Descargar la presentación
La descarga está en progreso. Por favor, espere
Publicada porAdrián Castillo Soto Modificado hace 8 años
1
SERIE AUTODIDÁCTICA DE MEDICIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA, SEGUNDA PARTE
Identificación de sistemas de tratamiento de lodos residuales Autores: Lina Cardoso Vigueros Antonio Ramírez González Revisores: Irma Laura Medina Salazar Luis Miguel Rivera Chávez Editor César G. Calderón Mólgora Presentación: Silvia Mendoza Vergara SUBDIRECCIÓN GENERAL DE ADMINISTRACIÓN DEL AGUA (CNA) COORDINACIÓN DE TRATAMIENTO Y CALIDAD DEL AGUA (IMTA) SIGUIENTE
2
Esta presentación está organizada con base en hipervínculos, por ello es necesario navegar a través de ella utilizando los botones activos al calce de las diapositivas o las palabras u oraciones subrayadas. Mueva el cursor hasta el botón activo o a la palabra subrayada y pulse el botón izquierdo del ratón. ANTERIOR SIGUIENTE
3
¿Para quién? Este manual se dirige a los especialistas técnicos de las brigadas de inspección y verificación quienes se encargan del muestreo de las descargas de los usuarios en aguas nacionales. ¿Para qué? Este manual se elaboró con el fin de proporcionar al usuario los fundamentos para describir el principio de funcionamiento de los sistemas de tratamiento de lodos residuales, así como para identificar los diferentes procesos mediante los cuales se lleva a cabo el tratamiento y disposición de lodos residuales. ANTERIOR SIGUIENTE
4
Identificación de sistemas de tratamiento de lodos residuales
CONTENIDO Identificación de sistemas de tratamiento de lodos residuales 1. Naturaleza de los lodos 2. Métodos de espesamiento 3. Métodos de estabilización 4. Métodos de deshidratación o secado 5. Disposición final o aprovechamiento ANTERIOR SALIR
5
1. Naturaleza de los lodos residuales
MENU PRINCIPAL SIGUIENTE
6
De acuerdo con el tren de tratamiento de lodos generados estos se clasifican en:
Primarios Secundarios Lodos mixtos Lodos químicos ANTERIOR SIGUIENTE
7
Sedimentador primario Sedimentador secundario Cribado Desinfección Reactor biológico Lodo secundario Lodo primario Lodo secundario Tratamiento de lodos 1.1 Esquema de una planta de tratamiento secundario incluyendo el tratamiento de lodos. ANTERIOR SIGUIENTE
8
Lodos Primarios Aquellos que se extraen de sedimentadores primarios. Consisten principalmente en arena fina, inorgánicos y sólidos orgánicos. ANTERIOR SIGUIENTE
9
Lodos Secundarios Lodos en exceso generados en tratamiento secundario biológico. Consisten en lodos biológicos, resultado de la conversión de productos de desechos solubles de efluentes primarios y partículas que escapan al tratamiento primario. ANTERIOR SIGUIENTE
10
Lodos Mixtos Son la combinación de lodos primarios y secundarios, que tendrán propiedades aproximadamente proporcionales a la respectiva composición de cada tipo. ANTERIOR SIGUIENTE
11
Lodos Químicos Resultan cuando se agregan sales de aluminio o fierro y/o cal, en tratamiento de agua residual para mejorar la remoción de los sólidos suspendidos o para precipitar algún elemento de cada tipo. ANTERIOR SIGUIENTE
12
1.1 Composición general de lodos residuales
ANTERIOR SIGUIENTE
13
Parámetros de interés Tratamiento
Las características específicas o parámetros de interés en los lodos están determinados por el tipo de proceso que se utilizará para su tratamiento. Parámetros de interés Tratamiento Medida de pH, alcalinidad y contenido de ácidos orgánicos. Importantes en el control del proceso de digestión anaerobia. Contenido de metales pesados, pesticidas e hidrocarburos Tienen que determinarse cuando se considera la incineración y aplicación en suelos Contenido de energía Es importante si se contempla un proceso de reducción térmica ANTERIOR SIGUIENTE
14
Lodos primarios sin tratar Lodos primarios digeridos
Composición química y propiedades de lodos sin tratar y digeridos Concepto Lodos primarios sin tratar Lodos primarios digeridos Lodos secundarios crudos. Rango Rango Típico Rango Típico Sólidos totales secos (%ST) Sólidos volátiles (% de ST) Aceites y grasas (% de ST) Solubles en éter Extractos de éter Proteínas (% de ST) Nitrógeno (N, % de ST) Fósforo (P2O5, % de ST) 60-80 6-30 7-35 20-30 1.5-4 5.0 65 - 25 2.5 1.6 30-60 5-20 - 15-20 10.0 40 18 - 3.0 2.5 59-88 - 5-12 32-41 ANTERIOR SIGUIENTE
15
Lodos primarios sin tratar
Tabla 1.1 Composición química y propiedades de lodos sin tratar y digeridos (continuación) Concepto Lodos primarios sin tratar Lodos primarios digeridos Lodos secundarios crudos. Rango Típico Potasio (K2O, % de ST) Celulosa (% de TS) Hierro (no como sulfato) Silicio (SiO2, % de ST) pH 0-1 0.4 10.0 2.5 - 6.0 1.0 4.0 7.0 ANTERIOR SIGUIENTE
16
Tabla 1.1 Composición química y propiedades de lodos sin tratar y digeridos (final).
Concepto Lodos primarios sin tratar Lodos primarios digeridos Lodos secundarios crudos. Rango Típico Alcalinidad (mg/L como CaCO3) Ácidos orgánicos (mg/L como HAc) Contenido de energía, kJ ST/kg 500-1,500 200-2,000 23,000-29,000 600 500 25,000 2,500-3,500 9,000-14,000 3,000 200 12,000 580-1,100 1,100-1,700 19,000-23,000 ANTERIOR SIGUIENTE
17
1.2 Constituyentes específicos
ANTERIOR SIGUIENTE
18
Las características de los lodos que afectan su aptitud para la aplicación en suelos y usos benéficos, incluyen contenido orgánico, nutrientes, patógenos, metales pesados y orgánicos tóxicos. El valor fertilizante del lodo se basa, principalmente, en el contenido de nitrógeno, fósforo y potasio. ANTERIOR SIGUIENTE
19
Tabla 1.2 Concentraciones típicas de elementos en lodo estabilizado y comparación con fertilizante comercia. Nutrientes % Producto Nitrógeno Fósforo Potasio Fertilizantes 5 10 Lodos biológicos estabilizados 3.3 2.3 0.3 ANTERIOR SIGUIENTE
20
Los elementos traza son elementos químicos, en pequeñas cantidades, esenciales para plantas y animales, cuando están en concentraciones mayores se vuelven perjudiciales. Tal es el caso de los metales pesados. ANTERIOR SIGUIENTE
21
Tabla 1.3 Concentraciones de metales pesados en lodos en una planta típica de aguas residuales.
Sólidos secos, mg/kg Metal intervalo Media Arsénico Cadmio Cromo Cobalto Cobre Estaño Hierro Plomo Manganeso Mercurio Molibdeno Níquel Selenio Zinc 1.1 – 230 1 – 3,410 10 – 99,000 11.3 – 2,490 84 – 17,000 2.6 – 329 1,000 – 154,000 16 – 26,000 32 – 9,870 0.6 – 54 0.1 – 214 2 – 5,300 1.7 – 17.2 101 – 49,000 10 500 30 800 14 17,000 260 6 4 80 5 1700 ANTERIOR SIGUIENTE
22
1.3 Características físicas de los lodos
ANTERIOR SIGUIENTE
23
Los lodos de purga son una mezcla de sólidos sedimentables y agua, las concentraciones son variables dependiendo del tipo de lodo (primario, secundario, mixto o químico). ANTERIOR SIGUIENTE
24
Concentración de sólidos % de sólidos (peso seco)
Tabla 1.4 Concentración típica de diferentes tipos de lodos. Tipo de lodo Concentración de sólidos % de sólidos (peso seco) Intervalo Concentración típica Primario. Primario + purga de lodo activado. Primario + purga de filtro percolador. Primario avanzado (con cloruro férrico). Primario avanzado (con cal en baja concentración). Primario avanzado (con cal en alta concentración). Lodo activado convencional (después de sedimentador primario). Filtro percolador (después del sedimentador primario). Disco biológico (Después de sedimentación primaria). 5.0 – 9.0 3.0 – 8.0 4.0 – 9.0 0.5 – 3.0 2.0 – 8.0 4.0 – 10.0 0.5 – 1.5 1.0 – 3.0 6.0 4.0 5.0 2.0 8.0 0.8 1.5 ANTERIOR SIGUIENTE
25
El contenido de agua en los lodos es muy grande (94 a 98
El contenido de agua en los lodos es muy grande (94 a 98.5 %), por lo tanto es necesario concentrar más los sólidos antes de estabilizarlos; para ello se aplica el espesamiento MENU PRINCIPAL SIGUIENTE
26
2. Métodos de espesamiento
MENU PRINCIPAL SIGUIENTE
27
Espesamiento Procedimiento utilizado para incrementar el contenido de sólidos de lodos por unidad de volumen, es decir para concentrar lodos y remover una parte del líquido. ANTERIOR SIGUIENTE
28
Métodos comunes de espesamiento
Gravedad Flotación Métodos comunes de espesamiento Centrifugación Filtro banda Tambor rotatorio ANTERIOR SIGUIENTE
29
Frecuencia de uso y éxito relativo
Tabla 2.1 Aplicación de los diferentes métodos de espesamiento para lodos residuales. Método Tipo de lodo Frecuencia de uso y éxito relativo Gravedad Primario crudo. Primario crudo y purga de lodos activados. Purga de lodos activados. Comúnmente usado con excelentes resultados. A menudo usado. Para pequeñas plantas, con buenos resultados con concentraciones de lodos en el rango de 4 a 6%. Para grandes plantas, los resultados son marginales. Rara vez usado; concentración pobre de sólidos (2 a 3%). ANTERIOR SIGUIENTE
30
Frecuencia de uso y éxito relativo
Tabla 2.1 Aplicación de los diferentes métodos de espesamiento para lodos residuales (continuación). Método Tipo de lodo Frecuencia de uso y éxito relativo Flotación con aire disuelto. Primario sin tratamiento y purga de lodos activados. Purga de lodos activados. Algunos usos limitados; resultados parecidos al espesamiento por gravedad. Comúnmente usados; buenos resultados (3.5 a 5% de concentración de sólidos). ANTERIOR SIGUIENTE
31
Frecuencia de uso y éxito relativo
Tabla 2.1 Aplicación de los diferentes métodos de espesamiento para lodos residuales (final). Método Tipo de lodo Frecuencia de uso y éxito relativo De canasta centrífuga Purga de lodos activados. Usos limitados; excelentes resultados (8 a 10% de concentración de sólidos). De tazón centrífugo. Aumentando; buenos resultados (4 a 6% de concentración de sólidos). Filtro banda (gravedad) Aumentando; buenos resultados (3 a 6% de concentración de sólidos). Tambor rotatorio Uso limitado; buenos resultados (5 a 9% de concentración de sólidos). ANTERIOR SIGUIENTE
32
Espesamiento por gravedad
ANTERIOR SIGUIENTE
33
Se realiza en un tanque similar a uno de sedimentación, circular.
El lodo diluido es conducido a un pozo de alimentación. El lodo alimentado sedimenta u compacta, es retirado por el fondo del mismo tanque. ANTERIOR SIGUIENTE
34
Figura 2.1 Espesador de lodos por gravedad.
ANTERIOR SIGUIENTE
35
Algunos espesadores por gravedad.
ANTERIOR SIGUIENTE
36
Espesador por gravedad.
ANTERIOR SIGUIENTE
37
El sobrante es conducido hacia el sedimentador primario.
Mecanismos de recolección: en rastras mecánicas para agitar los lodos y acelerara la sedimentación El sobrante es conducido hacia el sedimentador primario. ANTERIOR SIGUIENTE
38
Espesamiento por flotación con aire disuelto
ANTERIOR SIGUIENTE
39
El aire es introducido en solución con presión elevada.
Cuando es despresurizada es liberado como burbujas finas que empujan al lodo a la superficie donde es removido. Este método es usado para lodos de deshecho o purga de procesos de tratamiento biológico ANTERIOR SIGUIENTE
40
Figura 2.2 Diagrama de un espesador por aire disuelto.
Influente Tanque de mezclado (polímeros). Bomba dosificadora. Mezcla Tanque de flotación Aire Bomba para presurizar. Tanque de Presión Válvula reguladora de presión. Lodo espesado. Efluente Recirculación Figura 2.2 Diagrama de un espesador por aire disuelto. ANTERIOR SIGUIENTE
41
Figura 2.3 Equipo de flotación por aire disuelto de lodos.
ANTERIOR SIGUIENTE
42
Espesadores por aire disuelto.
ANTERIOR SIGUIENTE
43
Espesador por aire disuelto.
ANTERIOR SIGUIENTE
44
Espesamiento centrífugo
ANTERIOR SIGUIENTE
45
Se utiliza en el espesamiento y secado de lodos.
Se limita a lodos activados de purga. Involucra el almacenamiento de partículas bajo la influencia de fuerzas centrífugas. ANTERIOR SIGUIENTE
46
Centrífugas de tazones
Tipos de centrífugas Centrífuga de canasta ANTERIOR SIGUIENTE
47
Centrífugas de tazones
El lodo se alimenta en forma continua y los sólidos se concentran en la periferia. Un tornillo helicoidal mueve los lodos acumulados hacia el extremo reducido donde ocurre una concentración adicional de sólidos. El lodo es descargado fuera de la centrífuga ANTERIOR SIGUIENTE
48
Figura 2.4 Centrífuga de tazones.
ANTERIOR SIGUIENTE
49
Centrífugas de tazones.
ANTERIOR SIGUIENTE
50
Centrífugas de canasta.
El lodo líquido es introducido hacia un tazón giratorio montado verticalmente. Los sólidos se acumulan contra la pared del tazón y el centrado es decantado. Cuando la capacidad de remoción de sólidos se ha conseguido, el tazón se desacelera, un mecanismo es posicionado en el tazón para ayudar a remover sólidos acumulados ANTERIOR SIGUIENTE
51
Centrífugas de canasta
ANTERIOR SIGUIENTE
52
Espesamiento en filtro banda de gravedad
ANTERIOR SIGUIENTE
53
Se generó para el secado de lodos.
El espesamiento efectivo ocurre en la sección de drenaje por gravedad de la banda. El lodo es acondicionado con polímeros, alimenta a una caja de distribución. La caja reparte el lodo a lo ancho de la banda movible. ANTERIOR SIGUIENTE
54
Figura 2.5 Diagrama de un filtro banda de gravedad
ANTERIOR SIGUIENTE
55
El agua liberada pasa a través de la banda .
El lodo se amontona y es dividido por una serie de hojas a lo largo y ancho de la banda. El agua liberada pasa a través de la banda . El lodo espesado es vaciado en el extremo del equipo, la banda entra al ciclo de lavado ANTERIOR SIGUIENTE
56
Figura 2.6 Espesador de lodos por banda de gravedad.
ANTERIOR SIGUIENTE
57
Fotos de espesadores de banda por gravedad
ANTERIOR SIGUIENTE
58
Espesamiento por tambores rotatorios
ANTERIOR SIGUIENTE
59
Figura 2.7 Espesador de tambor rotatorio.
Subsistema acondicionado de lodos residuales y rejillas cilíndricas rotatorias o tambores. En el primer tambor, el lodo diluido se mezcla con polímeros. Figura 2.7 Espesador de tambor rotatorio. ANTERIOR SIGUIENTE
60
El lodos espesado sale por un extremo de los tambores.
El lodo acondicionado pasa a rejillas cilíndricas rotatorias, separando los sólidos floculados del agua. El lodos espesado sale por un extremo de los tambores. El agua separada cae a través de las mallas ANTERIOR SIGUIENTE
61
Diagrama explicativo y vista de un espesador de tambor rotatorio (Parkson corporation).
ANTERIOR SIGUIENTE
62
3. Métodos de estabilización
MENU PRINCIPAL SIGUIENTE
63
Los lodos tienen que ser estabilizados para reducir el contenido de microorganismos patógenos, disminuir o eliminar el potencial de putrefacción y evitar la generación de olores ofensivos. ANTERIOR SIGUIENTE
64
La estabilización consiste en reducir el contenido de sólidos suspendidos volátiles de los lodos a través de la oxidación biológica, la oxidación química o mediante la aplicación del calor. ANTERIOR SIGUIENTE
65
Los criterios más importantes para determinar si el sistema de estabilización funciona son dos: reducción de la materia orgánica y la reducción de microorganismos patógenos. ANTERIOR SIGUIENTE
66
La reducción de la materia orgánica (medida como SSV) es fácilmente aplicable a los procesos de digestión aerobia y anaerobia; no así al composteo ni a la estabilización con cal. ANTERIOR SIGUIENTE
67
La reducción de microorganismos patógenos que alcanza la digestión aerobia y anaerobia es cercana a los dos órdenes de magnitud (99%), siempre que se mantengan en el intervalo mesofílico; a temperaturas bajas el nivel de reducción disminuye. ANTERIOR SIGUIENTE
68
La reducción de microorganismos patógenos que alcanzan el composteo, la digestión aerobia autotérmica y la estabilización con cal pueden alcanzar cuatro órdenes de magnitud (99.99%). ANTERIOR SIGUIENTE
69
Tecnologías para estabilización de lodos residuales
Digestión anaerobia Digestión aerobia Composteo Estabilización con cal Tecnologías para estabilización de lodos residuales ANTERIOR SIGUIENTE
70
Digestión anaerobia ANTERIOR SIGUIENTE
71
Los productos de la digestión anaerobia son:
Es la solubilización y fermentación de sustancias orgánicas complejas por microorganismos en la ausencia de oxígeno. Los productos de la digestión anaerobia son: Gases, células y lodos con una fracción mineral cercana al 60% (lodos estabilizados). ANTERIOR SIGUIENTE
72
Descripción del proceso
Los digestores anaerobios son de dos tipos: De baja tasa De alta tasa El digestor consiste en un tanque cilíndrico con una pendiente hacia el fondo y bóveda techada. ANTERIOR SIGUIENTE
73
Digestión anaerobia Baja tasa Alta tasa ANTERIOR SIGUIENTE
74
Figura 3.1 Digestor anaerobio.
Digestor de baja tasa El lodo se introduce al tanque, no hay sistema de mezclado, la estabilización se logra en condiciones estratificadas dentro del digestor. El gas metano se acumula en la bóveda, se extrae y se almacena para su uso. Salida del gas Nata Influente Sobrenadante Efluente Lodo digerido Figura 3.1 Digestor anaerobio. ANTERIOR SIGUIENTE
75
Las natas se acumulan en el sobrenadante enviado al sedimentador primario.
El lodo estabilizado sedimenta en el fondo del tanque y es conducido a la siguiente fase de tratamiento. ANTERIOR SIGUIENTE
76
Digestores de alta tasa
Son operados en rangos de temperaturas mesofílicas y termofílicas, requieren un sistema de calefacción del lodo, deben de estar aislados del medio. Requieren de un mezclado para mantener una distribución uniforme del contenido, la alimentación debe de ser continua o por lotes en intervalos de 30 a 120 minutos. ANTERIOR SIGUIENTE
77
Figura 3.1 Digestor anaerobio de alta tasa.
Influente Efluente Calefactor Salida del gas ANTERIOR SIGUIENTE
78
Digestión anaerobia en dos etapas
Es una extensión de tecnología de digestión de alta velocidad, divide las funciones de fermentación y separación de sólido-líquido en dos tanques en serie. ANTERIOR SIGUIENTE
79
Figura 3.3 Digestión en dos etapas.
Salida de gas Entrada de lodo Gas Salida de lodo Sobrenadante Lodo digerido Figura 3.3 Digestión en dos etapas. El primer tanque es un sistema de estabilización de alta tasa. El segundo es para la fase de separación. ANTERIOR SIGUIENTE
80
Criterios de estabilización
Un digestor típico de alta taza reducirá el contenido de sólidos volátiles del lodo entre 40 y 65 %. Calidad de gas: La producción de gas es directamente proporcional a la cantidad de sólidos volátiles eliminados. Se expresa como volumen de gas por unidad de masa de sólidos volátiles eliminados (m3/kg . SV eliminado). ANTERIOR SIGUIENTE
81
Bióxido de carbono (CO2) Ácido sulfhídrico (H2S)
Tabla 3.1 Composición del biogás generado en los digestores anaerobios. Gas % en volumen Metano (CH4) Bióxido de carbono (CO2) Nitrógeno (N2) Hidrógeno (H2) Ácido sulfhídrico (H2S) 55 – 75 25 – 45 2 – 6 0.1 – 2 1 – 1.5 ANTERIOR SIGUIENTE
82
Tabla 3.2 Características físicas y químicas promedio de lodos de un sistema digestor de dos etapas
Componente Concentración, mg/La Lodo de alimentación Lodo transferido Sobrenadante Lodo estabilizado pH Alcalinidad Ácidos volátiles Sólidos totales Sólidos mezclados Carbohidratos Grasas Carbón 5.7 758 1 285 35 600 9 000 9 680 8 310 15 540 7.7 2 318 172 18 200 6 600 1 550 2 075 6 950 7.8 2 630 211 12 100 3 310 1 020 1 321 4 440 7.8 2 760 185 32 800 12 300 3 100 3 490 10 910 ANTERIOR SIGUIENTE
83
Tabla 3.2 Características físicas y químicas promedio de lodos de un sistema digestor de dos etapas
Componente Concentración, mg/La Lodo de alimentación Lodo transferido Sobrenadante estabilizado Proteínas, como gelatina Nitrógeno amoniacal como NH3 Nitrógeno orgánico, como NH3 Nitrógeno total, como NH3 18 280 213 1 346 1549 11 200 546 879 1 425 6 580 618 564 1 182 17 200 691 1 455 2 146 ANTERIOR SIGUIENTE
84
Digestión aerobia ANTERIOR SIGUIENTE
85
Está basada en la respiración endógena, ocurre cuando hay poco sustrato disponible y continua la aeración de los lodos biológicos. Los microorganismos empiezan a consumir su propio protoplasma para obtener energía para reacciones de mantenimiento de las células. ANTERIOR SIGUIENTE
86
Proceso de digestión aerobia
1.- El tejido de la célula es oxidado a dióxido de carbono, agua y nitratos. 2.- Entre el 75 y 80 % del total de las células es oxidada. 3.- El 20 al 25 % restante no son biodegradables. ANTERIOR SIGUIENTE
87
Variantes del proceso de digestión
Digestión aerobia convencional Digestión aerobia por oxígeno puro Digestión aerobia termofílica autotérmica ANTERIOR SIGUIENTE
88
Composteo ANTERIOR SIGUIENTE
89
Composteo Es la descomposición biológica de material orgánico, puede llevarse a cabo en fase aerobia o anaerobia. La mayoría de las operaciones busca mantener las condiciones aerobias. ANTERIOR SIGUIENTE
90
Composteo El composteo aerobio es termofílico, la temperatura del proceso está en el intervalo de la pasterización (50a 70ºC), y destruye organismos patógenos. ANTERIOR SIGUIENTE
91
Objetivos principales del composteo
Convertir materia orgánica putrefacta a formas estabilizadas. Eliminación de patógenos. Reducción de la masa de la cantidad de lodo húmedo. ANTERIOR SIGUIENTE
92
Procesos fundamentales
1 Mezclado de lodos y agentes abultantes. Digestión aerobia termofílica. 3 Curado Procesos fundamentales ANTERIOR SIGUIENTE
93
Mezclado homogéneo El lodo parcialmente secado se mezcla con un material acondicionador como el bagazo de caña, pedacería de madera u otros materiales orgánicos y porosos, con el fin de aumentar la porosidad, aumentar el contenido de sólidos un 40% y aumentar la relación carbono-nitrógeno entre 30:1 y 40:1. ANTERIOR SIGUIENTE
94
Digestión aerobia termofílica
En esta etapa se realiza la estabilización del lodo por acción de los microorganismos termofílicos que elevan la temperatura por arriba de los 60ºC. Las condiciones aerobias se mantienen por aeración mecánica o forzada. ANTERIOR SIGUIENTE
95
El curado Es una extensión del proceso de composteo, la mezcla se quita del área de composteo, ya no requiere aeración, las temperaturas iniciales son mayores a 40ºC y después se estabilizan y se mantienen en el rango mesofílico. En esta etapa se asegura la completa estabilización de la composta y la remoción de tóxicos orgánicos. Tiene una duración de 30 días aproximadamente. ANTERIOR SIGUIENTE
96
Modalidades de mantenimiento en fase aerobia
Paleo mecánico Modalidades de mantenimiento en fase aerobia Aeración forzada ANTERIOR SIGUIENTE
97
Paleo mecánico Figura 3.5 Aeración de composta por paleo mecánico. La masa del lodo es volteada mecánicamente con el uso de palas o trascabos. ANTERIOR SIGUIENTE
98
Paleo mecánico ANTERIOR SIGUIENTE
99
Paleo mecánico ANTERIOR SIGUIENTE
100
Figura 3.6 Esquema de composteo con aeración forzada.
Se aplica aire a la masa de lodos. Sistemas más complejos utilizan una combinación de estas dos técnicas. Figura 3.6 Esquema de composteo con aeración forzada. ANTERIOR SIGUIENTE
101
Aeración forzada ANTERIOR SIGUIENTE
102
Aeración de lodos Estos sistemas tales como pilas estáticas y otros sistemas mecánicos dependen de la aereación de sopladores. ANTERIOR SIGUIENTE
103
Principales factores para una operación exitosa.
Humedad Tamaño de partículas, porosidad y densidad de la mezcla Temperatura Relación carbono nitrógeno pH Aeración ANTERIOR SIGUIENTE
104
Humedad Para asegurar un proceso adecuado, la mezcla lodo-material acondicionador deberá tener un porcentaje de humedad menor al 60%. A partir de ese límite, los poros son ocupados por el agua que evita la difusión del aire; se provoca la anaerobiosis, bajas temperaturas y mal olor. ANTERIOR SIGUIENTE
105
Tamaño de partículas, porosidad y densidad de la mezcla
Para asegurar una mezcla homogénea se recomienda que las partículas no sean mayores que 10 o 15 cm. La densidad de la mezcla es una medida indirecta de la porosidad y debe ser 0.6 ton/m3 o menor. ANTERIOR SIGUIENTE
106
Temperatura Influye en la tasa de crecimiento de los microorganismos.
Por otra parte, el calor húmedo es muy efectivo para destruir patógenos. Inicialmente la temperatura oscila entre 25 y 40ºC, posteriormente, en la etapa termofílica, puede alcanzar hasta 80ºC si no se controla mediante la aeración o ventilación. La temperatura, para el desarrollo óptimo del proceso se debe mantener entre 45 y 55 ºC ANTERIOR SIGUIENTE
107
Temperatura La medición de la temperatura se debe realizar diariamente. La longitud de los termopares debe ser de por lo menos 1 m para registrar el interior de las pilas. ANTERIOR SIGUIENTE
108
Relación carbono nitrógeno
La descomposición de los materiales de la pila está limitada por la cantidad de carbono y nitrógeno, la relación que se recomienda es de 30:1 a 40:1. ANTERIOR SIGUIENTE
109
pH El proceso se lleva a cabo eficientemente entre 5 y 8 unidades de pH. A pHs extremos (mayores que 11 o menores que 5) el proceso se retarda unos días pero no se detiene. La composta madura tiene un pH entre 6 y 8. ANTERIOR SIGUIENTE
110
Aeración El oxígeno disponible es un factor escencial para la descomposición aerobia de los lodos. La aeración se aplica de forma variable, en la fase mesofílica se aplica aire con menor frecuencia que en la etapa termofílica. Para el lodo residual municipal los ciclos de ventilación son de 20 a 30 minutos. La ventilación puede ser positiva (por inyección) o negativa (por succión). Los ciclos de ventilación se pueden controlar por timers. ANTERIOR SIGUIENTE
111
Aeración La aeración por volteo se lleva a cabo con un cargador frontal. Durante el primer mes las pilas deben voltearse por lo menos dos veces por semana. ANTERIOR SIGUIENTE
112
Vermicomposteo Es el uso de lombrices para estabilizar la materia orgánica. Las lombrices de la especie Eisenia foetida comen el lodo residual y producen un residuo conocido como vermicomposta. Mediante este proceso es posible reducir a 100% los patógenos presentes en el lodo ANTERIOR SIGUIENTE
113
Fotos de las “obreras” del vermicomposteo.
ANTERIOR SIGUIENTE
114
Estabilización con cal
ANTERIOR SIGUIENTE
115
Ha sido usada para la reducción de olores en letrinas, acondicionador de lodos para secado, incrementar el pH en digestores y para remoción de fósforos en tratamientos avanzados de aguas residuales. ANTERIOR SIGUIENTE
116
Procedimiento 1.- Agregar suficiente cal para elevar el pH a 12
2.- Mantener ese nivel durante 2 horas 3.- Debe haber una alcalinidad residual para que el pH no caiga por debajo de 11 en los siguientes días. ANTERIOR SIGUIENTE
117
Métodos de estabilización con cal
Preestabilización con cal (Aplicación de cal antes de la deshidratación del lodo) Postestabilización con cal (Aplicación de cal cuando los lodos han sido deshidratados) Métodos de estabilización con cal ANTERIOR SIGUIENTE
118
4. Métodos de deshidratación o secado
MENU PRINCIPAL SIGUIENTE
119
La deshidratación del lodo residual consiste en aumentar la concentración de los sólidos suspendidos dentro del líquido, de tal forma que modifique su estado y se comporte como una mezcla que se pueda apilar sin que pierda su forma. ANTERIOR SIGUIENTE
120
Los procesos de deshidratación requieren un acondicionamiento previo de los lodos. Implica la adición de sustancias químicas. ANTERIOR SIGUIENTE
121
Métodos de deshidratación
Lechos de secado Estáticos Lagunas Métodos de deshidratación Deshidratador centrífugo Mecánicos Filtro prensa Filtro banda Filtro de vacío ANTERIOR SIGUIENTE
122
Métodos de deshidratación
estáticos ANTERIOR SIGUIENTE
123
Lechos de secado La deshidratación natural de lodos se usa para reducir el contenido del agua de lodos. Una vez seco el lodo se retira y se deposita en vertederos controlados o se utiliza como acondicionador de suelos. ANTERIOR SIGUIENTE
124
Ventajas Desventajas Costo inicial bajo para plantas pequeñas
Requerimientos mínimos de operación y capacitación. Bajo consumo de energía eléctrica. Requiere grandes superficies de terreno. Impacto del clima sobre el diseño. Requerimiento de lodo estabilizado. Molestia por olores o impacto visual. Tabla 4.1 Ventajas y desventajas del método de lechos de secado. ANTERIOR SIGUIENTE
125
Ventajas Desventajas Baja sensibilidad a la variabilidad del lodo.
Bajo consumo de químicos. Alto contenido de sólidos en la torta seca de lodos. Numerosa mano de obra para la remoción de lodos secos. Posible contaminación de aguas freáticas. Obtención de permisos. ANTERIOR SIGUIENTE
126
El lecho de arena esta constituido por dos capas: Una capa de grava
En un lecho de secado convencional de arena, el lodo se deshidrata por drenaje a través de la masa de lodo y arena, y por evaporación desde la superficie expuesta al aire. El lecho de arena esta constituido por dos capas: Una capa de grava Una capa de arena. ANTERIOR SIGUIENTE
127
Fig. 4.1 Corte de un lecho de arena
Tubería de alimentación Lodo líquido Muro o pared del lecho Loseta o placa disipadora Capa o lecho de gravilla Tubería de drenaje Capa o lecho de grava drenado Fig Corte de un lecho de arena ANTERIOR SIGUIENTE
128
Lechos de secado en operación
Estructura subyacente de lechos de secado ANTERIOR SIGUIENTE
129
Lechos de secado en operación
ANTERIOR SIGUIENTE
130
Lagunas para la disposición de lodo líquido
Son usadas para llevar el secado de lodos mediante procesos físicos de percolación y evaporación de lodo. ANTERIOR SIGUIENTE
131
Lagunas de evaporación
Lagunas de lodos Lagunas aerobias facultativas Lagunas anaerobias ANTERIOR SIGUIENTE
132
Lagunas de evaporación
Se deben usar en lugares en los que la tasa de evaporación sea mayor a la tasa de precipitación anual. SIGUIENTE
133
Lagunas facultativas aerobias
Se utilizan para lodos crudos. Su función es digerir los lodos y secarlos. Mantienen una capa de superficie aerobia libre de espumas o natas por medio de un mezclador de superficie que provee agitación y mezclado. La profundidad va de 3.5 a 4.7 m. SIGUIENTE
134
Lagunas anaerobias Estas lagunas se aplican a lodos crudos. La profundidad de estas es hasta 4.6 mts. Sedimentan sólidos en el fondo, mantienen una capa de nata sobre la superficie de la misma SIGUIENTE
135
CRITERIOS DE DISEÑO PARA LAGUNAS DE LODO LÍQUIDO
Carga de sólidos. Profundidad. Área. Agitación. LAGUNAS evaporación MAXIMO NIVEL DE LÍQUIDO 3 1 0.60 m 0.60 m a 1.20 m Secado de lodo digerido Anaerobia y facultativa Disposición del lodo crudo VENTAJAS Reducción del 45% S.V. Bajo consumo energético. Desinfección. Económico. LIMITACIONES Depende del clima. Área. Olor y vectores. Riesgo de contaminación subterránea. ANTERIOR SIGUIENTE
136
Laguna de lodos. ANTERIOR SIGUIENTE
137
Métodos de deshidratación
mecánicos ANTERIOR SIGUIENTE
138
Deshidratación centrífuga de lodos residuales
Este proceso utiliza la fuerza centrífuga creada en una vasija estacionaria para separar componentes inmiscibles basándose en su densidad. ANTERIOR SIGUIENTE
139
Las centrífugas separan el lodo en torta del lodo desaguado y líquido “centrifugado” clarificado. La separación está basada en la diferencia de densidad entre sólidos del lodo y líquido circundante. El proceso de desaguado es similar al proceso de clarificación por gravedad. ANTERIOR SIGUIENTE
140
Figura 4.3 Centrífugas para el espesamiento y el deshidratado de lodos en una planta de tratamiento de aguas residuales. ANTERIOR SIGUIENTE
141
Centrífugas de tazones.
ANTERIOR SIGUIENTE
142
Filtros prensa La filtración por presión separa los sólidos suspendidos en una lechada líquida utilizando un diferencial positivo de presión como fuerza motriz. ANTERIOR SIGUIENTE
143
Fig Filtro prensa ANTERIOR SIGUIENTE
144
Filtros prensa. ANTERIOR SIGUIENTE
145
Filtros prensa. ANTERIOR SIGUIENTE
146
Filtros banda Los sistemas en uso utilizan bandas continuas montadas sobre las que se descarga y deshidrata el lodo. Las sequedades en filtros de banda oscilan entre el 16 y 26 %. Los filtros prensa tienen bandas movibles, sencillas para desaguar los lodos en forma continua. ANTERIOR SIGUIENTE
147
El lodo es desaguado a través de 3 etapas operativas:
Acondicionamiento químico de lodo influente . Drenado por gravedad. Etapa de compresión. La eficiencia de la filtración puede aumentarse por medio de la vibración de la banda. ANTERIOR SIGUIENTE
148
Un sistema de deshidratación con filtros prensa de banda puede obtener tortas de lodo con una concentración de sólidos de 13 a 35 %. Figura 4.5 Filtro banda de prensa. ANTERIOR SIGUIENTE
149
Filtros prensa de banda.
ANTERIOR SIGUIENTE
150
Filtro prensa de banda. ANTERIOR SIGUIENTE
151
Vista del lodo deshidratado a la salida de un filtro prensa de banda.
ANTERIOR SIGUIENTE
152
Filtros de vacío La filtración al vacío es en general un proceso continuo, el abastecimiento constante de lodo produce una descarga continua de torta y de filtrado. Se requieren adicionar reactivos químicos como polímeros y cal para facilitar la deshidratación, la mayoría de los filtros de vacío emplean un tambor rotatorio con medio filtrante en su superficie. ANTERIOR SIGUIENTE
153
Fig Filtro de vacío ANTERIOR SIGUIENTE
154
El sistema de filtro de vacío incluye una bomba de vacío y un receptor del vacío. El receptor del vacío es un tanque que separa el filtrado del aire jalado por la bomba de vacío. Durante la etapa de secado de la torta. MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE
155
5. Disposición final o aprovechamiento
MENU PRINCIPAL SIGUIENTE
156
Reducción del volumen del lodo.
En México se requiere de tecnología para la disposición y aprovechamiento de los lodos, en cuyo desarrollo y adaptación estén considerados los siguientes aspectos: Reducción del volumen del lodo. Eficiencia en la estabilización del componente orgánico. ANTERIOR SIGUIENTE
157
Bajos costos de inversión, operación y mantenimiento
Aprovechamiento de la materia orgánica y los nutrientes que contienen estos residuos. Bajos costos de inversión, operación y mantenimiento ANTERIOR SIGUIENTE
158
5.1 Disposición final en rellenos sanitarios
ANTERIOR SIGUIENTE
159
Cuando los lodos después de someterse a un análisis CRETIB resultan residuos peligrosos, se deben disponer en un confinamiento controlado (ver el manual Características y efectos de los residuos peligrosos). Sin embargo, debido la carencia de infraestructura en el país para contener lo residuos peligrosos, la Secretaría autoriza la disposición en rellenos sanitarios. ANTERIOR SIGUIENTE
160
Fig. 5.1 Esquema de los componentes de un relleno sanitario
Superficie final del relleno Ventilación de gases Capa de suelo para plantar vegetación Capa sellante Lixiviado a tratamiento Control de escorrentía Manto freático Capa impermeable Pozo de vigilancia Revestimiento secundario Sistema de detección de lixiviados Capa permeable de protección Recolección de lixiviado Control de escorrentías no contaminadas Fig Esquema de los componentes de un relleno sanitario ANTERIOR SIGUIENTE
161
Los rellenos sanitarios de lodos utilizan métodos para disponer desechos sólidos municipales, consideran características específicas, su alto contenido de humedad y variabilidad de sustancias contaminantes. ANTERIOR SIGUIENTE
162
Métodos de co-disposición
Métodos para rellenos de lodos a) angostas Trincheras b) ancha Métodos de relleno a) montículos o pilas Áreas b) capas Lodo / basura Métodos de co-disposición Lodos / suelo ANTERIOR SIGUIENTE
163
Clausura del relleno sanitario
Procedimiento por el cual el relleno se cierra y no se dispone más lodo dentro del mismo. A la capa final del relleno se coloca una barrera física que se coloca sobre el relleno de lodo, puede consistir en capas de suelo y geo – membranas que separen al lodo y cubrir la vegetación. ANTERIOR SIGUIENTE
164
Fig. 5.6 Relleno sanitario en su etapa final.
ANTERIOR SIGUIENTE
165
5.2 Aprovechamiento de lodos residuales en agricultura
ANTERIOR SIGUIENTE
166
El uso del lodo en agricultura es importante debido a que los lodos municipales tienen un gran contenido de nutrientes y materia orgánica. Por otra parte, la problemática del campo en México acerca del empobrecimiento del suelo por el uso agrícola intensivo, muestra al lodo como una alternativa para su uso en el acondicionamiento de suelo. ANTERIOR SIGUIENTE
167
Para promover el uso de lodos en México se ha generado una propuesta para una nueva norma en la que ya se considera a los lodos como biosólidos y no como residuos peligrosos (Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-004-ECOL-2001). ANTERIOR SIGUIENTE
168
El aprovechamiento del lodo es la acción de depositar de manera permanente lodos residuales en forma tal que se evite provocar daños al ambiente. Si el lodo recibió un tratamiento y cumple con las características de las tablas 5.1 y 5.2, entonces se puede aplicar como un biosólido en suelos agrícolas o forestales. ANTERIOR SIGUIENTE
169
Coliformes Fecales NMP/g
CLASE PATÓGENOS PARÁSITOS Coliformes Fecales NMP/g Salmonella sp NMP/g Huevos de Helminto/g A B Menor que 1,000 Menor que 2,000,000 Menor que 3 Menor que 300 Menor de 10 Menor de 35 Tabla 5.1 Límites máximos permisibles para patógenos y parásitos en lodos biosólidos ANTERIOR SIGUIENTE
170
(determinados en forma total) mg/kg de lodo en base seca
CONTAMINANTES (determinados en forma total) Excelente mg/kg de lodo en base seca Bueno Arsénico Cadmio Cromo Cobre Plomo Mercurio Níquel Zinc 41 39 1,200 1,500 300 17 420 2,800 75 85 3,000 4,300 840 57 7,500 Tabla 5.2 Límites máximos permisibles para metales pesados en lodos o biosólidos ANTERIOR SIGUIENTE
171
Tratamientos para obtener lodos clase A y clase B.
ANTERIOR SIGUIENTE
172
Procesos termofílicos > 55ºC
LODO RESIDUAL Digestión Aerobia Anaerobia Alcalina Deshidratación Lechos de secado Filtros prensa Centrífugas Uso restringido Lodo clase B Procesos termofílicos > 55ºC Lechos de secado Filtros prensa Centrífugas Distribución en el mercado: uso sin restricciones lodo clase A Figura Tratamientos para obtener lodos clase A y clase B. ANTERIOR SIGUIENTE
173
La disposición de los biosólidos dependerá del método de estabilización y de la concentración de sólidos. En otros métodos, la concentración de sólidos no permite su manejo como un fluido y por lo mismo se tendrá que aplicar en otra forma. ANTERIOR SIGUIENTE
174
Métodos de aplicación La aplicación de los lodos en el suelo dependerá de la concentración de sólidos. Por ejemplo, un lodo líquido se puede disponer a través de pipas con un sistema de inyección con mangueras (figura 5.8). Un lodo sólido se debe aplicar directamente en el suelo como un abono, con ayuda de un tractor (figura 5.9). ANTERIOR SIGUIENTE
175
Figura 5.8 Aplicación de biosólidos a través de carro
- Figura 5.9 Aplicación de lodo con tractor. ANTERIOR SIGUIENTE
176
Aplicación de lodos en la agricultura.
ANTERIOR SIGUIENTE
177
Biosólidos aplicados en un terreno agrícola.
MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE
178
Digestión aerobia convencional
Utiliza tanques abiertos a la atmósfera en los cuales se aplica aire a los lodos espesados, la forma de aplicación del aire es por medios mecánicos (propelas o turbinas) o mediante difusores. Figura 3.4 Tanque de digestión aerobia convencional. SIGUIENTE
179
Digestión aerobia convencional
Digestor con aeración por difusión. ANTERIOR SIGUIENTE
180
Digestión aerobia por oxígeno puro Tanques abiertos a la atmósfera
Tanques cerrados Modalidades SIGUIENTE
181
Tanques abiertos El oxígeno se inyecta a través de difusores especiales que producen microburbujas, no llegan a la interfase agua-atmósfera, se disuelven antes de llegar a este límite. ANTERIOR SIGUIENTE
182
Tanques cerrados Se mantiene una atmósfera de oxígeno puro, el oxígeno se transfiere a través de aereadores mecánicos, el sistema no se ve afectado por la temperatura exterior. ANTERIOR SIGUIENTE
183
Digestión aerobia termofílica autotérmica
Utiliza tanques cubiertos y aislados para conservar el calor generado por la oxidación de sólidos volátiles durante la digestión. Temperaturas de operación entre 55 y 70º C. Suministro de oxígeno: por inyección de aire, por difusores o por oxígeno puro. Contar con aereadores o agitadores mecánicos. SIGUIENTE
184
Volumen de los tanques y tiempo de retención
Se obtiene del 40 al 45 % de reducción de sólidos volátiles en rangos de 10 a 12 días para temperaturas de 20ºC. La digestión aerobia termofílica autotérmica requiere de 5 a 6 días. ANTERIOR SIGUIENTE
185
Trincheras Se forman excavando un área o superficie que se rellena con lodo, quedando enterrado, tiene una supuerficie de amortiguamiento entre el fondo de la trinchera y nivel freático. SIGUIENTE
186
Angostas (menos de 3 metros) Tipos de trincheras Anchas
(más de 3 metros ) ANTERIOR SIGUIENTE
187
Fig. 5.3 Operación de una trinchera angosta
ANTERIOR SIGUIENTE
188
Fig. 5.4 Operación de una trinchera ancha con diques divisores
ANTERIOR SIGUIENTE
189
Método de área El lodo se deposita sobre el suelo, no se requiere excavación. El contenido de sólido en lodo debe ser mayor de 20 %, las áreas de relleno carecen de paredes de contención que tiene las trincheras y el lodo debe soportar el tránsito del equipo. Requieren impermeabilización natural o sintética. SIGUIENTE
190
Métodos básicos para llenado de áreas.
Requiere de sistemas para recolección de lixiviados del lodo y del agua de lluvia. Métodos básicos para llenado de áreas. Pilas Capas o construyendo Diques ANTERIOR SIGUIENTE
191
Fig método de área. ANTERIOR SIGUIENTE
192
Fig método de área. ANTERIOR SIGUIENTE
193
Métodos típicos de co- disposición
El lodo puede disponerse junto con desechos sólidos municipales en los rellenos. Métodos típicos de co- disposición Lodo + desechos sólido Lodo + suelo SIGUIENTE
194
Pre-estabilización con cal
Se agrega cal a lodos espesados, se deja por lo menos 2 horas, la mezcla con lodo con cal se aplica en suelos agrícolas. Se agrega suficiente cal para elevar el pH a 12, se deja por lo menos 2 horas. La cantidad de cal es mayor a la requerida para el desaguado de lodos, es muy sencillo continuar con la deshidratación. SIGUIENTE
195
Post-estabilización con cal
Considera la aplicación de cal una vez que el lodo ha sido deshidratado. Se puede aplicar la cal en seco, no es necesario deshidratar al lodo. ANTERIOR SIGUIENTE
196
El proceso se puede llevar con cal viva (CaO) o cal apagada (CaOH2)
La reacción exotérmica contribuye a la inactivación de bacterias, virus y de huevos de helminto. ANTERIOR SIGUIENTE
197
Figura 3.7 Diagrama de un sistema de postestabilización con cal.
ANTERIOR SIGUIENTE
198
Geomembrana colocada en el fondo de un relleno sanitario
ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA
Presentaciones similares
© 2024 SlidePlayer.es Inc.
All rights reserved.