unidad 8 - Aula Virtual del Agua

CURSO DE ESTACIONES DEPURADORAS DE AGUAS RESIDUALES (EDAR’s)
UNIDAD 8: SOLIDOS
Capítulo: General
Sección: General
Esta unidad se centrará en las instalaciones para el tratamiento de sólidos.
Todas las plantas producen sólidos durante el proceso de tratamiento. Estos sólidos
deben ser recogidos, estabilizados y eliminados para que el proceso funcione
correctamente.
En nuestro país existe una legislación, basada en la legislación comunitaria, que regula
la utilización de estos sólidos para que no presenten riesgos para la salud pública y el
medio ambiente. Esta legislación establece las cantidades de contaminantes
(inorgánicos y microbiológicos) que pueden estar presentes en los sólidos para un
determinado uso..
Esta legislación está constituida por un Real Decreto de 1990 y ha entrado en rigor a
partir de ese año.
En este Real Decreto se establecen los límites máximos de metales pesados, compuestos
tóxicos y microorganismos que deban estar presentes en el lodo o sólido para su
utilización en agricultura y compostaje.
Se establecen asimismo los tipos de tratamiento y los directrices aplicables a los lodos
que sobrepasan esto límites. Los operadores deben conocer esta legislación y aplicarla.
En los últimos años han aparecido nuevas tecnologías par el tratamiento de lodos. En
esta unidad se estudiarán tanto las tecnologías más conocidas, la digestión, el
espesamiento y la concentración, como las tecnologías más modernas: estabilización
alcalina y compostaje.
Capítulo: Acondicionamiento
Sección: Objetivos
Acondicionamiento.
El acondicionamiento es un proceso utilizado para mejorar la eficacia del espesamiento
o concentración. El acondicionamiento está acompañado de tratamiento químico o
térmico.
El objetivo del acondicionamiento es:
•
•
Hacer coagular partículas de lodo; y
Eliminar agua retenida.
El acondicionamiento está afectado por una serie de factores, como las características
del lodo, la manipulación del mismo y el tratamiento anterior. El acondicionamiento
también se ve afectado para la floculación y separación posterior a la adición de
productos químicos.
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UNIDAD 8: SOLIDOS
Capítulo: Acondicionamiento
Sección: Factores
Las características de los sólidos son factores que tienen influencia sobre el proceso de
acondicionamiento. La alcalinidad, el tamaño de partícula, la carga superficial de la
partícula, la concentración de sólidos y la relación de lodo primario y secundario,
contribuyen al éxito o al fracaso del acondicionamiento.
Si el lodo ha sido almacenado durante mucho tiempo se hace inestable o "viejo". Un
lodo viejo necesita la aplicación de más componentes químicos que un lodo fresco. La
manipulación y almacenamiento del lodo deben ser cuidadosamente controlodos.
Un adecuado acondicionamiento supone una adecuada coagulación y floculación de los
sólidos. Un sistema de acondicionamiento químico dispone de:
•
•
•
•
Equipo de alimentación química.
Puntos de dosificación y alimentación
Equipo de mezcla de los compuestos químicos con el lodo
Floculación y separación.
En el acondicionamiento térmico, se precisa de una adecuada presión y temperatura.
Capítulo: Acondicionamiento
Sección: Productos químicos.
En las plantas de tratamiento, los sistemas de acondicionamiento químico son utilizados
más frecuentemente que los de aconcionamiento térmico. Los reactivos utilizados son
fundamentalmente cloruro férrico, cal y polímeros.
El cloruro férrico y la cal se utilizan con filtros de vacío para mejorar su eficacia. Las
concentraciones óptimas dependen de las características del lodo. Estos reactivos se
mezclan con el lodo antes de enviarse al filtro de vacío.
El tanque de acondicionamiento tiene una velocidad variable para ajustar las
condiciones de mezcla y flujos de lodo y floculantes. Normalemtne las dosis son 2 - 10
% del contenido en sólidos para el cloruro férrico y 5 - 40 % para la cal.
Actualmente el cloruro férrico y la cal han sido reemplazados por polímeros orgánicos.
Hay muchos tipos de polímero utilizados para el acondiconamiento. Deben realizarse
pruebas de floculación para seleccionar el polímero más adecuado y la concentración
idónea.
Capítulo: Acondicionamiento
Sección: Pruebas de floculación
Las pruebas de floculación se llevan a cabo en serie utilizando varios recipientes que se
colocan en un mezclador múltiple como el que se muestra aquí. Cada recipiente
contiene diferente dosis de productos químicos. Estos se mezclan rápidamente con el
lodo y se agitan para favorecer la floculación.
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UNIDAD 8: SOLIDOS
Después se para la agitación y se observa la decantación. Se estudian los flóculos y la
densidad del agua.
De esta forma se selecciona el mejor producto químico y dosificación. También se lleva
a cabo un estudio económico para elegir el reactivo mejor al precio más razonable.
Capítulo: Acondicionamiento
Sección: Polímeros.
Hay tres tipos de polímeros utilizados en las plantas de tratamiento de aguas residuales:
•
•
•
Polímeros catiónicos.
Polímeros aniónicos.
Polímeros no iónicos.
Un polímero catiónico tiene carga positiva, uno aniónico negativa, y uno no iónico no
tiene carga. Debe solucionarse el que se adecué a las partículas cargadas del lodo.
El proceso debe suponerse como un imán. Si se eligen partículas de la misma carga, se
repelerán y no habrá floculación.
Sin embargo, partículas de carga opuestas se atraerán como dos polos opuestos de un
imán.
La mayoría de las plantas utilizan polímeros catiónicos para un lodo secundario. A
veces se requieren varios polímeros.
Los polímeros puede ser utilizados secos o líquidos, también pueden utilizarse como
emulsión. Los polímeros secos pueden aplicarse en forma de polvo, gránulos o
escamas.
Los polímeros secos son difíciles de disolver, luego deben ponerse primero en una
solución y mezclarse precisamente con agua de buena calidad. Después la solución se
mezcla lentamente durante un tiempo predeterminado. Los fabricantes recomiendan el
tiempo y la velocidad de mezcla.
Este tiempo permite al polímero disolverse y activarse. En realidad, la molécula del
polímero se extiende durante el proceso. Si la mezcla es demasiado vigorosa el
polímero puede perder fuerza.
Los polímeros líquidos se bombean desde tanques de almacenamiento a los tanque de
mezcla.
La cantidades adecuadas de polímero y agua se añaden a dos tanques de mezcla para un
adecuado acondicionamiento. Posteriormente la solución del polímero del tanque de
mezcla se bombea a los tanques de espesamiento y concentración.
Equipos de mezcla de polímero de alta potencia son utilizados comúnmente en las
plantas de tratamiento, como el que puede verse aquí. Estos equipos reemplazan los
grandes tanques discontinuos.
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Capítulo: Acondicionamiento
Sección: Tratamiento térmico
Las unidades de acondicionamiento térmico son utlizadas para producir un lodo
concentrado. Estos sistemas utilizan calor y presión para separar las partículas de lodo
del agua. Esto proceso se describe después en esta unidad.
Capítulo: Espesamiento
Sección: General.
ESPESAMIENTO.
Generalmente el lodo se somete a espesamiento antes de la dispersión, concentración o
utilización final. El lodo se espesa eliminando agua y por tanto reduciendo el volumen.
Un volumen más pequeño favorece la manipulación.
Hay varios métodos de espesamiento utilizados en las plantas de tratamiento. Los más
comunes son:
•
•
•
•
Espesadores de gravedad.
Espesadores de bandas de gravedad.
Espesadores de flotación de aire.
Centrífugas.
Las plantas de tratamiento puden utilizar uno o más procesos.
Existen varias razones para explicar por qué el agua en exceso debe separarse del lodo
antes de efectuar otro tratamiento. Por ejemplo, en la digestión anaerobia un lodo
espesado mejorará las condiciones de operación del reactor. Los costes de operación
serán más bajos porque el volumen a calentar será menor, asío como el volumen de
sobrenadante.
El
espacio
requerido
también
será
menor.
Si el lodo se espesa del 2 % al 4% en sólidos, el volumen de lodo se reducirá a la mitad.
Si el lodo se va a concentrar, el espesamiento reducirá los costes de la concentración.
Capítulo: Espesamiento
Sección: Espesamiento por gravedad.
Espesamiento por gravedad
Esto es un espesador de gravedad. Un espesador de gravedad es similar a un
clarificador circular. El lodo entra en el centro del espesador y los sólidos
decantan en una carpa en el fondo.
Una rasqueta móvil mueve los lodos, al igual que en los clarificadores. Sin embargo,
estas rasquetas son ligeramente diferentes.
Muchas rasquetas tienen picos verticales en la parte superior, para favorecer el proceso.
El mecanismo de rascado produce una agitación adecuada y los picos eliminan burbajas
de gas y mantienen el lodo en el centro, desde donde se bombea a otro proceso. La
eliminación de burbujas y la agitación de la capa producen el espesamiento.
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El flujo sobrenadante se envía al influente de planta o al tratamiento primario.
El tiempo de retención se ve afectado por lo fresco que sea el lodo. Si el lodo se
mantiene demasiado tiempo puede hacerse anaerobio y alcanzar la superficie del
tanque. 24 horas es un tiempo considerado adecuado para producir el mejor
espesamiento.
La calidad del lodo afecta al nivel de espesamiento. Los espesadores de gravedad
trabajan adecuadamente con lodo primarios. Puede espesarse correctamente el lodo del
5 al 10 %.
Los espesadores de gravedad no trabajan bien con lodos secundarios, debido a las
malas características de compactación y exceso de lodo activo. Puede obtenerse algo de
espesamiento, pero se necesita un elevado tiempo de retención.
Incluso un lodo secundario mezclado con un primario no produce buenos resultados. A
veces es necesaria la adición de productos químicos para mejorar la decantación y
permitir altas cargas. Se utilizan principalmente cloruro férrico y cal, también
polímeros
Capítulo: Espesamiento
Sección: Carga.
Las cargas de los espesadores de gravedad se expresan como velocidades de carga de
sólidos, en kg de sólidos por m2 y día (kg/m2 · d). Las velocidades de carga típicas de
un espesador son:
•
•
•
Lodo primario: 100 - 150 kg/m2 · d
Lodo activo: 20 - 40 kg/m2 · d
Lodo de lecho fijo: 35 - 50 kg/m2 · d
Estas velocidades de carga cambiarán si el lodo a espesar es una combinación. Por
ejemplo, un lodo polímero y un lodo activo se bombean normalmente a una velocidad
de carga de 24 - 68 kg/m2 · d.
Los espesadores de gravedad se diseñan también para operar a una velocidad
superficial de flujo de 16 - 32 m3/m2 · d. La velocidad superficial de flujo se reduce
cuando la proporción de lodo secundario es mayor.
Vamos a calcular la carga de sólidos y la velocidad superficial de flujo utilizando los
parámetros:
•
•
•
•
Concentración de lodo primario = 4%.
Flujo de lodo primario = 200 m3/d
Número de espesadores por gravedad = 1
Diametro del espesador por gravedad = 9 m
Recordando, 1% de sólido corresponde a 10000 mg/L, luego 4% es 40000 mg/L, y el
área superficial es pr2 o 0,785 d2, donde r es el radio y d el diámetro.
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Velocidad de carga de sólidos = sólidos (kg/d)/área superficial (m2)
= (200 m3/d · 40000 mg/L · 10-6 kg/mg · 103 L/m3)/(0,785 · 92 m2)
= (8000 kg/d)/(63,6 m2)
= 125,8 kg/m2·d
La velocidad superficial de flujo será:
Velocidad superficial de flujo = flujo de lodo (m3/d)/área superficial (m2)
= (200 m3/d)/(63,6 m2)
= 3,15 m3/m2·d
La velocidad de flujo está bien por debajo de las velocidades de flujo hidráulico. La
carga de lodo está en el rango típico. Una baja velocidad hidráulica puede aumentarse
añadiendo agua residual. Esto puede también mantener el espesador con lodo fresco y
mejorar el proceso.
Capítulo: Espesamiento
Sección: Eficacia
Cuando un espesador de gravedad opera adecuadamente, puede alcanzar una velocidad
de captura de sólidos del 90 - 95%. Típicamente, con un lodo primario se obtienen
lodos espesados en el intervalo 5 - 12%. Cuando el espesador de gravedad está
alimentado con un lodo secundario, el lodo espesado es del 2 - 3% en solidos.
Capítulo: Espesamiento
Sección: Problemas.
Los problemas de operación típicos de los espesadores por gravedad son:
•
•
•
Olores.
Lodo flotante.
Lodo fino.
Los olores y el lodo flotante pueden ser debidos a los largos tiempos de retención o al
fallo del mecanismo colector. El lodo fino puede ser resultado de una elevada velocidad
de flujo hidráulico, excesivo lodo bombeado desde el espesador o a un fallo del
mecanismo colector.
El lodo espesado se elemina del espesador de gravedad y se transfiere a un digestor
anaerobio u otro proceso. El lodo espesado se elimina por una bomba de
desplazamiento positivo, una bomba de pistón o de diafragma.
Capítulo: Espesamiento
Sección: Espesamiento FAD.
Espesamiento
por
flotación
de
aire
disuelto.
Otro método utilizado para espesar el lodo se llama flotación de aire disuelto o
FAD.
En el método FAD, pequeñas burbujas de aire atacan a las particulas de sólidos
en suspensión del lodo. Estas burbujas de aire hacen flotar a los sólidos en la
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superficie, de donde son barridos mediante un sitema especial. Aquí se muestra
cómo las burbujas de aire se unen a las partículas de lodo.
El diagrama muestra cómo funciona el proceso. Parte del efluente del sistema FAD se
recircula en presencia de aire para producir una solución sobresaturada. Esta solución
se mezcla con el lodo influente.
Cuando el flujo presionado retorna a la presión atmosférica, se forman muchas burbujas
pequeñas. Las burbujas arrastran a los sólidos a la superficie del tanque y allí son
retiradas. Los sólidos más pesados decantan en el fondo y se eliminan con rascadores.
El espesamiento por FAD normalmente trabaja mejor cuando las partículas de lodo son
ligeras o tienden a flotar más que a hundirse. Por esta razón, la flotación de aire se
utiliza principalmente para espesar lodos activos secundarios. Los operadores deben
espesar una alta eficacia en el espesamiento FAD de lodos activos.
Para mejorar la eficacia del espesamiento del proceso FAD se utilizan producto
químicos (principalmente polímeros).
Las unidades de FAD se diseñan para alcanzar una mínima concentración de sólidos
flotantes del 4%, aunque a menudo se obtiene 5 - 6%.
Los espesadores de FAD pueden ser circulares o rectangulares, aunque los principios de
operación son similares.
Capítulo: Espesamiento
Sección: Carga FAD.
Los espesadores FAD se diseñan y operan a velocidades de carga de sólidos
específicas. Si no se utilizan productos químicos, la velocidad de carga de sólidos suele
ser 2 - 49 kg/m2 h.
Otro importante aspecto del espesador FAD es la velocidad de elevación de los sólidos.
Esta velocidad es el tiempo que tardan los sólidos en alcanzar la superficie. Un
espesador FAD que opere correctamente debe tener una velocidad de elevación menor
de 25 segundos.
Los operadores deben conocer un término llamado relación aire-sólidos. La relación
aire-sólidos se expresa como kg aire:kg de sólidos. Esta relación afecta a la velocidad
de elevación del lodo.
Una relación típica es 0,02:0,04, dependiendo de propiedades del lodo, como el IVL.
Algunos factores a tener en cuenta en el control del proceso FAD son:
Espesor de la capa de lodo.- La capa de lodo flotante influirá en la superficie del
rascador de superficie utilizado para eliminar el lodo continuo o discontinuo.
Normalmente esta capa de lodo es de 20 - 60 cm de espesor .
Presión de aire.- Normalmente la presión de aire se mantiene entre 280 y 480 KPa.
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Velocidad de flujo de aire.
- La velocidad de flujo de aire se utiliza para mantener una relación aire-sólidos.
Velocidad de recirculación.- Generealmente es del 100 - 300 % del flujo influente.
Capítulo: Espesamiento
Sección: Espesamiento por bandas de gravedad.
Espesamiento por bandas de gravedad.
Otro método de espesamiento utilizado en las plantas de tratamiento es el espesador por
bandas de gravedad. Este tipo de espesadores se diseñan normalmente para espesar un
lodo secundario, como un lodo activo, con concentraciones de sólidos de 0,5 - 1,5 %
Un espesador por bandas de gravedad separa los sólidos del agua libre utilizando el
drenaje por gravedad sobre una banda horizontal como se muestra aquí.
Los espesadores por bandas de gravedad requieren generalmente un acondicionamiento
químico. Suelen utilizarse polímeros en concentraciones 0,10 - 0,25 % en volumen,
para obtener una buena floculación.
La solución de polímero puede mezclarse con los sólidos en la tubería de entrada o en
un tanque de acondicionamiento en el espesador. La mezcla se alcanza en una tubería
cuando el tiempo de retención es 30 - 60 segundos antes de alcanzar el espesador.
Los sólidos acondicionados entran en el espesador distribuyéndose a lo largo de la
banda.
Los sólidos se mueven por la banda horizontal y el agua fluye a través de las bandas.
Existen sistemas de movimiento de los sólidos, para favorecer la eliminación de agua.
Los sólidos acondiconados adecuadamente tienen la apariencia del requesón al entrar
en la banda.
El agua que pasa por la banda se conoce como filtrado. El filtrado se recoge y se envía
de nuevo al tratamiento.
Los sólidos espesados se separan de la banda con un rascador y se transfieren a otro
proceso, normalmente con una banda de desplazamiento positivo.
Capítulo: Espesamiento
Sección: Eficacia.
La concentración típica de sólidos para los sólidos espesados es 4 - 9 %. Un espesador
por bandas de gravedad tiene una velocidad de captura de sólidos del 93 - 98 %.
Los espesadores por bandas de gravedad se diseñan con diferentes anchuras.
Normalmente es 1 - 3 m. La anchura del espesador es uno de los factores que afecta a la
velocidad de carga.
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La velocidad de carga de sólidos se expresa normalmente en kilogramos de sólidos por
hora y metro de anchura (kg sólido/h · m).
Capítulo: Espesamiento
Sección: Controles de proceso.
Los operadores tienen que hacer algunos ajustes del proceso para mejorar la eficacia del
espesador. Estos ajustes incluyen:
•
•
•
•
Velocidad de alimentación del polímero;
Velocidad de la banda;
Velocidad de alimentación de sólidos; y
Ajustes mecánicos.
Una buena floculación de los sólidos y un mayor espesamiento dependen de la eficacia
del proceso de acondicionamiento. Los operadores deben asegurar la concentración de
sólidos más alta y el menos coste del polímero.
Los espesadores por bandas de gravedad permiten ajustar la velocidad de las bandas:
cuanto más alta sea, más cantidad de sólidos pueden ser tratados. Sin embargo, a mayor
velocidad menor concentración de sólidos. Los operadores deben solucionar la
velocidad adecuada, que permita alcanzar los mejores resultados tratando la cantidad de
sólidos adecuada.
La velocidad de alimentación de sólidos puede ajustarse para alcanzar la velocidad de
carga adecuada (en kg/h). Por ejemplo, si la velocidad de concentración es 0,5 %, la
velocidad de carga hidráulica puede ajustarse para alcanzar 2000 kg/h·m. Si la
concentración de sólidos se incrementa al 2 %, la carga hidráulica debe reducirse para
que la carga de sólidos se mantenga en 2000 kg/h·m.
Capítulo: Espesamiento
Sección: Ajuste mecánico.
Los ajustes mecánicos que los operadores pueden hacer en los espesadores por bandas
de gravedad son la distribución de alimentación y la posición. Algunas máquinas
pueden cambiar el ángulo para mejorar el espesamiento.
Este tipo de espesadores tienen ajustes automáticos que los operadores deben chequear
para asegurar que trabajan correctamente. Estos ajustes incluyen la tensión de la banda
y tracción.
Los cilindros hidráulicos se mueven periódicamente para asegurarse de que la banda no
fuerza demasiado un lado de la máquina. Existen sensores que mandan una señal al
sistema hidráulico para ajustar la tracción de la banda si esto ocurre. Del mismo modo,
si la tensión es muy baja y la banda resbala, el sistema se ajusta automáticamente.
Capítulo: Espesamiento
Sección: Lavado.
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Un factor importante de los espesadores por bandas de gravedad es el sistema de lavado
por pulverización. Si la banda no está limpia, puede obturarse con los sólidos y no
permitir el paso del agua.
Para asegurar que la banda está limpia, los espesadores poseen un lavado a alta presión.
Este sistema de pulverización está situado en diferentes puntos de la banda, después de
que los sólidos dejan la misma, para asegurar un correcto lavado. La presión mínima
requerida es 586 KPa.
Los operadores deben ser conscientes de que es posible utilizar otros sistemas de
espesamiento, como centrífugas o espesadores de tambor rotatorio. Las centrífugas se
tratan posteriormente en esta unidad (concentración).
Capítulo: Estabilización
Sección: General.
Estabilización.
Casi todos los procesos de tratamiento de aguas residuales suponen la producción de
lodos (sólidos).
En muchas plantas el lodo es primario sometido a espesamiento y luego transferido a
un proceso de estabilización para un tratamiento posterior. Estos sólidos estabilizados o biosólidos- son entonces enviados para su aplicación final. Los procesos de
estabilización son la digestión anaerobia, la digestión aerobia y la conducción a baja
presión.
Capítulo: Estabilización
Sección: Digestión anaerobia
Digestión anaerobia.
La digestión anaerobia se produce en un digestor anaeróbico que puede presentar la
estructura siguiente. Las bacterias anaerobias descompones los sólidos en ausencia de
oxígeno.
El objetivo de una digestión es reducir y estabilizar el material orgánico. En otras
palabras, la digestión rompe y después descompone el material orgánico. Debido a que
los sólidos orgánicos han sido estabilizados, se denominan biosólidos.
Después de una adecuada disgestión los sólidos digeridos tienen poca actividad
bacteriana. Esto significa que las bacterias patógenas se han reducido enormemente en
número. Las demás mueren de forma natural. Si el sistema funciona adecuadamente, el
olor de los sólidos digeridos es mucho menor y no tan desgradable como el de los
sólidos sin digerir.
Finalmente, el volumen de sólidos orgánico es menor, debido a que en el proceso de
digestión aproximadamente la mitad de los sólidos se transforman en gas o líquido.
Capítulo: Estabilización
Sección: Bacterias anaerobias.
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La digestión anaerobia es un proceso biológico, luego los operadores deberían saber
acerca
de
las
bacterias
que
desarrollan
el
proceso.
Hay dos tipos generales de bacterias que llevan a cabo la digestión anaerobia. Para
alcanzar una buena digestión, ambos tipos deben estar presentes y trabajar juntos.
El primer tipo son las bacterias acidogénicas (formadoras de ácidos). Estas bacterias
producen ácidos en la reducción de la materia orgánica. Estas bacterias se desarrollan
bien en ambientes anaerobios y continuan el crecimiento mientras haya comida
disponible. Mientras crecen continuan produciendo ácido en el digestor.
El otro tipo de bacterias importantes en la digestión anaerobia son las bacterias
metanogénicas (formadoras de metano). Las bacterias metanogénicas consumen el
ácido producido por las bacterias acidogénicas y producen metano como producto final.
El balance entre ambos tipos de bacterias debe mantenerse
Las bacterias acidogénicas continuarán digeriendo material orgánico y produciendo
ácido
mientras
tengan
sustrato
disponible.
Los operadores deben ser muy cuidadosos en proporcionar un ambiente adecuado a las
bacterias metanogénicas, bacterias extremadamente sensibles y que incluso bajo las
mejores condiciones no crecen tanto como las acidogénicas.
Las bacterias metanogénicas solamente trabajan bajo condiciones anaerobias y
cualquier mínimo cambio en carga, pH o temperatura puede afectar a estos organismos.
Por ejemplo, pueden verse afectadas por cambios de 0,6 ºC/día. La mayor parte de los
digestores trabajan entre 32 y 37 ºC. Esto corresponde a un rango de temperatura
mesofílico.
Todo esto significa que una adecuada operación del digestor anaerobio depende del
mantenimiento de un ambiente óptimo para las bacterias metanogénicas. Estas bacterias
son esenciales para la eliminación del ácido orgánico producido por las bacterias
acidogénicas.
Si las bacterias metanogénicas no pueden desarrollarse, el resultado será que se formará
una excesiva cantidad de ácido en el digestor. El lodo no será digerido y aparecerá un
fuerte olor ácido. Cuando esta situación se produce el proceso continua a peor, puesto
que el pH del digestor cada vez es más bajo ("reactor ácido"). Por tanto, es importante
conocer bien lo que ocurre en el digestor.
Capítulo: Estabilización
Sección: Proceso anaerobio.
Esta figura muestra lo que ocurre en el proceso de digestión.
La cantidad de ácidos orgánicos producidos (llamados ácidos volátiles) dependen de la
cantidad de alimento disponible.
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En un digestor que opera correctamente, el ácido producido por las bacteria
ácidogénicas es consumido por las bacterias metanogénicas a medida que se produce.
Las bacterias metanogénicas transforman el ácido en metano, dióxido de carbono y
agua.
Capítulo: Estabilización
Sección: Carga orgánica
Se han discutido dos de los factores ambientales que afectan a las bacterias
metanogénicas (pH y temperatura) y por tanto a la efectividad del proceso. Otro factor
importante es la carga orgánica del digestor.
La carga orgánica debe ser mantenida en un rango adecuado. Si es demasiado alta las
bacterias acidogénicas se multiplicarán rápidamente y producirán una gran cantidad de
ácido.
En esta situación las bacterias metanogénicas no podrán consumir todo el ácido y el pH
del digestor descederá, dando lugar el fracaso del proceso.
También pueden producirse problemas si la carga orgánica es muy baja, puesto que no
habrá suficente ácido producido para mantener vivas un número adecuado de bacterias
metanogénicas.
Incluso, un pequeño aumento de la carga en esta situación supondrá un exceso de ácido
y el proceso fallará de nuevo.
Los gases producidos en el digestor son fundamentalmente metano y dióxido de
carbono. Alrededor de un 65 % del gas es metano, 30 % dióxido de carbono y 5 % otros
gases. El metano normalmente se almacena y se utiliza como fuente de energía para
calentar los digestores y los edificios de la planta de tratamiento.
La mayoría de los digestores tienen equipos de mezcla que rompen las formaciones
sólidas de la superficie. La acción de estos mezcladores (a menudo de gas) distribuye el
color por el digestor, previene la formación de áreas muertas y mezcla los
microorganismos y la alimentación.
Capítulo: Estabilización
Sección: Sobrenadante.
Cuando se para la mezcla para decantar, se forma el sobrenadante. El sobrenadante
incluye agua que se ha formado en el proceso de digestión. Normalmente se envía a
cabecera de planta, puesto que posee muchos SS, DBO y amonio.
Este es el resultado de lo que ocurre en el digestor. Los sólidos bien digeridos se
concentran fácilmente y tienen un olor reducido. Deben tener una apariencia hinchada y
color negro.
Rayas de color gris indican al operado que la digestión ha sido incompleta. En una
digestión adecuada, debe esperarse en el lodo 40 - 60 % menos sólidos orgánicos que
en el lodo influente.
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Los sólidos digeridos son posteriormente concentrados y utilizados en agricultura o
para otros fines. Los sólidos digeridos líquidos pueden ser aplicados para agricultura en
un lugar adecuado.
Las bacterias acidogénicas continuarán digeriendo material orgánico y produciendo
ácido
mientras
tengan
sustrato
disponible.
Los operadores deben ser muy cuidadosos en proporcionar un ambiente adecuado a las
bacterias metanogénicas, bacterias extremadamente sensibles y que incluso bajo las
mejores condiciones no crecen tanto como las acidogénicas.
Capítulo: Estabilización
Sección: Configuración
El primer punto a considerar es que el proceso puede llevarse a cabo por dos vías. En
esta unidad se discutirán ambos: procesos en una etapa y dos etapas.
Capítulo: Estabilización
Sección: Dos etapas.
El diagrama muestra el sistema de digestión anaerobia de dos etapas.
En el sistema de dos etapas se utilizan dos tanques. El primero se llama digestor
primario y se utiliza para calentar, mezclar y romper el lodo. Esta rotura permite la
formación de agua a partir de los sólidos digeridos.
El segundo tanque o digestor secundario se utiliza principalmente como tanque de
decantación. El digestor secundario funciona como tanque de almacenamiento donde el
sobrenadante se separa del lodo.
Como puede esperarse, la mayor parte de la descomposición del lodo se producen en el
digestor primario. Esto también significa que la mayor parte del gas se produce en el
digestor primario (un 90%). La digestión producida en el digestor secundario es mucho
más lenta.
Después de un determinado tiempo, los sólidos decantan y compactan en el digestor
secundario: cuanto más densos sean los sólidos obtenidos, menos problemas habrá en la
concentración.
Después de la decantación el sobrenadante se envía a cabecera de planta para su
tratamiento. A menudo, los sólidos digeridos se envían a un proceso de concentración
antes de su aplicación final.
Una vez que los sólidos digeridos y el sobrenadante se han retirado del digestor
secundario, es bueno mezclar el líquido que queda. Esta mezcla periódica elimina
sólidos del fondo del tanque y rompe capas y costras que se han formado.
La mezcla ayuda también a liberar el gas producido, lo cual previene la formación de
sólidos flotantes y escamas.
Después de la mezcla, esperar 12 - 14 horas antes de eliminar el sobrenadante. Para un
buen espesamiento del lodo, esperar 3 ó 4 días para eliminar los sólidos. A menudo los
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UNIDAD 8: SOLIDOS
digestores operan en ciclos de 3 - 4 días y el contenido se mezcla inmediatamente
después de la eliminación de sólidos.
Los digestores de cubierta fija transfieren el lodo al digestor secundario por gravedad.
Cuando el lodo influente se bombea al digestor primario, se fuerza a que la misma
cantidad de sólidos digeridos vayan al digestor secundario, como puede verse en el
diagrama.
Los operadores deben saber que los sólidos digeridos en el digestor secundario son un
buen inóculo para poner en marcha el digestor primario cuando éste comienza el
proceso.
Por esta razón, es una buena idea mantener siempre al menos la mitad del lodo en el
digestor secundario. También, si el operador necesita más lodo activo en el primario,
por un exceso de carga, por ejemplo, los sólidos pueden tomarse del digestor
secundario.
Capítulo: Estabilización
Sección: Una etapa.
En este diagrama se ilustra un sistema de digestión de una etapa. En el sistema de una
etapa el proceso descrito anteriomente se lleva a cabo en el mismo tanque.
Es un sistema más difícil de operar, pero muchas instalaciones lo utilizan si están
alimentando a un filtro banda o centrífuga.
En el proceso de digestión de una etapa, si se pretende la aplicación en agricultura del
lodo y se desea una elevada concentración de sólidos, la mezcla debe pararse por varias
horas para permitir la decantación antes de eliminar los sólidos o el sobrenadante.
Los digestores anaerobios varían en forma y tamaño. Normalmente son de 9 - 38 m de
diámetro y de 6 - 12 m de profundidad. Pueden ser redondos o con forma de huevo.
Normalmente, para alcanzar una adecuada reducción de patógenos, un digestor de alta
velocidad precisa de 15 - 20 días de tiempo de retención.
En Europa, los digestores con forma de huevo se utilizan hace varios años, en USA han
comenzado a utilizarse recientemente.
Los digestores en forma de huevo tienen paredes curvas y conos en el fondo y en la
parte superior, que ayudan a reducir la formación de escamas y depósitos. Estos
digestores se fabrican en acero y hormigón y están cubiertos por un material aislante.
Los parámetros de operación de los digestores con forma de huevo son similares a los
otros.
Capítulo: Estabilización
Sección: Cubiertas de los digestores.
Algunos digestores tienen cubiertas fijas, mientras que otros tienen cubiertas flotantes.
Estas cubiertas pueden ser de hormigón, acero, goma o fibra de vidrio.
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UNIDAD 8: SOLIDOS
Si el digestor tiene cubierta fija, el mínimo volumen de sólidos que se introduce en la
alimentación, debe retirarse del digestor primario.
Es necesario asegurarse de que el nivel del líquido en el digestor se mantiene igual.
Cualquier cambio en el nivel de líquido cambiará la presión de gas en el digestor de
cubierta fija.
En un digestor de cubierta flotante, ésta sube o baja en función del nivel de líquido y
presión del gas, luego los problemas de presión de gas son menores.
En un digestor de techo flotante, el nivel de líquido puede variar y por tanto la
alimentación de sólidos y la eliminación del sobrenadante pueden llevarse a cabo en
acciones separadas. El techo flotante puede moverse hasta 2,5 m.
Los digestores se aislan para mantener el calor. Este aislamiento a menudo se hace con
tierra.
La mayoría de los digestores tiene el fondo inclinado para recoger los sólidos
concentrados y eliminarlos del digestor.
Capítulo: Estabilización
Sección: Recirculación.
Es importante que el contenido del digestor se mantenga en un margen de temperatura.
El calentamiento del digestor se lleva a cabo generalmente retirando lodo del digestor y
bombeándolo a través del cambiador de calor, para después hacerlo retornar de nuevo
al digestor. Esto se llama sistema de recirculación.
Para mantener la temperatura en el digestor, el lodo de alimentación se pasa a menudo
por el sistema de recirculación para calentarse antes de entrar en el digestor.
Esta es una figura del cambiador de calor. En algunos digestores la recirculación es
continua, mentras que en otros un termostato hace funcionar el cambiador de calor
automáticamente.
Es importante que el cambiador de calor mantenga una temperatura en el digestor de 32
- 37 ºC. Un cambio de 0,6 - 1,2 ºC puede afectar al proceso.
El lodo pasa a través de una serie de tuberías en el cambiador de calor. Estas tuberías
están rodeadas de un baño de agua caliente. El agua se calienta con un quemador que
utiliza
gas
digerido
o
gas
natural
como
fuente
de
energía.
El cambiador de calor está generalmente fuera del digestor, para un mantenimiento más
fácil. El lodo no debería calentarse demasiado, porque podría fijarse a las tuberías y
reducir la eficacia del cambiador.
Los sólidos digeridos se eliminan del digestor primario con tuberías que están en el
fondo
del
digestor.
Estos sólidos pueden ser bombeados al digestor secundario, eras de secado, procesos de
concentración o aplicados para su eliminación.
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UNIDAD 8: SOLIDOS
Normalmente hay varia vías de eliminación del sobrenadante; el sistema utilizado varía
de un digestor a otro.
La clave es sacar el líquido del área entre los sólidos del fondo del digestor y la costra
superior. Puesto que la localización exacta de la capa de sobrenadante varía, los
operadores pueden seleccionar el punto adecuado.
Capítulo: Estabilización
Sección: Gas/Presión.
En los digestores también hay una línea de gas producido en los mismos. En los
digestores de cubierta fija, la tubería de recogida de gas está en la parte superior y
penetra en el espacio del gas, como se muestra aquí.
La eliminación de gas se controla con una válvula de regulación de presión. Cuando la
presión del gas del digestor es mayor que un valor determinado, parte del gas se elimina
y la presión baja. Puesto que cuando el digestor funciona está produciendo
constantemente gas, debe haber una eliminación constante del mismo.
El gas se transfiere a una caldera si el metano se utiliza como combustible o a un
quemador de gas.
Los operadores deben tener especial cuidado en la línea de gas que se elimina del
digestor. Si el gas no se elimina con suficiente rapidez, la presión aumentará
peligrosamente en el digestor.
Por otra parte, si el gas se elimina demasiado rápido, podria producirse vacío al igual
que
un
descenso
rápido
del
nivel
de
líquido
Una excesiva presión puede romper la estructura y el vacio podria colapsar la cubierta
del digestor.
Para ayudar a prevenir la presión excesiva y el vacío en el digestor se utilizan válvulas
que están localizadas en la parte superior.
Aquí se muestra una válvula de energía de presión vacío. Es una válvula especial que
permite la salida de gas si la presión es excesiva y la entrada de aire si se produce vacío.
Una excesiva presión empujará los pesos de la parte izquierda de la válvula y permitirá
la salida del gas.
Si se produce vacío en el digestor, la parte derecha en la figura se verá forzada a abrirse
y entrará aire para contrarrestar el vacío.
Para dar una adecuada protección contra la presión de gas o vacío en los digestores con
cubiertas flotantes, otro sistema utilizado es el sello de agua. La figura muestra cómo
funciona.
El techo del digestor flota sobre el líquido. El peso del techo hace que el líquido pase
entre el techo y los lados, como se muestra en el diagrama.
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Si la válvula de emergencia no funciona y la presión aumenta, el exceso de gas
burbujeará por debajo del sello de agua y la presión se reducirá.
Capítulo: Estabilización
Sección: Riesgos.
Aunque una planta tiene estos sistemas de protección, los operadores deben intentar no
utilizarlos. El funcionamiento de la válvula de emergencia o la rotura del sello de agua
suponen la formación de una mezcla peligrosa entre el gas de digestión y el aire.
Si sale gas al exterior, se formará una mezcla explosiva en el exterior del tanque. Si el
aire entra, la mezcla peligrosa estará en el interior. Solamente se necesita una chispa
para producir una explosión.
Los operadores deben tener en cuenta que los digestores son espacios cerrados. Cuando
se limpian, cualquier sólido que permancezca en el tanque puede acumular gas.
Incluso aunque no haya suficiente gas para producir una mezcla explosiva, puede haber
suficiente para reducir la cantidad de oxígeno presente, creando un ambiente peligroso
para las personas.
Es importante controlar la presión en el digestor, mediante el manómetro exterior y las
válvulas de regulación.
Capítulo: Estabilización
Sección: Operación.
Las tuberías que transportan el gas del digestor tienen puntos de recogida del vapor de
agua que condensa, en las partes más bajas.
Estos sistemas normalmente tienen dos válvulas y un compartimento principal, como se
muestra en la figura. Cuando se recoge el líquido, la válvula superior se abre y la
inferior se cierra.
Para drenar el sistema, la válvula superior se cierra y la inferior se abre, para evitar el
escape de gas. La válvula superior es normalmente una válvula de tres vías, para
permitir ventilar el gas atrapado cuando se cierra.
Capítulo: Estabilización
Sección: Mezcla.
Es importante tener una mezcla adecuada en el digestor, para que el contacto entre las
bacterias y el sustrato sea adecuado. La mezcla también previene la formación de
costras.
La mezcla se lleva a cabo por dos sistemas: mezcla mecánica y mezcla con gas.
En el diagrama se muestra un sistema mecánico de mezcla. Un impulsor está fijo a una
vara que atraviesa la cubierta y es movida por un motor eléctrico.
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UNIDAD 8: SOLIDOS
El sistema mecánico de mezcla puede usarse de formas diferentes, una se muestra aquí.
El impulsor se encuentra en el interior del tubo de giro, para facilitgar una mezcla
adecuada, como se muestra en el diagrama. El mezclador puede estar en una tubería,
que actúe como tubo de giro, en el exterior del digestor.
El lodo entra por las partes superior e inferior del digestor. Estos mezcladores a veces
son reversibles.
Este digestor utiliza un sistema de mezcla del gas. Hay diferentes tipos de sistemas de
mezcla de gas.
Básicamente, en el sistema de mezcla de gas, parte del gas de digestión se envía a un
compresor.
Posteriormente se bombea de nuevo al digestor a través de una o más tuberias que salen
por la parte inferior. Al pasar las burbujas de gas a través del líquido, éste se mezcla.
El ciclo de bombeo de gas está controlado por un programador automático.
Capítulo: Estabilización
Sección: Controles de proceso.
Ahora van a estudiarse las cuestiones más importantes que un operador debe conocer
para
controlar
el
proceso.
En los digestores los operadores deben conseguir reducir el volumen de sólidos
orgánicos y asegurar la producción de un sobrenadante de buena calidad.
En el diagrama se muestra lo que le ocurre a los sólidos en el proceso de digestión. Los
sólidos inorgánicos no cambian, pero sí lo hacen los orgánicos o volátiles.
Una parte de los sólidos orgánicos y volátiles se transforma en gas y agua. Esto se
traduce en una reducción del volumen de los sólidos orgánicos o volátiles en el digestor.
Si el digestor funciona correctamente, debe esperarse una reducción de los sólidos
orgánicos del 40 - 60 %. Es decir, el proceso de digestión reduce la cantidad de sólidos
orgánicos a la mitad.
Además de la reducción del volumen de sólidos, el otro factor que los operadores deben
buscar en una buena calidad del sobrenadante. Ésta variará enormemente de una planta
a otra.
La mejor forma de obtener una buena calidad del sobrenadante es observar los cambios
en el nivel de sólidos. Si aquella empeora, entonces se necesita un tiempo de
decantación mayor, antes de retirar el sobrenadante.
Si se obtiene un buen sobrenadante y 40 - 60 % de reducción de sólidos orgánicos,
entonces no se requieren más cambios en la operación del digestor.
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UNIDAD 8: SOLIDOS
Capítulo: Estabilización
Sección: Problemas.
Los problemas en el proceso de digestión pueden empezar a ocurrir antes de que el
operador observe cambios en la reducción de sólidos o calidad del sobrenadante.
Afortunadamente hay algunos parámetros que pueden controlarse y que avisarán de los
problemas en el digestor.
Algunos de estos indicadores son los niveles de alcalinidad y ácidos volátiles,
producción y calidad del gas y pH.
El primer factor que alertará de posibles problemas es un incremento del nivel de ácidos
volátiles. El segundo factor será una caída de la producción de gas y calidad.
El pH generalmente no cambia hasta que la situación es muy mala y realmente difícil de
corregir.
A partir de ahora, estudiaremos estos indicadores.
Capítulo: Estabilización
Sección: Ácidos volátiles.
El nivel de ácido volátiles es el primer parámetro que será afectado por problemas en el
digestor.
Si el digestor opera adecuadamente, los ácidos producidos serán utilizados por las
bacterias metanogénicas. Un nivel adecuado del digestor primario será 50 - 300 mg/l.
Una planta generalmente opera con un nivel constante dentro de ese rango. Si el nivel
aumenta drásticamente, por ejemplo a 1000 mg/L, lo más seguro es que hay problemas
en el digestor.
Si se alcanza este nivel de 1000 mg/L, las bacterias metanogénicas se verán inhibidas y
no podrán consumir los ácidos producidos.
La condición química del digestor determinará exactamente cuando fallará el proceso de
digestión. Algunas veces puede ayudarse al proceso añadiendo productos químicos
como la cal para aumentar la alcalinidad y neutralizar los ácidos volátiles.
Como se ha señalado, el intervalo normal de operación para ácidos volátiles es 50 - 300
mg/L. Sin embargo, algunas plantas pueden operar a nivels superiores. De cualquier
forma, todas las plantas fallarán cuando se alcanzan 2000 mg/L.
Utilizando como parámetro de control los ácidos volátiles, es mejor observar los
cambios en su valor que fijarse en los números establecidos.
Si el digestor es alimentado con la misma cantidad de lodo diariamente, el balance entre
bacterias acidogénicas y bacterias metanogénicas se mantedrá. Si se añade mucha
materia orgánica de golpe, se producirá una excesiva cantidad de ácido, que podrá
asumirse si la adición no ha sido excesivamente drástica. El proceso podrá retomar
lentamente a la normalidad.
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UNIDAD 8: SOLIDOS
De nuevo, la clave es controlar el nivel de ácidos volátiles. Un cambio significativo en
el mismo puede indicar que se está produciendo un problema. Si esto ocurre, pueden
tomarse muestras cada segundo día, mejor que una o dos veces al día. Si el nivel de
ácidos continua aumentando, se requiere un remedio.
Capítulo: Estabilización
Sección: Producción de gas.
La producción de gas es el segundo indicador rápido de los problemas en el digestor.
Los gases producidos en el digestor son principalmente metano y dióxido de carbono.
Cuando el digestor opera adecuadamente, se produce alrededor del 65 % de metano.
El color. de la llama de un quemador de gas residual puede dar mucha información
acerca de las condiciones de operación del digestor. Para una concentración normal del
65 % de metano, la llama será azul, solamente con un poquito de amarillo y casi
invisible a la luz del sol.
Si la concentración de metano es más baja, la llama azul tomará un color más
amarillento. Con menos metano, aparecerán lenguas rojas y aparecerá una pequeña
cantidad de humo negro o la llama puede apagarse.
Capítulo: Estabilización
Sección: Problemas.
Si aparecen problemas con los ácidos volátiles del digestor o producción de gas,
algunos
parámetros
deben
ser
chequeados.
Debe chequearse la temperatura y asegurarse de que se produce una mezcla
adecuada. También debe observarse la carga hidráulica.
Ya se ha señalado que la temperatura del digestor debe mantenerse en el
intervalo 32 - 37 ºC.
Si se produce un cambio de más de 1,2 ºC en una semana o 0,6 en un día, esta puede ser
la causa del problema. La temperatura debe mantenerse constante.
Hay que chequear el sistema de mezcla. Si la planta tiene sistemas de mezcla
intermitentes, puede aumentarse la frecuencia y duración de la misma.
La carga hidráulica es otro parámetro que debe ser chequeado.
Normalmente el lodo debe permanecer 15 - 20 días como tiempo de retención en el
digestor primario.
Si el tiempo de retención es demasiado corto, quizás el proceso no se complete. Una
forma de aumentar el tiempo de retención es concentrar el lodo con lodo digerido antes
de entrar en el digestor. Acortar el tiempo de bombeo y bombear más frecuentemente
lodo al digestor también ayuda.
Otra cuestión importante es vigilar la cantidad de agua que se bombea al digestor. Si la
cantidad es muy alta, esto probablemente sea una causa de problemas.
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UNIDAD 8: SOLIDOS
También es posible la existencia de arenas en el fondo del digestor, que reducen el
tiempo de retención (porque el volumen del digestor es menor). Esta arena debe
limpiarse.
Capítulo: Estabilización
Sección: Resumen
A continuación se desarrolla un resumen de los puntos más importantes que han sido
discutidos.
En un digestor que trabaja adecuadamente, debe esperarse una reducción de los sólidos
orgánicos del 40 - 60 % y un sobrenadante de buena calidad.
Para asegurarse de que se obtienen estos resultados, hay dos indicadores que deben
observarse para detectar los problemas del digestor, antes de que sean muy serios.
Primero, el nivel de ácidos volátiles cambiará. Segundo, se producirán cambios en la
producción de gas y calidad. Cuando el pH cambie, probablemente sea demasiado tarde.
Si hay indicios de problemas en el digestor, chequear la temperatura, la mezcla y la
carga hidráulica.
Capítulo: Estabilización
Sección: Ejemplos.
En esta unidad se ha estudiado la teoría y control de los procesos anaerobios. Ahora se
aplicarán algunos problemas matemáticos asociados a estos procesos.
Para las siguientes figuras, vamos a considerar que los parámetros de operación son:
•
•
•
•
•
•
•
•
Concentración del lodo en alimentación = 5%.
Velocidad de flujo de lodo en alimentación = 20 m3/d.
Sólidos volátiles en influente = 770 kg/d.
Volumen del digestor primario = 380 m3.
Concentración de sólidos volátiles en influente = 75%.
Concentración de sólidos volátiles en los sólidos digeridos = 55 %.
Nivel de ácidos volátiles = 40 mg/l.
Nivel de alcalinidad = 3700 mg/l.
Tómese tiempo para escribir estos parámetros.
Primero hay que calcular la velocidad de carga hidráulica. El rango típico es entre 15 y
20
días
(para
37
ºC
de
temperatura).
La
fórmula
de
tiempo
de
retención
el
la
siguiente:
3
Tanque de retención hidráulico = Volumen del digestor (m ) / Flujo de lodo en
alimentación (m3/d).
El resultado es: Tiempo de retención hidráulico = 380 (m3) / 20 (m3/d) = 19 d.
Este tiempo de retención está en el rango típico.
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UNIDAD 8: SOLIDOS
La velocidad de carga orgánica es el siguiente cálculo que los operadores deben
realizar, para comprobar que no es excasa o excesiva. La carga orgánica típica es 1,5 6,2
kg
SV/(m3/d).
Carga orgánica = Sólidos volátiles en influente (kg/d) / Volumen del digestor (m3).
Resultado:
Carga orgánica = (770 kg SV/d)/(380 (m3)) =
Esta velocidad de carga orgánica se encuentra en el rango típico.
2,03
kg/SV/m3·d.
Ahora puede calcularse la relación ácidos volátiles: alcalinidad (AV/AL). Un digestor
que
opera
adecuadamente
tiene
una
relación
0,1-0,25.
AV/AL = (Ácidos volátiles, mg/L)/(Alcalinidad, mg/L).
Resultado:
AV/AL
=
(400
mg/L)/(3700
mg/L)
=
0,1.
De nuevo la relación es adecuada. Si la relación AV/AL es mayor de 0,4, puede haber
problemas en el digestor.
La eficacia de un digestor que opera adecuadamente es crítica. Un digestor que opera
bien debe tener una eficacia de reducción de sólidos volátiles del 40 - 60 %.
Eficacia del digestor = (IN, % - EF, %)/(IN, % - (IN, % x EF, %)) x 100.
Donde IN es influente y EF es efluente.
Observar que esta fórmula es diferente a una eficacia normal:
Eficacia = (IN, % - EF, %) / IN x 100.
Utilizando las concentraciones en mg/L, o kg, debe utilizarse la ecuación de la eficacia
estándar. La primera fórmula se utiliza al trabajar con eficacia del digestor, con
porcentajes en forma de decimales.
Resultado:
Eficacia del digestor = (0,75 - 0,55) / (0,75 - (0,75 x 0,55)) x 100 = 59 %
La eficacia se encuentra dentro del margen requerido.
La digestión anaerobia es uno de los procesos utilizados para estabilizar y reducir los
sólidos producidos en los sistemas de tratamiento primario y secundario. Otro método
utilizado es la digestión aerobia.
Capítulo: Estabilización
Sección: Digestión aerobia.
Digestión aerobia.
Un digestor aerobio (que puede apreciarse en la figura) es similar a un tanque de
aireación
de
un
proceso
de
fangos
activos.
La digestión aerobia de lodos se utiliza en las plantas pequeñas y medianas porque es
fácil operar.
Capítulo: Estabilización
Sección: Operación.
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UNIDAD 8: SOLIDOS
Los parámetros básicos de operación de un digestor aerobio son:
•
•
•
•
•
Mantener una adecuada concentración de oxígeno disuelto,
Controlar el pH,
Proporcionar una mezcla adecuada,
Controlar la temperatura, y
Proporcionar un adecuado tiempo de retención de sólidos (TRS).
Un digestor aerobio debería mantener una concentración del oxígeno disuelto entre 1 y
3 mg/L. La aireación se suministra por aireadores de superficie o difusores que
distribuyen el aire que procede de los soplantes.
Los digestores aerobios deben estar bien mezclados para mantener a los
microorganismos en contacto con el oxígeno y la materia orgánica del lodo.
Los operadores también deben controlar el pH y la temperatura, aunque muchas plantas
de tratamiento no pueden corregir anormalidades. El pH del digestor aerobio debe estar
entre 6,2 y 7,0. Si la temperatura desciendo por debajo de 13 ºC, la actividad de los
microorganismos decrecerá rápidamente.
El tiempo de retención de sólidos es un parámetro que ha sido cambiado durante años.
En el pasado, los digestores aerobios se diseñaban para tener tiempos de retención de
10 - 20 días. Últimamente se han considerado mejor 40 días a 20 ºC y 60 días a 15 ºC.
Este aumento del tiempo de retención no sólo aumenta la eficacia del tratamiento, sino
que reduce la cantidad de microorganismos patógenos en el lodo estabilizado.
Se recomienda que debe alcanzarse un 38 % de reducción de sólidos volátiles
Capítulo: Estabilización
Sección: Proceso Aerobio
Los digestores aerobios reciben solamente sólidos como el residuo del lodo activo, de
un lecho fijo y a veces lodo primario. Debido a que hay poco alimento para los
microorganismos en el digestor aerobio, los microorganismos comienzan a alimentarse
de sus reservas almacenadas.
Este proceso, llamado respiración endógena, reduce su masa celular y por tanto el
volumen de sólidos del producto final.
Capítulo: Estabilización
Sección: Componentes.
En las pequeñas plantas de tratamiento a menudo hay sólo un digestor, que opera en
discontinuo. El lodo se añade al digestor mientras es aireado y estabilizado.
Cuando el tanque se llena, el aire se desconecta y los sólidos decantan. El sobrenadante
se retira y se envía de nuevo a tratamiento.
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UNIDAD 8: SOLIDOS
En plantas más grandes a veces hay tanques múltiples. Un tanque se utiliza para
estabilizar los sólidos y el otro como espesador. En el segundo tanque los sólidos
decantan y el sobrenadante fluye a través de esclusas o se elímina mediante una válvula
telescópica.
Los sólidos digeridos (biosólidos) se eliminan del fondo del tanque y se envían para su
aplicación.
Las escamas y escorias no se descomponen fácilmente, por lo que a veces deben ser
retiradas y transportadas a un vertedero o incineradas.
Capítulo: Estabilización
Sección: Pruebas.
Para asegurar que el digestor aerobio opera eficazmente, los operadores deben controlar
los siguiente parámetros:
•
•
•
•
•
•
Sólidos totales en influente y sólidos volátiles,
Sólidos totales digeridos y sólidos volátiles,
Sólidos en suspensión en el sobrenadante y DBO,
Oxígeno disuelto,
pH, y
Velocidad específica del consumo de oxígeno.
Capítulo: Estabilización
Sección: DATA.
Digestión
Aerobia
Termofílica
Autotérmica.
Un nuevo proceso de digestión aerobia comienza a aparecer en las plantas de
tratamiento. Este proceso se llama digestión aerobia termofílica autotérmica
(DATA).
DATA es un proceso aerobio que opera en un rango de temperatura termofílica (40 - 65
ºC).
El sistema DATA puede alcanzar 38 % de reducción de sólidos volátiles en 5 - 6 días.
Capítulo: Estabilización
Sección: Oxidación a baja presión.
Oxidación
a
baja
presión.
El último proceso de estabilización que se discutirá en esta unidad es la oxidación a
baja presión.
En el proceso de oxidación a baja presión, los sólidos del agua residual se someten a
149 - 204 ºC y 1720 - 2750 kPa de presión durante 15 - 40 minutos en el reactor.
Los sólidos puede someterse a concentración después de pasar por el reactor.
Como puede verse en el diagrama el proceso requiere un equipo de molinos, bombas de
alimentación, bombas de alta presión, cambiadores de calor, compresores de aire, un
rector, tanques de decantación y una caldera para vapor.
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También se requiere un sistema de control de olor debido a los gases producidos. Muy
pocas instalaciones utilizan estos sistemas.
Capítulo: Concentración
Sección: General.
CONCENTRACIÓN.
Una vez que los sólidos (lodos) de la planta de tratamiento han sido espesados y
estabilizados, se transfieren al proceso de concentración. No es necesario estabilizar el
lodo antes del proceso de concentración.
Hay muchos métodos diferentes de concentración . En esta unidad se estudiarán los
procesos y parámetros para:
•
•
•
•
•
Centrífugas,
Filtros banda,
Prensas de plancha,
Filtro de vacio, y
Eras de secado.
Capítulo: Concentración
Sección: Centrífugas.
Centrífugas.
Las centrífugas se utilizan a menudo para concentrar sólidos del agua residual.
Hay muchos tipos diferentes de centrífugas, pero la que se utliza más es la centrífiga de
cuba. Otros tipos son la centrífuga de cesta y la centrífuga de disco, pero actualmente
han sido reemplazadas por la centrífuga de cuba.
La centrifugación es un proceso de separación de los sólidos de los líquidos utilizando
fuerza centrífuga.
La centrífuga de cuba consta de:
•
•
•
carcasa fija.
Conductor o transportador.
Cuba rotativo.
Los sólidos acondicionales se alimentan al centro de la centrífuga, donde entran en el
área de la cuba. La cuba gira sobre sí mismo a alta velocidad (1000 - 2000 rpm).
El lodo gira y debido a la fuerza centrífuga el agua se separa de los sólidos lanzando los
más pesados fuera del líquido, siendo recogidos y compactados.
El conductor o transportador gira a velocidad más lenta que la cuba y empuja
lentamente a los sólidos para descargar al final de la máquina.
Los sólidos son empujados hacia la carcasa, el agua cae de nuevo en la cuba y los
sólidos son empujados fuera de la máquina.
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El agua separada durante el proceso deja la centrífuga en el lado opuesto de la máquina.
El acondicionamiento químico es una variable de proceso importante que los
operadores
deben
conocer
bien
cuando
operan
con
centrífugas.
Algunas instalaciones utilizan sólo polímero mientras que otras utilizan cloruro férrico
y
polímero.
Si se utiliza una insuficiente cantidad de productos qúimicos, el producto final del lodo
(pastel) será demasiado húmedo.
Dependiendo de las características del lodo influente, los porcentajes típicos de sólidos
son los siguiente:
•
•
•
Lodo primario: 25 - 34 %.
Lodo primario y lodo activo: 18 - 25 %.
Lodo activo: 14 - 18 %.
Añadir una excesiva cantidad de polímero a la centrífuga es un gasto de productos
químicos.
Los operadores pueden detectar cuando están sobrealimentando con polímero, puesto
que el líquido resultante tiene un aspecto blanco lechoso.
Valores típicos de captura de sólidos para una centrífuga son 90 - 95 %.
Los operadores pueden controlar varias variables para mejorar la eficacia de la
centrífuga, como por ejemplo:
•
•
•
Profundidad de la centrífuga.
Punto de alimentación de productos químicos y cantidad.
Velocidad de giro.
Capítulo: Concentración
Sección: Filtros banda.
Filtros banda.
Los filtros banda se encuentran entre los sistemas de concentración de lodos más
utilizados en las plantas de tratamiento. La anchura de la banda varía entre 1 y 3 m,
dependiendo de los sólidos a tratar.
Hay diferentes diseños de filtros banda, pero todos tienen los mismo principio básicos
de operación. Producen presión sobre el lodo, que elimina agua como consecuencia de
ello.
Todos los filtros banda tienen los siguientes elementos:
•
•
•
•
Zona de acondicionamiento del polímero,
Zona de drenaje por gravedad,
Zona de baja presión, y
Zona de alta presión.
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UNIDAD 8: SOLIDOS
Como ha sido anteriormente señalado, el acondicionamiento es un aspecto importante
para el éxito de la concentración.
Los filtros banda utilizan normalmente uno o dos métodos diferentes para mezclar el
lodo con los acondicionantes químicos.
Un método utiliza un tanque de acondicionamiento anterior a la prensa, donde el lodo y
los productos químicos se mezclan.
El segundo método supone la mezcla del lodo y productos químicos en la tubería de
alimentación por encima del filtro banda.
Como acondicionadores químicos se utilizan siempre polímeros.
La zona de gravedad es una de las áreas más importantes del filtro banda. Si los sólidos
no están acondicionados adecuadamente, se detectará rápidamente en esta zona.
La zona de gravedad consiste en una banda débilmente inclinada y muy rocosa. La zona
de gravedad tiene un sistema para mover los sólidos y permitir el drenaje del agua.
Capítulo: Concentración
Sección: Eficacia.
En un filtro prensa que funciona adecuadamente, la zona de gravedad debe eliminar el
60 - 70 % del agua y el incremento en la concentración de sólidos debe ser el 7 - 10 %
más que el lodo en la alimentación.
Después de que los sólidos pasan a través de la zona de gravedad, entran en la zona de
baja presión. En este zona se aplica baja presión a los sólidos, lo cual los prepara para la
zona de alta presión.
En la zona de alta presión, el lodo se presiona para liberar agua adicional. Después de la
zona de alta presión , los sólidos se descargan de la prensa.
Las características del lodo que se transfiere al filtro banda determinarán la carga de
sólidos y la velocidad de carga hidráulica.
Típicamente un filtro banda que recibe lodo primario y activo con una concentración de
sólidos del 3 - 6 %, puede producir 180 - 590 kg de sólidos/h·m de anchura de la banda.
Un filtro banda que recibe solamente lodo activo con 0,5 - 4 % de sólidos, no puede
producir muchos sólidos porque es más dificil de concentrar. Un rango típico de 40 230 kg de sólidos/h·m de anchura de banda es la máxima cantidad de lodo tratado que
un filtro banda puede producir.
La concentración del pastel concentrado que descarga del filtro banda depende de las
características de los sólidos que alimentan al sistema.
Por ejemplo, con un adecuado acondicionamiento y una correcta operación del filtro
banda, deben esperarse las siguientes concentraciones de sólidos:
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•
•
•
Lodo primario: 25 - 30 %,
Lodo primario y activo: 20 - 30 %, y
Lodo activo: 13 - 18 %.
Capítulo: Concentración
Sección: Operación.
Los operadores deben familiarizarse con las variables que afectan la resolución de los
filtros banda, que son:
•
•
•
•
•
Características y tipo de lodo,
Requerimientos de acondicionamiento,
Velocidad de la banda,
Tensión de la banda, y
Tipo de banda y tamaño de vuelta.
Una vez que la prensa está funcionando, el operador debe controlar:
•
•
•
•
•
Velocidad de alimentación del lodo,
Velocidad de alimentación de productos químicos,
Velocidad del floculador,
Velocidad de la banda, y
Tensión de la banda.
La mayoría de los filtros banda tiene la posibilidad de ajuste automático de tracción y
tensión de la banda. Normalmente los cilindros hidráulicos se ajustan a rodillos para
corregir la tracción y tensión de la banda.
Los filtros banda también tienen sistemas de lavado por pulverización para mantener
las bandas limpias. Los sistemas de lavado por pulverización tienen suficiente presión y
volumen para limpiar eficazmente los filtros. Estos sistemas de lavado operan a una
presión de 600 kPa.
Capítulo 5: Concentración
Sección: Prensas de plancha.
Prensas
de
plancha.
Otro tipo de sistema utilizado para concentrar el lodo en las instalaciones de tratamiento
de aguas residuales es la prensa de plancha.
A diferencia de los filtros banda, que son sistemas continuos, las prensas de placha son
sistemas discontinuos.
El lodo se bombea a todos los espacios vacíos de la prensa. Cuando están todos llenos,
la bomba se para.
Posteriormente se aplica una presión de 1380 - 1730 kPa durante 1,5 - 4 horas. El
tiempo depende del tipo de lodo que quiere concentrarse.
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Una vez terminado el tiempo de prensado, se reduce la presión, las planchas se separan
y los sólidos concentrados caen.
Antes de que el lodo se bombee a la prensa de plancha debe acondicionarse.
Normalmente se utilizan cloruro férrico y cal como acondicionantes químicos. A veces
también se utilizan cenizas y ocasionalmente polímeros.
Estos sistemas de concentración de lodo son lentos y suponen altos costes de
mantenimeinto, por tanto los ingenieros no los especifican en aplicaciones municipales.
Sin embargo, a menudo son utilizados en la industria.
Capítulo: Concentración
Sección: Filtros de vacío.
Filtros de vacío.
Los filtros de vacío son otro método de concentración de sólidos.
Los filtros de vacío se han utilizado durante muchos años. Sin embargo, con la
evolución de los filtros banda y centrífugas, la utilización del filtro de vacío ha
disminuido mucho últimamente.
Básicamente, un filtro de vacío es un gran cilindro con cubierta de tejido que gira
semisumergido en un baño del lodo. En el interior del cilindro se aplica vacío, con lo
que el agua penetra y el lodo queda retenido sobre el tejido del cilindro.
El cilindro se separa del lodo y continua girando y haciendo vacío, con lo que el lodo se
concentra más. La pasta se descarga justo antes de que el cilindro penetre de nuevo en
el baño de lodo.
Un filtro de vacío tiene tres zonas:
•
•
•
Zona de recogida,
Zona de secado, y
Zona de descarga.
Históricamente el lodo alimentado ha sido acondicionado con cloruro férrico y cal. Los
polímeros han sido utilizados desde los años 80 con éxito, especialmente en filtros de
vacío de tela.
Los operadores deben controlar, cuando se utilizan filtros de vacío:
•
•
•
•
•
•
•
Velocidad de alimentación del lodo,
Velocidad de alimentación de productos químicos,
Rapidez en el acondicionamiento del cilindro,
Profundidad del baño de lodo,
Recogida del agitador del baño de lodo,
Velocidad de cilindro, y
Nivel de vacío.
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UNIDAD 8: SOLIDOS
Capítulo: Concentración
Sección: Eras de secado.
Eras de secado.
Las eras de secado se utilizan en pequeñas plantas de tratamiento para concentrar los
sólidos antes de su utilización o aplicación final.
Hay dos tipos principales de eras de secado:
•
•
Lechos o eras de arena, y
Eras de secado a vacío.
Los lechos de arena tienen una profundidad de 10 - 25 cm sobre un soporte de grana,
con un sistema subterraneo para recoger el agua.
Los sólidos, normalmente biosólidos, se aplican sobre el lecho de arena a diferentes
profundidades,
dependiendo
del
tipo
de
sólidos.
Se dejan secar durante unas 3 semanas o hasta que la superficie comienza a quemarse.
El tiempo de secado depende del clima y de la condición de los sólidos.
Capítulo: Concentración
Sección: Eras de secado a vacío.
El segundo tipo de eras de secado son las eras de secado a vacío.
Las eras de secado a vacío son sistemas de vacío con un lecho poroso.
Los sólidos se aplican sobre el lecho o plato poroso y se aplica vacío en el fondo de los
platos.
El agua liberada por la parte inferior de los platos porosos es recogida y enviada
nuevamente a tratamiento.
Antes de que los sólidos se apliquen al lecho, deben ser acondicionamiento.
Normalmente se utilizan polímeros como acondicionados químicos.
Las eras de secado a vacío seran los sólidos en menos tiempo que las eras de secado
normales, luego procesan más rápido.
Los sólidos secados son enviados a su aplicación, generalmente en agricultura.
Capítulo: Reducción de sólidos
Sección: General.
REDUCCIÓN
DE
SÓLIDOS.
Algunas plantas de tratamiento utilizan procesos de reducción de sólidos como los
incineradores y secadores.
Capítulo: Reducción de sólidos
Sección: Incineración.
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Incineración.
La incineración elimina la humedad de los sólidos, reduciendo el volumen. En
una combustión compuesta, la incineración destruye toda la materia orgánica del
lodo, los organismo patógenos y produce un producto no oloroso.
Hay dos tipos de incineraciones utilizados comúnmente en las plantas de
tratamiento:
•
•
Incineradores de quema múltiple, e
Incineradores de lecho fluidificado.
Los incineradores de quemador múltiple son circulares y poseen varios quemadores.
Cada quemador posee un sistema para mover el lodo y formarlo hacia la llama. Este
sistema rompe el lodo y ayuda a una combustión más rápida.
Los incineradores de quemador múltiple tienen las tres zonas siguientes:
•
•
•
Zona de secado (quemadores superiores),
Zona de combustión (quemadores centrales), y
Zona de enfriamiento (quemadores inferiores).
La zona de combustión puede alcanzar temperaturas de 1100 ºC, aunque normalmente
operan a 760 ºC.
El aire se añade al incinerador para ayudar a la combustión. Una soplante enfría las
partes que pueden dañarse.
Las cenizas caen al fondo del incinerador y son retiradas para su aplicación final.
Los gases de incineración salen por la parte superior, donde son tratados para eliminar
cenizas.
El segundo tipo de incinerador utilizado en las plantas de tratamiento es el incinerador
de lecho fluidificado.
Los incineradores de lecho fluidificado son sistemas cerrados que poseen arena de
sílice en el fondo.
El aire se añade al fondo del incinerador por debajo de la arena. Esto de lugar a que la
arena se expanda, quemando los sólidos y proporcionando aire de combustión.
Los sólidos se añaden por un lado del incinerador y caen a la arena.
Los gases de combustión y las cenizas salen por la parte superior del incinerador,
después de ser tratados (lavados) para eliminar las cenizas.
Capítulo: Reducción de sólidos
Sección: Secadores.
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Secadores.
El tercer proceso de reducción de sólidos que actualmente está ganando aceptación es el
secador térmico.
Los secadores térmicos pueden ser directos, indirectos, combinados directo-indirecto e
infrarrojos.
Los secadores directos tienen una fuente de calor que está en contacto directo con los
sólidos.
Los secadores indirectos proporcionan calor al secador pero no entran en contacto con
el lodo. El calor se transfiere a través de canales de mezcla.
Los secadores directo-indirecto combinan ambas tecnologías.
Los secadores infrarrojos eliminan la humedad de los sólidos con lámparas infrarrojas.
Los secadores se utilizan para reducir el lodo a un contenido total de sólidos del 90 %.
Los secadores se utilizan también para secar los sólidos a una concentración del 40 - 45
%. A esta concentración los sólidos pueden ser incinerados o aplicados.
Los secadores térmicos utilizan diferentes fuentes de calor, como vapor generado por
calderas o incineradores, aire caliente producido por quemadores de gas o calor
producido por lámparas infrarrojas.
Los gases de salida de los secadores técnicos se pasan a través de unidades de control
de olor, donde la humedad y partículas se eliminan.
Capítulo: Utilización
Sección: General.
SISTEMAS
DE
UTILIZACIÓN.
Lós sólidos que se producen en las plantas de tratamiento pueden ser utilizados para
otros fines. Los sistemas de utilización permiten el uso de estos sólidos de forma
segura.
Hay varios procesos que permiten obtener sólidos de alta calidad y seguros para su
utilización pública.
Capítulo: Utilización
Sección: Compostaje
Compostaje.
Hay tres métodos principales de compostaje:
•
•
•
Pilas estáticas.
Volteo.
Sistemas cerrados.
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Antes de discutir los métodos individuales de compostaje deben señalarse una serie de
cosas acerca del proceso de compostaje. Todos los métodos utilizan los mismos
principios básicos de operación para alcanzar el mismo producto final.
El compostaje es un proceso biológico que transforma la materia orgánica en un
material similar al humus que puede utilizarse como acondicionador del suelo.
El proceso de compostaje puede ser aerobio o anaerobio. La mayoría de las
instalaciones de tratamiento de aguas residuales utilizan procesos aerobios.
Hay tres líneas fundamentales a tener en cuenta en cada proceso de compostaje:
•
•
•
El calor es generado por los microorganismos, lo que permite operar en
un rango de temperatura termofílica.
El nivel de oxígeno supone el mantenimiento de condiciones aerobias. El
oxígeno se suministra con soplantes y volteando el lodo.
El compostaje es un proceso controlado en el cual la actividad de los
microorganismos puede cambiarse para ajustar o conducir el proceso de
degradación y reducir los organismos patógenos.
Todo proceso de compostaje requiere un material de volumen como virutas de madera,
polvo
de
serrar
o
restos
de
poda.
Este material proporciona una fuente de energía, una fuente de carbono y solidez
estranatural a las pilas de compost.
La temperatura de la pila de compost es también importante. Las pilas de compost
deberían operar a 55 - 60 ºC.
Una temperatura inferior precisará de un tiempo de retención mayor y no alcanzará los
requerimientos adecuados de reducción de patógenos. Si la temperatura supera los 65
ºC, la actividad de los organismos se verá reducida o se reducirá totalmente.
Los procesos de compostaje siguen los siguiente pasos:
•
•
•
•
Preparación inicial de la mezcla,
Compostaje activo,
Curado, y
Separación del producto.
El método de pilas estáticas consiste en mezclar los sólidos biológicos con un agente de
volumen y colocar la mezcla sobre una tubería perforada, por la que circula aire que
mantiene oxígeno y la temperatura adecuados.
El método de volteo supone la mezcla de los sólidos biológicos con un agente de
volumen y el almacenamiento de la mecla en largas pilas de 1,5 - 2 m de altura y 2 - 3
m de anchura. La aireación se suministra volteando las pilas periódicamente (3 - 5
veces a la semana).
En los sistemas cerrados los biosólidos reaccionan con agentes de volumen en
un ambiente controlado.
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Los procesos cerrados se clasifican en: mezcla mecánica, procesos en contenedores y
procesos de flujo de aire. Los sistemas cerrados pueden ser tanques verticales de acero,
sistemas de tipo túnel, sistemas de lecho agitado y cilindros rotatorios.
Capítulo: Utilización
Sección: Estabilización alcalina.
Estabilización alcalina.
Otro proceso que prepara los sólidos biológicos para su utilización es la estabilización
alcalina, que puede llevarse a cabo con:
•
•
Sistemas tradicionales de estabilización alcalina, o
Sistemas avanzados de estabilización alcalina.
Los sistemas tradicionales de estabilización alcalina utilizan cal como fuente alcalina.
La cal puede ser suministrada como líquido o polvo seco.
Este tratamiento reduce significativamente los patógenos.
La cantidad de cal añadida debe mantener el pH por encima de 12,0 durante 2 horas y
por encima de 11,5 durante 22 horas, para estabilizar los sólidos y destruir los
organismos patógenos.
Este es un diagrama simplificado del proceso tradicional de estabilización alcalina.
Los sólidos biológicos estabilizados por estabilización alcalina pueden aplicarse en:
•
•
•
Agricultura,
Mejora de terrenos, y
Llenado o rellenado de terrenos.
Para alcanzar un producto de gran calidad, el pH elevado debe estar acompañado por
una alta temperatura (70ºC durante 30 minutos). Aquí se muestra este tipo de proceso.
Capítulo: Utilización
Sección: Estabilización alcalina avanzada.
En los últimos años han aparecido tecnologías avanzadas de estabilización alcalina que
utilizan
otros
aditivos
además
de
cal.
Estos procesos avanzados a veces necesitan un equipo especial.
Muchos de estos procesos suponen la obtención de un sólido de alta calidad.
Algunos procesos de estabilización alcalina avanzada utilizan cal viva, polvo de
cemento, polvo de cal, cemento Portland o mezclas alcalinas para reducir patógenos por
estabilización y fijación químicas.
Aquí se muestra un típico proceso de estabilización alcalina avanzada con el porceso de
secado
posterior.
El proceso mezcla de sólidos biológicos con la mezcla alcalina, alcanza la temperatura y
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envía la mezcla a un proceso de compostaje por volteo o a un secador mecánico.
Después del curado, la mezcla se envía para su utilización.
El producto final de este proceso es un material con un contenido en sólidos del 30 - 50
%.
Debe señalarse que los procesos de estabilización alcalina avanzada normalmente
aumentan el volumen de sólidos, en vez de reducirlos como los digestores anaerobios o
los secadores térmicos.
Los productos finales de los procesos de estabilización alcalina avanzada se utilizan
como acondicionadores del suelo en viveros, campos de golf y para el público en
general.
Capítulo: Utilización
Sección: Procesos de secado térmico.
Secadores.
Otro proceso que da lugar a un producto final de alta calidad es el proceso de secado
térmico.
Este proceso reduce además el volumen del producto final y alcanza un contenido en
sólidos del 90 - 95 %.
Los sólidos finales también mantienen las concentraciones de nutrientes (fósforo y
nitrógeno).
Los equipos han sido discutidos en la sección de Reducción de Sólidos, en esta unidad.
Capitulo: Vertido de los sólidos biológicos
Sección: General.
VERTIDO
DE
LOS
SÓLIDOS
BIOLÓGICOS.
Los sólidos biológicos tratados en la planta de tratamiento de aguas residuales son
transportados a varios lugares fuera de la estación de tratamiento para su vertido.
Estos lugares son:
•
•
•
Campos agrícolas.
Vertederos.
Lugares de venta en el mercado.
Capítulo: Aplicación de los sólidos biológicos
Sección: Aplicación en agricultura.
Aplicación en agricultura.
La figura muestra la aplicación de los sólidos biológicos en agricultura. Los
sólidos que se aplican en agricultura son normalmente aquellos que no tienen
alta calidad.
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Los lodos líquidos pueden también ser aplicados.
Antes de aplicar los sólidos o lodos, debe cumplimentarse un impreso en el que se
señalan las cantidades a aplicar, para no exceder los parámetros límite como son métales
pesados o nitrógeno.
Deben consultarse con el organismo regulador los requerimeintos de aplicación, puesto
que además de la reducción de patógenos y límites de metales pesados y tóxicos, existen
límites de aplicación, zonas, etc.
Aquí se muestra otro método de aplicación agrícola, en el cual los lodos se inyectan en
el terreno. Esto puede hacerse con líquidos o con la pasta de sólidos.
Capítulo: Aplicación de los sólidos biológicos
Sección: Vertederos
Vertederos.
Algunas plantas de tratamiento envían los sólidos a vertederos apropiados. Los
vertederos se utilizan si no es posible la aplicación de los lodos.
Los vertederos no asumen lodos líquidos, por tanto, las plantas que utilian vertederos
deben concentrar sus lodos y producir una pasta.
Capítulo: Aplicación de los sólidos biológicos
Sección: Mercado.
Mercado.
Muchas plantas de tratamiento producen sólidos de alta calidad o muy limpios, que
pueden utilizarse en viveros, campos de deporte, jardines, etc.
Estos sólidos proceden de procesos de compostaje, estabilización alcalina avanzada,
secado térmico y otros procesos.
Algunas instalaciones se deshacen de estos sólidos sin recibir dinero a cambio, mientras
que otras lo venden por metro cúbico o por peso. Las plantas de tratamiento pueden
recuperar parte de sus costes de operación vendiendo estos sólidos.
Los operadores de las plantas deben hacer informes asegurando las características de
los sólidos y comprobando que se mantienen.
Capítulo: Seguridad
Sección: General.
SEGURIDAD.
Cada proceso de tratamiento de sólidos tiene sus normas de seguridad que deben ser
bien conocidas y seguidas para los operadores.
En general debe recordarse que cuando se trabaja en el tratamiento de sólidos:
•
No fumar.
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•
•
Manipular la maquinaria adecuadamente.
Utilizar ropa de protección personal: gafas, guantes, casco.
Asegurarse del funcionamiento de las medidas de seguridad: duchas de emergencia,
lavadores de ojos, aparatos de protección de la respiración y equipo de ventilación.
Asegurarse del buen estado de los sistemas de seguridad: válvulas de presión y vacío,
reguladores, etc.
Recordemos que los procesos de descomposición de sólidos producen gases explosivos
o atmósferas deficientes en oxígeno. Los operadores deben estar siempre alerta.
Los digestores anaerobios producen metano, gas altamente explosivo y muy peligroso.
Debe utilizarse ropa no combustible en estas zonas.
Especial cuidado debe tenerse también con los incineradores y secadores.
Recordar: lo primero y SIEMPRE SEGURIDAD.
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