V-Mujica-Venezuela-1 PROPUESTA TÉCNICA PARA EL TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN FINAL DE LOS LODOS PROVENIENTES DE UNA PLANTA POTABILIZADORA

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1 V-Mujica-Venezuela-1 PROPUESTA TÉCNICA PARA EL TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN FINAL DE LOS LODOS PROVENIENTES DE UNA PLANTA POTABILIZADORA Mujica F, Viky C 1. Ingeniero Quimico. MSc. en Ingeniería Ambiental. Mención: Tratamiento de Aguas. Universidad de Carabobo. Profesor Ordinario. Tiempo Completo en el área de Termodinámica. Departamento de Ingeniería Química. Facultad de Ingeniería. Universidad de Carabobo. Experiencia Industrial en el área de formulación y desarrollo de nuevos productos en pinturas, sistemas de tratamiento de agua para torres de enfriamiento y plantas de tratamiento en una industria del sector automotriz. Pérez, Cathy. Ingeniero Químico. Magíster en Administración de Empresas. Mención: Gerencia. Universidad de Carabobo y MSc Engineering Management. Major Process and Environmental. Florida. USA. Profesor Titular Dedicación Exclusiva. Escuela de Ingeniería Química. Facultad de Ingeniería. Universidad de Carabobo. Consultor de evaluación y calidad de los procesos, administración y pensamiento estratégico y gerencia de mercado. Gaudy Ledezma. Ingeniero Químico. Universidad de Carabobo. Mario Ortega. Ingeniero Químico. Universidad de Carabobo. Dirección 1 : Av. Intercomunal San Diego. Residencias Arauca. Casa Nº42. Telf: / / vcmujica@gmail.com; dir-esc-quimica@uc.edu.ve;vmujica@uc.edu.ve RESUMEN La investigación tiene como objetivo general proponer un sistema para el tratamiento y utilización de los lodos provenientes de las unidades densificadoras de una planta potabilizadora, a fin de mejorar la disposición de los mismos. Se realiza una caracterización fisicoquímica del lodo, monitoreando el contenido de humedad, sólidos totales, densidad, DBO, nitrógeno total, fósforo total y metales pesados tales como: aluminio, níquel, cromo cobre, hierro. Se obtiene un lodo con un porcentaje de humedad, densidad, concentración de nitrógeno y fósforo total de: 55.10%, 0.95mg/L, 57.31mg/L y 144mg/L respectivamente. Éstos dos últimos se encuentran por encima de lo establecido en la Gaceta Oficial Nº 5021 Decreto 883 que establece 40mg/L y 18mg/L respectivamente. La DBO es de 187 mg/l ubicándose por encima del máximo permitido en la misma Gaceta (60mg/L). Las concentraciones de los metales cobre, cromo, níquel y aluminio son: 0.6 mg/l, 0.53 mg/l, 0.38 mg/l y 0.37 mg/l respectivamente; están dentro de lo establecido en los Decretos 883 y el 2635 sobre concentraciones máximas permisibles en lixiviados. Mientras la de hierro es mg/l que supera lo máximo permitido (10 mg/l ). También se calcula el aporte de lodo proveniente de la unidades densificadoras ubicándose en 1492m 3 /día. Se propone como alternativa para el tratamiento lechos de secado, debido al bajo costo requerido para su implementación y mantenimiento, siendo atractivo por un alto contenido de sólidos obtenidos como producto final. Esto último permite aprovechar los lodos ya tratados como abono orgánico o reconstituyente para suelos carentes de nutrientes. Al lodo seco se le determinan la concentraciones de fósforo y nitrógeno resultado de 36.11mg/L y 14.30mg/L respectivamente, estos valores lo ubican como potencial para abono agrícola. Se cuantificaron los costos de la alternativa planteada así como los beneficios obtenidos ubicándose en US$ y US$/año respectivamente, lo que confirma la amplia rentabilidad de la alternativa propuesta. Palabras Claves: lodos, unidades densificadotes, características fisicoquímicas, metales pesados, lechos de secado

2 INTRODUCCIÓN El potencial de reutilización de los lodos hoy en día va en ascenso y representa una alternativa económica como ecológica de grandes beneficios, que puede contribuir en gran medida al saneamiento del entorno del trabajo del hombre. Cada día el medio ambiente sufre los efectos contaminantes y se hace imperiosa la necesidad de promover estrategias de control que ayuden a disminuir en gran medida los efectos colaterales de la contaminación. OBJETIVOS La investigación tiene como objetivo proponer una alternativa técnica para el tratamiento y disposición final de los lodos provenientes de las unidades densificadotas de una planta de tratamiento de agua potable; ya éstos son descargados actualmente al río el Torito; afectando el entorno ambiental de la zona. METODOLOGÍA Y ACTIVIDADES DESARROLLADAS Para la investigación inicialmente se realiza una caracterización de los lodos considerando aspectos de tipo fisicoquímico y sanitarios, tales como: contenido de humedad, ST, densidad, DBO, nitrógeno total, nitrógeno amoniacal, nitrógeno orgánico, fósforo total, metales pesados cobre, cromo, hierro, manganeso, níquel, zinc y aluminio-.los valores obtenidos de éstos parámetros se comparan con los valores máximos permitidos en el Decreto 883 referido a la calidad del agua que es descargada a cuerpos aguas, y en el Decreto 2635 sobre la clasificación de desechos peligrosos. Posteriormente se estima la cantidad de lodo a tratar y se generan las alternativas para el tratamiento seleccionando la más conveniente, mediante una matriz de decisión considerando aspectos como: características fisicoquímicas y sanitarias del lodo, espacio físico disponible e inversión; para finalmente diseñar el sistema propuesto. Por otra parte, se plantean las diversas opciones para la disposición final del lodo obtenido, después del tratamiento en función de las características fisicoquímicas y se estima la relación costo-beneficio relacionada con la disposición del lodo. RESULTADOS Entre las propiedades físicas analizadas la humedad, sólidos totales y densidad se encuentran en 55,10%, 4670mg/L y 0,95mg/L respectivamente, se evidencia que están dentro de los valores normales característicos de lodos. Los resultados de los parámetros químicos-sanitarios y metales pesados se muestran en la tabla 1, donde se observan que los parámetros relacionados con la DBO, nitrógeno y fósforo total están por encima de lo establecido en la Gaceta Oficial Nº 5021 Decreto 883, éstos resultados confirman la contaminación causada al río el Torito, donde actualmente son descargados los lodos. El aporte significativo de fósforo puede causar la eutrofización, con la consecuente disminución de los niveles de oxigeno disuelto en el agua eliminándose los organismos vivos que pudieran existir en el cuerpo de agua. Al observar las concentraciones de los metales pesados estudiados, se puede notar que el cobre, cromo, níquel y aluminio se encuentran dentro de lo permitido por los Decretos 883 y 2635; mientras que el hierro, manganeso y zinc están fuera de las concentraciones máximas permitidas, cuya concentración aportan fuentes de nutrientes menores para el crecimiento de las plantas. Por otra parte, el caudal total de descarga de las unidades densificadotas es de 1942m 3 /día, constituido por el aporte de los sedimentadores, decantadores y filtros de la planta potabilizadora; siendo el caudal total a tratar. Las alternativas consideradas para el tratamiento de lodos son: deshidratación de lodos, lechos de secado, filtro prensa y la incineración. De la aplicación de una matriz de decisión ponderando los criterios de: características del lodo, espacio físico disponible, inversión y calidad del lodo obtenido, se selecciona como mejor alternativa de tratamiento los lechos de secado. De la ingeniería básica del diseño se estima que la alternativa está constituida por 4 lechos de 8 m de ancho, 40 m de largo y 1m de profundidad. Cada lecho estará constituido

3 por 20cm de arena limpia, seguido por una capa de grava de 30cm. La altura efectiva para el llenado de lodo debe ser entre 30 y 40cm. La alternativa de tratamiento constará con un sistema de control de nivel de lodo en la tanquilla de descarga de las unidades densificadotas, que activará una válvula para la distribución del lodo hacia las distintas canchas de secado. La inversión para la instalación y los costos operacionales del sistema propuesto es de US$ 49, y US$ /año 8, Tabla 1. Parámetros químicos-sanitarios y de metales pesados en los lodos provenientes de las unidades densificadoras Evaluación Química-sanitaria Parámetros Máximo permitido, a Valor actual ph 6-9 6,78 DBO, mg/l Nitrógeno amoniacal, mg/l NR 44,89 Nitrógeno orgánico, mg/l NR 12,42 Nitrógeno total, mg/l 40 57,31 Fósforo total, mg/l ,70 Evaluación de Metales Pesados Parámetros Máximo Máximo permitido, a permitido, b Valor actual Cobre, mg/l 2,0 NR 0,16 Cromo, mg/l 2,0 5,0 0,53 Hierro, mg/l 10 NR 19,67 Manganeso, mg/l 2,0 NR 3,78 Níquel, mg/l 2,0 5,0 0,38 Zinc, mg/l 5,0 NR 6,26 Aluminio, mg/l 5,0 NR 0,37 a: Decreto 883 Descargas a cuerpos de agua Gaceta Oficial 5021, b: Decreto 2635 anexo D, NR: No Reglamentado Una vez tratados los lodos es conveniente disponer adecuadamente de ellos, por tanto se proyecta como destino final su aplicación como acondicionador de suelos, por sus potenciales concentraciones de nutrientes como lo son: fósforo, nitrógeno, hierro, manganeso y zinc, estos pueden ser de gran utilidad en el área agrícola. La concentración en peso seco para el fósforo y nitrógeno son de 36,11mg/g y 14,30mg/g respectivamente. El nitrógeno es indispensable para la vida de las plantas, particularmente cuando se desea favorecer el desarrollo de hojas, por lo tanto es de gran valor para fertilizar pastos y lechugas. El fósforo es vital para muchas de las etapas de desarrollo en vegetales; ya que acelera la madurez y fortalece las raíces. En cuanto, al contenido de metales por encontrarse éstos por debajo de los límites permitidos, su proporción en el lodo es beneficioso para el acondicionamiento de suelos; ya que, aumentan su capacidad de retención de agua y mejoran la calidad del cultivo, haciendo posibles las labores agrícolas en suelos pesados, además disminuyen la erosión de los mismos. El potencial de reutilización de los lodos hoy en día va en ascenso y representa una alternativa económica como ecológica de grandes beneficios. La planta potabilizadora al implantar la propuesta obtendrá una producción de lodo seco de 51, Kg./mes, se tiene previsto la venta de éstos lodos para el acondicionamiento de suelos en US$/Kg 0.14., obteniéndose un ingreso mensual por venta de lodo de US$/mes 7, que en un año viene a representar US$ 86, al comparar éstos ingresos con los costos anuales de mantenimiento del sistema, se considera que la puesta en práctica del proyecto es sustentable y aporta beneficios económicos importantes para la planta potabilizadora, elimina la contaminación progresiva que venia afectando al río el Torito y se benefician los pequeños y medianos productores agrícolas, por la adquisición

4 de un abono orgánico que aporta excelentes nutrientes para el suelo. También se estima que el tiempo de recuperación de la inversión inicial es de 8 meses aproximadamente, valor que hace a la propuesta mucho más atractiva para la planta de potabilizadora. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES En función de las propiedades químicas del lodo obtenido, se evidencia que posee una fuente importante de nutrientes principales tales como: nitrógeno y fósforo y de tipo secundarios como: hierro, manganeso y zinc, éstos pueden tener una relevante utilidad en el área agrícola como acondicionador de suelos. Los lechos de secado constituyen la alternativa más apropiada para el tratamiento de lodos, debido a su bajo costo y mantenimiento; además de obtener un producto final que puede ser completamente aprovechado no generando pasivos ambientales ni problemas ambientales. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. American Public Health Association (APHA), American Water Works Association (AWWA) y Water Environment Federation (WEF). (1999). Standard Methods for examination of water and wastewater. 20 a ed. Estados Unidos. 2. Canter L. (1998). Manual de Evaluación de impacto ambiental. 2 a ed. McGraw Hill. Madrid. 3. Degremont G.(1979). Manual técnico del agua. 4 a ed. Bilbao. 4. Falcón C. (1999). Manual de tratamiento de aguas negras. 17 a ed. Limusa. México. 5. Hernández M. (1996). Tratamientos de fangos. Facultad de Ingeniería Ambiental. Manual de depuración Uralita. Paraninfo. Madrid. 6. Max P. (1985). Plant design and economics for chemical engineers. 2 a ed. McGraw Hill Interamericana. Mexico 7. Gaceta Oficial de la República de Venezuela Nº Decreto 883.(1999) Normas para la clasificación y control de la calidad de las aguas. 8. Gaceta Oficial de la República de Venezuela Nº Extraordinaria Agosto Decreto (1998). Normas para el control de la recuperación de materiales peligrosos y el manejo de los desechos peligrosos. Anexo D sobre concentraciones máximas permisibles en lixiviados.

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