V-Mujica-Venezuela-1 PROPUESTA TÉCNICA PARA EL

V-Mujica-Venezuela-1
PROPUESTA TÉCNICA PARA EL TRATAMIENTO Y
DISPOSICIÓN FINAL DE LOS LODOS PROVENIENTES DE
UNA PLANTA POTABILIZADORA
Mujica F, Viky C1. Ingeniero Quimico. MSc. en Ingeniería Ambiental. Mención: Tratamiento de
Aguas. Universidad de Carabobo. Profesor Ordinario. Tiempo Completo en el área de
Termodinámica. Departamento de Ingeniería Química. Facultad de Ingeniería. Universidad de
Carabobo. Experiencia Industrial en el área de formulación y desarrollo de nuevos productos en
pinturas, sistemas de tratamiento de agua para torres de enfriamiento y plantas de tratamiento en
una industria del sector automotriz.
Pérez, Cathy. Ingeniero Químico. Magíster en Administración de Empresas. Mención: Gerencia.
Universidad de Carabobo y MSc Engineering Management. Major Process and Environmental.
Florida. USA. Profesor Titular Dedicación Exclusiva. Escuela de Ingeniería Química. Facultad de
Ingeniería. Universidad de Carabobo. Consultor de evaluación y calidad de los procesos,
administración y pensamiento estratégico y gerencia de mercado.
Gaudy Ledezma. Ingeniero Químico. Universidad de Carabobo.
Mario Ortega. Ingeniero Químico. Universidad de Carabobo.
Dirección1: Av. Intercomunal San Diego. Residencias Arauca. Casa Nº42. Telf: 02418723361/
04167362725/ e-mail: [email protected]; [email protected];[email protected]
RESUMEN
La investigación tiene como objetivo general proponer un sistema para el tratamiento y utilización
de los lodos provenientes de las unidades densificadoras de una planta potabilizadora, a fin de
mejorar la disposición de los mismos. Se realiza una caracterización fisicoquímica del lodo,
monitoreando el contenido de humedad, sólidos totales, densidad, DBO, nitrógeno total, fósforo
total y metales pesados tales como: aluminio, níquel, cromo cobre, hierro. Se obtiene un lodo con
un porcentaje de humedad, densidad, concentración de nitrógeno y fósforo total de: 55.10%,
0.95mg/L, 57.31mg/L y 144mg/L respectivamente. Éstos dos últimos se encuentran por encima de
lo establecido en la Gaceta Oficial Nº 5021 Decreto 883 que establece 40mg/L y 18mg/L
respectivamente. La DBO es de 187 mg/L ubicándose por encima del máximo permitido en la
misma Gaceta (60mg/L). Las concentraciones de los metales cobre, cromo, níquel y aluminio son:
0.6 mg/L, 0.53 mg/L, 0.38 mg/L y 0.37 mg/L respectivamente; están dentro de lo establecido en
los Decretos 883 y el 2635 sobre concentraciones máximas permisibles en lixiviados. Mientras la
de hierro es 19.67 mg/L que supera lo máximo permitido (10 mg/L ). También se calcula el aporte
de lodo proveniente de la unidades densificadoras ubicándose en 1492m3/día. Se propone como
alternativa para el tratamiento lechos de secado, debido al bajo costo requerido para su
implementación y mantenimiento, siendo atractivo por un alto contenido de sólidos obtenidos como
producto final. Esto último permite aprovechar los lodos ya tratados como abono orgánico o
reconstituyente para suelos carentes de nutrientes. Al lodo seco se le
determinan la
concentraciones de fósforo y nitrógeno resultado de 36.11mg/L y 14.30mg/L respectivamente,
estos valores lo ubican como potencial para abono agrícola. Se cuantificaron los costos de la
alternativa planteada así como los beneficios obtenidos ubicándose en US$ 49059 y US$/año
78179 respectivamente, lo que confirma la amplia rentabilidad de la alternativa propuesta.
Palabras Claves: lodos, unidades densificadotes, características fisicoquímicas, metales
pesados, lechos de secado
INTRODUCCIÓN
El potencial de reutilización de los lodos hoy en día va en ascenso y representa una alternativa
económica como ecológica de grandes beneficios, que puede contribuir en gran medida al
saneamiento del entorno del trabajo del hombre. Cada día el medio ambiente sufre los efectos
contaminantes y se hace imperiosa la necesidad de promover estrategias de control que ayuden a
disminuir en gran medida los efectos colaterales de la contaminación.
OBJETIVOS
La investigación tiene como objetivo proponer una alternativa técnica para el tratamiento y
disposición final de los lodos provenientes de las unidades densificadotas de una planta de
tratamiento de agua potable; ya éstos son descargados actualmente al río el Torito; afectando el
entorno ambiental de la zona.
METODOLOGÍA Y ACTIVIDADES DESARROLLADAS
Para la investigación inicialmente se realiza una caracterización de los lodos considerando
aspectos de tipo fisicoquímico y sanitarios, tales como: contenido de humedad, ST, densidad,
DBO, nitrógeno total, nitrógeno amoniacal, nitrógeno orgánico, fósforo total, metales pesados –
cobre, cromo, hierro, manganeso, níquel, zinc y aluminio-.Los valores obtenidos de éstos
parámetros se comparan con los valores máximos permitidos en el Decreto 883 referido a la
calidad del agua que es descargada a cuerpos aguas, y en el Decreto 2635 sobre la clasificación
de desechos peligrosos. Posteriormente se estima la cantidad de lodo a tratar y se generan las
alternativas para el tratamiento seleccionando la más conveniente, mediante una matriz de
decisión considerando aspectos como: características fisicoquímicas y sanitarias del lodo, espacio
físico disponible e inversión; para finalmente diseñar el sistema propuesto. Por otra parte, se
plantean las diversas opciones para la disposición final del lodo obtenido, después del tratamiento
en función de las características fisicoquímicas y se estima la relación costo-beneficio relacionada
con la disposición del lodo.
RESULTADOS
Entre las propiedades físicas analizadas la humedad, sólidos totales y densidad se encuentran en
55,10%, 4670mg/L y 0,95mg/L respectivamente, se evidencia que están dentro de los valores
normales característicos de lodos. Los resultados de los parámetros químicos-sanitarios y
metales pesados se muestran en la tabla 1, donde se observan que los parámetros relacionados
con la DBO, nitrógeno y fósforo total están por encima de lo establecido en la Gaceta Oficial Nº
5021 Decreto 883, éstos resultados confirman la contaminación causada al río el Torito, donde
actualmente son descargados los lodos. El aporte significativo de fósforo puede causar la
eutrofización, con la consecuente disminución de los niveles de oxigeno disuelto en el agua
eliminándose los organismos vivos que pudieran existir en el cuerpo de agua.
Al observar las concentraciones de los metales pesados estudiados, se puede notar que el cobre,
cromo, níquel y aluminio se encuentran dentro de lo permitido por los Decretos 883 y 2635;
mientras que el hierro, manganeso y zinc están fuera de las concentraciones máximas permitidas,
cuya concentración aportan fuentes de nutrientes menores para el crecimiento de las plantas.
Por otra parte, el caudal total de descarga de las unidades densificadotas es de 1942m3/día,
constituido por el aporte de los sedimentadores, decantadores y filtros de la planta potabilizadora;
siendo el caudal total a tratar. Las alternativas consideradas para el tratamiento de lodos son:
deshidratación de lodos, lechos de secado, filtro prensa y la incineración. De la aplicación de una
matriz de decisión ponderando los criterios de: características del lodo, espacio físico disponible,
inversión y calidad del lodo obtenido, se selecciona como mejor alternativa de tratamiento los
lechos de secado. De la ingeniería básica del diseño se estima que la alternativa está constituida
por 4 lechos de 8 m de ancho, 40 m de largo y 1m de profundidad. Cada lecho estará constituido
por 20cm de arena limpia, seguido por una capa de grava de 30cm. La altura efectiva para el
llenado de lodo debe ser entre 30 y 40cm. La alternativa de tratamiento constará con un sistema de
control de nivel de lodo en la tanquilla de descarga de las unidades densificadotas, que activará
una válvula para la distribución del lodo hacia las distintas canchas de secado. La inversión para la
instalación y los costos operacionales del sistema propuesto es de US$ 49,100.00 y US$ /año
8,333.00
Tabla 1. Parámetros químicos-sanitarios y de metales pesados en los lodos provenientes de
las unidades densificadoras
Evaluación Química-sanitaria
Máximo permitido, a
pH
6-9
DBO, mg/L
60
Nitrógeno amoniacal, mg/L
NR
Nitrógeno orgánico, mg/L
NR
Nitrógeno total, mg/L
40
Fósforo total, mg/L
10
Evaluación de Metales Pesados
Máximo
Máximo
Parámetros
permitido, a
permitido, b
Cobre, mg/L
2,0
NR
Cromo, mg/L
2,0
5,0
Hierro, mg/L
10
NR
Manganeso, mg/L
2,0
NR
Níquel, mg/L
2,0
5,0
Zinc, mg/L
5,0
NR
Aluminio, mg/L
5,0
NR
Parámetros
Valor actual
6,78
187
44,89
12,42
57,31
144,70
Valor actual
0,16
0,53
19,67
3,78
0,38
6,26
0,37
a: Decreto 883 Descargas a cuerpos de agua Gaceta Oficial 5021, b: Decreto 2635 anexo D, NR: No
Reglamentado
Una vez tratados los lodos es conveniente disponer adecuadamente de ellos, por tanto se proyecta
como destino final su aplicación como acondicionador de suelos, por sus potenciales
concentraciones de nutrientes como lo son: fósforo, nitrógeno, hierro, manganeso y zinc, estos
pueden ser de gran utilidad en el área agrícola. La concentración en peso seco para el fósforo y
nitrógeno son de 36,11mg/g y 14,30mg/g respectivamente. El nitrógeno es indispensable para la
vida de las plantas, particularmente cuando se desea favorecer el desarrollo de hojas, por lo tanto
es de gran valor para fertilizar pastos y lechugas. El fósforo es vital para muchas de las etapas de
desarrollo en vegetales; ya que acelera la madurez y fortalece las raíces. En cuanto, al contenido
de metales por encontrarse éstos por debajo de los límites permitidos, su proporción en el lodo es
beneficioso para el acondicionamiento de suelos; ya que, aumentan su capacidad de retención
de agua y mejoran la calidad del cultivo, haciendo posibles las labores agrícolas en suelos
pesados, además disminuyen la erosión de los mismos.
El potencial de reutilización de los lodos hoy en día va en ascenso y representa una alternativa
económica como ecológica de grandes beneficios. La planta potabilizadora al implantar la
propuesta obtendrá una producción de lodo seco de 51,667.00 Kg./mes, se tiene previsto la venta
de éstos lodos para el acondicionamiento de suelos en US$/Kg 0.14., obteniéndose un ingreso
mensual por venta de lodo de US$/mes 7,233.38 que en un año viene a representar US$
86,800.56 al comparar éstos ingresos con los costos anuales de mantenimiento del sistema , se
considera que la puesta en práctica del proyecto es sustentable y aporta beneficios económicos
importantes para la planta potabilizadora, elimina la contaminación progresiva que venia afectando
al río el Torito y se benefician los pequeños y medianos productores agrícolas, por la adquisición
de un abono orgánico que aporta excelentes nutrientes para el suelo. También se estima que el
tiempo de recuperación de la inversión inicial es de 8 meses aproximadamente, valor que hace a la
propuesta mucho más atractiva para la planta de potabilizadora.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En función de las propiedades químicas del lodo obtenido, se evidencia que posee una fuente
importante de nutrientes principales tales como: nitrógeno y fósforo y de tipo secundarios como:
hierro, manganeso y zinc, éstos pueden tener una relevante utilidad en el área agrícola como
acondicionador de suelos.
Los lechos de secado constituyen la alternativa más apropiada para el tratamiento de lodos, debido
a su bajo costo y mantenimiento; además de obtener un producto final que puede ser
completamente aprovechado no generando pasivos ambientales ni problemas ambientales.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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y Water Environment Federation (WEF). (1999). Standard Methods for examination of
water and wastewater. 20a ed. Estados Unidos.
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Interamericana. Mexico
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clasificación y control de la calidad de las aguas.
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2635. (1998). Normas para el control de la recuperación de materiales peligrosos y el
manejo de los desechos peligrosos. Anexo D sobre concentraciones máximas permisibles
en lixiviados.