TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE LODOS RESIDUALES

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TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE LODOS RESIDUALES ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

Alumno

: Carlos Augusto Mesta Cornetero

Ciclo

: IX

Código

: 200850040

Docente

: Ing. Edgard Muñico Osorio

[Escriba el nombre del autor] 02/07/2012

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

Los principales constituyentes del agua residual eliminados en las plantas de tratamiento incluyen basuras, arena, espumas y lodo. El lodo extraído y producido en las operaciones y procesos de tratamiento de las aguas residuales generalmente suele ser un líquido o líquido-semisólido con gran contenido en sólidos entre el 0.25 y el 12 % en peso. El lodo es, por mucho, el constituyente de mayor volumen eliminado en los tratamientos. Su tratamiento y evacuación es, probablemente, el problema más complejo al que se enfrentan los ingenieros sanitarios. El lodo está formado principalmente por las sustancias responsables del carácter desagradable de las aguas residuales no tratadas. La fracción del lodo a evacuar, generada en el tratamiento biológico del agua residual, está compuesta principalmente de materia orgánica, y sólo una pequeña parte del lodo está compuesta por materia sólida. Los lodos separados en el sedimentador primario y aquellos producidos en el tratamiento biológico deben ser estabilizados, espesados y desinfectados antes de ser retirados del sitio de tratamiento. A continuación se analizarán procesos que se utilizan para reducir el contenido de agua y materia orgánica del lodo, y se utilizan además para acondicionar el fango para su reutilización o evacuación final. 1.1 Estabilización del Lodo La estabilización del lodo se lleva a cabo principalmente para:  Reducir la presencia de patógenos.  Eliminar los olores desagradables.  Reducir o eliminar su potencial de putrefacción. La supervivencia de microrganismo s patógenos y la proliferación de olores en el lodo se producen cuando se permite que los microrganismos se desarrollen sobre la fracción orgánica del mismo.

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1.2 Tratamiento de Lodos Residuales La tecnología de tratamiento para lodos residuales generados en las PTAR en Estados Unidos y Europa se realiza utilizando alguno de los siguientes cuatro procesos:

 Digestión anaerobia La digestión anaerobia es uno de los procesos más antiguos empleados en la estabilización de lodos. En este proceso se propicia la degradación de la materia orgánica contenida en el en ausencia de oxígeno molecular. En el proceso de digestión anaerobia, la materia orgánica contenida en la mezcla de lodos primarios y secundarios se convierte en metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2) principalmente. El proceso se lleva a cabo en un reactor completamente cerrado. Los lodos se introducen en el reactor de forma continua o intermitente, y permanecen dentro de estos tanques durante períodos de tiempo considerables. El lodo estabilizado que se extrae del proceso tiene un bajo contenido de materia orgánica y de microorganismos patógenos vivos. Los dos tipos de digestores más empleados son los de alta y baja carga. En el proceso de digestión de baja carga, como se aprecia en las Figura, no se suelen calentar ni mezclar el contenido del digestor, y los tiempos de retención varían entre 30 y 60 días.

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En los procesos de digestión de alta carga el contenido del digestor se calienta y mezcla completamente. El lodo se mezcla mediante recirculación de gas, mezcladores mecánicos, bombeo o mezcladores con tubos de aspiración, y se calienta para optimizar la velocidad de digestión. El tiempo de retención generalmente es menor a 15 días.

La combinación de estos dos procesos se conoce como proceso de doble etapa, la cual se ilustra en la Figura. El primer tanque se utiliza para la digestión, y se equipa con

dispositivos para el

mezclado. El segundo tanque se utiliza para el almacenamiento y concentración del lodo digerido, y para la formación de un sobrenadante relativamente clarificado.

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 Digestión aerobia La digestión aerobia se emplea generalmente en plantas de tratamiento con capacidad inferior a 20, 000 m3/día sin embargo, en algunas ocasiones se ha empleado en plantas con mayor capacidad. Las ventajas principales de este proceso, comparado con la digestión aerobia, son: 

Se consiguen menores concentraciones de DBO en el líquido sobrenadante.



Puede requerir menores costos iniciales.



La producción de un producto final biológicamente estable, sin olores.

No obstante, sus desventajas pueden resultar significativas 

Un mayor costo energético asociado al suministro de oxigeno necesario.



Se produce un lodo digerido de pobres características para la deshidratación mecánica.



La digestión anaerobia también es muy delicada en cuanto a operación se refiere.

La digestión aerobia es similar al proceso de lodos activados. Conforme se agota el suministro de substrato disponible (alimento), los microorganismos empiezan a consumir su propio protoplasma (respiración endógena) para obtener la energía necesaria para las reacciones de mantenimiento celular.

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El tejido celular se oxida a dióxido de carbono, amoniaco y agua por vía aerobia. En la práctica sólo se puede oxidar entre el 75 y 80 % del tejido celular, puesto que el resto está formado por componentes inertes y compuestos orgánicos no biodegradables.  Espesado El espesado es un procedimiento que se emplea para aumentar la fracción sólida del lodo de desecho mediante la reducción de la fracción líquida del mismo. Por ejemplo, si un lodo activado que normalmente se bombea desde los tanques de sedimentación secundaria con un contenido de sólidos del 0.8 %, se pudiera espesar hasta un contenido de sólidos del 4 %, por lo tanto se conseguiría reducir el volumen de lodo a una quinta parte. La reducción del volumen de lodo es muy beneficiosa para los procesos de tratamiento subsecuentes tanto por la capacidad de tanques y equipos necesarios como por la cantidad de reactivos químicos necesarios para el acondicionamiento del lodo, y por la cantidad de calor necesario para los digestores. La reducción del volumen permite reducir tamaños de tuberías, bombas y tanques digestores.

El espesado se suele llevar a cabo mediante procedimientos físicos, y los más utilizados son: 

Espesado por Gravedad:

Se lleva a cabo en un tanque de diseño similar al de un tanque de sedimentación convencional. Generalmente se utilizan tanques circulares. El lodo diluido se conduce a una cámara de alimentación central. El lodo alimentado sedimenta y compacta, y el lodo espesado se extrae por la parte inferior del tanque. El lodo espesado que se recoge en el fondo del tanque se bombea a los digestores, mientras que el sobrenadante que se origina, se retorna al sedimentador primario. El espesado por gravedad resulta más efectivo en el tratamiento del lodo primario.

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

Espesado por Flotación:

La flotación por aire disuelto es la más utilizada. En este proceso, se introduce aire en una solución que se mantiene a una presión determinada. Cuando se despresuriza la solución, el aire disuelto se libera en forma de burbujas finamente divididas que arrastran el lodo hasta la superficie, en donde es recogido con un desnatador. Este proceso resulta muy efectivo para el tratamiento de cultivo biológico.  Tratamiento químico Realiza principalmente una acción bactericida, llevando al bloqueo temporal de fermentaciones ácidas. Por su reducido costo y alcalinidad, la cal es el reactivo que más se utiliza.  Incineración Conduce a la combustión de materias orgánicas de los lodos, y es el proceso con el que se consigue un producto residual de menor masa, las cenizas constituidas únicamente por materias minerales del lodo

En general, las líneas de tratamiento de lodos residuales se encuentran enfocadas a dos aspectos fundamentales, que son (Dégremont, 1980):  Reducción de volumen: pueden obtenerse por un simple espesamiento (con el que la sequedad del producto podrá alcanzar en algunos casos el 10 o muy excepcionalmente, el 20%, sin que, por ello, pueda manejarse con pala),  Deshidratación por drenaje natural, escurrido mecánico, secado térmico, o también y como continuación de una deshidratación, por una incineración.  Reducción del poder de fermentación o estabilización: Consiste en reducir su actividad

biológica (tendencia

a

la

putrefacción) y su

contenido

de

microorganismos causantes de enfermedades. La estabilización puede obtenerse mediante procesos tales como: digestión anaerobia o aerobia, estabilización química, pasteurización, cocción, etc.

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En la figura se muestran las líneas de tratamiento más usuales.

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1.3 Disposición del Lodo Los residuos de una planta de tratamiento de aguas residuales (lodos sobrantes, tratados o no) son una calamidad para el personal de diseño y operación. El único sitio práctico para su disposición es el suelo.  Dispersión en el Terreno La práctica de aplicar los residuos de la planta con el propósito de recuperar nutrientes, agua o regenerar suelo, se denomina dispersión en el terreno. Es una opción que hace uso benéfico de los fosfatos y nitratos contenidos en el lodo; los biosólidos con niveles bajos de metales pesados o de compuestos tóxicos pueden fertilizar terrenos de cultivo o árboles y pueden mejorar las condiciones del suelo de un campo de golf. A diferencia de las otras técnicas de disposición en el suelo, la dispersión en el terreno hace uso intensivo del suelo. Las tasas de aplicación están gobernadas por las características del suelo y de los cultivos o bosque en donde se dispersa el lodo.  Dispersión en Relleno Sanitario La disposición en relleno sanitario se define como el entierro planeado de los sólidos de las aguas residuales, incluyendo el lodo procesado, arena, escoria y cenizas, en un sitio designado. Los sólidos se colocan en un sitio preparado o trinchera excavada y cubierta con una capa de suelo. El material de cubierta debe ser más profundo que la zona de arado.  Dispersión en Suelo Destinado La disposición en suelo destinado consiste en la aplicación de cargas de lodo pesadas en un terreno delimitado, con acceso prohibido al público y que se dispone en exclusiva para la disposición de los lodos del agua residual. La disposición en suelo destinado no significa su utilización en el sitio. No puede cultivarse nada. Los sitios destinados reciben lodos líquidos. Aunque es posible, la aplicación de lodos deshidratados no es común; además, la disposición de lodos deshidratados en rellenos sanitarios es generalmente menos costosa.

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 Manejo de Lodos Residuales en Diferentes Países País

Manejo de Lodos

Europa, Australia, Actualmente se realizan investigaciones para utilizar los lodos Estados Unidos y especialmente tratados, como freno a la contaminación de los otros países acuíferos países por productos fitosanitarios y sus impurezas, además servirán para acelerar la descontaminación de suelos que ya estén afectados. También se aplican como fertilizantes en tierras agrícolas España

Los residuos de materias orgánicas procedentes de la recolección de residuos separados de origen urbano, así como de la industria, aguas residuales y lodos de plantas de tratamiento pretenden ser utilizados en la agricultura ya que se considera que es el destino más adecuado para este tipo de materias desde el punto de vista ambiental y económico. Se estudia la aplicación de lodos residuales en el control de filtraciones de productos fitosanitarios al acuífero.

Dinamarca

La gran parte de los lodos estabilizados se usan como fertilizante en tierras laborales. El porcentaje de reutilización de los lodos de aguas residuales es de 72%, el 20% se destina a la incineración, y 8% se dispone.

Chile

En 1999 fue aprobado el anteproyecto del “Reglamento para manejo de lodos no peligrosos generados en plantas de tratamiento de aguas” estableciendo que la operación de plantas de tratamiento de agua potable, agua residual urbana y residuos industriales líquidos genera gran cantidad de lodos, los cuales deben ser tratados y dispuestos de manera adecuada para prevenir impactos negativos en el ambiente.

Argentina

Se han instrumentado plantas de compostaje de lodos residuales, para su posterior aplicación como biosólidos en la agricultura.