Deshidratación de fangos

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