tratamiento de fangos -cigei sac - ing. yuri diaz (2).ppt

OPERACIONES Y PROCESOS UNITARIOS EN EL TRATAMIENTO

DE LODOS

Expositor : Ing. Yuri Díaz Trigoso

DIAGRAMA DE LOS PROCESOS DETRATAMIENTO DE FANGO

OBJETIVO:

Describir las operaciones y procesos unitarios que se utilizan en el tratamiento de fangos, con las siguientes finalidades:

1.- Reducción de volumen2.- Estabilización3.- Textura adecuada

TRATAMIENTOY EVACUACIÓN DE FANGOS

PRINCIPALES ETAPAS:

1. PRETRATAMIENTO2. ESPESAMIENTO3. ESTABILIZACIÓN4. ACONDICIONAMIENTO5. DESINFECCIÓN

6. DESIDRATACION7. SECADO8. REDUCCIÓN TÉRMICA9. EVACUACIÓN FINAL

Dilaceración

Mezclado

Almacenamiento

Desarenado

PRETRATAMIENTO

Sólidos cortados en partículas pequeñas.

Homogenización, alimentación uniforme.

Evita variaciones de flujo.Permite acumulación de fangos.

Desarenadores de ciclón.

En tambor rotativo

Por gravedad

Por flotación

Por centrifugación

Por gravedad en banda

ESPESAMIENTO

Aire disuelto.Al vacío.Por dispersión al aire.

Centrífuga de cesta.Centrífuga de camisa maciza.

Aumenta el contendio de sólidos por eliminación de agua

ESTABILIZACIÓN

OBJETIVOS:

1. Reducir presencia de patógenos.2. Eliminar olores desagradables.3. Inhibir, reducir, o eliminar su potencial de putrefación.

Oxidación por cloro

Estabilización con cal

Tratamiento térmico

Digestión anaerobia

Digestión aerobia

Compostaje

ESTABILIZACIÓN

Pretratamiento y Postratamiento

Se calienta el fango a 260 °C a presiones de 2760 KN/m².

Es el proceso más utilizado.

Sirve para plantas pequeñas.

Degradación biológica de la M.O. hasta conseguir un producto final estable.

Acondiciona-miento químico

Elutriación

Tratamiento térmico

ACONDICIONAMIENTO

Objetivo: Mejora la característica de la desidratación de los fangos

Con adición de químicos se reduceLa humedad.

Mezcla íntimamente el fango con otro líquido para transferir ciertos componen-tes desde aquellos a este último.

Rompe la estructura del gel y destruye la afinidad del agua, logra estirilizar el fango.

Pasteurización

Almacenamiento a largo plazo

DESINFECCIÓN

Objetivo:Eliminar patógenos presentes en el fango líquidoy deshidratado.

A 70°C por 30 min.se inactiva cistos y huevos de parásitos.

Almacena fango digerido en lagunas excavadas para: almacenamiento y desinfección.Tiempo de desinfección: 60 días a 20°C 120 días a 4°C

Filtro de vacío

Filtro prensa

Filtro de banda horizontal

Centrífuga

Era de secado

Lagunas

DESHIDRATACIÓNObjetivo: Reduce el contenido de humedad del fango.

Placas volumen fijo.Placas volumen variable.

De camisa maciza De cesta

Convencionales de arena, pavimentadas,de medio artificial, por vacío.

Reemplaza a eras de secado.

Evaporador de efecto múltiple

Secado instantáneo

Secado por pulverización

Secado en horno rotativo

Secado en horno de pisos múltiples.

SECADO

Objetivo: Con aporte de calor auxiliar elimina la humedad del fango.

REDUCCIÓN TÉRMICA

OBJETIVOS:

1. Conversión total o parcial de sólidos orgánicos a productos finales oxidados como CO2 y H2O.2. Oxidación y volatilización parcial de sólidos orgánicos por pirólisis o combustión completa.

Incineración en hornos de pisos múltiples

Incineración en hornos de lechos fluidificados

Combustión instantánea

Co-incineración con residuos sólidos

reactor vertical de pozo profundo

Oxidación por vía húmeda

REDUCCIÓN TÉRMICA

Vertederos

Aplicación al suelo

Incineración

Lagunaje

Zonas específicas que cumple con las normas.

Uso agrícola, forestal, terrenos marginales,relleno para viviendas, acondicionamentosde suelos, etc.

Precisa de deshidratación previa.

Aplicable cuando se encuentra en zonas remotas.

EVACUACIÓN FINAL

DIAGRAMA DE LOS PROCESOS DEDIAGRAMA DE LOS PROCESOS DETRATAMIENTO DE FANGOTRATAMIENTO DE FANGO

PRETRATAMIENTO DESINFECCIÓN

ACONDICIONAMIENTO

ESTABILIZACIÓN

ESPESAMIENTO

Dilacerac.

Mezclado

Almacenam.

Desarenad.

Tambor R.

Gravedad

Flotación

Centrifugac.Grav..Banda

Oxid. Cloro

Con cal

Trat.Ternuco

Dig.Anaerob.

Dig.Aerobia

Compostaje

A. Químico

Elutriación

Trat.Ternuco

Pasteurizción

Almac-Plazo

DESHIDRATACION

Filtro Vacío

Filtro Prensa

F.Banda Horiz.

Centrifuga

Eras Secado

Lagunaje

Evap.Efec.Mult.

Sec.Instantan..

Sec.Pulveriz..

Horno Rotat.

H. Pisos Multip.

Inc.h.P.Multiples

Inc.Lec.Fluidif.

Combustión

Coincineración

Reactor vert.

Oxid.Vía Hum.

Vertedero

Aplic.Suelo

Recup.Terreno

Reutilizacion

SECADO REDUCCION TERMICA

EVACUACION FINAL

DESHIDRATACION

DIAGRAMA DE LOS PROCESOS DETRATAMIENTO DE FANGO

CONCLUSION

El conjunto de operaciones y procesos unitarios a escoger, dependerá de varios factores, siendo los principales los siguientes :

1. Composición del fango2. Destino final del fango3. Normas a cumplir 4. Disponibilidad financiera

PROCEDENCIA, PROCEDENCIA,

CANTIDADES Y CANTIDADES Y

CARACTERISTICAS DEL CARACTERISTICAS DEL

FANGOFANGO

INTRODUCCIÒNINTRODUCCIÒN El fango producido en las operaciones y procesos de tratamiento de las AR suele ser un líquido o un líquido semisòlido con un contenido de sòlidos, variable entre 0.25% y 12% en peso.

De los constituyentes eliminados en el tratamiento de AR, el fango es el de mayor volumen.

Los problemas derivados del manejo de los fangos son complejos debido a :

A.- El fango está formado, principalmente por las sustancias responsables del caràcter desagradable de las AR no tratadas.

B.- La fracciòn de fango a evacuar, generalmente en el tratamiento biològico está compuesta principalmente por MO, sujeta a procesos de descomposiciòn.

C.- Sòlo una pequeña parte del fango está compuesta por materia sòlida.

PROCEDENCIA, CANTIDAD Y PROCEDENCIA, CANTIDAD Y CARACTERISTICASCARACTERISTICAS

Para proyectar convenientemente las instalaciones para el tratamiento y evacuación del fango, es necesario conocer la procedencia, cantidad y características de los sólidos y del fango a tratar.

PROCEDENCIAPROCEDENCIA

La procedencia de los sòlidos y fangos producidos en las plantas de tratamiento varìa en funciòn del tipo de planta y del modo de explotaciòn, las principales fuentes son:

Fuente de sólidos y de fangos en el tratamiento de aguas residuales

Unidad Tipo de sólido o de fango Observaciones

Criba Sólido grueso Los sólidos removidos manual o mecánicamente.

Desarenadores Arena y espuma Se omite la remoción de espuma en desarenadores

Preaireaciòn Arena y espuma Se omite la remoción de espuma en Preaireaciòn.

Sedimentación Fango y espuma primarios La cantidad depende del tipo de AR afluente

primaria

Trat. Biológico Sólidos suspendidos SS son el resultado de la síntesis biológica de la MO.

Sedimentación Fango y espuma secundaria Remoción de espuma es exigido.

Secundaria.

Trat. de fangos Lodo, compost, cenizas El lodo obtenido depende de su origen y del proceso utilizado en su tratamiento

Caracteristicas:Caracteristicas:

Las características varían en función del origen de los sólidos y del fango, de la edad del fango, y del tipo de procesos a que se han sometido.

Fuente de sólidos y de fangos en el tratamiento de aguas residuales

Sólidos o fango Descripción

Residuos del desbaste Las basuras incluyen todo tipo de MO y MI de tamaño suficientemente grande para ser eliminado por rejas.

Arena Sólidos inorgánicos que sedimentan, pueden contener cantidades significativas de MO, especialmente aceites y grasas.

Espumas / grasa Material flotante puede incluir: grasas, aceites, jabones, residuos alimenticios, materiales plásticos, el peso especifico es alrededor de 0.95

.

Sólidos o fango Descripción

Fango primario El fango de los tanques de decantación primaria es generalmente gris y grasiento y en la mayoría de los casos produce un olor extremadamente molesto.

Fangos de Prec.química. Es generalmente de color oscuro, aunque la superficie puede ser roja si contiene mucho hierro, el fango con cal es gris marrón, el olor puede ser molestoso.

Fango activado De apariencia floculenta y color marrón, si el color es muy oscuro puede estar próximo a volverse séptico, si el color es más claro de lo normal puede estar poco aireado

Fango de filtros percoladores Humus de color parduzco, flocúlenlo y relativamente inodoro cuando está fresco, se digiere fácilmente.

Fango digerido (aerobio) Color marrón a marrón oscuro y apariencia floculenta, olor no es molestoso, se deshidrata fácilmente en eras de secado.

Fango digerido (anaerobio) De color marrón oscuro-negro y contiene cantidades excepcionalmente grandes de gas, cuando está totalmente digerido, no es molestoso siendo su olor relativamente débil.

Fango compostado De color marrón oscuro o negro, si está bien compostado su olor no es molestoso.

Liq. de fosas sépticas El fango de las fosas sépticas es negro, de olor molestoso a causa del sulfuro de hidrógeno y otros gases que desprende.

Composición generalComposición generalMuchos de los constituyentes químicos, incluidos los nutrientes son de de gran importancia a la hora de considerar la evacuación final del fango tratado y

del líquido extraído del fango durante su tratamiento.

En el caso de aplicación al terreno o incineración, es necesario determinar el contenido de metales pesados, pesticidas e hidrocarburos.

El contenido energético (térmico) del fango es importante en aquellos caso en los que se considere el uso de procesos de reducción térmica tales como la incineración.

Composiciòn quìmica tipica del fango crudo y digerido

Fango primario crudo Fango primario digerido

Características Intervalo Valor típico Intervalo Valor típico Fango activado

ST seco % 2 – 8 5 6 – 12 10 0.83 – 1.16

SV(%ST) 60 – 80 65 30 – 60 40 59 – 88

Grasa y aceite (%ST)

Solubles en eter 6 – 30 - 5 – 20 18 -

Proteinas (%ST) 20 – 30 25 15 – 20 18 32 – 41

(N % ST) 1.5 – 4 2.5 1.6 – 6.0 3.0 2.4 – 5.0 Fòsforo(P2O5 % ST) 0.8 – 2.8 1.6 1.5 – 4.0 2.5 2.8 – 11.0

Potasio (K2O %ST) 0 – 1 0.4 0.0 – 3.0 1.0 0.5 – 0.7

Celulosa (%ST) 8.0 – 15.0 10 8.0 – 15.0 10 -

Hierro 2.0 – 4.0 2.5 3.0 – 8.0 4.0 -

(SiO2 % ST) 15 – 20 - 10 – 20 - -

pH 5.0 – 8.0 6.0 6.5 – 7.5 7.0 6.5 – 8.0.

Alcalinidad (mg/l) 500 – 1500 600 2500-3500 3000 580 - 1100

Ac. Orgànicos (mg/l) 200-2000 500 100- 600 200 1100 - 1700

Poder calorìfico MJx104 /Kg(2.3-2.9) 2.5 0.9 – 1.3 1.1 1.8 – 2.3

Constituyentes específicosConstituyentes específicos Las características del fango que afectan a su actitud para la aplicación

para el terreno y usos beneficiosos incluye:

El contenido en materia orgánica (SV). Nutrientes. Patógenos. Metales. Compuestos orgánicos tóxicos.

El valor del fango como fertilizante se basa principalmente en su contenido de N, P, K.

Las concentraciones de metales pesados puede limitar la tasa de aplicación del fango al terreno y la vida útil del terreno.

Comparación entre los niveles de nutrientes de los Comparación entre los niveles de nutrientes de los fertilizantes comerciales y el fango de agua residual.fertilizantes comerciales y el fango de agua residual.

Nutrientes %

Nitrógeno Fósforo Potasio

Fertilizantes para usos

agrícolas típicos. * 5 10 10

Valores típicos para fangos

de agua residual estabilizados 3.3 2.3 0.3

* Las concentraciones de nutrientes pueden variar ampliamente en función de la demanda del terreno y de los cultivos.

Contenido típico de metales en el fango de ARContenido típico de metales en el fango de ARFango seco (mg/Kg)

Metal Intervalo Mediana

Arsénico 1.1 - 230 10

Cadmio 1 – 3410 10

Cromo 10 – 99000 500

Cobalto 1.3 – 2490 30

Cobre 84 – 17000 800

Hierro 1000 – 154000 17000

Plomo 13 – 26000 500

Manganeso 32 – 9870 260

Mercurio 0.6 – 56 6

Molibdeno 0.1 – 214 4

Nìquel 2 – 5300 80

Selenio 1.7 – 17.2 5

Estaño 2.6 – 329 14

Cinc 101 - 49000 1700

Datos típicos sobre las características físicas y las cantidades de Datos típicos sobre las características físicas y las cantidades de fango producido en diversos procesos de tratamiento de ARfango producido en diversos procesos de tratamiento de AR

Sólidos secos Kg/103 m3

Proceso de tratamiento

Peso especifico de los sólidos del fango

Peso especifico del fango

Intervalo Valor típico

Decantación primaria

1.4 1.02 110 – 170 150

Fango activado (en exceso)

1.25 1.005 70 – 95 83

Filtros percoladores (en

exceso)

1.45 1.025 60 – 95 70

Aireación prolongada (en

exceso)

1.30 1.015 83 – 120 95 a

Laguna aireada (en exceso)

1.30 1.001 83 – 120 95 a

Filtración 1.20 1.005 12 – 25 18

Eliminación de algas

1.20 1.005 12 - 25 18

Datos típicos sobre las características físicas y las cantidades de Datos típicos sobre las características físicas y las cantidades de fango producido en diversos procesos de tratamiento de ARfango producido en diversos procesos de tratamiento de AR

Sólidos secos Kg/103 m3

Proceso de tratamiento

Peso especifico de los sólidos del fango

Peso especifico del fango

Intervalo Valor típico

Adición de productos químicos a los clarificadores primarios para la eliminación de fósforo

Dosis baja de cal (350 – 500 mg/l)

1.9 1.04 240 – 415 300 b

Dosis alta de cal (800 – 1600 mg/l)

2.2 1.05 600 – 1300 800 b

Nitrificación con cultivo en suspensión

- - - - c

Desnitrificación con cultivo en suspensión

1.2 1.005 12 – 30 18

Filtros de desbaste 1.28 1.02 - - d

a Se supone que no existe tratamiento primario b Fango añadido al normalmente eliminado por decantación primaria c Despreciables d Incluido en la producción de fango de los procesos biológicos de tratamiento secundario

Características de los lodosCaracterísticas de los lodosProceso % humedad del lodo

Intervalo Típico

Sedimentación primaria 88 – 96 95

Filtro percolador 91 – 95 93

Precipitación química - 93

Lodos activados 90 – 93 92

Tanques sépticos - 93

Tanques Imhoff 90 – 95 90

Aireación prolongada 88 – 92 90

Lodo primario digerido anaerobiamente

90 – 95 93

Laguna aireada 88 – 92 90

Lodo primario digerido aeróbicamente

93 - 97 96

Relaciones peso - volumenRelaciones peso - volumen

El volumen del fango depende , principalmente de su contenido de agua y, sólo en una pequeña parte, de las características de la materia sólida.

LODOS ACTIVADOSLODOS ACTIVADOS

OPERACIONES DE PRETRATAMIENTO

OPERACIONES DE PRETRATAMIENTOOPERACIONES DE PRETRATAMIENTO

Para que un fango pueda ser alimentado a las instalaciones de tratamiento en forma constante y homogénea, es necesario dilacerar, desarenar, mezclar y almacenar el fango.La mezcla y el almacenamiento pueden ser llevadas a cabo en una unidad única deseñada para cumplir ambas funcio- nes , o de forma separada en otros e- lementos de la planta de tratamiento.

A continuación describiré cada una de estas operaciones:


•DILACERACION DEL FANGO:La dilaceración del fango es un proceso en el que los sólidos de gran tamaño contenidos en el fango son cortados o desmenuzados en partículas más pequeñas para evitar obturaciones y la formación de madejas en los equipos rota- torios Históricamente los dilaceradores han necesitado de mucho mantenimiento, pero los diseños modernos de baja velocidad han resultado ser mas flexibles y ofrecer mayor durabilidad, habien do mejoras en los diseños de los sella- dos y los cojinetes, cuchillas de aceros endurecidos sensores de sobrecarga, y mecanismos que invierten el sentido de ro- tación de las cuchillas para eliminar obstrucciones o en caso de no ser posible eliminar las obstruciones, desconectar la unidad.

OPERACIONES DE PRETRATAMIENTOOPERACIONES DE PRETRATAMIENTOPROCESOS QUE REQUIEREN LA DILACERACIÓN DEL FANGO

Proceso Objeto de la dilaceración •Bombeo con bombas Para prevenir la obturación de las bombas y

de cavidad progresiva y reducir el desgaste

•Centrífuags de camisa maciza Para prevenir la obturación de las bombas bas. Normalmente las unidades de camisa maciza de grandes dimensiones pueden tratar partículas mas grandes y no necesitar la dilacera ción de los sólidos.

•Filtros Prensa Para evitar la obturación del sistema de dis- tribución del fango, evitar que se produzcan enredos en los rodillos, y para conseguir una deshidratación mas uniforme.

•Tratamiento térmico Para prevenir la obturación de las bombasde alta velocidad y los intercambiadores de calor

•Oxidación con Cloro Para mejorar el contacto del cloro con las par tículas de fango.


EL DESARENADO DEL FANGO


•DESARENADO DEL FANGO:En algunas plantas de tratamiento donde no se disponde de desarenadores antes de los decantadores primarios , o en las que las instalaciones de desarenado no son adecua das para el manejo de los caudales punta y las cargas punta de are -na, puede ser necesario desarenar el fango antes de proceder a su tratamiento. En los casos en los que se va a proceder al espesamiento del fango primario , es de buena práctica tener en cuenta la posiblidad del desarenado del mismo. El méto- do más efectivo de eliminar arenas del fango consiste en la aplicación de fuerzas centrífugas a una masa en movimiento para separar la arena del fango. Esto se consigue mediante el uso de des arenadores de ciclón, que son equipos que elementos móviles.

OPERACIONES DE PRETRATAMIENTOOPERACIONES DE PRETRATAMIENTO•DESARENADO DEL FANGO:El fango es aplicado tangencialmente a una zona de alimen- tación cilíndrica, lo cual induce una fuerza centrífuga. Las partículas de arena más pesadas se desplazan hacia la parte exterior del cilindro y se descargan a través de una sección cónica. El fango orgánico se extrae de la unidad a través de una salida diferente.La eficiencia del desarenador de ciclón depende de la pre- sión y de la concentración de materia orgánica del fango. Para conseguir un desarenado efectivo, el fango debe ser relativamente diluido. Cuanto mayor sea la concentración del fango, menor es el tamaño de las partículas susceptibles de ser eliminadas.


En la siguiente tabla se muestra la relación entre la concentración del fango primario y la eficiencia de eliminación de partículas. Para aumeantar la concentración del fango, en los casos en los que se emplean desarenadores de ciclón, el fango desarenado se suele descargar a un espesador.


Eficacia de eliminación de arenas en los hidrociclones para fangos primarios

Concentración del fango, % de sólidos totales Tamaño de la malla 1 150 2 100 3 65 4 28-35 Este cuadro rartifica el hecho de que cuanto mayor sea la concentración del fango, menor es el tamaño de las partículas susceptibles de ser eliminadas.


Mezclado del fango

OPERACIONES DE PRETRATAMIENTOOPERACIONES DE PRETRATAMIENTOEl fango se genera en los procesos de tratamiento primario, sec undario y avanzado. El fango primario está formado por sólidos sedimentables exixtentes en el agua residual bruta. El fango sec undario está formado por sólidos biológicos y cantidades adicio nales de sólidos sedimentables. El fango generado en los proce sos de tratamiento avanzado puede estar formado por sólidos biológicos y sólidos de origen de origen químico. El fango se mezcla para conseguir aue la alimentación a los subsiguientes procesos operacionales de tratamiento sea un material uniforme sobre todo en los procesos de poco tiempo de retención como la deshidratación del fango, el tratamiaento térmico,etc. El buen mezclado ayuda al buen funcionamiento y rendimiento de las plantas de tratamiento.


El mezclado de los fangos primarios, secundarios y de los fangosgenerados en procesos de tratamiento avanzado, puede hacerse de distintas formas, mostradas a continuación:•En tanques de decantación primaria: Los fangos secundarios y terciarios se recirculan a los decantadores primarios para su mezcla y sedimentación. •En tuberías: Para asegurar un mezclado adecuado, teniendo el control en los puntos de generación y de la velodidad del fango para evitar grandes variaciones en la consistencia del mismo.•En instalaciones tratamiento de fangos que que procuran largos tiempos de detención: p. ej. Digestores anaerobios y aerobios de mezcla completa. •En un tanque de mezcla independiente: Este proporciona el mejor método de control de la calidad de los fangos mezclados.


En plantas con capacidad inferior a 3800m³/d, el mezclado se suele realizar en decantadores primarios. La cantidad de lodo producido es variable y depende del proceso de tratamiento y de la concentración de las aguas residuales. En las instalaciones grandes la eficacia óptima se consigue espesando los fangoa en unidades independientes antes de proceder al mezclado, y para asegurar una mezcla adecuada los tanques de mezcla suelen estar equipados con mezcladores mecánicos y deflectores.


Almacenamiento del fango


El almacenamiento del fango se considera otra operación de pre tratamiento la cual debe realizarse para laminar las fluctuacion- es de la producción de fangos y permitir la acumulación de los mismos durante los períodos en los que las instalaciones de tratamiento subsiguientes se hallan fuera de servicio, y es particu- larmente en el caso de los procesos de estabilización con cal, tratamiento térmico, deshidratación mecánica, secado, y reduc- ción térmica, para los cuales es importante asegurar que la alim entación se lleve a cabo a caudal constante. El almacenamiento a corto plazo se puede realizar en los decantadores o en los espe sadores. El almacenamiento a largo plazo se puede realizar en los procesos de estabilización con largos tiem pos de detención o en tanques independientes especialmente diseñados.


Estos tanques se pueden diseñar de modo que se consigan tiem-pos de residencia entre varias horas o varios días, aunque el al-macenamiento del lodo por períodos de dos o tres días provoca su deterioro y aumenta la dificultad del proceso de deshidratación.

En la pághina 903 del libro de Metcalf & Eddy se ilustra un ejemplo de cálculo del volumen necesario para el almacenamiento del fango.Tambien se puede hallar información referente al cálculo del volumen de almacenamiento para casos específicos en internet a traves del buscador “Googles”.-

ESPESAMIENTOESPESAMIENTO

INTRODUCCIONINTRODUCCIONUno de los principales problemas en el tratamiento de aguas y de aguas residuales es el relacionado con el tratamiento y disposición de lodos.

Con los procesos de depuración de aguas residuales, las aguas se han visto desprovistas de los sólidos en suspensión en dos etapas del proceso. En el tratamiento primario se produce por fenómenos meramente físicos una separación de parte de los sólidos debido a su densidad, en el tratamiento secundario parte de la materia orgánica ha sido metabolizada y transformada en materia viva, pero por acción de la floculación, se separan los floculos de materia orgánica, materia viva y materia inorgánica de los decantadores secundarios.

Realmente la contaminación de las aguas queda contenida en os fangos extraidos de los decantadores primarios y secundarios, por lo que es fundamental pensar en un tratamiento de lodos, pudiéndose determinar que en las plantas de tratamiento de aguas residuales el costo de tratamiento y disposición de lodos puede representar hasta un 50% del valor del tratamiento total.

TIPOS DE LODOSTIPOS DE LODOSLos lodos que se producen en los procesos de tratamiento de aguas son principalmente los siguientes:

Lodo primario proveniente de la sedimentación de aguasresiduales.

• Lodo secundario proveniente del tratamiento biológico de aguas residuales.

• Lodos digeridos provenientes de las dos anteriores, separados o mezclados.

• Lodos provenientes de la coagulación y sedimentación de aguas y aguas residuales.

• Lodos provenientes de plantas de ablandamiento.• Lodos provenientes de desarenadores y rejillas

CARACTERISTICAS DE LOS CARACTERISTICAS DE LOS LODOSLODOS

Todos los lodos crudos tienen un contenido bajo de sólidos de 1- 6%: por ello, la disposición de su pequeño contenido de sólidos requiere el manejo de un gran volumen de lodo. El problema principal en el tratamiento de lodos radica, por tanto, en concentran los sólidos mediante la máxima remoción posible de agua y en reducir su contenido orgánico.

En la tabla #1 se dan valores típicos de las cantidades y características de los lodos producidos por diferentes procesos de tratamiento para aguas residuales:

ESQUEMA CLÁSICO DEL ESQUEMA CLÁSICO DEL TRATAMIENTO DE LODOSTRATAMIENTO DE LODOS

ESPESAMIENTOESPESAMIENTO

El espesamiento es generalmente, la primera etapa del tratamiento de lodos y es un procedimiento físico que se emplea para aumentar el contenido de sólidos del lodo por eliminación de parte de la fracción liquido del mismo.

OBJETIVO DEL ESPESAMIENTOOBJETIVO DEL ESPESAMIENTO

El Objetivo de los espesadores es separar las dos fases (sólido y agua) de forma efectiva, aumentando las concentraciones de sólidos, de manera que los volúmenes sean menores, la manipulación y disposición final sea más fácil

VENTAJAS DEL VENTAJAS DEL ESPESAMIENTOESPESAMIENTO

Las principales ventajas son las siguientes:

• La reducción de volumen por espesamiento beneficia a los procesos siguientes como la digestión Aerobia o Anaerobia, la deshidratación, el secado y la combustión.Reduce el volumen de lodo por lo tanto los equipos necesarios para el tratamiento

• Reduce la cantidad de reactivos necesarios para el acondicionamiento de lodos.

• Reduce la cantidad de calor requerido por los digestores.Cuando el fango debe ser transportando a otro lugar, el espesamiento reduce el costo de bombeo y las dimensiones de las tuberias.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN DE UN SISTEMA SELECCIÓN DE UN SISTEMA

ESPECIFICO DE TRATAMIENTO POR ESPECIFICO DE TRATAMIENTO POR ESPESAMIENTOESPESAMIENTO

El tipo de unidades de espesamiento de lodos a utilizar esta directamente relacionada con las características de los fangos a tratar.

Los factores físico, químicos y biológicos del lodo influyen de manera determinante en la aplicación de uno u otro sistema de espesamiento, así como en las condiciones de operación de los mismos.

LOS PRINCIPALES FACTORES SON:LOS PRINCIPALES FACTORES SON:

Tamaño y forma de las partículas sólidas Viscosidad y Temperatura Septicidad y oxigeno disuelto Carga electrica natural o potencial Z Tendencia de biofloculación Agua ocluida

SISTEMAS DE ESPESAMIENTO SISTEMAS DE ESPESAMIENTO MAS UTILIZADOSMAS UTILIZADOS

Los sistemas de espesamiento más utilizados son:

Espesamiento por gravedad

Espesamiento por flotación mediante aire disuelto

Espesamiento por centrifugación continua

Espesamiento mediante un tambor rotativo

ESPESAMIENTO POR ESPESAMIENTO POR GRAVEDADGRAVEDAD

El espesado por gravedad se lleva a cabo en un tanque de diseño similar al de un tanque de sedimentación convencional. Normalmente se emplean tanques circulares. El lodo diluido se conduce a una cámara de alimentación central. El lodo alimentado sedimenta y compacta y el fango espesado se extrae por la parte inferior del tanque. Los mecanismos de recogida de lodos convencionales consisten en dispositivos dotados dos de rascadores profundo o piquetes verticales que remueven el lodo lentamente, promoviendo la apertura de canales para proporcionar salida al agua y favoreciendo la compactación. El sobrenadante que se origina retorna al decantador primario.

El lodo espesado que se recoge en el fondo del tanque se bombea a los digestores o equipos de deshidratación en función de las necesidades, por lo que se requiere de un tanque de almacenamiento. Normalmente el espesado por gravedad resulta mas efectivo en el tratamiento de fango primario.

FACTORES QUE DETERMINAN EL FACTORES QUE DETERMINAN EL FUNCIONAMIENTO DE UNA UNIDAD DE FUNCIONAMIENTO DE UNA UNIDAD DE

ESPESAMIENTO POR GRAVEDADESPESAMIENTO POR GRAVEDAD

Origen y características de los fangosNaturaleza d e la floculaciónCarga de sólidos sobre el espesadorTiempo de retención de sólidos en la zona de espesamientoProfundidad del manto de lodosTiempo de retención hidráulicoForma y pendiente del espesadorInducción de velocidades originada por la purga.Caudal de purgaSistema de alimentación.

PRINCIPALES PARAMETROS DE DISEÑO PARA PRINCIPALES PARAMETROS DE DISEÑO PARA ESPESADORES POR GRAVEDADESPESADORES POR GRAVEDAD

CARGA DE SOLIDOS

SIN ESPESAR ESPESADO Kg/m2.día

Fango primario 2.5 - 5.5 8 - 10 100 - 150Fango lecho bacteriano 4 - 7 7 - 9 40 - 50Fangos activos 0.5 - 1.2 2.5 - 3.3 20 - 40Fangos con oxigeno puro 0.8 - 3.0 2.5 - 9 25 -50

Fango primario y lecho bacteriano 3 - 6 7 - 9 60 -100Fango primario y fango aireación prolongada 3 -4 8.3 - 11.6 60 - 100Fango primario y fangos activos 2.6 - 4.8 4.6 - 9.0 40 - 80

Conjuntamente:

CONCENTRACIÓN DEL FANGO%

Concentraciones típicas de fangos sin espesar y espesados y cargas de sólidos para espesadores por gravedad.

TIPO DE FANGO

Por Separado:

PARAMETROSFANGOS

PRIMARIOS

FANGOS ACTIVOS

(Baja y media carga)

FANGOS MIXTOS (1° Y 2°)

FANGOS ESTABILIZADOS

Ó DIGESTIÓN AEROBIA

CARGA DE SÓLIDOS (kg/m3.día) < 130 < 35 < 70 < 35VELOCIDAD ASCENSIONAL (m/hora) <1.40 < 0.45 < 0.9 < 0.45TRH DE FANGO (horas) >24 > 24 >24 > 24

Parámetros de diseños generales TIPO DE FANGOS

DATOS PARA EL DISEÑODATOS PARA EL DISEÑO

Se desea diseñar un espesador de lodos para tratar un caudal total de 8000 m3 /d, con una concentración de sólidos en suspensión de 3533 mg/l. La concentración de los lodos que se extraen debe tener una concentración de 11765 mg/l.

CALCULO DEL CUADAL DE CALCULO DEL CUADAL DE SALIDA DE LODOSSALIDA DE LODOS

Q o X o Q e X e

Q u X u

BALANCE TOTAL DE SOLIDOSBALANCE TOTAL DE SOLIDOS

Q Q o o = Q = Q ee + Q + Q uu

BALANCE DE SOLIDOS EN SUSPENSION

Q o X o = Q e X e + Q u X u

Q e = Q o ( X u – X o) X u - X e

Q e = ( 8000 m 3/ d) ( 11765 - 3533)11765 - 0

ASUMIMOS ASUMIMOS X e = 0 X e = 0

Q Q e e = 5600 m = 5600 m 33 / d / d

Q Q uu = Q = Q oo – Q – Q ee

Q Q uu = 8000 - 5600 = 8000 - 5600

Q Q u u = 2400 m = 2400 m 33/ d/ d

ESTABILIZACION DE ESTABILIZACION DE FANGOSFANGOS

OBJETIVO OBJETIVO ESTABILIZACIONESTABILIZACION

REDUCIR LA PRESENCIA DE PATOGENOS

ELIMINAR LOS OLORES DESAGRADABLES

INHIBIR,REDUCIR O ELIMINAR SU POTENCIAL DE PUTREFACCION.

ESTABILIZACIONESTABILIZACION

EL ÉXITO EN LA CONSECUCION DE ESTOS OBJETIVOS ESTA RELACIONADO CON LOS EFECTOS DEL PROCESO U OPERACIÓN DE ESTABILIZACION SOBRE LA FRACCION ORGANICA O VOLATIL DEL FANGO

ESTABILIZACIONESTABILIZACION

LA SUPERVIVENCIA DE LOS ORGANISMOS PATOGENOS, LA PROLIFERACION DE OLORES Y LA PUTREFACCION SE PRODUCEN CUANDO SE PERMITE QUE LOS MICROORGANISMOS SE DESARROLLEN SOBRE LA FRACCION ORGANICA DEL FANGO

PROCESOS PROCESOS ESTABILIZACIONESTABILIZACION

QUIMICOS:ESTABILIZACION CON CALESTABILIZACION CON CLORO


FISICOS:SECADO TERMICOINCINERACIONPASTEURIZACION


BIOLOGICOS:DIGESTION ANAEROBIADIGESTION AEROBIACOMPOSTAJE

ESTABILIZACION CON CALESTABILIZACION CON CAL

FUNDAMENTO: ES LA CREACION DE UNAS CONDICIONES

FISICO QUIMICOS CAPACES DE INHIBIR EL PROCESO DE DEGRADACION BIOLOGICO DE LA M. O. QUE ESTE CONTIENE , EVITANDO LA PRODUCCION DE MALOS OLORES. NO CONSIGUE REDUCIR EL VOLUMEN NI SU CONTENIDO EN M.O. UNICAMENTE AFECTA A LOS MICROORGANISMOS.

PARAMETROS DE DISEÑOPARAMETROS DE DISEÑO

EL pHEL TIEMPO DE CONTACTOLA DOSIFICACION DE CAL


SE AÑADE SUFICIENTE CAL AL FANGO PARA ELEVAR SU pH POR ENCIMA DE 12. EL CUAL CREA UN ENTORNO QUE NO FAVORECE LA SUPERVIVENCIA DE DE LOS MICROORGANISMOS.


CONSECUENCIA:

MIENTRAS SE MANTENGA EL pH EL FANGO NO SE PUDRIRA, NO CREARA OLORES Y NO PROVOCARA RIESGOS PARA LA SALUD PUBLICA

METODOSMETODOS

ADICION DE CAL AL FANGO ANTES DEL PROCESO DE DESHIDRATACION.

ADICION DE CAL AL FANGO DESPUES DEL PROCESO DE DESHIDRATACION.

CAL UTILIZADACAL UTILIZADA

CAL HIDRATADACAL VIVAEN ALGUNOS CASOS SE HA

SUSTITUIDO A LA CAL POR :POLVOS DE HORNO DE CEMENTOCARBURO CALCICO

PRETRATAMIENTO CON PRETRATAMIENTO CON CALCAL

EL PRETAMIENTO DE FANGO LIQUIDO CON CAL PRECISA MAYOR CANTIDAD DE CAL POR PESO UNITARIO DE FANGO TRATADO, QUE LA REQUERIDA PARA LA DESHIDRATACION. ESTA MAYOR CANTIDAD ES NECESARIA PARA CONSEGUIR EL pH POR ENCIMA DE 12 DURANTE DOS HORAS.

DOSIS DE CALDOSIS DE CAL

LA DOSIS DE CAL NECESARIA VARIA EN FUNCION DEL TIPO DE FANGO Y DE LA CONCENTRACION DE SOLIDOS.

PARA DETERMINACION DE DOSIS NECESARIAS SE DEBEN LLEVAR A CABO ENSAYOS

DOSIS DE CALDOSIS DE CAL

TIPO DE FANGO CONCENTRACIÓN DE SOLIDOS , %

DOSIS DE CAL,Kg Ca(OH)2/ TON de SS.

PRIMARIO 3 - 6 60-170

EXCESO F. A. 1 - 1.5 210-430

MEZ. DIGERIDA V.A. 6-7 140-250

LIQ. FOSA SÉPTICA 1-4.5 90 -510

DESHIDRATACION DE DESHIDRATACION DE FANGOSFANGOS

La deshidratación persigue quitar agua al producto final, consiguiendo un grado de sequedad el mismo que los hace paleable y transportable hacia otros destinos. El fango estabilizado y deshidratado (biosólido) puede tener un uso agrícola, es además la base para luego hacer otros derivados muy interesantes en agricultura, recuperación de suelos y jardinería como el compost.

ObjetivoObjetivo

QUE ES QUE ES DESHIDRATACIONDESHIDRATACION

Es una operación unitaria física (mecánica) utilizada para reducir el contenido de humedad del fango por alguna o varias de las siguientes razones:

ALGUNAS RAZONES PARA DESHIDRATAR UN FANGO:

1.- Los costos de transporte del fango por camión es menor cuando se reduce el volumen por deshidratación.

2.- El fango deshidratado es, generalmente, más fácil de manipular que el fango líquido o espesado. (palas y cintas transportadoras).

3.- Suele ser necesaria antes de la incineración del fango para aumentar su poder calorífico por eliminación

4. Elimina el exceso de humedad para evitar la generación de malos olores y evitando la putrefacción.

5. Antes de su evacuación a vertederos controlados reduce la producción de lixiviados.

NaturalEras de secado

MecánicaFiltros bandaFiltro prensaFiltro de vacíoCentrífugas

TIPOS DE DESHIDRATACION

NATURAL

•ERAS DE SECADO

El método consiste en incorporar sobre una balsa de arena, con fondo drenado, los lodos deben estar bien estabilizados. De esta forma se efectúa una primera pérdida de agua por drenaje, a la vez que los lodos van decantando.

Simultáneamente se pierde agua por evaporación

En el caso de disponer de espacio suficiente, es el método de menor coste inicial

El seguimiento y preparación de los operadores necesarios no es elevado.

Bajo consumo de energía

Bajo o nulo consumo de productos químicos

Menos sensible a la variabilidad de las características del fango

Mayor contenido de sólidos que los métodos mecánicos

Ventajas

Desventajas

Precisa grandes superficies de terreno

Precisa fangos estabilizados

El diseño debe tener en cuenta las condiciones climáticas

La retirada del fango demanda mucha mano de obra.

Convencionales de arena

Pavimentadas

De medio artificial Por vacío

Tipos de eras

Era de secado convencional de arena

Se suelen utilizar en comunidades de pequeñas dimensiones y poblaciones de tamaño medio, aunque se han dado casos en los que se han empleado en instalaciones grandes. Es aconsejable para poblaciones inferiores a 20.000 habitantes .

Características de diseño

Espesor de fango 200 a 300 mm

Espesor de lecho de arena 200 a 300 mm

Velocidad (tuberías de conducción) > 0,75 m/s

Carga de sólidos 50 a 120 kg SS/m2 año

Parámetro de población 8 hab/m2

Pendiente mínima de drenes >1%

Tamaño de partícula arena 0,3 a 0.75 mm

Sequedad de torta de fango 20 a 40%

Dimensiones recomendadas 10 m de ancho por 30 m de longitud.

Tiempo de residencia 10 a 15 días

MECANICOS

FILTRO BANDA

Esquema de un filtro 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

Acondicionamiento

Salida lodos

FILTRO 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.

Un filtro de vacío consta de un tambor cilíndrico que gira sobre su eje. Sobre el tambor se coloca un tejido poroso que permite el paso del agua.

El cilindro se sumerge parcialmente en un depósito que contiene el fango a deshidratar, a medida que gira el cilindro se recubre de fango, a continuación se hace el vacío mediante unas bombas exteriores y el agua fluye hacia el centro del cilindro de donde se retira . El fango deshidratado se recoge finalmente en unas cintas transportadoras.

Filtro de vacío

Un gran inconveniente de este equipo es su gran consumo energético que oscila entre los 60 y 150 kW/ton de SS.

La sequedad obtenida con un filtro de vacío oscila entre el 20 y el 25%.

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.

El fango deshidratado alcanza habitualmente una sequedad que oscila entre el 20 y el 25%. Actualmente se llega a valores de 30 – 35% e incluso del 40% aunque a costa de una gran dosis de polielectrolitos.

Centrífugas

tratamiento de fangos -cigei sac - ing. yuri diaz (2).ppt

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