Culturalmente, Degrémont tiene por costumbre compartir la pasión que sus colaboradores manifiestan por las actividades del agua con el público. Como complemento del Manual Técnico, Degrémont publica la “Fichas Técnicas” para conocer mejor las diferentes técnicas disponibles y para descubrir las novedades y los grandes avances tecnológicos. Fichas Técnicas Manual Técnico del Agua Degrémont Biosólidos DehydrisTM Twist Tratamiento de fangos Fangos líquidos Los fangos generados como subproducto de las plantas de tratamiento de aguas (producción de agua potable o depuración de aguas residuales) pueden contener más de un 95% de agua, además de materias en suspensión (MES) y otros residuos. Durante la explotación se persigue reducir la cantidad de agua para conseguir una evacuación de fangos y/o una valorización en mejores condiciones y más económica al reducir el volumen total de residuo a retirar. La evacuación de los volúmenes de fangos, que se lleva a cabo, fundamentalmente, en camión, debe ser limitada para que, por una parte, sea económicamente aceptable y, por otra, no perturbe a los residentes. En cuanto a la valorización, sobre todo en cementeras o en incineración, ésta no resulta interesante más que cuando el Poder Calorífico Inferior (PCI) del fango es suficiente y es más bien seco (el PCI define el potencial de valorización energética de los fangos). Es deseable que los fangos producidos se acerquen lo máximo posible a la autotermicidad. La cantidad de fango producido, en relación directa con la proporción de materias en suspensión, y el destino final de los fangos determinan la inversión en equipos y obligan a realizar decisiones económicas. Deshidratación mecánica • secado : por secado solar o con gas o fluido termoportador, el proceso extrae una gran parte, incluso la totalidad del agua ligada a las partículas y, por tanto, permite obtener altas sequedades. Deshidratación • Los filtros banda : el proceso de filtración se compone de tres etapas. La primera es una floculación con polielectrolitos en unos floculadores con bajo tiempo de retención. El agua intersticial liberada durante la primera etapa es eliminada por drenaje a través de un soporte filtrante. El fango drenado tiene entonces consistencia suficiente para pasar por la etapa de prensado. En esta etapa, el fango está atrapado entre dos telas filtrantes que lo comprimen progresivamente. La «torta » que se forma se enrolla sucesivamente alrededor de un tambor perforado, siguiendo un recorrido de rodillos que varía en función del tipo de filtro. LA DESHIDRATACIÓN DE FANGOS Para reducir el volumen de fangos existen tres grandes tipos de procesos, según la sequedad final deseada (sequedad = porcentaje de materias secas). • espesamiento: por decantación, flotación o eliminación de agua, esta etapa es casi obligatoria dada la baja concentración de fangos obtenida a la salida de la linea de tratamiento de agua (normalmente de 2 a 15 g.MES.L-1). Tras esta etapa, los fangos siguen estando líquidos. • deshidratación mecánica : por filtración o centrifugación, la energía aplicada no permite extraer más que el agua «libre» y una pequeña cantidad de agua « ligada » a las partículas de MES. La deshidratación mecánica necesita a menudo un acondicionamiento previo mediante aporte de reactivos de coagulación/floculación (reactivos minerales o polímeros de síntesis). En un filtro banda el prensado no se realiza en un recinto cerrado: el propio fango asegura la estanqueidad lateral bajo la presión que puede soportar durante su avance. Si la presión es muy alta, se destruye la cohesión de la capa de fango y se produce una fuga con salida lateral del fango parcialmente deshidratado. La eficacia de la deshidratación depende de la presión que se aplique sobre la torta de fango y del tiempo de prensado. Los filtros banda permiten obtener fango fácilmente manipulable a partir de fangos de tipo orgánico o hidróxidos. • Los filtros-prensa: el filtro prensa es un dispositivo de separación sólido-líquido que funciona según el principio de filtración a alta presión mediante un medio filtrante de malla relativamente tupida. La filtración se realiza por presión en cámaras estancas. A diferencia de los filtros banda, el fango se ve forzado a someterse a la presión aplicada (sin fuga posible). Un filtro se compone de una batería de placas verticales huecas (3), yuxtapuestas y apretadas fuertemente las unas contra las otras mediante una cabeza móvil (4). La forma de las placas y su disposición vertical forman unas cámaras de filtración estancas (2). La presión se aplica sobre la cabeza móvil mediante un gato hidráulico (5). El empuje del conjunto es contenido por una cabeza fija (8) situada en el otro extremo. Unas telas filtrantes (6) de mallas bastante tupidas (10 a 300μm) cubren las dos superficies acanaladas de las placas. Los fangos a filtrar llegan (7) por bombeo a las cámaras de filtración. Las materias sólidas se acumulan progresivamente en las cámaras hasta la formación de una torta final compacta. El filtrado se recoge por las ranuras de las placas detrás de las telas filtrantes y se evacua por conductos internos (1). El filtro prensa funciona por prensados sucesivos. Cada prensado supone : - una fase de cierre de la prensa para apretar las placas entre ellas; - una fase de llenado del filtro (el tiempo de llenado depende de la filtrabilidad del fango) ; - una fase de filtración, a menudo de 30 a 45 minutos para permitir alcanzar la presión máxima provocada por la llegada continua de fango y la formación de una capa de fango filtrado cada vez más espesa; - una fase de evacuación, durante la cual las tortas formadas caen por su propio peso cuando las cámaras se abren. Esta fase requiere la presencia de un operador, ya que las tortas son más o menos pegajosas y hace falta intervenir con una rasqueta para garantizar su evacuación completa. A estas 4 fases hay que añadir la limpieza indispensable de la tela y de las ranuras de evacuación del filtrado. A pesar de ciertos inconvenientes: - funcionamiento por ciclos, por tanto, discontinuo; - velocidad de alimentación disminuye gradualmente durante el ciclo; - asistencia manual inevitable para la liberación de las tortas entre ciclos, aunque el proceso esté mecanizado; - inversión elevada; La ventaja de esta técnica relativamente antigua reside en la producción de una torta, generalmente de más de un 30% de contenido en materia seca. El rango de sequedad es, por tanto, alto. Por el efecto de la fuerza centrífuga, las partículas pesadas decantan y se depositan contra la pared interior de la cubeta. El tornillo transportador raspa las partículas y las envía en continuo hacia la parte cónica. El tornillo gira ligeramente más rápido que el recipiente (velocidad diferencial) gracias a un reductor (5). Los sedimentos compactados en el cono son evacuados por un extremo (8) y recogidos en una tolva de descarga (4). La alimentación continua empuja el líquido que se evacua hacia la zona de recogida de efluentes (11) mediante colectores regulables (12). Toda la máquina reposa sobre un bastidor de lastre (9) que a su vez reposa en el suelo mediante amortiguadores potentes (7). Una carcasa sirve de protección (6) contra la rotación a gran velocidad del recipiente. Incluso si el proceso implica gran cantidad de polímero, un consumo energético elevado, una protección contra el ruido y un mantenimiento especializado, la centrifugación se ha impuesto en el mercado de la deshidratación en la primera década del siglo XXI. DehydrisTM Twist DehydrisTM Twist es un proceso innovador de deshidratación mecánica. Combina los resultados de un filtro prensa de placas y la automaticidad de una centrifugadora. Combina tecnología de deshidratación avanzada, facilidad de operación y rentabilidad. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO El proceso DehydrisTM Twist se articula en torno a una prensa pistón que se alimenta de fangos procedentes de la producción de agua potable o del tratamiento de aguas residuales previamente espesados y acondicionados. • Las centrífugas: los fangos mixtos urbanos se pueden separar en dos fases distintas (un líquido sobrenadante clarificado y un sedimento homogéneo) mediante la aplicación de una fuerza centrífuga, por tanto, sin la barrera de un medio filtrante como con los filtros banda y los filtros prensa. La adición de polímero para acondicionar el fango es indispensable para obtener una buena separación sólido-líquido. La sequedad obtenida se sitúa entre los rendimientos de filtro banda y los de un filtro prensa. El fango acondicionado se introduce en el equipo (1). Un distribuidor giratorio (10) reparte el fango hacia la periferia y lo impulsa en el espacio anular entre la cubeta (2) y el tornillo (3). El funcionamiento del proceso es simple, cerrado y ergonómico; está totalmente automatizado y no requiere presencia de personal durante su funcionamiento, incluso para la evacuación de los fangos deshidratados que es 100% automático. Fichas Técnicas Manual Técnico del Agua Degrémont DehydrisTM Twist se basa en la tecnología probada de la prensa pistón Bucher Unipektin (más de 2. 000 referencias en el mundo en la industria agroalimentaria y numerosas referencias en aguas residuales). La prensa está equipada con elementos de drenaje cilíndricos flexibles (medio filtrante) montados en haz. DehydrisTM Twist EN LA LÍNEA DE TRATAMIENTO RESULTADOS La prensa funciona en ciclos (2 a 3 horas) cuya duración depende del tipo de fangos de alimentación y de la eficiencia buscada (sequedad o flujo). Cada ciclo se compone de tres etapas principales totalmente automatizadas. Fase de alimentación La unidad cilindro/pistón se cierra y se pone en rotación. El pistón se mueve hacia delante y hacia atrás. La alimentación de fangos se produce en cada retorno del pistón hasta que se alcanza el volumen nominal de materia seca. El proceso de llenado de fango está automatizado gracias a unas medidas de concentración y caudal. Fase de prensado / fragmentación de la torta Una vez que el llenado ha terminado, el pistón continua moviéndose hacia delante y hacia atrás, mientras que la unidad cilindro/pistón sigue girando : el efecto de torsión de los vaciados durante esta fase permite renovar el contacto entre el fango y el medio filtrante, lo que facilita la liberación del agua intersticial atrapado durante el prensado. Esta fase se para en un punto del recorrido del pistón, calculado en función de la sequedad de entrada y del volumen de agua extraída. Fase de vaciado La envoltura del cilindro se desliza a lo largo del eje de máquina, descubriendo una parte de la cámara de prensado. La rotación cilindro/pistón continua mientras el pistón avanza. Las tortas de fango deshidratado caen por gravedad. La evacuación del fango deshidratado se realiza en pocos minutos sin intervención externa. Diferentes estudios han demostrado que este nuevo sistema de deshidratación avanzada ofrece mejores resultados en cuanto a sequedad y consumo de reactivos químicos con relación a los sistemas de deshidratación mecánica convencional tipo centrífuga. Se han realizado ensayos en numerosas plantas existentes (agua potable y aguas residuales) para medir los resultados de la tecnología con diferentes tipos de fango. En todos los casos, se ha instalado una prensa piloto DehydrisTM Twist en paralelo al tratamiento existente en la planta para poder comparar objetivamente los resultados de esta prensa con los de los equipos de deshidratación convencionales. En agua potable, la prensa se ha probado con fangos espesados procedentes de un tratamiento convencional o avanzado (membrana): un fango de alimentación concentrado de 20 a 30g.L-1 puede ser deshidratado hasta una tasa final de MS del 40% simplemente añadiendo polímero a 6-8 kg.MA/t.MS(1). Se observa un aumento de 5 a 15 % de sequedad con relación a las tecnologías existentes en las plantas. En aguas residuales, se ha analizado DehydrisTM Twist con diferentes tipos de fango espesado: fangos mixtos, frescos, digeridos o de aeración prolongada. La tecnología confirma que los fangos de aeración prolongada son muy hidrófilos. En consecuencia, se observan unas concentraciones de MS del orden de 24% con unas dosis de polímero de 6-9 kg.MA/t.MS(1). Tras la adición de FeCl3 (5-7%), la tasa de MS final alcanza de 27 a 28%. Se obtienen los mismos resultados con los filtros prensa de membrana. Con este tipo de fango, una centrifuga alcanza un 20% de MS. Los fangos digeridos han sido deshidratados hasta un 40% (la tasa de MS puede ser incluso más elevada por un ratio fango primario/fango biológico más elevado) simplemente añadiendo polímero a 7-12 kg. kg.MA/t.MS(1). Desarrollada para el agua potable o para la depuración, DehydrisTM Twist es una solución polivalente que alcanza un 30% de reducción de la masa de fango con relación a una deshidratación convencional. La calidad obtenida de los fangos deshidratados abre la puerta a unas soluciones multi-tratamiento para su valorización y permite reducir los volúmenes a transportar. Gracias a los fangos autotérmicos que se obtienen, DehydrisTM Twist exime de una etapa de secado térmico de energía intensiva antes de incineración. DehydrisTM Twist es una respuesta adaptada a los retos de eficacia energética y de disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero. (1) kg de materia activa por tonelada de materia seca Fichas Técnicas Manual Técnico del Agua Degrémont ALGUNAS REFERENCIAS Degrémont Châteaubourg – Francia Syndicat Mixte des Eaux de la Valière (SYMEVAL) - Tipo de fango = fangos de planta de producción de agua potable – Agua superficial - Capacidad de la planta = 600 m3.h-1 - Garantía = 40% de sequedad - Destino de los fangos = multitratamientos Weyersheim – Francia Contacto DehydrisTM Twist : [email protected] Degrémont S.A.S WWW.degremont.com Fichas Técnicas Manual Técnico del Agua n°6- noviembre 2012 - Crédito fotos: Degrémont - BUCHER Unipektin Comunidad de municipios de la Baja Zorn - Tipo de fango = fangos digeridos de depuradora – Aguas residuales urbanas - Capacidad de la planta = 30.000 HE - Garantía = 32% de sequedad - Destino de los fangos = incineración