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• Jorge Colque

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TRATAMIENTO DE FANGOS EDAR ING. MARCELA HOYOS LOPEZ

TRATAMIENTO DE FANGOS O LINEA DE FANGOS

TRATAMIENTO DE FANGOS

LÍNEA DE FANGOS

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LOS FANGOS

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LOS FANGOS Una de las características físicas más importantes de los lodos residuales es el contenido de humedad, ya que mientras más alto sea este valor, mayor dificultad presenta el lodo en su manejo y almacenamiento, y por lo tanto se necesitará una mayor asignación de recursos para su tratamiento y disposición final.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DE LOS FANGOS Las características químicas de los lodos residuales varían dependiendo de la calidad de las aguas domésticas y el tipo de industrias que estén conectadas a la red de alcantarillado, así como también de aquellas descargas clandestinas de aguas residuales provenientes de las actividades

laborales de la comunidad, del tipo de tratamiento de estos efluentes y del acondicionamiento y posterior tratamiento de los lodos resultantes del proceso.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DE LOS FANGOS

CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS DE LOS FANGOS En el aspecto biológico, adicionalmente se considera, como factor incidente en la variación de sus características, el estado de salud de la p oblación y el tamaño de esta. El lodo residual se lo caracteriza en base a la identificación de

microorganismos patógenos que éste posea. Al existir un alto número de especies distintas de microorganismos, se ha tomado patógenos representativos, ya sea por su resistencia, cantidad o grado de preocupación y afectación como en el caso de los virus.

QUE ES UN ESPESADOR DE FANGOS? Un espesador es un sedimentador por gravedad (Figura 1) que tiene como finalidad concentrar el fango.  Lo más habitual es concentrar fango primario en grandes depuradoras o el fango mixto, mezcla del fango primario y fango secundario, en depuradoras de mediano tamaño. 

QUE ES UN ESPESADOR DE FANGOS?

OBJETIVOS DEL TRATAMIENTO DE FANGOS 

Los fangos, tanto primarios como secundarios, tienen un contenido en agua superior al 95% y son putrescibles, por lo que los objetivos de su tratamiento son:

Reducir su volumen mediante la eliminación

Estabilizarlos para su posterior digestión

Conseguir su manejabilidad y transportabilidad

ESPESAMIENTO DE FANGOS Objetivos del espesamiento de fangos:

ESPESAMIENTO DE FANGOS

Sistemas de espesamiento :

ESPESAMIENTO POR GRAVEDAD 

El espesado por gravedad se lleva a cabo en un tanque de diseño similar al de un decantador convencional, empleándose normalmente tanques circulares.

ESPESAMIENTO POR GRAVEDAD

ESPESAMIENTO POR GRAVEDAD: 

Los factores que determinan el funcionamiento de una unidad de espesamiento por gravedad se citan a continuación:

a)

Origen y características de los fangos.

b)

Naturaleza de la floculación.

c)

Tiempo de retención de sólidos en la zona de espesamiento.

d)

Forma y pendiente del espesador.

e)

Sistema de alimentación.

ESPESAMIENTO POR FLOTACION 

El flotador tiene también como finalidad concentrar el fango (Figura 2). Sin embargo, la principal diferencia con respecto al espesador por gravedad es que los sólidos se concentran en la parte superior del tanque. Lo más habitual es concentrar mediante estos sistemas el fango secundario.

ESPESAMIENTO POR FLOTACION

ESPESAMIENTO POR FLOTACION

ESPESAMIENTO POR FLOTACION 

Actualmente, este sistema de flotación tiene dos configuraciones:

sistema sin recirculación

sistema con recirculación

ESPESAMIENTO POR FLOTACION: SISTEMA SIN RECIRCULACIÓN 

Como se puede observar, todo el caudal de fango a tratar es bombeado hacia el depósito presurizado donde se disuelve el aire.

ESPESAMIENTO POR FLOTACION: SISTEMA CON RECIRCULACIÓN 

En el sistema con recirculación, una parte del licor del fango es recirculado hacia el depósito de presurización, tal y como se puede observar en la Figura 4.

ESPESAMIENTO POR FLOTACION: RASQUETAS DE FANGOS

ESPESAMIENTO POR FLOTACION: COMPRESORES

ESPESAMIENTO POR FLOTACION: SUMIDEROS DE FLOTANTES

ESPESAMIENTO POR FLOTACION: DESAGÜE 

Desagüe perimetral

ESPESAMIENTO POR FLOTACION: PROBLEMAS DE EXPLOTACIÓN 

Capa fina de fango flotado



Poco aire disuelto



Solidos en el efluente muy altos



Puede haber desajustes en el nivel del agua

ESPESAMIENTO MECANICO: CENTRIFUGAS

ESPESAMIENTO MECANICO: CENTRIFUGAS



Las centrífugas se utilizan tanto para espesar fangos como para deshidratarlos. Su aplicación se

suele limitar al espesado de fangos biológicos.

ESPESAMIENTO MECANICO: CENTRIFUGAS 

En

condiciones

normales

el

espesado

por

centrifugación se puede llevar a cabo sin adición de polímeros. Sin embargo los costes energéticos y de mantenimiento del proceso pueden ser

importantes. 

Este proceso es interesante en plantas medias y grandes, con poco espacio y en donde se dispone de mano de obra cualificada, o en plantas con

fangos difíciles de espesar con otras técnicas.

ESPESAMIENTO MECANICO: CENTRIFUGAS

ESPESAMIENTO MECANICO: TAMBOR ROTATIVO 

Consiste en un sistema de acondicionamiento del fango biológico (incluyendo la alimentación de polímero), y unos tamices cilíndricos rotativos.



El fango se mezcla con el polímero en el tambor de

mezcla y acondicionamiento y, a continuación, el fango pasa a una serie de tamices rotativos que separan los sólidos floculados del agua. 

El fango espesado sale por un extremo de los tambores,

mientras que el agua se filtra a través de los tamices.

ESPESAMIENTO MECANICO: TAMBOR ROTATIVO



Ventajas del tambor rotativo: - bajo mantenimiento - bajo consumo energético

- espacio reducido necesario

ESPESAMIENTO MECANICO: TAMBOR ROTATIVO

ESPESAMIENTO MECANICO: TAMBOR ROTATIVO

ESPESAMIENTO MECANICO: TAMBOR ROTATIVO

ESPESAMIENTO MECANICO: TAMBOR ROTATIVO

ESPESAMIENTO MECANICO: TAMBOR ROTATIVO

ESPESAMIENTO MECANICO: TAMBOR ROTATIVO

ASPECTOS A TENER EN CUENTA EN EL DISEÑO Y EN LA EXPLOTACIÓN

RESUMEN DE PROBLEMAS DE FUNCIONAMIENTO EN SISTEMA DE ESPESADO DE FANGOS.

ESTABILIZACION DE LOS FANGOS 

La estabilización tiene como objetivo: - el reducir los microorganismos patógenos

presentes en los fangos de E.D.A.R. - eliminar los olores desagradables - eliminar la capacidad de putrefacción.

ESTABILIZACION DE LOS FANGOS: TIPOS DE ESTABILIZACIÓN

ESTABILIZACION DE LOS FANGOS: ESTABILIZACIÓN CON CAL

ESTABILIZACION DE LOS FANGOS: ESTABILIZACIÓN PRETRATAMIENTO CON CAL 

Pre tratamiento con cal: - Necesidad de más cal que en post-tratamiento. - Para conseguir una elevada mortandad de

patógenos

hay que mantener un elevado tiempo de contacto. - pH por encima de 12 durante dos horas mínimo de la EPA para estabilización con cal)

(criterio

ESTABILIZACION DE LOS FANGOS: ESTABILIZACIÓN POST-TRATAMIENTO CON CAL 

La cal hidratada o viva se mezcla con fango deshidratado en un mezclador de paleta o en un transportador de tornillo para elevar el pH de la mezcla.



Uso preferible de cal viva ya que la reacción con el agua es

exotérmica y permite elevar la temperatura de la mezcla por encima de los 50ºC, temperatura que permite inactivar los huevos de gusanos. 

Una buena mezcla permite el almacenamiento del fango durante días y una buena manejabilidad

ESTABILIZACION DE LOS FANGOS: ESTABILIZACIÓN POST-TRATAMIENTO CON CAL 

Ventajas que presenta el sistema frente a la estabilización previa con cal: a) se puede utilizar cal en polvo y, por lo

tanto,

no

es necesario añadir agua al fango deshidratado; b)

no

existen

necesidades

de

deshidratación

específicas; c) se eliminan los problemas de formación de depósitos

carbonatados

y

problemas

equipos de deshidratación de fangos.

en

los

ESTABILIZACION DE LOS FANGOS: FÍSICO – SECADO TÉRMICO El tratamiento térmico es un proceso en el que los lodos se calientan en un depósito a temperaturas de hasta 260º C y a presiones de hasta 2760 kN/m2 durante un periodo corto de tiempo.

Este

tratamiento

acondicionamiento,

sirve

como

aunque

se

proceso

considera

de más

estabilización como

proceso

y de

acondicionamiento ya que a altas presiones y temperaturas el agua

contenida y ligada a los lodos se libera, permitiendo una deshidratación adecuada sin necesidad de adición de reactivos químicos.

Una vez que el agua contenida en los lodos se ha liberado, se provoca la destrucción celular

ESTABILIZACION DE LOS FANGOS: FÍSICO – INCINERACIÓN 

La incineración es el proceso de estabilización de sólidos más completa, ya que oxida completamente toda la materia orgánica, el olor es eliminado y los patógenos

destruidos. 

En este proceso la temperatura de los lodos es elevada por encima de los 800ºC en un ambiente rico en oxígeno para

conseguir la degradación de los compuestos orgánicos y obtener como producto final dióxido de carbono, agua y ceniza estable, lográndose una reducción del 90% del

volumen total de los lodos alimentados.

ESTABILIZACION DE LOS FANGOS: MÉTODO BIOLÓGICO . DIGESTIÓN

DIGESTIÓN AEROBIA DE FANGOS 

Reduce el total de lodos que se debe evacuar a través de la aireación.



Destruye suspensión.

celulas

y

disminuye

sólidos

en

DIGESTIÓN AEROBIA DE FANGOS 

Ventajas: 

Reducción de solidos.



Producto

final

inodoro,

parecido

al

humus,

biológicamente estable. 

Producción de lodos con excelentes características de deshidratación.



Menor costo de mantenimiento y menor mano de obra especializada.

DIGESTION ANAEROBICA Hay que tener en cuenta que en la digestión anaerobia se produce gas metano, que es una fuente de energía fácilmente explotable y que puede llegar a abastecer hasta el 60% de la energía consumida por la EDAR. Debido al interés existente en el ahorro y recuperación de energía, y en el deseo de obtener productos que permitan usos beneficiosos del fango del

agua residual, la digestión anaerobia sigue siendo el proceso de estabilización de uso más extendido.

DIGESTION ANAEROBICA La digestión anaerobia se emplea para la digestión de fangos procedentes de la agricultura y de la industria. Recientemente se aplica también en el tratamiento de residuos

sólidos urbanos. Frecuentemente

se

utiliza

también

como

primera

etapa

de

depuración en aguas residuales de alta carga orgánica (industria cervecera, lechera, alimentaria, residuos de porcino, de aves, etc.).

Se busca reducir la DQO para que posteriormente se puedan emplear procesos aerobios tradicionales.

DIGESTION ANAEROBICA El fango que se introduce en la digestión anaerobia es el proveniente de

la línea de aguas, tanto el fango primario, como el fango biológico. En ambos casos se realiza un espesado previo a la digestión para aumentar la concentración y reducir los volúmenes de reactor (digestor) necesarios. La digestión anaerobia se diseña mediante uno (o varios) digestor(es)

primario(s) y un digestor secundario o tampón. Puede ser de dos tipos según la temperatura a la que se realice, bien mesófila (óptimo entorno a 35-37ºC) o termófila (temperatura 55-60ºC).

DIGESTION ANAEROBICA El proceso se lleva a cabo en un reactor completamente cerrado. Los fangos se introducen en el reactor de forma continua o intermitente y permanecen en su interior durante periodos de tiempo variables. El fango estabilizado, que se extrae del proceso de forma continua o intermitente, tiene un bajo contenido en materia orgánica y en patógenos, y no es putrescible.

DIGESTION ANAEROBICA

DIGESTION ANAEROBICA

ESTABILIZACION DE LOS FANGOS: QUÍMICO – COMPOSTAJE 

El compostaje es la descomposición aeróbica de la materia orgánica

DESHIDRATACION Y SECADO DE LOS FANGOS La deshidratación disminuye el contenido de agua de los fangos disminuyendo así el volumen de los lodos para el transporte y la manejabilidad de los mismos.

El destino de los fangos determinará el grado de deshidratación y el método utilizado para este fin.

DESHIDRATACION Y SECADO DE LOS FANGOS Con la deshidratación se consigue:

- Disminuir los costes de transporte de lo los lodos al disminuir el volumen del fango.

- Mejora la manejabilidad de los lodos. -

La

deshidratación

suele

ser

necesaria

antes

de

la

incineración ya que se consigue aumentar el poder calorífico al disminuir la humedad,. - La deshidratación es necesaria si el fango se destina a

compostaje. - Para evitar los olores que puedan derivarse de los lodos se

realiza la deshidratación. - La deshidratación es necesaria si el lodo va a ser evacuado a vertedero ya que evitamos la formación de lixiviados.

DESHIDRATACION Y SECADO DE LOS FANGOS – ERAS DEL SECADO 

Las eras de secado son capas de materiales drenantes dispuestas de forma vertical en un receptáculo.



El fango se hace pasar sobre estas capas de grava o arena produciéndose el filtrado y la deshidratación de los lodos por evaporación.



Esta evaporación dependerá de las condiciones climáticas de la zona, los días de exposición de los lodos y las características del lodo.



El material drenante suele estar formado por por capas de 10 cm de arenas sobre una capa de grava de 10-20 cm, colocando una red de tuberías en la parte inferior para recoger el agua que volverá a ser tratada en la E.D.A.R. La capa de arena debe reponerse cada cierto tiempo ya que se pierden arenas en el proceso de filtrado y recogida de los lodos.



Este método se utiliza para poblaciones de 20.000 habitantes o inferiores. El inconveniente que presenta este proceso es la gran superficie de terreno que se

requiere.

DESHIDRATACION Y SECADO DE LOS FANGOS – FILTRO DE BANDA Es un sistema de alimentación continua de fango, donde se realiza también un acondicionamiento químico.  En los filtro banda primero se produce un drenaje por gravedad y después se hace pasar al fango por una aplicación mecánica de presión para que se produzca la deshidratación, gracias a la acción de una telas porosas.  Es un método barato, ya que no necesita una gran inversión inicial, los costes de mantenimiento y explotación son bajos y la instalación representa un bajo consumo energético. 

DESHIDRATACION Y SECADO DE LOS FANGOS – FILTRO PRENSA Los filtros prensa constan de una serie de placas rectangulares verticales dispuestas una detrás de otra sobre un bastidor. Sobre las caras de estas placas se colocan telas filtrantes, generalmente de tejidos sintéticos. El espacio que queda entre dos placas, en su parte central hueca, es el espesor que adquirirá la torta resultante. Este espesor puede oscilar entre 1530 mm.  La superficie de los filtros prensa puede ser de hasta 400 m2, y la superficie de las placas de 2 m2. Y suelen estar formados por más de 100 placas. 

DESHIDRATACION Y SECADO DE LOS FANGOS – FILTRO PRENSA El proceso de filtrado varía entre 25 horas, dependiendo de la duración de las diferentes etapas que pasamos a enumerar a continuación: - Llenado - Filtrado - Descarga - Limpieza  Con este proceso se consigue una estanqueidad del 3545%, según las características del lodo a tratar.  Se utiliza en depuradoras de más de 100.000 habitantes y se necesita personal especializado y cualificado para su mantenimiento y explotación. 

DESHIDRATACION Y SECADO DE LOS FANGOS – CENTRIFUGADORA 

La centrifugadora es un tambor cilindro-cónico de eje horizontal

que

se

fundamenta

en

la

fuerza

de

centrifugación para la separación de la fase sólida del agua. 

Hay dos tipos de centrifugación en la deshidratación de los

lodos. Una de ellas es la centrifugación contra corriente, donde los sólidos y el líquido circulan en sentido contrario dentro del cilindro. El otro tipo de centrifugación es la

equicorriente donde la fracción sólida y la líquida discurren en el mismo sentido.

DESHIDRATACION Y SECADO DE LOS FANGOS – SECADO TÉRMICO 

Con este sistema se consigue extraer el agua embebida de los fangos gracias a la evaporación de la misma. El secado térmico puede ser por secado directo o indirecto.



En el primer caso se utilizan gases calientes que se ponen en contacto con el fango a deshidratar , obteniéndose una sequedad de hasta un 90%.



En el secado térmico indirecto el medio calefactor es una pared secadora, similar a un intercambiador de calor, obteniéndose sequedades menores que por el método

anterior, de un 60-70%.

DESHIDRATACION Y SECADO

LINEA DE FANGOS

MANEJO DE FANGOS 

Se llaman LODOS O FANGOS a los residuos semisolidos

generados

en

el

proceso

de

tratamiento de aguas servidas. 

Algunos autores llaman a estos BIOSOLIDOS cuando se les va a dar un fin util.

MANEJO DE FANGOS 

Los lodos tienen importancia para la salud porque: a)

Pueden

patógenos,

tales

contener como

microorganismos bacterias,

virus

y

huevos de parásitos y, b) Pueden contener metales pesados tales

como plomo, cadmio, cobre, mercurio, nique, selenio, cinc y arsénico

MANEJO DE FANGOS 

Desde el punto de vista del riesgo para la salud podemos clasificarlos en: a) Lodos sin restricción sanitaria, llamados también CLASE A, que son aquellos que pueden ser aplicados e los suelos sin

inconvenientes, porque no hay riesgo para la salud humana, animal ni vegetal

MANEJO DE FANGOS a) Lodos sin restricción sanitaria, llamados también CLASE B, que son aquellos cuya aplicación dependerá de la localización y tipo de suelos y cultivos.

b) Lodos peligrosos, que son aquellos de alto riesgo para la salud y que deben manejarse como residuos peligrosos.

MANEJO DE FANGOS 

En consecuencia, los lodos estabilizados pueden ser clasificados como: a) Clase A b) Clase B y c) Peligrosos

CUAL ES LA DISPOSICIÓN FINAL DE LOS FANGOS?

EVACUACIÓN DE FANGOS 

Es recomendable que los lodos estabilizados no permanezcan mas de 7 días en la planta generadora.



Asimismo, no debe tenerse cantidades superiores a 35 toneladas para lodos CLASE B y 40 toneladas para la CLASE A.

EVACUACIÓN DE FANGOS 

Los lodos estabilizados pueden disponerse en:

1.- Rellenos Sanitarios, en un volumen no superior al 8% del total de residuos domésticos. En

este caso la humedad del lodo será del 70% o menos. Solo se permite lodos A y B.

EVACUACIÓN DE FANGOS 2.- Plantas de tratamiento de aguas servidas, donde puede habilitarse un mono-relleno como instalacion anexa, tambien con recubrimiento diario. El mono-relleno es un relleno sanitario exclusivo para lodos.

EVACUACIÓN DE FANGOS 3.- Mono-rellenos independientes, con sistema de

impermeabilización,

recubrimiento

diario.

control La

de

olores

frecuencia

recubrimiento puede aumentarse si es necesario.

y de

EVACUACIÓN DE FANGOS 4.- Suelos, los que deben cumplir con ciertos requisitos

de

seguridad,

ubicación,

humedad,

precipitaciones, composición, acidez y pendiente.

EVACUACIÓN DE FANGOS: CONSIDERACIONES 

No se pueden aplicar lodos a suelos con mas de 70% de arena y que tengan mas de 100 mm de precipitación media anual.



Tampoco a suelos con pH inferior a 5.



Además, si la pendiente es superior al 15%.



No se pueden aplicar si los suelos están saturados de agua la mayor parte del tiempo (bofedales, pantanos, etc.) o tengan riesgo de inundación.

EVACUACIÓN DE FANGOS: CONSIDERACIONES 

Tampoco que la napa freática esta menos de 1 metro de profundidad ni en suelos cubiertos con nieve.



No se aconseja a menos de 15 metros de la ribera de ríos y lagos o de áreas que sean fuente de agua

consumo animal. 

El área de aplicación debe estar cerrada y señalizada-

LINEA DE GAS 

Se encarga de aprovechar los gases excedentes producidos

(gas

biológico

o

biogás)

para

emplearlos como combustible de alimentación a motores que hacen funcionar un generador de energia eléctrica para el aprovechamiento de la misma en la planta.