Expo Lodos

1

TECNOLOGIA AMBIENTAL UNTELS

Proceso de manta de lodo anaeróbico de flujo ascendente

EL INFORME TECNICO DE CADA TIPO DE TRATAMIENTO ES FUNDAMENTAR:Tecnología del proceso. Esquema y diseño del proceso y equipos.Emisiones, residuos, (solidos, líquidos y/o gases)Impacto ambientalReferencia bibliográfica (ESTILO APA)

REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE

El Reactor Anaeróbico de Flujo Ascendente con Manto de Lodos (UASB) es un proceso

de tanque simple. Las aguas residuales entran en el reactor por el fondo, y fluyen hacia

arriba. Una capa de lodo suspendida filtra las aguas residuales, tratándolas al ir

atravesándola.

La capa de lodos está formada por gránulos (pequeñas agrupaciones) de microbios (0.5 a 2

mm de diámetro), microorganismos que por su propio peso se resisten a ser arrastrados por el

flujo ascendente. Los microorganismos en la capa de lodos degradan los compuestos

orgánicos. Como resultado se liberan gases (metano y bióxido de carbono). Las burbujas

ascendentes mezclan los lodos sin necesidad de piezas mecánicas. Las paredes inclinadas

vuelcan el material que alcanza la superficie del tanque. El efluente clarificado es extraído de

la parte superior del tanque en un área por encima de las paredes inclinadas.

Después de varias semanas de uso, se forman gránulos más grandes de lodos que, a su vez,

actúan como filtros de partículas más pequeñas al ir subiendo el efluente por la capa de lodos.

Dado el régimen ascendente, los organismos que forman los gránulos son acumulados,

mientras que los demás son arrastrados por el flujo.

El gas que asciende hacia la superficie es recolectado en un domo y puede ser usado como

fuente de energía (biogás). Se debe mantener una velocidad ascendente de 0.6 a 0.9 m/h

para mantener la capa de lodos en suspensión.

Adecuación

Un UASB no es apropiado para comunidades pequeñas o rurales sin fuentes constantes de

agua o electricidad. Se requiere un operador capacitado para monitorear y reparar el reactor y

2


la bomba en caso de problemas. Aunque la tecnología es de diseño y construcción simples,

aún no está suficientemente probada para las aguas residuales domésticas, pero las

investigaciones recientes son prometedoras.

El reactor UASB tiene el potencial de producir efluente de mayor calidad que las Fosas

Sépticas (S9), y puede hacerlo con un reactor de menor volumen. Aunque es un proceso bien

establecido para procesos de tratamiento de aguas residuales industriales a gran escala, su

aplicación al drenaje doméstico aún es nueva.

Como el proceso puede eliminar del 85 al 90% de la Demanda de química Oxígeno (DQO), se

usa habitualmente para la fabricación de cerveza, destilación, elaboración de alimentos y

desechos de pulpa y de papel. El reactor puede no funcionar bien donde el afluente tenga

poca fuerza. La temperatura también afecta al rendimiento.

Tipos de lodos

1- Lodo dispersado: no hay agregado de partículas del lodo, pobres propiedades de sedimentación

2- Lodo floculento: agregado en floculos sueltos propiedades intermedias de sedimentación.3- Lodo granular: agregado en granulos compactos. Excelentes propiedades de

sedimentación.

SISTEMA DE DISPOSICION DE LODO EN EXCESO

El sistema mas económico es el del secado de lodo en lechos de arena, operados manualmente. De acuerdo con el tamaño del RAFA o UASB, se debe implementar cierto grado de mecanización

3


hasta aplicar otros métodos, cuando la disponibilidad de terreno es limitante o reducción de mano de obra sea requerida.

MANEJO DE LODOS

Prevención de la Generación de lodos

Casi todas las industrias tienen un potencial de optimización de las cantidades y calidades de los lodos generados. Por la diversidad y la estructura particular de cada una de ellas, la optimización requiere de un análisis individual.

La prevención de la generación de lodos, se puede lograr tomando medidas regulatorias que incentiven a los sectores industriales generadores a aplicar programas de producción limpia, a reciclar materiales y/o subproductos generados en el proceso o a modificar los procesos de producción que minimicen la generación de estos residuos.

Reciclaje, Reuso

Dependiendo de la composición y tipo de lodo, puede reciclarse para recuperar ciertos materiales presentes (de ser necesario adecuarlos según los requerimientos del proceso), utilizarse como fertilizante para mejorar suelos (en terrenos autorizados por la autoridad competente) aquellos que cumplan con características determinadas por la autoridad correspondiente, ya sea en forma cruda o después de algún tratamiento o aprovechar su contenido energético.

Los lodos orgánicos a partir de un mínimo poder calórico, pueden ser incinerados para recuperar la energía, generando electricidad o produciendo vapor (principio desecho-a-energía), pero restringiendo aquellos que no pueden ser eliminados por este procedimiento, debido a las características de sus componentes.

Tratamiento de lodos

Los tratamientos que se deben dar a los lodos, dependerán de las características requeridas para que cumplan totalmente con los requisitos necesarios, ya sea para su reuso, revalorización (tratando en lo posible de recuperar su valor material) y darle un uso benéfico, utilizando para esto procedimientos viables de acuerdo a las características de los lodos generados en las industrias y a la disponibilidad de tecnología, los mismos que deben ser efectivos, fáciles de aplicar y que en lo posible no impliquen elevados costos.

Disposición Final

4


En general, se debe considerar la disposición final como la última opción dentro de una estrategia general de manejo de lodos. La disposición dependerá del tipo de lodo. Los sitios de disposición deberán contar con sistemas técnicos de operación y diseño sencillos, con mínimos requerimientos de operación, control, supervisión y mantenimiento.

Como estrategia para conseguir estos propósitos, se deberá realizar lo siguiente:

Aplicar un concepto de manejo basado principalmente en la separación de los diferentes tipos de lodos y control de las actividades de la disposición tales como: calidad de lodos aceptados que cumplan totalmente con los requisitos exigidos en el lugar de la disposición para evitar generar emisiones secundarias de subproductos (gases, agua), registro, monitoreo, análisis de lixiviados, etc.

Disponer en forma separada los lodos incompatibles o de diferente calidad, para evitar la mezcla de los diferentes contaminantes

Tener un sistema especial en las áreas de disposición para lograr drenar, colectar y tratar los lixiviados generados.

Los sitios para disposición final de lodos deben ser cuidadosamente seleccionados, diseñados técnicamente, tomando en cuenta criterios geológicos satisfactorios, hidrología, uso actual y futuro del agua subterránea, geotecnia, estabilidad de pendientes, protección de la erosión, provisión de servicios, factores socioeconómicos, etc.

TRATAMIENTO DE LODOS

En este caso trataremos uno de lodos producidos en el tratamiento de aguas residuales, siendo mas especificos de un tratamiento anaerobio, con el Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente. El lodo producto de este tratamiento es:

LODO DIGERIDO ANAEROBICAMENTE: de color carmelita oscuro a negro, con contenido alto de gas. Bien digerido no es ofensivo, huele a alquitran, caucho quemado o cera sellada. Al colocarlo sobre el lecho de secado, el gas , inicialmente , levanta los solidos dejando un manto de agua clara que drena rapidamente y asienta los solidos sobre el lecho. A medidad que se va secando. Los gases se pierden y se obtiene una pasta agrietada con color semejante a la tierra de jardineria.

Se tiene que saber que el lodo de aguas residuales no es de alto poder nutriente, constituye un excelente acondicionador del suelo, mejora la aireación del suelo y promueve la retención de agua.

1- ESPESAMIENTO DE LODOS DE AGUAS RESIDUALES

El espesamiento es, generalmente , la primera etapa del tratamiento de lodos; es un método desarrollado alrededor de 1950. Se utiliza espesamiento por gravedad o por flotación con aire disuleto para mejorar la operación de los digestores, rebajar el costo de la digestión y reducir el volumen del lodo, normalmente para reducir el costo de los tratamiento o proceso aplicados despues del espesamiento.

5


- Espesamiento por gravedad: son sedimentadores dotados con barrera de lodos para producir un lodo más concentrado que el lodo aplicado.

- Espesamiento por Flotación: se aplica para lodos activados y a lodos livianos de filtros

percoladores. Se hace con aire disuelto (FAD) es una separación de solidos del liquido

mediante la introducción de burbujas finas de aire dentro de la fase liquida. Las burbujas

se adhieren a los solidos y el empuje combinado del gas y el solido hacen que suban a la

superficie del liquido donde son removidos

2- DIGESTION ANAEROBIO DE LODOS DE AGUAS RESIDUALES

Se usa para estabilizar lodos primarios y secundarios. El primero es un lodo digerido con

fuerte olor fecal. El proceso convencional se efectúa en dos etapas: la primera, con

calentamiento y mezcla, produce la mayor cantidad de gas y la segunda es una etapa de

asentamiento tranquilo usada para el almacenamiento, espesamiento del lodo digerido y la

formación de un sobrenadante.

6


3- DIGESTIÓN AEROBIA DE LODOS DE AGUAS RESIDUALES

Es el método más usado en plantas con caudales menores de 19 000m3/dia, 222L/s para

estabilizar su componente orgánico. En plantas grandes no es el método preferido por los

altos costos de operación del equipo de aireación. Este proceso es semejante al proceso de

lodos activados.

Venatajas:

- Para plantas de menos de 220 L/s tiene un costo de capital inferior al del proceso

anaerobio.

- Es mas fácil de operar que el proceso anaerobio

- No genera malos olores

- Produce un sobrenadante de DBO5, SS y NH3 bajo.

- Reduce el contenido de grasas y aceites en el lodo.

7


- Reduce bastante el contenido de patógenos.

4- ESTABILIZACION CON CAL

La adición de cal para estabilización de lodos es un proceso sencillo que permite eliminar

olores y patógenos mediante la creación de un pH igual a 12,0 durante más de 2 horas.

Cuando se agrega CAL, los microorganismos que producen los gases olorosos de la

descomposición anaerobia son destruidos o inactivados, así como los patógenos. También

mejora las características del secado y sedimentación del lodo, reduce el poder fertilizante del

lodo estabilizado en comparación con el método digerido anaeróbicamente y aumenta la

alcalinidad.

8


5- ACONDICIONAMIETO DE LODOS

El acondicionamiento de lodos es necesario para obtener un lodo espesado o desaguado de

buena concentración de sólidos, cuando se usan proceso mecánicos de espesamiento o

secado. Los principales método de acondicionamiento de lodos incluye:

- Acondicionamiento con compuestos químicos orgánicos

- Acondicionamiento con compuestos químicos inorgánicos (cal-cloruro férrico)

- Acondicionamiento con compuestos químicos orgánicos e inorgánicos

- Acondicionamiento físico térmico (15 a 30 min, 176 a 260 °C)

- Acondicionamiento por elutriacion

- Acondicionamiento con permanganato de potasio. (olores)

Acondicionamiento con compuestos químicos inorgánicos: su lodo es adecuado para

disposición sobre suelos agrícolas o para compostaje. En menor proporción se emplean

sulfato ferroso, alumbre y cloruro de aluminio.

Acondicionamiento con compuestos químicos orgánicos: el acondicionamiento con

polímeros orgánicos, compuestos de cadena larga de monómeros, moléculas solubles en

agua, anionicos, no iónicos o catiónicos, es un proceso complejo de desestabilización de

partículas mediante neutralización de carga y floculación. Su dosis de polímeros son muy

inferiores a las inorgánicos, en general de 5 a 15 g/Kg de solidos secos.

Elutriacion: es una operación mediante la cual un sólido o una solución solido-liquido es

mezclada completamente con un líquido. El propósito es transferir ciertos componentes al

líquido, es decir, es una operación de lavado del lodo.

6- SECADO DE LODOS

Se refiere generalmente a los sistemas de desaguado de lodos que buscan reducir el

contenido del agua del lodo a menos de un 85%. En la selección del método de secado de un

lodo hay que tener en cuenta la naturaleza del lodo, los procesos subsecuentes de tratamiento

y el metodo de disposición final. Sus objetivos son:

- Reducir los costos de transporte de lodo al sitio de disposición

- Facilitar el manejo del lodo. Un lodo seco permite su manejo con cargadores, carretillas,

etc.

- Aumentar el valor calórico del lodo para facilitar su incineración

- Minimizar la producción de lixiviados al disponer el lodo en un relleno sanitario.

- En general, reducir la humedad para disminuir el volumen de lodo, facilitar su manejo y

hacer mas económico su tratamiento posterior y su disposición dinal.

9


En este método general, se encuentran otro métodos:

- Filtración al vacío: remoción de solidos de una suspensión al pasarla a través de un

medio poroso que retiene los sólidos.

- Centrifugación: se aplica la fuerza centrífuga al lodo para separar la fracción solida de la

fracción liquida. La centrifuga separa el lodo en una pasta desaguada y en un “centrato”

clarificado con base en la diferencia de densidad existente entre los sólidos y el líquido

circundante,

- Filtros de presión de correa: son equipos que emplean generalmente una correa dobrel

para desaguar continuamente lodos mediante una combinación de drenaje por gravedad y

de compresión.

- Filtros prensa de placa: son costos y son para lodos de tamaño grande.

10


- Lecho de Secado de arena: es un metodo antiguo para reducir el contenido de humedad

de los lodos. Es el metodo mas usado en plantas pequeñas, de menor de 100L/seg.

Ventajas: costo bajos si hay terreno disponible-no requiere operación especial-consumo

de energía bajo-poco sensible a cambios en las características del lodo-consumo de

químicos bajo-contenido alto de sólidos en la pasta.

Desventajas: diseño empírico que no permite análisis económico certero-requiere áreas

grandes-requiere lodo estable-sensible a cambios de clima-visible al publico-requiere gran

cantidad de mano de obra.

7- COMPOSTAJE DE LODOS

Es la degradación biológica controlada de materiales organicos, hasta formar un compuesto

estable, de color oscuro, textura suelta y olor a tierra similar al humus, denominado compost.

El proceso puede llevarse a cabo por vía aerobia o anaerobia. El compostaje aerobio acelera

el proceso de descomposición del material organico y permite obtener altas temperaturas,

necesarias para la destrucción de patógenos, mientras que el anaerobio va siempre

acompañado de malos olores que no se presentan en el primero, razón por la cual es poco

común hacer compostaje anaerobio. El proceso de compostaje busca busca tres objetivos

fundamentales:

- La conversión biológica del material organica putrescible en un compuesto estable.

- La destrucción de patógenos gracias a las altas temperaturas alcanzadas durante el

proceso.

- La reducción másica del material húmedo, a través de la remoción de agua y de solidos

totales volátiles.

Todos los métodos de compostaje incluyen las siguientes operaciones básicas:

a- Mezclado del material llenante con lodo.

b- Descomposición microbial del material organico (compostaje)

c- Clasificación o tamizado del material

d- Recirculación del material grueso

e- Curado del material fino

f- Almacenamiento y comercialización

Se tiene que dar un seguimiento de algunas condiciones que inciden directamente sobre el

proceso, tales como la temperatura, pH, aireación, contenido de humedad, relación

carbono/nitrógeno, material llenante e inoculo.

11


8- INCINERACION DE LODOS

el proceso de temperaturas alta se han empleado para la combustión de los sólidos de aguas

residuales domesticas desde 1990. Hoy en día, estos procesos son considerados una

alternativa de procesamiento de lodos cuando no hay terreno suficiente para disposición,

cuando las normas ambientales son muy restrictivas o cuando se requiere destrucción de

materiales tóxicos. Los lodos incinerados suelen ser lodos crudos desaguados sin estabilizar.

La incineración es un proceso de combustión completa. La combustión es la oxidación

exotérmica rápida de los elementos combustibles. La pirolisis clásica es la destilación

destructiva, reducción o craqueo térmico y condensación de materia orgánica mediante calor o

presión en ausencia de oxígeno. La pirolisis parcial, o combustión escasa de aire, es la

combustión incompleta que ocurre cuando no hay abastecimiento suficiente de oxígeno para

12


satisfacer los requerimientos de la combustión. La oxidación por vía húmeda es una forma de

combustión incompleta que se produce a temperaturas y presiones elevadas.

Ventajas:

- Reducción de la masa y el volumen de la torta en un 95%, minimizando los requisitos de

disposición.

- Destrucción de tóxicos.

- Recuperación de energía mediante la combustión

Desventajas:

- Costos de capital, operación y mantenimiento altos.

- Problemas de operación que reducen la confiabilidad del equipo.

- Requieren personal de operación calificada.

- Requiere control de emisiones gaseosas.

9- DISPOSICION DE LODOS SOBRE EL SUELO

Es un método practicado desde HACE muchos años y constituye una de las alternativas más

atractivas ante la dificultad de obtener terrenos suficientes para hacer rellenos sanitarios, las

objeciones ambientales para disposición sobre el mar y los costos altos de la incineración.

Teniendo en cuenta que los lodos de aguas residuales contienen gran cantidad de materia

orgánica, nitrógeno y fosforo, se han utilizado para agricultura y cultivos paisajísticos mediante

el riego del lodo sobre el suelo como acondicionador y fertilizante. Las formas de lodo usado

para este propósito han sido lodo crudo, lodo desaguado, lodo incinerado, lodo seco. Lodo

digerido y lodo compostado.

Los principales problemas y características para definir la aplicación del lodo sobre el suelo

son:

- Contenido orgánico y de patógenos.

- Mezcla de patógenos, parásitos y semillas de los cultivos.

- Contenido de nutrientes.

- Dificultades de manejo debido a malos olores y a contenidos altos de humedad.

- Contenido de metales pesados y compuestos orgánicos tóxicos.

- Contaminación del suelo por metales pesados y compuestos orgánicos tóxicos.

- Determinación de la cantidad apropiada de aplicación del lodo.

La gran ventaja radica en la recirculación de sus nutrientes y en la recuperación de suelos

fatigados y erosionados. El lodo puede aplicarse: tierra agricultura, tierra de bosques, terrenos

alterados y terrenos de destinación específicos.

13


Se agrega el lodo, mediante la acción combinada de la luz solas, los microorganismos, la

actividad físico-quimica del suelo y el consumo de nutrientes por la vegetación. En estos

casos el lodo es un acondicionador y mejorador del suelo que facilita el transporte de

nutrientes, aumenta la retención del agua y mejora la labranza, además, reduce el consumo

de fertilizantes.

Sistemas de aplicación de lodos sobre el suelo:

14


FIG. Sistemas de aplicación de lodo desaguado sobre el suelo.

10- DISPOSICION EN RELLENOS DE LODOS

Se define como el enterramiento del lodo, el lodo se aplica sobre el suelo y se le entierra

mediante la colocación de una capa de suelo sobre el. El relleno sanitario de lodos es una

alternativa apropiada para disposición final de lodos cuando existe el terreno adecuado para

dicho propósito. En algunos rellenos sanitarios, lodo compostado, asi como lodo tratado

químicamente, se ha usado como material de cobertura. Los factores principales de influencia

sobre el diseño de un rellano sanitario de lodos son:

- Capacidad de relleno

- Métodos de construcción

- Preparación del sitio

- Uso del sitio

- Sistemas de cobertura

- Cobertra diaria, intermedia y final

- Sistema de recolección de lixiviados

- Control de gas

- Control de agua superficial

- Necesidad de transporte

- Cierre del relleno y uso final del sitio

15


11- LECHOS DE CAÑAS PARA SECADO DE LODOS

Funcionan en forma semejante a un lecho de secado de arena. El lecho posee un medio de

soporte de vegetación emergente y el agua fluye verticalmente para que la recoja el sistema

de drenaje.

En lechos de cañas de lodos permanecen sobre el lecho y se acumulan durante varios años

hasta cuando sea necesario su remoción. El hecho de no requiere limpieza frecuente

constituye la ventaja principal de los lechos cañas. El crecimiento de las cañas y la

penetración del tallo a través de las capas lodo mantienen un drenaje adecuado del lodo y

contribuyen al secado mediante la evapotranspiración.

16


12- VERMIESTABILIZACION

Es la estabilización y secado de lodos mediante lombrices de tierra, se ha usado con éxito en

plantas piloto para lodos con materia orgánica y nutrientes suficientes para soportar el

crecimiento de las lombrices. Esta se coloca sobre el lecho en una sola aplicación inicial de 2

kg/m2 y el lodo se aplica en tasas de 1 kg SV/m2 semana para lodos liquidos primarios y

lodos activados.

El lecho es similar a un lecho de secado de arena, encerrado y mantenido a temperatura de

20 a 25°C. La concentración final de solidos puede ser de 15 al 25% mientras qye la remoción

de lodo se hace anulmente. Algunas especies utilizadas son EISENIA FOCTIDA, EUDRILUS

EUGENIAE, PHERETINA BAWAYANA y PERIONYX EXCAVATUS.

EMISIONES, RESIDUOS E IMPACTO EN EL MEDIO AMBIENTE

Como la bibliografía nos indica que hay muchos métodos o técnicas para tratar los lodos de diferente origen en una planta de tratamiento de agua residual. En este caso el lodo a tratar el del reactor anaerobio de flujo ascendente, el cual cuenta con un tipo de lodo, que contiene gran cantidades de microorganismos patógenos, nutrientes y una cantidad baja de algunos metales pesados producto de alguna industria o de las tubería del alcantarillado.

Una ves tratado el lodo, por los diferentes métodos que se ha mencionado anteriormente, según sea las posibilidades económicas, tecnologías, etc.

El producto en lo general es positivo, ya que bajas el potencial contaminantes del lodo, en un porcentaje de 80% - 90%. En algunos tratamientos se producen algunos sub-productos, como los gases , los lixiviados, los cuales si no cuentan con un tratamiento posterior, causarían un impacto al medio ambiente. Por eso se recomienda tratar estos efluentes al final del tratamiento del lodo, lo cual no implica un gasto elevado ya que es una cantidad mínima de contaminante (gas, lixiviado).

En conclusión, las 12 tecnologías que se han presentado son tecnologías, en general que bajan la contaminación de los lodos, y contribuyen a cuidar el medio ambiente. Por ejemplo, un producto de los tratamiento es el abono, que ayuda a la tierra, y al agricultor.

BIBLIOGRAFIA

Jairo Alberto Romero Rojas, P.(2008). Tratamiento de Aguas Residuales, Teoría y principios de diseño-Colombia. Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería.

Documents

Expo Lodos