y la torta cae por gravedad.


Rendimientos típicos de filtros prensa de volumen fijo

Tipo de Lodo

Período

de filtración

Acondicionador % de sólidos

Cal, % CloruroFérrico, %

Torta Lodo afluente

Primario crudo 120 10 5 45 5 – 10

Primario + lodo activado 150 10 5 40 – 45 3 – 6

Primario + lodo activado 150 12 6 45 1 – 4


120 20 6 38 5 – 6

Primario + cloruro férrico 90 10 - 40 4

Lodo activado 150 15 7,5 45 5

Primario digerido 120 30 6 40 8

Primario digerido + lodo activado

120 10 5 45 6 – 8


Rendimientos típicos de filtros prensa de volumen fijo

La información de la tabla revela cómo el rendimiento depende del tipo de sólidos aplicados y su acondicionamiento. El tiempo de filtración indicado en la tabla no incluye el tiempo de descarga de la torta, el cual puede suponerse igual a 30 minutos para filtros prensa de 80 cámaras y hasta 45 minutos para filtros más grandes.


Lechos de secado de arena

Los lechos de secado de arena constituyen uno de los métodos más antiguos para reducir el contenido de humedad de los lodos en forma natural.


Lechos de secado de arena

Posiblemente, es el método más usado en plantas pequeñas, de menos de 100 l/s, para secado de los lodos, durante los últimos cien años.


Ventajas y desventajas de los lechos de secado de arena

Ventajas Desventajas

Costo bajo si hay terreno disponible. Diseño empírico que no permite análisis económico certero

No requiere operación especial. Requiere áreas grandes.

Consumo de energía bajo. Requiere lodo estable.

Poco sensible a cambios en las características del lodo.

Sensible a cambios de clima.

Consumo bajo de químicos. Visible al público.

Contenido alto de sólidos en la pasta.

Requiere gran cantidad de mano de obra para remoción de la pasta.



Criterios de diseño para lechos de secado de arena

Características Criterio

Área requerida per. cápita

§ Lodo primario • 0,09 m2/c

§ Lodo primario y filtro percolador

• 0,15 m2/c

§ Lodo primario y lodos activados

• 0,28 m2/c

§ Lodo precipitado químicamente

• 0,18 m2/c

§ Otros lodos • 0,1 – 0,25 m2/c




Carga de sólidos secos

§ Lodo primario • 134 Kg. /m2. año

§ Lodo primario y filtro percolador • 110 Kg. /m2. año

§ Lodo primario y lodos activados • 73 Kg. /m2. año

§ Lodo precipitado químicamente • 110 Kg. /m2. año




• Altura sobre la arena • 0,5 – 0,9 m

• Diámetro tubería de drenaje principal

• >0,10 m

• Pendiente tubería de drenaje principal

• > 1%

• Distancia entre drenajes principales

• 2,5 – 6 m

• Distancia entre tuberías laterales de drenaje

• 2,5 - 3 m



Características Criterio• Espesor de grava • 20 – 46 cm• Tamaño de grava • 3 – 25 mm

• Profundidad de arena • 20 – 46 cm

• Coeficiente de uniformidad de la arena

• <4

• Tamaño efectivo de la arena

• 0,3 – 0,75

• Ancho del lecho para limpieza manual

• 7,5 m



Características Criterio• Longitud del lecho de

secado• < 60 m

• Decantadores• Se recomiendan sobre el

perímetro.

• Placa de salpicamiento• 0,9 x 0,9 x 0,1 para control

de erosión de la arena

• Rampas de acceso en concreto

• A lo largo del eje central de los lechos para remoción de la pasta con volquetas.




• Cobertura• En plástico reforzado con fibra de vidrio

20 – 40 cm, generalmente• Profundidad de

aplicación**• Debe producir una carga óptima de 10 a

15 Kg. /m2

• Operación

• Para remoción manual la pasta debe contener un 30 a 40% de sólidos. Se

puede palear con rastrillo tipo pala con varias puntas separadas 2,5 cm entre sí.

• Control

• Para control de moscas se atacan las larvas con bórax y borato de calcio, los

cuales no son peligrosos para el hombre ni para animales domésticos, rociando el

lodo, especialmente entre las grietas.


Superficies de lechos de secado según el tratamiento de que procedan los lodos

Tipo de tratamiento

Superficie en m2/hab.

Lechos descubiertos Lechos cubiertos

Primario 0,092 0,069

Filtro percolador 0,14 0,12

Lodos activos 0,16 0,12

Precipitación química 0,18 0,14


Laguna de secado de los lodos

Cuando existe terreno suficiente, las lagunas de secado para los lodos son una alternativa para la deshidratación de los lodos, esta operación puede requerir entre uno y tres años.


Ventajas y desventajas de las lagunas de secado de lodos

Ventajas Desventajas Consumo de energía bajo. Pueden presentar malos olores. No requiere coagulantes Son un fuerte potencial de

contaminación de aguas superficiales y subterráneas.

No son sensibles a la variabilidad de lodos

Pueden crear problemas de vectores como moscas y mosquitos.

La descarga de caudales extremos de lodos no afecta su funcionamiento.

Son visibles al público.

Permiten obtener estabilización adicional del lodo.

Requieren grandes extensiones de terreno.

Requieren mantenimiento mínimo. Su diseño es empírico y no permite un análisis económico certero

Si hay disponibilidad de terreno su costo es mínimo

Requieren lodo estable.


“Compost” del lodo

El “compost” es el resultado de la degradación biológica controlada de los materiales orgánicos hasta formar un compuesto estable, color oscuro, textura suelta y olor a tierra similar al humus.



El proceso puede llevarse a cabo por vía aeróbica y anaeróbica.

El “compostaje” aeróbico acelera el proceso de descomposición del material orgánico y permite obtener temperaturas altas, necesarias para la destrucción de patógenos.



Compostaje anaeróbico va siempre acompañado de olores desagradables que no representan en el primero, razón, por la cual, es poco común preparar “compostaje” anaeróbico.



El proceso de “compostaje” busca tres objetivos fundamentales:

La conversión biológica del material orgánico putrescible en un compuesto estable.



La destrucción de patógenos gracias a las temperaturas altas alcanzadas durante el proceso.

La reducción másica del material de humus, a través de la remoción del agua y los sólidos volátiles totales.



Existen diferentes formas de realizar “compostaje” aeróbico de los lodos, desde métodos muy artesanales hasta procesos que involucran la aplicación de tecnologías de punta, consecuentemente, de costos alto.



En general, todos los métodos de “compostaje” incluyen las operaciones básicas siguientes:

Mezclado del material de llenado con lodo. Descomposición microbiológica del material

orgánico (“compostaje”).



Clasificación o tamizado del material.Recirculación del material grueso.Curado del material fino.Almacenamiento y comercialización.



El “compostaje” de las excretas humanas mezcladas con otros residuos vegetales y estiércol, se practica en China desde hace más de 4.000 años y es considerado un aspecto de gran importancia para el mantenimiento de la fertilidad del suelo.



Los microorganismos ejecutores del proceso pueden ser bacterias, hongos y actinomices, capaces de metabolizar sustancias simples y compuestas.


Incineración de lodos

Esta alternativa de procesamiento de los lodos es una alternativa cuando:No hay terreno suficiente para la

disposición.Las normas ambientales son muy

restrictivas.Se requiere la destrucción de materiales

tóxicos.


Ventajas y desventajas de los procesos de temperatura alta

Ventajas Desventajas

Reducción de la masa y el volumen de la torta en 95%,

minimizando los requisitos de disposición

Costos altos de capital, operación y mantenimiento

Destrucción de tóxicos Problemas de operación que reducen la confiabilidad del equipo

Recuperación de energía mediante la combustión

Requieren personal calificado para la operación

Requiere control de emisiones gaseosas


Incineración de lodos

Los lodos procesados por incineración suelen ser crudos, deshidratados sin estabilizar. La estabilización no es recomendable porque la digestión reduce su contenido de sólidos volátiles y su poder calorífico, aumentando, así, las necesidades de combustible auxiliar.


Poder calorífico típico de diferentes lodos

Tipo de lodoPoder calorífico

MJ/Kg Intervalo

Valor típico

Primario o crudo 23-29 25,5

Activado 16-23 21

Primario con digestión anaeróbica 9-13,5 11,5

Primario con precipitación química

13,5-18,5 13,5

Filtros biológicos 16-23 20


Requerimientos teóricos de aire y oxígeno para la combustión completa

SustanciaKg/Kg de sustancia

AireOxígeno

Carbono 11,53 2,66Monóxido de carbono 2,47 0,57Hidrógeno 34,34 7,94

Azufre 4,29 1,00Sulfuro de hidrógeno 6,10 1,41Metano 7,27 3,99

Etano16,12 3,73 3,73

Amoniaco 6,10 1,41


Lagunas de estabilización.


Tolva para reservorio de lodos.


Lechos de secado de lodos


Filtro Prensa para deshidratación de lodos.


Deshidratación de los lodos.


Lodo deshidratado.


Digestión de lodos.


Lechos de secado.


Transporte de lodo deshidratado.


Manejo de lodos de origen aguas residuales municipales.


Bibliografía. Depuración de Aguas Residuales, Aurelio Hernández Muñoz, Colegio de

Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, PARANINFO S.A., España, 1.998

Depuración de Aguas Residuales, Dr. Aurelio Hernández Muñoz, Cuarta Edición revisada y ampliada, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Servicio de Publicaciones del Colegio de Ingenieros de Caminos de Madrid (UPM), Colección Señor No. 9, 1998.

Ingeniería de Aguas Residuales, Volumen 2, Tratamiento, vertido y reutilización, Metcalf & Hedí, Tercera Edición, Mc Graw-Hill, España 1998.


Manual de Disposición de Aguas Residuales, Programa de Salud Ambiental, GTZ. Cooperación Técnica, República Federal de Alemania.

Manual de Disposición de Aguas Residuales: Origen, Descarga, Tratamiento y Análisis de las Aguas Residuales, Tomo II, GTZ COOPERACIÓN TÉCNICA REPÚBLICA FEDERAL DE ALEMANIA, CEPIS, Lima, Perú-1.991.

Manual de la Referencia de la Ingeniería Ambiental, Robert A. Corbitt, Mc. Graw-Hill Interamericana de España, S. A. U., 2003.

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES – Teoría y principios de diseño, Jairo Alberto Romero Rojas, Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería.


Tratamiento de lodos y su disposicion final.

Environment

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