Biosólidos MC Francisco Gómez Vega Área Ambiental VI Congreso Regional de Químicos Farmacéuticos Biólogos Biblioteca Universitaria Raúl Rangel Frías 25 27 de Agosto de 2004
BIOSOLIDOS LODOS ACTIVADOS Otros residuos productos de las actividades humanas son los lodos activados. Un lodo se considera como una masa de sólidos en suspensión dentro de un volumen de agua con la particularidad de que la concentración de sólidos en dicho volumen es tal, que la densidad del lodo es mayor que la del agua. Podríamos decir que los lodos son aguas residuales altamente concentradas. En ocasiones, los lodos pueden ser el producto de un proceso, o bien, los residuos de este. Como la orientación del curso es hacia los biosólidos, nos vamos a enfocar principalmente a los lodos generados como consecuencia de los tratamientos de aguas residuales.
PLANTA DE TRATAMIENTO
DISTRIBUCIÓN DE CAUDALES Desvía los flujos hacia los tanques de servicio.
Tratamiento secundario Se puede dividir en dos grandes apartados: Aerobios Anaerobios El más popular, sobre todo en plantas municipales, es el aerobio, que tiene a su vez una serie de variantes.
Variantes del Tratamiento Aerobio Lodos activados convencionales Lodos activados de mezcla completa Lodos activados de alta tasa Aereación extendida Aereación por pasos Proceso Kraus Ooxígeno puro Lagunas aereadas Lagunas facultativas Zanjas de oxidación Biodiscos Reactor de cargas secuenciales.
REACTOR BIOLÓGICO Se efectúa la degradación biológica de la materia orgánica contenida en el agua, a través de grandes reactores aeróbicos
TANQUE CLARIFICADOR Se procesa una segunda sedimentación donde se separa el material degradado. SECUNDARIO
Para mantener el nivel adecuado de bacterias en el licor mezclado, se recicla la biomasa que se colecta en el sedimentador secundario, hasta que la edad del lodo o el nivel de sólidos suspendidos en el licor mezclado no exceda al valor de diseño (usualmente para la mezcla completa se especifican 3 500 miligramos por litro o ppm).
Tanto en los procesos aerobios como anaerobios es necesario disponer de los lodos en exceso que se generan; en este apartado es donde el proceso anaerobio aventaja al aerobio, ya que produce sólo diez por ciento del volumen de lodos que produce el aerobio. Los métodos más comunes de manejo de lodos consisten en deshidratación por exposición al sol, o manejo en filtro prensa de banda o de placas y marcos.
Tomando como base un sistema de tratamiento convencional de aguas residuales de tipo municipal se tienen los siguientes puntos de generación de lodos: Desarenador Floculador Sedimentador primario Proceso biológico Desinfección Sedimentador secundario Lodos
A pesar de ser efluentes muy concentrados en sólidos, el porcentaje en peso de agua sigue siendo considerable por lo que prácticamente el efluente se encuentra en estado líquido y su manejo se complica pues no es realmente un sólido. Los grandes volúmenes que se generan implican la instalación de tuberías de gran tamaño y altos costos de bombeo. Las necesidades de confinamiento/tratamiento son mayores, pues los volúmenes son muy grandes. Alternativa La deshidratación o secado de los lodos, que consiste en un tratamiento físico de separación.
Tratamientos Físicos Deshidratación de Lodos La selección del sistema de deshidratación dependerá: Las características del lodo (densidad, viscosidad, origen, etc) Espacio disponible en el sitio de tratamiento. Contenido de humedad remanente requerido para la disposición final o tratamiento. Sistemas de deshidratación existentes: Lechos de secado Centrífugas Convencionales de arena Filtros rotatorios al vacío. Pavimentados Filtros prensa. Empacados Filtros banda. Auxiliados con vacío Concentración por Lagunas de secado gravedad con filtros rotatorios.
Tratamientos Físicos Convencionales de arena El secado ocurre por drenaje y evaporación colocando el lodo sobre una cama de arena equipada con un sistema de drenaje. Pavimentados El secado ocurre por drenaje y evaporación colocando el lodo sobre firmes de concreto o asfalto equipados con un sistema de drenaje.
Lagunas de secado: Son depresiones o cunetas de tierra donde se distribuye uniformemente el lodo, el secado se realiza principalmente por evaporación, ya que no se cuenta con estructuras de drenaje en la l parte inferior de las lagunas y el sobrenadante se decanta a través de vertedores.
Centrifugación: Las centrífugas son equipos que se operan por lotes, es decir, se alimentan de forma intermitente y consisten en recipientes concéntricos donde el recipiente interior está formado por una malla que deja pasar el agua pero retiene los sólidos. El agua que q pasa este recipiente se recolecta en el exterior y se saca del sistema por medio de tuberías. La separación se logra mediante la l fuerza centrífuga ya que los recipientes se encuentran girando a alta velocidad proyectando los sólidos contra la malla.
Filtros rotatorios al vacío Los filtros rotatorios son cilindros cuyo interior se encuentra al vacío y las paredes están equipadas con mallas o telas sintéticas que retienen los sólidos. Estos cilindros giran sobre un contenedor donde se alimentan los lodos y al momento en que las paredes del cilindro entran en contacto con este depósito se adhieren los sólidos por el vacío. El agua que logra pasar al interior del cilindro se llama filtrado y se retira del sistema por medio de tuberías.
Filtros prensa Los filtros prensa consisten en una serie de bastidores de acero que sostienen una tela o malla. El lodo se bombea entre cada par de bastidores y una vez llenos, mediante un tornillo se van oprimiendo unos contra otros expulsando el agua a través de la tela. Los sólidos se retienen entre los bastidores y una vez lograda la concentración requerida en la torta, se libera el tornillo y la torta se desprende de los bastidores.
Filtros de bandas horizontales El principio de separación en estos equipos es semejante al anterior, solo que en lugar de que las telas estén fijas a unos marcos, las telas son bandas continuas que se hacen pasar a través un juego de rodillos que cambian la dirección de las bandas as para aumentar la presión ejercida sobre el lodo. En el proceso se presentan varias zonas de acuerdo a la posición de las bandas en el equipo: 1) Zona de drenado por gravedad. 2) Zona de baja presión o de compresión. 3) Zona de alta presión o de cortante.
Prensas de tornillo
Concentración por gravedad con filtros rotatorios En estos sistemas la separación n del agua y los sólidos s ocurre por la acción n de la gravedad. El lodo se deposita en cilindros semejantes a los filtros rotatorios al vacío o que se encuentran girando continuamente, pero no se tiene vacío o dentro de ellos, por lo que el agua simplemente drena a través s de las mallas. En ocasiones se tienen dos tambores o etapas para aumentar la concentración n de sólidos s en la torta que es de máximo 10 a 16%.