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MANEJO DE LODOS PROVENIENTES DE PLANTAS DE TRATAMIENTO

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Sólidos Biológicos y manejo de lodos Lodos primarios y secundarios Volumen de lodos Caracterización de lodos Tratamiento de Lodos

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En los tratamientos de A.R. se aplican operaciones y procesos unitarios, en los llamados tratamiento primario, secundario y terciario. Las operaciones unitarias, involucra los fenómenos físicos y en los procesos unitarios destacan métodos químicos y biológicos. El tratamiento primario, hace uso de operaciones físicas, tales como la sedimentación y el desbaste, para la eliminación de los sólidos sedimentables y flotantes presentes en el A.R. M Sc Ing Miriam Salas Pino

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En el tratamiento secundario, se realizan procesos biológicos y químicos, para eliminar la mayor parte de la materia orgánica. En el tratamiento terciario se utilizan combinaciones adicionales de los procesos y operaciones unitarias, para otros componentes, tales como el nitrógeno y el fósforo, cuya reducción con tratamiento secundario no es significativa. M Sc Ing Miriam Salas Pino

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La evacuación final de residuos sólidos, semisólidos (lodos o fangos) y contaminantes concentrados, separados del A.R. mediante los diversos procesos de tratamiento, es un problema complejo y costoso. Actualmente la gestión de estos residuos, ha procedido al manejo de la reutilización, valorización, incineración y depósito en vertederos autorizados.

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LODOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS DE AGUAS RESIDUALES Los lodos, 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 de agua. •Estabilizarlos para reducir su fermentación. •Conseguir su manejo y transportabilidad. Estos tres objetivos se corresponden, respectivamente, con el espesamiento, la estabilización y la deshidratación.

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VOLUMEN DE LODOS El volumen de lodos depende del contenido de agua, alrededor del 95% en peso. La materia sólida esta compuesta por sólidos fijos (minerales) y sólidos volátiles (orgánicos). La gravedad específica de toda la materia sólida se determina con la siguiente formulación: Ws /Ss ρw = [(Wf/Sf ρw ) + (Wv/Sv ρw )] Ws = peso sólido Ss = gravedad específica de los sólidos ρw = densidad del agua Wf = peso sólido fijos (minerales) Sf = gravedad específica de los sólidos fijos Wv = peso sólido volátil Sv = gravedad específica de los sólidos volátiles M Sc Ing Miriam Salas Pino

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El volumen de un lodo se puede calcular, con la fórmula:

V = Ws / ρw Ssl Ps V = vol del lodo, pie3 Ws = peso sólido secos, lb ρw = densidad del agua, lb/pie3 Ssl = gravedad específica del lodo Ps = porcentaje de los sólidos

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Para calcular contenido de sólidos en forma aproximada, considerar que volumen (V) varía inversamente proporcional con su porcentaje (P) en materia sólida, contenida en el lodo. (V1/V2) = (P2/P1)

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Determinación de volúmenes de Lodos Determinar volumen líquido antes y después de digestión y porcentaje de reducción de 1000 lb de lodo primario (base seca) con las sgtes. Características: Elemento Sólidos % Materia volátil % Gravedad específica de sólidos fijos % Gravedad específica de sólidos volátiles %

Primario 4 60 2.5 1

Ws (lb) = 1000

ρw(lb/pi3) = 62.4

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Digerido 5 60(destruído) 2.5 1

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1. Calcular GE de todo sólido en lodo primario Ws = Wf + Wv

2. Calcular GE de lodo primario (4% sólidos) G.E. de lodo primario 1/Ssl Ssl = 1.01 3. V de lodo primario V= Ws / ρw Ssl Ps Porcentaje de sólidos 4% (0.04) V = 396.8 pie3

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4. % materia volátil después de digestión Del total del material volátil, el 60% es destruído, queda 40% % materia volátil=sólidos volátiles totales/sólidos totales 37.5 % 5. GE promedio de sólidos totales en lodo digerido El 37.5% es volátil, por tanto 62.5% es fijo (1/Ss)

Ss = 1.6 (sólidos digeridos)

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6. GE de lodo digerido: (1/Sds) Sds = 1.02

5% son sólidos y 95% agua

7. V de lodo digerido V= Wds / ρw Sds Ps = pie3 Porcentaje de sólidos 5% (0.05) V = 201 pie3 8. % reducción en volumen lodo, después digestión % reducción 49.3%

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CARACTERIZACIÓN DE LODOS Los lodos presentan una amplia variación en sus propiedades, dependiendo de su origen y de los tratamientos a los que han sido sometidos. Su caracterización basada en su historia sólo ofrece sin embargo una información cualitativa. Se han presentado gran cantidad de parámetros y numerosos análisis para medir las propiedades específicas del lodo. M Sc Ing Miriam Salas Pino

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Los parámetros para la caracterización del fango pueden clasificarse en: •Físicos: brindan información sobre la capacidad para ser procesado y manipulado. •Químicos: relevantes para su posterior utilización en agricultura, en lo que respecta a la presencia de nutrientes y compuestos tóxicos o peligrosos •Biológicos: ofrecen información sobre la actividad microbiana y presencia de materia orgánica y agentes patógenos. Permiten estimar la seguridad de su uso. M Sc Ing Miriam Salas Pino

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•Reducir su volumen mediante la eliminación de agua. •Estabilizarlos para reducir su fermentación. •Conseguir su manejo y transportabilidad

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Tabla: Parámetros según utilización y disposición

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TRATAMIENTO DE LODOS 1. REDUCCIÓN DE VOLUMEN La reducción del volumen, de los Iodos generados en las plantas, facilita las operaciones de transporte y de disposición final de los Iodos. Los métodos más usados, para la reducción del volumen de los Iodos, son los siguientes: oEspesamiento oCentrifugación oPrensado oSecado en lechos de secado oSecado en lagunas M Sc Ing Miriam Salas Pino

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ESPESADO Y DESHIDRATACIÓN DE LODOS O FANGOS Los lodos generados en los tratamientos primario y secundario de las plantas depuradoras, se caracterizan por su alto contenido en agua. Debido a esta humedad, los lodos tienen un volumen importante y sus características mecánicas, dificultan su manejo y disposición final. Por esta razón, su tratamiento se basa fundamentalmente en la reducción de volumen, mediante eliminación del agua.

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El espesamiento, consiste en la remoción de exceso de agua de los Iodos, mediante la decantación y concentración de los Iodos por sedimentación. El agua decantada, se envía a la unidad de tratamiento de agua de recirculación y los Iodos espesados a disposición o a otros procesos de secado.

El espesamiento de los Iodos, se puede lograr en tanques equipados para ese propósito o en lagunas

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Para efecto de deshidratación, es necesario distinguir el agua contenida en los fangos, y puede clasificarse en libre, capilar, coloidal e intracelular

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El agua libre, se elimina fácilmente mediante espesado, por gravedad. Un lodo con un contenido en sólidos inferior al 0,01% puede llegar hasta un 5-8%. Gran parte del agua capilar y coloidal se puede eliminar aplicando fuerzas mecánicas (deshidratación mecánica).

Una parte del agua capilar y coloidal y el agua intracelular que contienen los lodos de depuradora sólo pueden eliminarse tras romper la estructura celular, térmica, biológica o químicamente.

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Mediante sistemas mecánicos, se puede pasar de un contenido en sólidos del 4% hasta el 22-30%. Existe, una amplia variedad de alternativas tecnológicas, para deshidratar los lodos, como las centrífugas, los filtros banda y los filtros prensa.

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CENTRÍFUGA

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FILTRO BANDA

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FILTRO PRENSA

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OTRAS OPCIONES PARA DESHIDRATAR Para pequeñas plantas Lechos de secado Lagunas Congelamiento de lodo Lechos de secado Secado de lodos con aire, en lechos de arena Fácil de manejar, bajo costo, operación sencilla Tipos de lecho: arena, pavimento, medio artificial, con ayuda de vacío Lecho de arena Con arena fina, CU < 3.5, con drenaje a través de tuberías plásticas perforadas Tasa de carga superficial, entre 10 a 40lb sólido seco/pie^2 –año, en climas fríos la carga es menor. M Sc Ing Miriam Salas Pino

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Lecho de secado de pavimento No hay drenaje, se sustituye por decantación a través de tuberías para remover el decantado. El 70 a 80% de agua se pierde por evaporación, apropiado para climas calientes. Las cargas dependen de la tasa de evaporación, precipitación anual y contenido de sólidos. Es posible lograr 40 a 50% contenido de sólidos durante 30 a 40 días Para determinar el área de los lechos pavimentados, se tiene la siguiente forma:

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A = 1.04S {[(1-Sd)/ Sd ] – [(1 – Se)/ Se] + PAF } /( ke Ep F) A = area del lecho, pie2 S = producción anual del lodo, sólidos secos Sd = porcentaje de sólidos secos del lodo después de la decantación Se = porcentaje de sólidos secos del lodo para disposición final P = precipitación anual F = factor de conversión Ke = factor de reducción Ep = tasa de evaporación

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AREA PARA LECHOS DE SECADO

Determinación de área requerida, para secar 10000lb/año de lodo. Lodo con 7% de sólidos, concentrar hasta 40% en sólidos. Precipitación anual 1.5 pies, la evaporación agua libre 3.5 pie/año 1. A = 1.04S {[(1-Sd)/ Sd ] – [(1 – Se)/ Se] + PAF } /( ke Ep F)

A = area del lecho, pie2 S = 10000, sólidos secos Sd = 0.07 P = 1.5 F = 62.4 Ke = 0.6 Ep = 3.5 A = 3275 pie^2 2.

Carga superficial de sólidos = 3 lb/pie^2 año M Sc Ing Miriam Salas Pino

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2.

ESTABILIZACIÓN.

El lodo proveniente de sedimentación, de tratamiento biológico, debe estabilizarse o tratarse antes de disposición o reutilización. La estabilización, permite eliminar olores desagradables, reducir la presencia de patógenos e inhibir, reducir o eliminar su potencial de putrefacción.

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El lodo puede ser sometido a los siguientes tratamientos, para lograr su estabilización: TRATAMIENTO FISICO Se realiza, aplicando la operación de incineración, que se realiza en hornos donde los materiales volátiles son quemados en presencia de oxígeno a temperaturas muy altas, hasta reducción a cenizas. Este sistema operativo: requiere de combustible haciéndolo costoso, su sistema operativo está sujeto a variaciones de gravedad específica, cantidad de humedad y errores operacionales, además produce hedor insoportable. M Sc Ing Miriam Salas Pino

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1.

INCINERACIÓN

Temperatura, Materia seca, Sólidos volátiles, Poder Calorífico Estas variables son determinantes para conocer la capacidad de combustión autógena del lodo. Las propiedades reológicas, afectan al sistema de alimentación del lodo. Los metales pesados, microcontaminantes orgánicos, presentes en el lodo, pueden generar toxicidad en las emisiones (gaseosas, líquidas o sólidas) depende de su presencia de origen y/o cuando se producen condiciones operativas no adecuadas. M Sc Ing Miriam Salas Pino

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TRATAMIENTO TÉRMICO Este tratamiento se utiliza como proceso de estabilización y de acondicionamiento, aunque en la mayoría de los casos se utiliza como proceso de acondicionamiento. Consiste en someter al lodo a presiones y temperaturas determinadas durante un periodo corto de tiempo. Consigue liberar el agua ligada a los sólidos, coagulándolos e hidrolizando la materia proteica. M Sc Ing Miriam Salas Pino

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TRATAMIENTO QUÍMICO 1.- ESTABILIZACION CON CAL 2.- ESTABILIZACION CON CLORO 1.- ESTABILIZACION CON CAL Es un proceso muy simple, su principal ventaja es el costo bajo y la simplificación operativa. La estabilización se logra en rangos de pH 10 a 12 (alcalinos), con la desventaja de que quema la tierra, donde se deposita el lodo a estabilizar y además el hedor retorna a medida que el pH decae en forma espontánea. Mientras se mantenga este valor de pH, el lodo no se pudrirá, no creará olores y no provocará riesgos para la salud pública. M Sc Ing Miriam Salas Pino

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ESTABILIZACION CON CLORO Este proceso, se aplica para reducir la población, de organismos capaces de crear condiciones de hedor y haciendo que el sustrato orgánico sea adverso, para el crecimiento y metabolismo de bacterias. Al echar cloro al agua se obtiene hipoclorito, sustancia altamente reactiva para destruir bacterias y virus, pero con la desventaja, de que compromete las características del lodo y el tratamiento de desaguar es cancelado por ser muy ácido, por tanto se requiere de un tratamiento de neutralización, aumentando el costo de neutralización al de cloración. M Sc Ing Miriam Salas Pino

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TRATAMIENTO BIOLOGICO. 1. DIGESTION ANAEROBIA 2. DIGESTIÓN AEROBIA

DIGESTION ANAEROBIA Este proceso requiere de alto costo en capital, necesita de tanques digestores herméticamente cerrados y de tamaño muy grande, la biomasa demanda de calentamiento, elevando el costo del proceso.

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El proceso es susceptible a tumbarse porque los microorganismos involucrados en la descomposición anaerobia son sensibles a cambios pequeños en su desarrollo. Además el crecimiento de metano bacterias es tan lento que el proceso en el digestor dura 60 días a más. Con este proceso se produce la descomposición de la materia orgánica e inorgánica en ausencia de oxígeno. En el proceso de digestión anaerobia la materia orgánica contenida en la mezcla de lodos primarios y biológicos se convierte biológicamente, bajo condiciones anaeróbica, en metano y dióxido de carbono.

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DIGESTIÓN AEROBIA Consiste en la estabilización por una oxidación bioquímica del lodo sin activar. El costo de capital es bajo, fácil de operar, no genera hedor, produce natas que requieren baja demanda de oxígeno biológico (DBO), reduce la cantidad de grasa, elimina los patógenos que originalmente presentaba el agua negra o sanitaria.

En este proceso, conforme se agota el suministro de sustrato disponible (alimento), los microorganismos empiezan a consumir su propio protoplasma para obtener la energía necesaria para las reacciones de mantenimiento celular. M Sc Ing Miriam Salas Pino

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DESINFECCIÓN Se puede considerar como tratamiento adicional, debido a las restrictivas normas aplicables a la reutilización del lodo y a su aplicación en el suelo. Los métodos más adecuados para la desinfección de lodos líquidos procedentes de la digestión tanto aerobia como anaerobia, son la pasteurización y almacenamiento a largo plazo. El almacenamiento a largo plazo y el compostaje son, probablemente, los métodos más efectivos en la desinfección de lodos digeridos anaerobia, aerobia y deshidratado. M Sc Ing Miriam Salas Pino

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COMPOSTAJE Es un proceso de biodegradación aerobia, ocurre la descomposición de sustrato orgánico en presencia de oxígeno (aire) y como consecuencia del metabolismo orgánico se genera dióxido de carbono, agua, amoníaco y calor, este último logra destruir todo organismo patógeno. En particular, se requiere una concentración de sólidos entre el 40 y el 60% y una temperatura entorno a los 50 a 70 ºC.

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En operaciones actuales de compostaje, la digestión aerobia implica oxidación directa de cualquier material biodegradable y la oxidación de material celular microbiano por organismos. Estos pasos se ilustran en las siguientes reacciones: Bacteria Materia orgánica + O2 -------> Material celular + CO2 + H2O Material celular + O2 -------> Lodo digerido + CO2 + H2O La última ecuación corresponde a una respiración endógena y normalmente es la reacción predominante en digestión aerobia. M Sc Ing Miriam Salas Pino

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El contenido de sólidos totales de los lodos fluctúa entre 20 a 25%. Sólidos fijos: Los lodos primarios pueden contener sales minerales, metales pesados e iones inorgánicos. La mayoría de los lodos primarios contienen 75 a 85% de sólidos volátiles. Micronutrientes esenciales requeridos por plantas y animales, pero a altas concentraciones pueden ser tóxicos para humanos, animales y plantas. M Sc Ing Miriam Salas Pino

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Nutrientes: Los lodos primarios contienen tres nutrientes esenciales para el crecimiento de plantas y son nitrógeno total, fósforo (expresado como P2O5) y potasio, por consiguiente tienen mucha importancia en la aplicación agrícola. Microcontaminantes orgánicos: Se trata de productos químicos de síntesis, tales como pesticidas, residuos químicos, estos se encuentran en cantidades no considerables.

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VARIABLES QUE INFLUYEN EN EL CONTROL DE PROCESO. El medio ambiente es un factor que influye en la actividad de las bacterias y hongos durante el proceso de biodegradación. Esta actividad determinará la velocidad de reacción del proceso, en consecuencia será necesario crear un ambiente que propicia el desarrollo y reproducción de estos microorganismos. Los factores determinantes para controlar el medio ambiente y lograr un proceso óptimo son: • contenido de humedad 55 a 70%, • sólidos volátiles • porosidad y espacio de aire libre. M Sc Ing Miriam Salas Pino

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• concentración de oxígeno La cantidad estequiométrica de oxígeno requerida puede ser determinada en función de la composición química de sólidos orgánicos. • relación de carbón a nitrógeno razón de C/N esté entre 25:1 y 50:1 • pH El intervalo óptimo de pH para el desarrollo de la mayoría de las bacterias está entre 6.0 y 7.5 y entre 5.5 y 8.0 para los hongos. El pH no es el mismo en cada punto del material en proceso, pero se autoregula en este período.

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La temperatura afecta profundamente el crecimiento y actividad de los microorganismos y consecuentemente determina la velocidad a la cual los materiales orgánicos son estabilizados. La mayoría de los microorganismos en los lodos sanitarios son mesofílicos y ellos logran su mayor desarrollo en un intervalo de temperatura de 20 a 35C. La temperatura va aumentando durante el proceso de biodegradación aerobia y otro grupo de microorganismos empieza a predominar.

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El aumento de temperatura, da lugar a la presencia de los organismos termofílicos aerobios, que se desarrollan sólo a temperaturas altas multiplicándose velozmente a temperaturas mayores a 45C. Generan suficiente calor de tal manera que se eleva la temperatura a tal grado que destruye a los organismos patógenos que afectan la salud humana

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PUNTO TERMICO LETAL DE ALGUNOS PATOGENOS Y PARASITOS COMUNES. Frachem indicó que el tiempo de supervivencia máxima de los virus probablemente es 2 meses, a temperaturas de 20c a 30c y de 9 meses a temperatura de 10c. Es así que los quistes de protozoarios sobreviven muy poco, en cambio el tiempo de supervivencia máxima es el de Entamoeba histolytica de unos 20 días en el alcantarillado o aguas contaminadas. Los huevos de helmintos varían desde los frágiles hasta huevos de Ascaris que pueden sobrevivir mas de un año, pero las siguientes combinaciones tiempo - temperatura garantizan la destrucción inclusive de estos 1 hora a 62c, 1 día a 50c, una semana a 46c y 1 mes a 43c. M Sc Ing Miriam Salas Pino

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TABLA : : PUNTO TERMICO LETAL ______________________________________________________________________ ORGANISMO PUNTO TERMICO LETAL ______________________________________________________________________ Salmonella typhosa 30 min a 55 - 60c. Salmonella spp 60 min a 56c ó 15 a 20 min a 60c. Shigella spp 60 min a 55c. Escherichia coli 60 min a 55c ó 15 a 20 min a 60c. Endamoeba histolytica 5 min a 68c. Taenia saginata 5 min a 71c. Trichinella spiralis (larvas) 60 min a 50c Necator americanus 50 min a 45c. Brucella abortus o suis 3 min a 61c. Micrococcus pyogenes var. Aureus 10 min a 54c. Streptococcus pyogenes 10 min a 54c. Mycobacterium tuberculosis: 15 a 20 min a 66c; o calentamiento var.hominis:momentáneo a 67c. Mycobacterium diptheriae 45 min a 55c. ______________________________________________________________________ FUENTE: GAMRASMI, M.A. "APROVECHAMIENTO AGRICOLA DE AGUAS NEGRAS URBANAS”

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EVOLUCION BIOLOGICA DE LA FERMENTACION AEROBIA NATURAL EN LA PRODUCCION DE COMPOST. La producción de compost consiste en la transformación fisicoquímica de la naturaleza de las sustancias contenidas en los desechos y los lodos debido a una acción aerobia de diversos microorganismos. Los lodos sólo pueden convertirse en compost cuando están deshidratados (30% de agua).

También se observa rangos de temperaturas altas y una ventaja importante del compost proviene del hecho de que los microorganismos patógenos y parásitos son destruidos M Sc Ing Miriam Salas Pino

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DESCRIPCION DE METODOS DE SISTEMA OPERATIVO. Diversas investigaciones hicieron que se desarrollaran tres métodos a gran escala: 1) Método de pilas aireadas en forma natural, 2) Método de pilas estáticas aireadas mecánicamente, 3) Método de sistema cerrado

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Método de pilas aireadas en forma natural. Denominado de esta manera porque continuamente se remueven las pilas para ventilarlas y de esa forma mantenerlas en condiciones aerobias. El lodo a estabilizarse se coloca en pilas formando paralelamente hileras de pilas rectangulares, trapezoidales o triangulares, dependiendo de las características del equipo utilizado para mezclar y remover las pilas. Este método es utilizado desde 1972 por la Compañía de Control de Contaminación de Agua del distrito de sanidad de Los Angeles, California M Sc Ing Miriam Salas Pino

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Método de pilas estáticas aireadas mecánicamente. Este método ha sido desarrollado por el Departamento de Agricultura (USDA), Servicio de Investigación Agrícola (ARS) estación experimental en Beltsville Maryland. Frecuentemente se denomina proceso Beltsville. Este método de pila estática aireada difiere del anterior método en que el material que se está procesando no se remueve. La condición aerobia se mantiene suministrando aire a través de las pilas mediante tuberías perforadas y situadas en la base de dichas pilas.

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La aireación puede ser positiva o negativa, es positiva cuando se insufla aire a la masa de lodo a estabilizar y negativa cuando succiona el aire existente en dicha masa. Aireación negativa se usa generalmente cuando se quiere desodorizar la pila antes de ejecutar el proceso. Área para instalar la pilas A = [1.1S(R+1)]/H A = área, pie^2 S = vol total de lodo, pie^3 R = agente ligante al lodo H = altura de la pila, no incluye cubierta M Sc Ing Miriam Salas Pino

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Método de sistema cerrado. El proceso de biodegradación aireoba se realiza en un recipiente completamente cerrado (reactor), donde las condiciones de operación, como temperatura y flujo de aire, son controlados para minimizar el hedor y el tiempo de proceso. Este método es viable para lugares de climas fríos o cuando el espacio para llevar a cabo el proceso es limitado. El sistema reactor tiene ventajas sobre los otros dos métodos. Estas ventajas son: control de hedor; requiere de menor espacio; control y manejo de materiales y del proceso; mayor acogida debido al aspecto estético; menor requerimiento de potencial humano; y más conveniencia en la calidad del producto. M Sc Ing Miriam Salas Pino

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APLICACIÓN AL SUELO Materia seca: Es importante conocer si el lodo posee la suficiente consistencia para ser aplicado al suelo. Además, las propiedades reológicas son esenciales para conocer la capacidad portante del fango. Sólidos volátiles: La cantidad de sólidos volátiles influyen en el desarrollo de malos olores y de la evolución del proceso, incluida la producción de biogás. Metales pesados: Los metales pesados pueden afectar muy negativamente a la evolución del proceso biológico y a la calidad de los lixiviados M Sc Ing Miriam Salas Pino

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APLICACIÓN EN SUELO DE SOLIDOS BIOLOGICOS

Con fines agrícolas: • La materia orgánica mejora la estructura del suelo, la capacidad de retención de agua, la infiltración de agua y aireación del suelo. • Los macronutrientes (N, P, K) favorecen el crecimiento vegetal, al igual que los micronutrientes (Fe, Mn, Cu. Cr. Se y Zn) La M. O. contribuye a la capacidad de intercambio catiónico del suelo y permite retener el K, Ca y Mg, además mejora la diversidad biológica del suelo y que los nutrientes estén más disponibles para las plantas vegetales

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TASA DE CARGA DE DISEÑO La tasa de carga de diseño, para sólidos biológicos, se limita según contenido de metales pesados (ECA) o carga anual de N2.

Los biosólidos municipales, son aplicables como acondicionador de suelos y se debe realizar combinación de NH4 y N2 orgánico

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LN = [(NO3) + kv (NH4) + fn (No)]F LN = disponibilidad de N para las plantas NO3 = % de N como NO3 kv = factor de volatilización NH4 = % de N como amonio fn = factor de mineralización No = % de N orgánico F = factor de conversión

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La tasa de Carga de lodo basada en las cargas de N, se determina con: L

SN

= U / Np

L SN = tasa anual carga de lodo con base en N, (ton/ac) U = toma de N, por parte del cultivo (lb/ac) Np = N disponible en el lodo para las plantas, (lb/ton) M Sc Ing Miriam Salas Pino

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Tasa de Carga con base en la carga de constituyentes LS = LC / CF LS = cantidad máxima de lodo que puede aplicarse, (to/ac-año) LC = cantidad máxima de constituyentes, (lb/ac-año) C =Concentración de constituyentes en los sólidos biológicos, (mg/Kg) F = factor de conversión, 2000 lb a tn

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Carga de metales en aplicación en suelo Una laguna con más de 20 años, contiene 2 pies de lodo. Se debe remover y al concentración de metales en mg/kg es: As 50 Cd 20 Cu 2000 Pb 400 Hg 15 Mb 15 Ni 300 Se 70 Zn 3500 Determinar si el lodo es aplicable al suelo Observar si la concentración de los constituyentes están dentro del rango normativo (ECA). Están por debajo del ECA, se aplica a suelos Observar los valores de la columna de valores de calidad excepcional, exceden los valores el As, Cu, Pb y Zn. Hacer cálculos de cargas anuales M Sc Ing Miriam Salas Pino

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Calculando tasas de carga anuales, considerando columna 5 As: LS = LC / CF = 2 kg-ha-año / 50 mg/kg * 0.001 kg/ton/mg/kg= 40 ton/ ha-año idem para los demás

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REQUERIMIENTO DE TERRENO Determinada la tas de carga mínima lodo, el área requerida sería: A = B/ LS A = área de aplicación requerida (ac) B = producción de sólidos biológicos ton/año LS = diseño de tasa de carga de lodo, ton/ha-año

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TERRENOS PARA DISPOSICIÓN DE SÓLIDOS Selección del lugar Considerar el control de N Evitar contaminar aguas subterráneas Controlando lixiviados eludir acuíferos cercanos Ubicaciones geológicas con barreras impermeables (suelos arcilosos Controlar infiltración de nivel bajo Evitar impactos estéticos

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TASAS DE CARGA Carga anual de lodos de 12 a 2250 tn/ha Tasas más altas, debe ser deshidratado, con precipitaciones bajas, garantizar la no generación de lixiviados. Las tasas de carga de diseño para suelos dispuestos para sólidos biológicos, se calcula con: LS = [E (TS)F /100] - TS LS = tasa de carga de lodo anual E = Tasa neta de evaporación TS = Sólidos totales F = factor de conversión 10 ton/mm Nota: no se considerá infiltración, de haber, el término E correspondería a tasa infiltración anual M Sc Ing Miriam Salas Pino

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La evaporación neta del suelo se calcula con: E = f EL -P E = Tasa de evaporación f = 0.7 EL = tasa de evaporación del lag P = precipitación anual

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Alternativa de manejo de suelos

Opciones de manejo de lodos de proceso lodos activados Alternativas: Digestión aerobia seguida de lechos de arena para secado y compostaje Digestión aerobia seguida de lechos de arena para secado y aplicación en suelos Datos del lodo: 1900 lb/d 2% 3% N 1% NH4 Clima cálido, 1.5 pie/año de precipitación y 40 pie/año de evaporación Solución: 1 tiempo de retención 2 volumen lodo 3 volumen digestor 4 requerimiento aire/1000 pie^3/min 5 área del lecho para secado 6 compostaje, ligando con desechos de jardín, mezcla 2:1 7 Aplicación de lodo deshidratado en suelo, calcular N 8 calcular tasa de carga y área para aplicación de suelo

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1. De tabla 11.11 seleccionar 20 días para el proceso t(dias) 20 2. Volumen de lodos, por día V = Masa / Concentración Concentración, usualmente es de 20 g/L V= 3. Volumen digestor aerobio V = Q*t

11400 gal

gal pie3/gal

4. Aire requerido por el digestor Vol aire (pie3/min) 1230 5. Área del lecho de arena. Tasa de carga 16 lb/pie2-año lb/pie2-año 16 dia/año 365 Area(pie2) 43343.75

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A = [1.1S(R+1)]/H A = área, pie^2 S = vol total de lodo, pie^3 R = agente ligante al lodo H = altura de la pila, no incluye cubierta

COMPOSTAJE AIREACIÓN MANUAL 6. Aplicar ligante en razón de 2:1. Armar pila con alto de 4 pie. Tiempo de proceso 4 semanas y 2 semanas de curado. P.E. lodo seco ( lb/yd3) 1200 semanas 6 d/semana 7

A = [1.1S(R+1)]/H

1.1[1900/1200][27][6][7][2+1] / 4

1.1 A (pie2)=

1481.2875 M Sc Ing Miriam Salas Pino

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7. Nitrógeno disponible para aplicación artificial kv 0.75 fn 0.5 F 2000 LN = [(NO3) + kv (NH4) + fn (No)]F LN (lb/ton) = 45 8. Tasa de carga y área de aplicación L SN = U / Np A = B/ LS U (lb/ac)= 200 L SN (ton/ac)= 4.444444444 A (ac/año) 78.01875

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