Tratamiento de fangos

Tratamiento de los sólidos generados
Las plantas generan sólidos y estos deben ser tratados correctamente para que la planta funcione
correctamente, en España existe una ley que regula el tratamiento y el uso de estos sólidos (lodos).
Acondicionamiento
Objetivos: El objetivo del acondicionamiento es hacer coagular partículas de lodo y eliminar agua,
en este acondicionamiento intervienen tratamientos químicos y térmicos.
Factores: Las características (edad, pH, Alcalinidad,tamaño,etc.) de los sólidos influyen
directamente en la coagulación, por esto su almacenamiento está muy controlado.
Productos químicos: El acondicionamiento químico es muy usado y los reactivos que se utilizan
son cloruro férrico, cal y polímeros (Hoy día el cloruro y la cal se han sustituido por los polímeros).
Pruebas de floculación: Consiste en probar varias dosis de productos químicos diferentes y ver
cual genera mejor resultado ( decantación más rápida y efectiva ).
Polímeros: Se usan tres clases de polímeros ( cationicos, anionicos y no ionicos), estos se usan en
función de las características del lodo, tienen que tener carga opuesta a la del lodo para actuar como
un imán y estos pueden ser sólidos o líquidos.
Tratamiento térmico: Este tratamiento se usa para obtener lodo concentrado, se usa calor y presión
para separar el lodo del agua.
Espesamiento
General: Es el primer paso en el tratamiento de lodos, consiste en reducir el volumen de lodo
eliminando agua y existen varias formas de hacerlo, mediante gravedad, bandas de gravedad,
flotación de aire y centrífugas.
Espesamiento por gravedad: Es un proceso óptimo para lodos primarios, es similar a un
sedimentador primario, los sólidos decantan y los líquidos son eliminados, también existen unas
rasquetas que generan movimiento para evitar anaerobiosis. El tiempo de retención es de 24 horas.
Carga: Se expresan en kg de sólidos por metro cuadrado y día, la velocidad de carga variará si el
lodo es una combinación, estos espesadores se diseñan para velocidades de 16-32m3/m2 · día.
Eficacia: Normalmente se obtienen de lodos espesados en el intervalo del 5 -12% a partir de lodos
primarios y del 2 – 3% de lodos espesados a partir de lodos secundarios.
Problemas: Los problemas que surgen pueden ser olores, lodo flotante ( ambos se deben a largos
tiempos de retención o a fallos en el sistema ) y lodo fino ( elevada velocidad de flujo hidráulico ).
Espesamiento FAD: Consiste en burbujear el agua y de esta forma, se consigue que las burbujas se
adhieran a los sólidos y los hagan flotar, a la vez son eliminados por unos sistemas especiales.
Carga FAD: Las plantas que usan el espesamiento FAD operan en condiciones muy específicas, en
este proceso es importante la relación aire sólidos y sus unidades son Kg aire / Kg sólidos. Para
obtener buenos resultados hay que tener en cuenta diversos factores como presión del aire, etc.
Espesamiento por bandas de gravedad: Separa sólidos de líquidos mediante un sistema de
drenaje por gravedad, se usan con lodos secundarios, su tiempo de retención es muy bajo y
requieren de un tratamiento químico. Al agua resultante se le denomina filtrado.
Eficacia: Su velocidad de captura es del 93-98%, la anchura del espesador es variable ( 1-3 m ),
este es un factor importante que determina la velocidad de espesamiento. Se expresa en Kg sol/m·h.
Controles de proceso: La mayor o menor eficacia depende de los ajustes del proceso, los operarios
deben ajustar el proceso para que se pueda tratar la mayor carga posible y menor coste del polímero.
Ajuste mecánico: Los ajustes que se pueden hacer son la distribución de alimentación y la
posición, los demás ajustes se hacen de forma automática, estos son la tensión de la banda, etc.
Lavado: Es muy importante para evitar la obstrucción de la máquina, este lavado es de alta presión.
Estabilización
General: Consiste en una serie de procesos que estabilizan los sólidos para su aplicación final.
Digestión anaerobia: Consiste en degradar toda la materia orgánica y de esta forma reducir el
número de bacterias patógenas, a la vez se reduce el volumen de sólidos ya que buena parte se
elimina en forma de gas o líquido. En este proceso se reducen los olores desagradables.
Bacterias aerobias: Existen dos tipos de bacterias que llevan a cabo el proceso, acidogénicas y
metanogénicas, estas ultimas dependen de las primeras y son extremadamente delicadas.
Proceso anaerobio: Las bacterias acidogénicas consumen la M.O presente en el lodo y producen
ácido y las metanogénicas consumen ese ácido y producen metano , CO2 y agua.
Carga orgánica: Es un parámetro que hay que tener muy controlado ya que excesiva carga
producirá un pH bajo y la baja efectividad del proceso y una baja carga producirá inestabilidad.
Sobrenadante: Constituye el líquido que se forma en el digestor y es enviado a cabecera de
tratamiento debido a que contiene muchos sólidos en suspensión, amonio y una alta DBO.
Configuración: La estabilización puede llevarse a cabo por dos vías, dos etapas y una etapa.
Dos etapas: Consiste en un digestor que es donde se produce la mayor parte de la descomposición
del lodo y donde se forma el gas, en el tanque secundario se produce el almacenamiento y
compactación del lodo, ademas se produce la decantación y separación entre lodo y sobrenadante.
Una etapa: Los procesos de digestión y decantación ocurren en el mismo, estos procesos son
difíciles de controlar, la morfología de los tanques es en forma de huevo y su tamaño es variable.
Cubiertas de los digestores: Pueden ser fijas o flotantes, las fijas, el nivel de lodo y líquido que se
retira del digestor primario debe ser igual que el que entra para no variar la presión del gas, en las
flotantes, la cubierta sube y baja y no es necesario el control estricto de estos niveles.
Recirculación: Consiste en hacer pasar lodo a través de un sistema de calefacción, el cual produce
que la temperatura sea constante entre 32-37ºC, los sólidos digeridos son eliminados por bombeo.
Gas/Presión: Cuando el digestor trabaja produce gas, este se elimina mediante tuberías controladas
por válvulas, cuando se supera cierto valor, se elimina gas hasta que se llega a la presión adecuada.
Riesgos: Si se rompe el digestor se puede generar una mezcla explosiva que genera mucho riesgo
para los operadores, igual ocurre con la limpieza de estos, las partículas pueden generar riesgo.
Operación: Se refiere al sistema de eliminación de vapor de agua que se produce en el digestor ,
para drenar el sistema, una válvula permanece abierta mientras la otra permanece cerrada.
Mezcla: Es importante para que haya un íntimo contacto entre bacterias y lodo para su digestión y
para evitar la formación de costras, la mezcla puede hacerse de forma mecánica o con gas.
Controles del proceso: El operador debe ajustar los parámetros que participan en el proceso para
obtener un sobrenadante de buena calidad y una reducción de M.O en volumen 40 - 60 %.
Problemas: Los problemas que aparecen, se reflejan mediante unos indicadores, estos son niveles
de alcalinidad y ácidos volátiles, producción y calidad del gas y pH.
Ácidos volátiles: Si su valor se modifica, surgirán problemas en el digestor, tanto si el valor
aumenta drásticamente o como si disminuye, para evitarlo se añaden productos que modifican el pH
Producción de gas: El gas producido tiene una concentración de metano del 65%, si este % varía,
lo hace el color de la llama, si el % baja el color tiende a amarillento.
Problemas: Cuando aparecen problemas, deben chequearse ciertos parámetros como la temperatura
del digestor, carga hidráulica y bombeo de agua y comprobar que estos están correctamente.
Resumen: Para saber que una planta opera de forma correcta, los valores de reducción de sólidos
están 40-60% y se debe obtener un sobrenadante de buena calidad, si no ocurre esto, hay 2
indicadores que lo muestran ( ácidos volátiles y baja producción de gas ).
Digestión anaerobia: Esta digestión se usa en plantas pequeñas ya que es más fácil de operar.
Operación: La digestión debe realizarse controlando los valores de los parámetros que entran en
juego dentro del intervalo donde operan al máximo rendimiento, estos parámetros son pH,
concentración de oxígeno disuelto, mezcla de agua, temperatura y tiempo de retención.
Proceso aerobio: El material que tratan es de baja concentración en M.O y por lo tanto hay escasez
de alimento para los microorganismos, en este proceso el volumen de sólidos es bajo.
Componentes: Cuando se trata de plantas pequeñas se usan digestores en una etapa y cuando son
grandes en dos etapas, los sólidos se eliminan y se les da una aplicación.
Pruebas: Para asegurar que una planta de tratamiento de lodos opera de forma correcta, el operador
debe controlar los parámetros que entran en juego de forma correcta.
DATA: Es un nuevo sistema de reducción de sólidos que en 5-6 días reduce un 38% de sólidos,
consiste en operar de forma aerobia con bacterias termofílicas, entre 40 y 65 ºC.
Oxidación a baja presión: Es un sistema poco utilizado ya que requiere un equipo muy costoso, se
opera entre 149 - 204 ºC y 1720 - 2750 kPa de presión durante 15 - 40 minutos en el reactor.
Concentración
General: Es el proceso que sigue a la estabilización, aunque no es estrictamente necesaria la
estabilización para realizar la concentración. Hay varias formas de concentración.
Centrífugas: Es un proceso de separación de sólidos y líquidos usando fuerza centrífuga, el
mecanismo más usado es el de cuba, en este proceso existe un tratamiento químico importante.
Filtros de bandas: Son de los más usados, consiste en aplicar presión sobre el lodo para que este
elimine el agua, para que exista una alta eficacia es importante que haya un acondicionamiento.
Eficacia: La concentración (eficacia) del pastel, depende de las características de sólidos que
alimentan el sistema, estos filtros poseen varias componentes para eliminar el agua de los lodos.
Operación: Los operadores deben controlar las variables que entran en juego en el proceso, además
estos sistemas cuentan con ajustes automáticos para que el proceso sea lo más eficiente posible.
Prensas de plancha: Son utilizados en industria y son sistemas discontinuos, consisten en
introducir lodo y aplicarle una presión de 1380 - 1730 kPa durante 1,5 - 4 horas, de esta manera el
agua sale, es necesario aplicar un tratamiento químico para aumentar la eficacia.
Filtros de vacío: Consiste en introducir el lodo en un espacio cerrado (cilindro con una cubierta de
tejido) y aplicarle vacío. Cuando esto ocurre la cubierta del cilindro absorbe el agua y la elimina.
Eras de secado: Consiste en dejar el lodo sobre una superficie de grana y esperar que el calor
evapore el agua y seque el lodo. El tiempo de retención o secado depende del clima.
Eras de secado a vacío: Es el mismo sistema que el anterior, la diferencia reside en que por la parte
de abajo se aplica vacío, de esta forma el agua drena por la superficie del plato y es eliminada.
Reducción de sólidos
General: En algunas plantas se usan equipos de reducción como la incineradores o secadores
Incineradores: Consiste en quemar los sólidos, eliminando los agentes patógenos, humedad y M.O.
En este proceso el residuo que queda son cenizas que tendrán una aplicación después del proceso.
Secadores: Su función es la de eliminar el mayor % de agua posible del fango para de esta forma
reducir el volumen total que ocupa el fango.
Generalidades de los lodos
Para evitar problemas ecológicos debido a los contaminantes vertidos a los cauces de los rios, surge
la necesidad de tratar las aguas residuales, con este tratamiento surgen sólidos que hay eliminar y es
en este punto donde se desarrolla el artículo.
Destino final de lodos
Los lodos se generan como consecuencia de una separación entre sólidos y líquidos del agua
residual, con los lodos generados no hay un único sistema de eliminación sino que hay múltiples,
esto se debe a las posibles consecuencias que pueden producir los múltiples contaminantes
presentes. Para diseñar una planta de tratamiento deben predecirse las características de los lodos
resultantes y su destino.
Destino vertedero
Vertedero controlado: Deben cumplirse unas características concretas en cuanto al suelo,
condiciones sanitarias, distancia a recorrer, etc. Se usan cuando es viable económicamente.
Vertido al mar: Es una práctica que afortunadamente está desapareciendo, solo algunos países la
siguen practicando, hay que decir que vierten un % bajo y con un estudio minucioso de los daños.
Destino incineración
Se presentan los pro y contras de la incineración, resulta viable desde el punto de vista de ahorro en
equipos y procesos de digestión etc. y en contra tiene la emisión de gases.
Utilización agrícola de lodos
Constituye la mejor forma de utilización de los sólidos ya que se trata de un reciclaje total de la
materia orgánica que a la vez sirve para aumentar el rendimiento agrícola.
Importancia de la materia orgánica: En un suelo la presencia de M.O es vital ya que constituye
un almacén a largo plazo de materia mineral, la parte orgánica se va degradando poco a poco y se
convierte en mineral, que es el alimento de las plantas, esto a su vez aumenta la fertilidad del suelo.
Lodos como fuente de materia orgánica: Los lodos representan una fuente muy alta de materia
orgánica que puede sustituir al estiercol y a los abonos químicos.
Producción de lodos y su aplicación al sector agrario: En España obtienen al año 750000
toneladas de compost, en términos reales se obtienen 500000 toneladas de compost para agricultura.
Características agronómicas de los lodos: El compost generado a partir de los lodos contiene
todos los nutrientes básicos ( N, P, etc. ) y micronutrientes, los cuales no se aportan en los sintéticos.
Normativa sobre utilización de lodos: En España la utilización de lodos viene regulada por el
Real Decreto 1310/1990 de 29 de octubre de 1990 del Ministerio de Agricultura, Pesca y
Alimentación, este se puede resumir en 6 puntos clave.
Situación real en España
En España, solo el 45 % de los residuos generados en plantas depuradoras son utilizados para uso
agrícola, esta situación se da debido a un déficit de plantas depuradoras y a una gestión inadecuada
de los sólidos, esto con el tiempo se subsanará y se podrá dotar a los cultivos de una gran cantidad
de materia orgánica que es muy necesaria. También, los residuos con concentraciones altas de
metales pesados pueden usarse en zonas degradas para aumentar su fertilidad y regenerarlas.
Existen multitud de aplicaciones que en un futuro se llevarán a cabo.
Ministerio de agricultura, pesca y alimentación
El texto hace referencia a los beneficios que presentan los residuos y a los perjuicios que pueden
presentar los residuos con concentraciones altas de metales pesados, por esto no todos los residuos
se pueden usar como abono y por esto el ministerio establece unas pautas a seguir para su correcta
utilización, estas pautas se basan en 8 artículos.