Estabilizacion De Lodos: Practica En Planta Piloto

Laboratorio de Aguas y Medio Ambiente

Equipo: Planta Móvil de Tratamiento de Lodos

Objetivo.-

Afianzar los conocimientos acerca de la producción de lodos y los tratamientos necesarios para su inocuidad a la vez de reconocer los elementos que componen una planta de tratamiento y acondicionamiento de lodos.

MARCO TEÓRICO

GENERALIDADES DE LOS LODOS

Uno de los principales problemas en el tratamiento de aguas y de aguas residuales es el relacionado con el tratamiento y disposición de 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 del costo del tratamiento y disposición de lodos puede representar hasta un 50% del valor del tratamiento total.

TIPOS DE LODOS

Los lodos que se producen en los procesos de tratamiento de aguas son principalmente los siguientes:

• Lodo primario proveniente de la sedimentación de aguas residuales.

• Lodo secundario proveniente del tratamiento biológico de aguas residuales.

• Lodos digeridos provenientes de los dos anteriores, separados o mezclados.

• Lodos provenientes de plantas de ablandamiento.

• Lodos provenientes de desarenadores y rejillas.

Fuentes de Sólidos y de Lodos en el Tratamiento de Aguas Residuales

UNIDAD TIPO DE SÓLIDO O DE LODO OBSERVACIONES

Cribado Sólidos gruesos Los sólidos retenidos por la criba son removidos

manual o mecanicamente

Desarenadores Arena y espuma A menudo, se omite la remoción de espuma

en desarenadores.

Preaireación Arena y espuma A menudo, se omite la remoción de espuma

en la preaireación. Puede ocurrir sedimentación

de arena si no existen desarenadores antes de

la preaireación.

Sedimentación Lodo y espuma primario La cantidad depende del tipo de agua residual

Primaria Afluente

Tratamiento Sólidos suspendidos Los sólidos suspendidos son el resultado de la

Biológico síntesis biológica de la materia orgánica

Sedimentación Lodo y espuma secundarios La remoción de espuma es requisito exigido por

Secundaria la USEPA

Tratamiento de Lodo, compost, cenizas El lodo obtenido depende de su origen y del

Lodos proceso usado en su tratamiento.

Fuente: Tratamiento de Aguas Teoría y principio de Diseño de Romero Rojas.

CARACTERÍSTICAS DE LOS LODOS

Todos los lodos crudos tienen un contenido bajo de sólidos (1-6%); por ello, la disposición de su pequeño contenido de sólidos requiere el manejo de un gran volumen de lodo. El problema principal en el tratamiento de lodos radica, por tanto, en concentrar los sólidos mediante la máxima remoción posible de agua y en reducir su contenido orgánico. Los lodos provenientes de agua residuales están compuestos en especial por la materia orgánica removida del agua residual, la cual eventualmente se descompone y causa los mismos efectos indeseables del agua residual cruda.

Las características de los lodos varían mucho dependiendo de su origen, de su edad, del tipo de proceso del cual provienen y de l afluente original de los mismos. El volumen de lodo que se produce en un tanque de sedimentación y disposición de lodos. Dicho volumen depende principalmente de las características del agua residual, del grado de tratamiento previo, del tiempo de sedimentación, de la densidad de sólidos, del contenido de humedad, del tipo de equipo o método de remoción de los mismos.

La cantidad de lodo producido es muy variable, dependiendo del proceso de tratamiento usado y de la concentración de aguas residuales; en las tablas que a continuación se presentan se resumen los valores típicos de las cantidades y características de los lodos producidos por diferentes procesos de tratamientos para aguas residuales.

El volumen de lodo depende principalmente de su contenido de agua y muy poco del carácter del material sólido. El contenido de agua se expresa normalmente como porcentaje en masa; por ejemplo, un lodo con 90% de humedad contiene un 90% de agua en masa y un 10% de sólidos en masa. Mediante evaporación de la humedad e ignición del residuo se determina la fracción volátil y fija de los sólidos (porción orgánica y mineral).

LA PRODUCCIÓN DE LODOS

La cantidad de lodos activados producidos depende del peso de los sólidos del lodo y de su concentración. La masa de lodo activado producido en el proceso es función de:

• La cantidad de materia orgánica removida en el proceso

• La masa de microorganismos en el sistema

• Los sólidos suspendidos biológicamente inertes del afluente al proceso

• La pérdida de sólidos suspendidos en el efluente

Donde:

Px= Masa de sólidos totales desechados, Kg/d

Q= Caudal de aguas residuales, m3/d

Y= Coeficiente máximo de producción de biomasa, generalmente entre 0.4 – 0.8 Kg. Ssv/Kg DBOR o O,25 a 0,4 Kg SSV/Kg. DQOR

So= DBO soluble del afluente, mg/L

Se= DBO soluble del efluente , mg/l

Oc= Edad de los lodos

Kd= Constante de declinación endógena, generalmente entre 0.04 y 0.075 d-1 (tipìco 0.06)

SSf= Sólidos suspendidos fijos del afluente , mg/l

SSVNB Sólidos suspendidos volátiles no biodegradables del afluente, mg/L

Para usar la ecuación anterior se requiere conocer Y y Kd. Dichas constantes es mejor evaluarlas experimentalmente, aunque se pueden conocer a partir de la literatura, además es necesario valorar los s{olidos suspendidos fijos y los s{olidos suspendidos volátiles no hidrogenables del afluente. Los primeros son iguales a la diferencia entre los sólidos totales y los sólidos suspendidos volátiles del afluente, se pueden suponer iguales aun 20 a 25% de los sólidos totales. Para los segundos se supone generalmente un valor bajo del orden de 10 ml/lt: en muchos cálculos se ignoran porque se consideran que son absorbidos rápidamente sobre la biomasa y fácilmente hidrolizados .

La producción de lodos activados es función de la edad de lodos y de la relación alimento microorganismos. A medida que la edad de los lodos (θC) aumenta A/M disminuye, la producción de biomasa (Px) disminuye. El manejo de lodos es caro, por tanto, los costos pueden reducirse usando valores altos de (θC) o valores bajo de A/M. sin embargo, hay factores opuestos, como la necesidad de volúmenes de aireación mayores, requisitos adicionales de oxígeno y la variación del valor optimo de (θC) y de A/M para máxima eficiencia del proceso.

Los procesos diseñados para incluir nitrificación del efluente, además de remoción de DBO carbonacea, operan con edades de lodos prolongadas y relaciones de A/M bajas por ello en general procesos con nitrificación producen menos lodos que los procesos convencionales.

Sin embargo, debe estimarse la componente de lodo por nitrificación, o sea el valor de la constante de producción de biomasa nitrificante (Yn), la cual puede suponerse igual a 0.15 kg. SS/Kg. NTK removido.

La producción de sólidos de un filtro percolador de piedras generalmente oscila entre 0.4 y 0.7 Kg. 881/Kg. DBO, mientras que en filtros de medio sintético o de pino californiano puede ser de 0.8 a 1 Kg. 881/Kg. DBO.

En general, se pueden considerar que la producción de lodos, en el proceso secundario de tratamiento de reactores de película fija o filtros percoladores, es en promedio de 0.6 a 0.8 Kg. SST/Kg. DBOR y en planta de biodiscos de 0.4 a 0,5 KG. 88T/Kg. DBOR.

EL TRATAMIENTO DE LODOS

Los constituyentes del agua residual eliminados en las plantas de tratamiento incluyen basuras, arenas , espumas y fango. El fango producido en las operaciones y procesos de tratamiento de las aguas residuales suele ser un líquido semisólido con un contenido en sólidos variable entre 0.25 y el 12% en peso. Este es el peso constituyente eliminado de mayor volumen y su tratamiento y evacuación es el problema más complejo al que se enfrenta la industria.

Línea de Fangos

Las principales etapas en el tratamiento de los lodos son: espesamiento (concentración) por decantación o flotación, digestión (estabilización para fangos fermentables), deshidratación y evacuación.

Según las disponibilidades del terreno, la naturaleza más o menos fermentable de los fangos, su aptitud para la deshidratación y los factores económicos (precio del terreno, mano de obra, energía, reactivos, exigencias sanitarias, etc) podrán variar las soluciones de tratamiento de fangos, pero sus objetivos finales serán siempre los mismos:

- Reducción del volumen

- Reducción del poder de fermentación (estabilización).

Operaciones de Pretratamiento.-

Para conseguir que la alimentación del fango a las instalaciones de tratamiento del mismo sea relativamente constante y homogénea, es necesario dilacerar, desarenar, mezclar y almacenar el fango. Las dos primeras operaciones son exclusivas para fango primario, mientras que las dos últimas se aplican a los de cualquier tipo.

Dilaceración del fango.- es un proceso en el que los sólidos de gran tamaño contenidos en el fango son cortados en partículas más pequeñas para evitar obturaciones y la formación de madejas en los equipo rotatorios.

Desarenado del fango.- En algunas plantas de tratamiento, en las que se dispone de desarenadores

...