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ARTICULOS
Resumen
Desde que en 1934 Mohlman describió
el SVI como una medida cuantitativa
de la decantabilidad de un fango, éste
ha sido el método más utilizado hasta
nuestros días. En el presente trabajo se
comparan tres índices volumétricos,
SVI, DSVI y el SSVI, mediante ensayos en siete reactores de EDARs durante ocho meses.
El análisis de la bibliografía y los resultados desaconsejan la utilización del
tradicional SVI o IVF por diversas razones y recomiendan la utilización de
índices más modernos como el DSVI o
el SSVI.
Palabras clave:
Índice volumétrico de fangos, decantabilidad del fango activo, IVF, DSVI,
SSVI, V30.
Abstract
240 / SEPTIEMBRE / 2003
An assessment of the three most commonly used sludge sedimentation indices
Since Mohlman described, in 1934, the
SVI as a quantitative measure of sludge
settleability, it has been the most commonly used method until today. This
study compares three different volumetric indices, SVI, DSVI and SSVI, through experiments in seven reactors
from WWTP during eight months.
The analysis of the bibliography and
the results advise against the use of the
traditional SVI for several reasons and
recommend the utilization of more modern indices as DSVI or SSVI.
Keywords:
Sludge volumetric index, active sludge
settleability, SVI, DSVI, SSVI, V30.
TECNICOS
Valoración de los tres índices de
sedimentación del fango más
utilizados
Por: José Rafael Jordá, Aída Velasco, Pedro Polo Cañas
Infilco Española, S.A.
Avda. de Burgos 29
28036 Madrid
Tel.: 917 663 400
Fax: 917 661 225
E
s el V30, sin duda alguna el ensayo por excelencia en los reactores de las estaciones depuradoras de aguas residuales. Su sencillez y bajo costo y la gran cantidad de
información que puede llegar a arrojar
lo hacen indiscutible en los planes
analíticos de cualquier EDAR.
A pesar de esto, a finales de los
años 60 y principios de los 70 se comenzó a poner en duda la fiabilidad
de la información de este ensayo,
proponiéndose unas pequeñas modificaciones que mejoran los resultados del mismo, haciéndolos más
representativos de la realidad.
En el presente trabajo se describen, analizan y comparan los tres índices volumétricos de la decantabilidad del fango (SSP sludge settleability parameters), llegándose a
unas claras conclusiones.
2. Definición y descripción
de los índices volumétricos
de fango (SSP)
2.1. SVI
El índice volumétrico del fango
(SVI o IVF) (Mohlman 1934) es el
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TECNOLOGIA DEL AGUA
test más comúnmente utilizado para
la medida de la decantabilidad del
fango activo (Standard Methods
1985 nº 213C). Se define como el
volumen (en ml) ocupado por un
gramo de fango sedimentado en un
cilindro de un litro sin agitación
después de 30 minutos de decantación.
SVI=V30/X,
(ml/g)
Donde
X = concentración del fango
(g MLSS/l)
V30 = Volumen que ocupa un
litro de fango después de 30
minutos de decantación (ml/l)
Ya en 1969 Dick y Vesilind señalan importantes deficiencias del
SVI, como su dependencia del diámetro y la profundidad del cilindro
y su sensibilidad a pequeños movimientos, pero la más importante es
sin duda su dependencia de la concentración del fango.
Como podemos apreciar en la Figura 1, se dan casos en los que en un
mismo reactor y para un mismo fan-
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TECNICOS
ensayo del SVI para que diera una
información más útil. Stobbe propuso realizar el ensayo de SVI con fango diluído y lo llamó SVI diluído
(DSVI). White propuso la agitación
(1-2 rpm) del fango durante la sedimentación y descubrió que esta lenta agitación disminuía el efecto pared, de tal modo que se crean condiciones que simulan con mayor fidelidad el manto de lodos en los tanques de decantación. Él llamó a este
ensayo Índice Volumétrico de Fangos Agitado (SSVI).
Figura 1. Representación del IVF en tres reactores distintos.
2.2. DSVI
El DSVI se define como el volumen (ml) ocupado por 1 gramo de
fango después de 30 minutos de sedimentación en una probeta de un litro en reposo, con la condición de
que:
Figura 2. DSVI en dos reactores con episodios filamentosos.
go (T) el SVI varía notablemente
con la concentración de sólidos: a
bajas concentraciones de fango, el
SVI se encuentra entre valores de
100 a 150 ml/g hasta alcanzar concentraciones de 2.000 mg/l, sube súbitamente entre 2.000 y 2.500 mg/l
y vuelve a bajar entre 2.500 y 3.500.
Esta disminución, como exponen
Ekama et al. (1997), no sucede a
causa de una relativa mejora en la
sedimentabilidad, sino que surge
del método de cálculo del valor del
SVI.
Por ejemplo, a una concentración
de fango de 8 g/l, incluso no habiendo sedimentación en la probeta
(V30= 1000ml) el resultado es 125
ml/g, lo cual supone una buena decantabilidad del fango; similarmen-
te, a 10 g/l el SVI es 100 ml/g sin sedimentación. Para fangos con buena
decantabilidad (bajos SVI), la concentración por encima de la cual el
SVI comienza a estar fuertemente
influenciado por la concentración es
relativamente alta (sobre 6 g/l),
mientras que para fangos de mala
decantabilidad (altos SVI) la concentración crítica puede estar por
debajo de 2 g/l (como puede verse
en el caso del REACTOR T en la Figura 1).
Dick y Vesilind (1969) llegaron a
la concusión de que “el valor del
SVI en estudios y diseños es limitado y deberían ser utilizadas otras
medidas”.
Stobbe (1964) y White (1975,
1976) modificaron el método del
Donde
Xdil = concentración del fango (g
MLSS/l), después de las
necesarias diluciones o
concentraciones
V30dil = Volumen que ocupa un litro
de fango tras 30 minutos de
decantación (ml/l), después de las necesarias diluciones o concentraciones
del fango para cumplir la
condición de 150 < V30dil<
250 ml/l, en una probeta en
reposo
Ekama et al. (1997) justifican la
razón para elegir como límite superior del V30dil los 250 ml/l, y no es
otra más que en todas las plantas
analizadas el SVI es insensible a las
concentraciones del fango, siempre
y cuando el V30 esté por debajo de
250 ml/l.
Las diluciones deberían ser hechas con agua del efluente antes de
la desinfección, para minimizar las
posibilidades de que sustancias extrañas afecten al proceso de sedimentación. Los detalles del método
del DSVI se encuentran en Lee et al.
(1983), Jenkins et al. (1984, 1993) y
TECNOLOGIA DEL AGUA
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150 < V30dil < 250 ml/l,
DSVI=V30dil/Xdil,
(ml/g)
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TECNICOS
Figura 3. Representación de los índices volumétricos de fango en el reactor T.
Figura 4. Representación de los índices volumétricos de fango en el reactor A.
Figura 5. Representación de los índices volumétricos de fango en el reactor BA.
Figura 6. Representación de los índices volumétricos de fango en el reactor BB.
Ekama y Marais (1984) y también
en el Standard Method DEVS2 –
DIN 38409T2 en Alemania.
Lee et al., tras analizar la respuesta de los diferentes índices de
sedimentabilidad frente a la presencia de organismos filamentosos,
descubrieron que el DSVI daba una
mejor correlación y menor dispersión en relación a la presencia cuantitativa de estos organismos, concluyendo que un fango se encuentra
en estado de “bulking” (punto donde el exceso de organismos filamentosos comienza a afectar a la sedimentabilidad del fango) cuando tiene un DSVI por encima de 150 ml/g.
Esta conclusión es importante pues
proporciona una aproximación, con
un único test sencillo y rápido, para
identificar un fango en estado de
“bulking”. En el presente estudio
dos de las plantas presentaban este
tipo de problemas, Figura 2.
Otra ventaja del DSVI es su insensibilidad a la concentración del
fango, esto lo convierte en una base
consistente para contrastar la decantabilidad de fangos de distintas
TECNOLOGIA DEL AGUA
plantas de fangos activados. Esta insensibilidad le ha permitido ser parte integrante de los procedimientos
de diseño de decantadores como es
el caso de la norma alemana ATV,
donde aunque lo llaman SVI, hay
que aclarar que se trata del índice diluido DSVI.
En Alemania y Holanda viene
siendo utilizado como el ensayo estándar de decantabilidad para el fango desde finales de los 60 y desde los
80 promovido en otros países como
Estados Unidos (Lee et al. 1983) y
Sudáfrica (Ekama y Marais 1984).
2.3. SSVI
El tercer método analizado es el
SSVI, que se define como el volumen (ml) ocupado por 1 g de fango
después de 30’ de decantación suavemente agitada (1rpm) en una columna de decantación
V30agit = Volumen que ocupa un litro
de fango después de 30 minutos de decantación (ml/l)
siendo agitado por un mecanismo que gira a 1-2 rpm.
Vesilind (1968), hablando del
SVI, advierte en contra del uso de
columnas de decantación que sean
demasiado pequeñas, pues los efectos pared y formadores de puentes
influyen significativamente en los
resultados obtenidos. Estos efectos
se incrementan con el aumento de la
concentración en el fango. El efecto
pared queda minimizado por el suave movimiento en el método agitado. Tanto en los trabajos de White
(1976) como en los de Rachwal et
al. (1982) y Pitman (1984), se obtienen resultados fiables del SSVI en
un amplio rango de concentraciones
de fango, hasta 10 g/l en fangos de
buena decantabilidad y hasta 7 g/l
en fangos de mala decantabilidad.
SSVI=V30agit/X, (ml/g)
Donde
X
= concentración del fango
(g MLSS/l)
3. Metodología, resultados
y análisis de los mismos
Durante ocho meses se han recogido los resultados correspondien-
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Figura 7. Representación de los índices volumétricos de fango en el reactor MA.
cional, cuya dispersión de puntos es
mucho mayor debido, principalmente, a las grandes concentraciones con las que tiene que trabajar este reactor.
Fotografía 1.
rante el período de estudio, permite
ver la gran influencia de la concentración en el SVI y a la vez la independencia del SSVI.
El tercer reactor que permitió estudiar los tres métodos fue el identificado como MB. La característica
de buena sedimentabilidad de este
fango hace que los métodos diluido
(DSVI) y agitado (SSVI) se comporten prácticamente igual; pero no
ocurre lo mismo con el SVI tradi-
4. Conclusiones
A la vista de los resultados, el
comportamiento del V 30agit. es el
que facilita el índice (SSVI) con
menos desviaciones, siendo más fiel
en todo momento a la característica
de sedimentabilidad para cada tipo
de fango. El valor en las plantas con
episodios de organismos filamentosos se encuentra entorno a 100 ml/g
y para el resto de las plantas muy
por debajo del mismo.
El DSVI, parámetro que viene
siendo utilizado en manuales de diseño (norma ATV) y promoviéndose en los países con mayor cultura y
tradición en el tratamiento del agua,
hemos visto que se comporta igual-
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tes a los ensayos de decantabilidad
de siete reactores diferentes pertenecientes a cinco EDARs.
Se realizaron simultáneamente
en el tiempo y con el mismo fango
los ensayos de V30, V30dil, V30agit,
para cada reactor.
Se realizaron con probetas convencionales de 1 litro como muestra
la Fotografía 1, y se determinaron
los correspondientes índices volumétricos de fango.
En las Figuras 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9,
se representan los resultados obtenidos en cada uno de los reactores de
los que se realizó el seguimiento.
Hay que hacer notar que en los reactores denominados BA, BB, MA, y
V, no hubo necesidad de realizar el
ensayo diluído debido a la buena decantabilidad del fango durante el estudio, ya que el V30 en la mayoría
de los casos dio valores por debajo
de 250 ml/g. En estas mismas plantas y a causa de la buena característica de sedimentabilidad, podemos
observar tanto en las Figuras 5, 6, 7
y 9 como en la Figura 10, donde se
representan las desviaciones típicas
de los ensayos, que las diferencias
entre el V30 tradicional y el agitado
son mínimas y cualquiera de los dos
índices sería válido.
El análisis de los resultados obtenidos de los reactores T y A, Figuras 3 y 4, evidencia el buen comportamiento del ensayo agitado
(V 30agit) frente a los otros dos en
plantas con problemas de organismos filamentosos. Es sobre todo en
el reactor T, Figura 3, donde el amplio rango de concentraciones du-
TECNICOS
Figura 8. Representación de los índices volumétricos de fango en el reactor MB.
Figura 9. Representación de los índices volumétricos de fango en el reactor V.
TECNOLOGIA DEL AGUA
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TECNICOS
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Figura 10. Representación de las desviaciones típicas de los índices en los diferentes reactores.
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mente con gran fiabilidad, siempre
que se siga el procedimiento correcto para realizar el ensayo del V30dil.
Como en el caso anterior, vemos
que los dos reactores afectados por
episodios filamentosos dan valores
entorno a 200 ml/g, siempre por encima de los 150 ml/g que indica la
bibliografía.
Se ha podido comprobar que el
tradicional V30 (SVI) con fango esponjoso o a altas concentraciones
se comporta de forma irregular, pudiendo dar informaciones falsas.
Es cierto que en reactores con fangos de buena decantabilidad sigue
siendo válido, pero para ello deberíamos poder elegir nuestro fango
activo y si así fuera no necesitaríamos ningún índice de sedimentabilidad.
En Ekama et al. (1997) encontramos un párrafo que recuerda que catorce años después de las críticas de
Dick y Vesilind (1969) sobre el SVI,
Lee et al. (1983) fueron más rotundos, estableciendo que “estaría bien
ahora que el SVI estándar, después
de 45 años de uso, fuera sustituido
por un índice más aplicable al diseño y operación del proceso de fangos activados. La adopción universal del SVI diluido (o SSVI según
autores) como este índice, significaría un oportuno avance en el campo
del control del tratamiento de aguas
residuales”.
TECNOLOGIA DEL AGUA
Han pasado 20 años desde los trabajos de Lee et al. (1983) que desaconsejaban el uso del SVI o IVF, y
34 desde los de Dick y Vesilind
(1969), podemos seguir así, pero
¿de qué sirve recoger tanta información que engaña en la operación y
no sirve para el diseño?
Han pasado 20 años
desde los trabajos de
Lee et al. (1983) que
desaconsejaban el
uso del SVI o IVF
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