guia 1 lodos

Regional Distrito Capital Sistema de Gestión de la Calidad

GUIA DE APRENDIZAJE No. 01

NOMBRE:

Manejar el sistema de tratamiento de lodos

Sistema de Gestión de la

Calidad

Centro de Gestion Industrial

Programa de Formación: CONTROL AMBIENTAL

Proyecto Asociado: Estructuración de Sistema de Gestión Ambiental para empresas del sector productivo

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Control del Documento

Nombre Cargo Dependencia Firma FechaAutores

Asesoría Pedagógica

Asesor Pedagógico

Regional Distrito Capital

Revisión Asesor Pedagógico

Regional Distrito Capital

Aprobación Subdirector de Centro


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1. IDENTIFICACIÓN DE LA GUIA DE APRENDIZAJE

PROGRAMA DE FORMACION: CONTROL AMBIENTAL

PROYECTO ASOCIADO: Estructuración de Sistema de Gestión Ambiental para empresas del sector productivo

MODALIDAD DE FORMACION: Presencial

ACTIVIDAD DEL PROYECTO:Aplicación de protocolos y programas de manejo de aspectos ambientales

RESULTADOS DE APRENDIZAJE:

Manejar el Sistema de tratamiento de lodos

DURACION DE LA ACTIVIDAD: 44 HORAS

2. INTRODUCCIÓN

En todos los sistema de tratamiento de aguas, sean estas operaciones de potabilización o depuración de aguas residuales, se generan residuos sólidos, los que hemos denominado lodos, los cuales se presentan en cantidades importantes, durante cada día de operación de una planta de tratamiento, y por sus contenidos adquiere una naturaleza de residuo peligroso.

Por ello todos las plantas de tratamiento de aguas, debe prever dentro de sus operaciones los equipos, y sistemas para el manejo, deshidratación, estabilización, secado y disposición final de estos residuos.

Como elemento adicional, las operaciones que involucran el manejo de sólidos origina impactos ambientales, que deben ser afrontados para mitigar y controlar sus efectos.

Los invitamos a reflexionar sobre los siguientes aspectos:¿Que operaciones o procesos unitarios en una planta de tratamiento de aguas, generan lodos?, ¿ Que tipos de lodos se pueden encontrar, como se clasifican según su origen?, que composición podemos encontrar en los lodos?, ¿Qué riesgos para la salud y el medio ambiente representan los lodos?, Que porcentaje de los lodos es agua?, ¿Las condiciones de manejo hidráulico de los lodos e distinta de la del agua tratada en la planta?, ¿ Que tratamiento físico y químicos se le hace al lodo?, cual es su finalidad?, ¿Qué usos puede darse a este residuo?.


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3. PLANTEAMIENTO DE LAS ACTIVIDADES Y ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE

Las actividades que se proponen a continuación constituyen parte de las tres evidencias solicitadas en la guía No. 1, las cuales se distribuyen así:

ACTIVIDAES EVIDENCIA1-3 14 25 3

Los documentos de referencia y material de ayuda para el desarrollo de las actividades indicadas, se encuentran en la bibliografía, se anota que el tema no queda agotado en esta documentación, por lo cual se sugiere al estudiante consultar otras fuentes de información: Bibliotecas, otros libros, instructores, Internet, visitas a plantas de tratamiento, etc.

3.1 CONCIENCIACIÓN

1. Realice un mapa conceptual que interrelacione los siguientes conceptos.- Lodo.- Clasificación de los lodos

MAPA CONCEPTUAL

2. Una de las operaciones en el tratamiento de los lodos en una planta de tratamiento de aguas residuales es el secado, consulte las ecuaciones que relacionan, volumen, masa, concentración en porcentaje en peso de sólidos y agua y resuelva los problemas planteados por el instructor.

X: Humedad de sólidos

Pmh: peso de muestra húmeda

Pms: peso muestra seca


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3. La ecuación más empleada para estimar el flujo de aguas residuales y lodos en sistemas de tratamiento, es la de Hazen-William, investigue los términos que intervienen en la ecuación y las unidades de las variables en los sistemas internacional e inglés, y resuelva los problemas propuestos por el instructor.

La fórmula de Hazen - Williams, expresada en función del caudal:

hf = (10.679/ C1.852) x (L/D4.87) x Q1.852

Donde:

hf = pérdida de carga (m)L = longitud de la tubería (m)D = diámetro interno (m)Q = caudal (m3/s)

Los valores de los coeficientes “C” se sacan de tabla, según material y años de uso de las tuberías

http://www.fagro.edu.uy/~hidrologia/riego/HIDRAULICA%20en%20TUBERIAS.pdf3.2 CONCEPTUALIZACIÓN


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4. Establezca que parámetros físico químicos y microbiológicos se determinan en los lodos crudos de plantas de tratamiento de aguas y establezca los valores promedio esperados para los distintos tipos de lodos; para dar solución a esta actividad deberá diligenciar el siguiente cuadro:

Parámetro unidades Procedencia de los lodos

Sedimentador primario

Filtro Percolador

Lodos Activados

Tanquessépticos

Tanques imhoff

Densidad relativa

1.02 1,025 1,005 1,03 1,04

Sólidos suspendidos

% - mg/l 50 - 65 60 – 85 80 – 90 50 – 90 50 mg/l

Humedad de lodos

% 95 93 92 93 90

P % - mg/l 10 – 20 8 – 12 10 – 25 ---------- 9 mg/lN org % - mg/l 10 - 20 15 – 50 15 – 20 ---------- 35 mg/l

DBO % - mg/l 30 – 40 % 65 – 80 %(Tasa alta)

80 – 95% --------- 120 mg/l

DQO % - mg/l 30 – 40 60 – 80 80 – 95 30 – 40 350 mg/lPh unidades 6,5 y 8 6,5 y 8,5 7,5 6,9 6,8

bacterias Unidades logarítmicas

0 - 1 0 - 2 0 - 2 ----------- -----------

3.3 CONTEXTUALIZACIÓN

5. Investigue una planta de tratamiento de aguas y realice un diagrama de flujo con equipos de proceso, donde se indique, el origen y circulación del lodo a través de los distintos tratamientos, después realice un cuadro enumerando, equipos con la descripción de su función en el acondicionamiento o tratamiento de lodos.


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1. Pre-tratamiento

Desbaste. En esta primera fase se pretende eliminar aquellos sólidos gruesos (plásticos, trapos, etc.), de cara a proteger los equipos presentes en próximas fases. Esto se consigue mediante rejas y tamices de diferentes tamaños de luz de paso.

Desarenado-desengrasado. Posteriormente, se retiran las arenas y las grasas del agua residual. Las arenas son un agente abrasivo muy fuerte, por lo que conviene retirarlas lo antes posible de cara a evitar el desgaste de los equipos de la PTAR.

2. Tratamiento primario

El agua residual pasa a los decantadores primarios donde por gravedad son eliminados los sólidos en suspensión (materia orgánica particulada, sólidos inertes, etc). Este proceso no está presente en todas las depuradoras, si no que depende del grado de contaminación del agua residual y del tamaño de la EDAR.

3. Tratamiento secundario


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Dentro del reactor biológico, el licor mezcla (conjunto de bacterias y otros microorganismos) utiliza la materia orgánica presente en el agua residual como fuente de alimentación y energía. Para ello, se deben crear las condiciones necesarias para que este proceso funcione correctamente, lo que requiere de una agitación y una aireación para que puedan disponer del oxígeno necesario. En este proceso también se pueden reducir otros contaminantes, como los compuestos nitrogenados o fosforados.

4. Decantación secundaria

En los decantadores secundarios se consigue la separación entre el agua tratada y el fango generado en el proceso biológico.

5. Tratamiento terciario

Este tratamiento es un proceso de afino, por lo que podemos encontrarlo en aquellas EDAR que vierten a una zona protegida (zona sensible; zona de producción de moluscos; zona de captación de agua destinada al consumo humano; zona de uso recreativo; y zonas destinadas para la protección de hábitats o especies).

Eliminación de nutrientes: Se requiere reducir al máximo el aporte en nutrientes, por lo que puede ser necesario dosificar algún tipo de reactivo (principalmente un coagulante, como una sal de hierro o aluminio), de cara a precipitar el fósforo. El nitrógeno es eliminado en el reactor biológico gracias a la actividad conjunta de varios grupos específicos de bacterias.

Desinfección, el objetivo es reducir la cantidad de mircoorganismos patógenos en el agua. Los principales procesos utilizados son la radiación ultravioleta y la dosificación de un desinfectante (principalmente hipoclorito sódico).

Línea de fango

En el proceso de depuración se generan dos efluentes: el agua tratada que se vierte directamente a cauce, y los lodos. Éstos son el conjunto de los sólidos sedimentados en la decantación primaria (fangos primarios), y el licor mezcla en exceso del reactor biológico (fangos secundarios).

Dado su elevado contenido en agua (superior a un 95%), se hace necesario su tratamiento de cara a reducir su volumen y facilitar su manejo y transporte posterior. El destino final de los lodos es la reutilización agrícola, valorización energética ó vertedero controlado.

Por ello en toda EDAR paralela a la línea de agua ha de existir una línea de fangos.


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6. Recirculación de fangos

Parte de los fangos generados en el reactor biológico y sedimentado en el decantador secundario, son recirculados para asegurar la actividad de los microorganismos en el reactor biológico

7. Espesador de fangos

El exceso de los fangos decantados son bombeados hacia un espesador, donde se concentran y homogenizan.

8. Digestión de fangos

Los fangos espesados son bombeados a un digestor, donde aprovechando la actividad biológica de los microorganismos, se reducirá la parte fermentable. Este proceso puede ser aerobio o no, en función de si hay presencia de oxígeno o no. No todas las depuradoras disponen de una digestión, sino que depende principalmente del tamaño de la planta.

9. Deshidratación

Consiste en la separación de la fracción sólida y la líquida del fango, de manera que se consigue aumentar la concentración, disminuyendo el volumen. Hay diversos sistemas para deshidratar los fangos, siendo los más utilizados las centrífugas y los filtro banda. Para mejorar el rendimiento de estos procesos es necesario un acondicionamiento previo el fango, consistente principalmente en la dosificación de un floculante.

http://augasdegalicia.xunta.es/es/FuncionamentoEDAR.html

EQUIPO DESCRIPCIÓN

LECHOS DE FANGO

En los decantadores de lecho de fango, no hay recirculación de fango, sino que existe una masa de lodos en la parte inferior del decantador, sometida a expansión de abajo hacia arriba por la impulsión del agua bruta coagulada. Los lodos a extraer se van depositando en unas fosas o concentradores y el agua clarificada es decantada igualmente, mediante canaletas o vertederos superficiales. En el decantador de lecho de fangos con pulsación, el agua entra a la zona de decantación a través del lecho de


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fangos, de forma intermitente mediante pulsaciones conseguidas por el vacío creado en una campana central. Debido a este vacío, el nivel del agua en la campana se eleva y al alcanzar un cierto nivel; de acuerdo con una secuencia predeterminada, un dispositivo apropiado, pone la campana en comunicación con la atmósfera, con lo que el agua entrará en la zona de decantación. Los lodos van depositándose en en unas arquetas de concentración, de donde son extraídos periódicamente.La descarga del agua de la campana de vacío a las tuberías de distribución se produce cuando el agua alcanza un nivel determinado (entre 0,6 y 0,80 metros). Este nivel de agua se regula de forma que mediante el adecuado mecanismo electromecánico se permita la apertura de las válvulas de descarga a la atmósfera. Las descargas de agua de la campana realizadas en forma intermitente producen una agitación en el interior del decantador que permite el contacto entre las partículas coaguladas, aumentando así el tamaño y volumen de estas, para formar una masa de lodos llamada “manto de lodos”. La altura que usualmente debe alcanzar el manto de lodos es de 1,5 metros, y debe coincidir con el nivel del vertedero de los concentradores de lodos. La eficiencia del decantador de lodos es función del grado de compactación del manto de lodos y del porcentaje de concentración de lodos.El exceso de lodos formado pasa a los concentradores de lodos, para ser eliminados por medio de las válvulas de purgas que pueden ser

http://augasdegalicia.xunta.es/es/FuncionamentoEDAR.html


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accionadas en forma manual o automática.

ESPESAMIENTO DE FANGOS

El espesamiento de los fangos tiene lugar generalmente en decantadores, ya sea por gravedad o por flotación. El espesamiento por gravedad suele realizarse en decantadores estáticos circulares o rectangulares provistos de rasquetas que arrastran el fango precipitado hacia las arquetas de recogida y el agua decantada clarificada se extrae por los vertederos situados en la parte superior. A veces, los decantadores por gravedad, pueden disponer de lamelas que al aumentar la superficie de decantación permiten reducir el volumen del decantador, obteniendo los mismos o mejores resultados en el espesamiento. El espesamiento por flotación, aprovecha la flotabilidad de las partículas (flóculos) cuando se les adhieren pequeñas burbujas de aire. Para la adherencia de estas burbujas de aire, basta con presurizar directamente la mezcla de fangos con aire, a una presión de 6 bares y descomprimir después a la entrada del flotador o también se puede presurizar directamente agua clarificada que se inyecta después en el propio fango. El fango flotado y espesado es retirado de la superficie mediante frasquetas superficiales.Respecto a las características químicas de los lodos, hay que tener presente que la composición química, por precisa que sea, no nos da una suficiente indicación de las características físico-químicas de los sólidos en suspensión, así por ejemplo la granulometría o tamaño


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de las partículas, superficie, carga electrostática y las fuerzas de capilaridad que retienen el agua, son factores importantes para determinar el tratamiento a aplicar a un lodo. Son muy útiles, por tanto, la realización de una serie de test de caracterización de estas propiedades, como son los test de decantabilidad, de resistencia a la filtración y de compresibilidad.

DESHIDRATACIÓN

FILTROS PRENSA

FILTROS BANDA

El fango espesado como acaba de señalarse, contiene aún un porcentaje pequeño de materia seca (4%), lo que hace necesario una mayor concentración y manejar de esta forma menores volúmenes, para ello se recurre a la deshidratación mecánica (el secado por evaporación en eras de secado presenta inconvenientes, tanto en espacio como medioambientales). La extracción del agua retenida por capilaridad en el lodo no es posible con una simple decantación, ya sea por gravedad o por flotación. Para conseguir grados de sequedad del orden del 20 por ciento o mayores, hay que someter el lodo a una filtración o a una centrifugación, y generalmente para aumentar el rendimiento de estos tratamientos se hace necesario utilizar determinados reactivos como cal o polielectrolítos. Existe un procedimiento, no muy extendido aún, de deshidratación del fango que lo lleva a una deshidratación completa, que es el secado térmico, es un procedimiento costoso dado el consumo de energía empleada, pero en la valoración económica de este procedimiento habría que tener muy en cuenta el menor volumen


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generado y por tanto el consiguiente ahorro en trasporte y vertido, basta con tener presente que la cantidad de materia obtenida en un secado térmico completo, quedaría reducida a una quinta parte de la obtenida por centrifugación.Los sistemas de filtración más empleados son los filtros prensa y los filtros banda. Filtros prensa: En esencia estos constan de una serie de placas de fundición o de algún material moldeado, con caras acanaladas sobre las que se intercalan unas telas filtrantes, el fango previamente acondicionado generalmente con cal, se introduce en las cámaras que forman cada dos placas contiguas y se somete el conjunto a una elevada presión, del orden de 300 Kg/cm2, por medio de un dispositivo hidráulico. El funcionamiento es discontinuo, y muy laborioso, obteniéndose un fango bastante seco, próximo al 30% en materia seca. Filtros banda: Consisten en una banda continua de tela filtrante que pasa a través de unos rodillos giratorios, el fango acondicionado con un polielectrolito se vierte de forma continua sobre la banda, y posteriormente al pasar entre los rodillos es comprimida y una placa rascadora va separando el fango deshidratado de la banda. En estos filtros se consiguen concentraciones del orden del 20% en mataría seca.

CENTRIFUGA

La centrifugación, en definitiva es una decantación que tiene lugar en un decantador cilíndrico que gira a gran velocidad, esta rotación origina un campo centrífugo equivalente a

http://www.elaguapotable.com/Deshidratador%20de%20Lodos.htm


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varios miles de veces la fuerza de la gravedad precipitándose por tanto el lodo deshidratado en las paredes interiores del cilindro giratorio. Las centrifugas industriales convencionales están formadas por un cuerpo cilíndrico rotatorio o rotor en cuyo interior gira en el mismo sentido y también a gran velocidad, aunque algo menor que el rotor, un tornillo helicoidal que va arrastrando hacia el exterior los sólidos que se han ido acumulando en las paredes interiores del rotor. La entrada del fango al rotor de la centrifuga tiene lugar por un tubo central. El tornillo helicoidal arrastra el fango retirado de las paredes internas del rotor hacia el exterior por un extremo, mientras que el agua clarificada sale por el extremo opuesto.La regulación de la velocidad diferencial entre el rotor y el tornillo helicoidal proporciona un medio de regulación de la centrifuga para extraer un residuo sólido más uniforme y seco. La centrifuga puede trabajar en continuo, siendo igualmente muy importante el empleo de un agente floculante o polielectrolito adecuado, a la entrada del rotor, para una mejor separación. En la deshidratación de estos fangos en las centrifugas, se puede obtener unos lodos con una concentración en materia seca próxima al 20%.


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4. EVALUACIÓN

EVIDENCIAS DE APRENDIZAJE

CRITERIOS DE EVALUACIONTECNICAS E

INSTRUMENTOS DE EVALUACION

Evidencias de ConocimientosCONOCIMIENTO: Resolución de un cuestionario.

- Define conceptos básicos de hidráulica, matemática, química y de manejo de equipos.

- Describe los sistemas de tratamiento de lodos.

-

TECNICA:

- Formulación de preguntas.

INSTRUMENTOS:

Cuestionario.Lista de verificación.

Evidencias de DesempeñoRealización de un cuadro comparativo de características físico químicas de los lodos generados en tratamientos de aguas residuales.

- Aplica los conocimientos de química en el tratamiento de los lodos.

- Reconoce los procesos de tratamiento biológico de aguas residuales.

- identifica el efecto de los tiempos de residencia de lodo en sus caracterización físico química.

TECNICA:- Observación.

INSTRUMENTOS:- Lista de verificación

Evidencias de Producto

Diagrama de flujo sobre sistema de tratamiento de aguas residuales y etapa de tratamiento de lodos.

- Realiza una caracterización de lodos, interpretan sus resultados y verifica cumplimiento legislativo.

- Describe las características y el uso de los instrumentos y equipos de medición utilizados en el manejo de los lodos.

- Maneja el sistema de tratamiento de lodos.

TECNICA:- Valoración de

Producto.

INSTRUMENTOS:Lista de verificación

5. AMBIENTES DE APRENDIZAJE, MEDIOS Y RECURSOS DIDÁCTICOS

Aula de aprendizaje Lugares de practica Biblioteca Empresas del sector Material sobre la unidad de aprendizaje Guía de aprendizaje Videos Televisor DVD Folletos Planos Manuales de procedimiento de la empresa Reglamento de salud ocupacional Normatividad ambiental sobre el tema Laboratorio. Software animaciones de plantas de tratamiento. Visita a una PTAR.


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6. GLOSARIO

7. BIBLIOGRAFIA Y CIBERGRAFÍA

PTAR: Planta de Tratamiento de Aguas residuales.Vertimiento: Residuo líquido resultante de las actividades humanas descargado a alcantarillado o a un cuerpo de agua.Lodo: Mezcla de agua y sólidos resultante de la sedimentación en el tratamiento de los vertimientos.Bio sólido: Lodo que ha sido tratado y estabilizado.Sólidos Volátiles: Parte de los sólidos que se calcinan a 550 °C.

1. Métodos normalizados para análisis de aguas potables y residuales. APHA, AWWWA, WPCF. Editorial Díaz Santos.

2. Tratamiento de aguas residuales. Teoría y Principios de diseño. ROMERO, ROJAS, Jairo Alberto. Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería. 2ª Edición. Bogotá. 2.002.

3. Tratamiento de Aguas Residuales en Pequeñas poblaciones. CRITES, Ron and TCHOBANOGLOUS, George. 1° Edición Editorial Mc Graw Hill. Bogotá. 2.000.

4. Reglamento Técnico del Sector Agua Potable y Saneamiento Básico. RAS 2000. Ministerio de Desarrollo Económico. República de Colombia.

5. Módulos de Formación y perfeccionamiento del Personal de las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales. Agencia de Cooperación Alemana GTZ, Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente CEPIS y Organización Panamericana de la Salud OPS. Perú 2.003

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