• Author / Uploaded
• Jesus Alfonso Luna

• Categories
• Aguas residuales
• Filtración
• Gasolinera
• Agua
• Aluminio

Citation preview

Instituto politécnico nacional Escuela superior de ingeniera textil Química del agua y tensoactivos

Tratamiento de lodos

Luna Arceo Jesús Alfonso Fernández Bautista Cristian 3tv31 Ing. Rafael López Andrae

1

Índice.Objetivos……………………………………………………………………….. 4 Introducción……………………………………………………………………4 Origen…………………………………………………………………………..4 Tipos de lodo………………………………………………………………….5 Tratamiento de lodos………………………………………………………....6 Espesamiento………………………………………………………………….7 Estabilización………………………………………………………………….8 Estabilización química……………………………………………………...8 Estabilización biológica…………………………………………………….9 Digestión aeróbica…………………………………………………………..9 Digestor aeróbico discontinuo………..………………………………… 10 Digestión anaeróbica……………………………………………………...10 Digestor anaerobio de baja carga………………………………………11 Digestor anaerobio de alta carga……………………………………….11 Secado natural de lodos………………………………………………….12 Playas de secado…………………………………………………………...12 Secado mecánico de lodos……………………………………...………14 Filtro de bandas………………………………………………….…………14 Filtro de prensa………………………………………………..……………15 2

Filtro vacío…………………………………………………...………………15 Centrífuga………………………………….………………………………… 16 Lodo 16

seco………………………………………………………………….…

Conclusiones: ………………………………………………………………17

….18 Bibliografía: …………………………………………………………………19

3

Objetivos.Los objetivos de esta investigación y exposición son: *Que los alumnos comprendan los procesos de los tratamientos de lodos *Que se puedan identificar y entender los riesgos existentes al usar agua de mala calidad tanto en los procesos textiles como en la vida diaria *Que los alumnos conozcan los diferentes tipos de lodos, sus características y como tratarlos

Introducción.Los principales contaminantes de las aguas residuales se encuentran las espumas, arenas, material inorgánico y lodo. Los lodos que se producen por los procesos naturales de contaminación del agua y del tratamiento de aguas residuales generalmente son líquidos o líquidos semisólidos. Su tratamiento y manejo es probablemente el dilema más complicado al que se enfrentan los ingenieros sanitarios. El lodo generado en el tratamiento biológico del agua residual está compuesto principalmente por materia orgánica y solo una pequeña parte por materia sólida.

Origen.Los lodos producidos en el tratamiento de aguas residuales dependen Del tipo de planta de tratamiento y de la operación de ésta. En una planta de aguas residuales domésticas, los lodos se generan principalmente en las etapas de tratamiento primario y tratamiento secundario. 4

Pero también se puede generar de otras formas Rejas  Desarenado

 Lodos secundarios

 Espumas

 Lodos químicos

 Lodos primarios  Los lodos no peligrosos generados en rejas, desarenador y espumas son mezclados con cal hidratada, para elevar el pH y evitar que se descomponga anaeróbicamente. Se lo dispone, finalmente, como si fuese un residuo. 

 Tipos de lodo.

 Las principales fuentes de los lodos son las plantas de tratamiento de aguas residuales y existen cuatro tipos 

 lodos primarios: Son aquellos que se extraen de los sedimentadores primarios consisten principalmente de arenas solidos inorgánicos y materia orgánica  lodos secundarios: se producen en procesos de tratamiento  biológicos que convierten residuos o substratos solubles en biomasa.  También incluyen la materia particulada que permanece en el agua  después de la sedimentación primaria y que se incorpora en la biomasa  lodos mixtos : es una combinación de los lodos primarios y secundarios

5

 lodos químicos : son el resultado de la adicción de sales de aluminio, fierro o cal en los tratamientos de agua residuales para mejorar la remoción de solidos o para precipitar algunos elementos las variables que afectan a estos lodos son pH mezclado agua y tiempo de reacción 





 

 Tratamiento de lodos.

6

 Los lodos generados durante el tratamiento de un líquido residual, generalmente no pueden ser dispuestos directamente. Esto se debe a dos características principales: el alto contenido de materia orgánica (susceptible de putrefacción) y el elevado contenido de agua.      

 El objetivo principal de los tratamientos de lodos es minimizar o evitar el impacto de las características adversas mostradas en la tabla anterior, conservar todos los nutrientes posibles y preservar la salud del medio ambiente.  Dependiendo de cuál o cuáles sean los objetivos principales del tratamiento se elegirá el método más conveniente.  Existen varios métodos para el tratamiento de lodos y cada uno de ellos tiene un objetivo diferente

7



tratamiento de lodos • Espesamiento • Estabilización: Química, Biológica  • Secado: Natural, Mecánico 

 Espesamiento.

 El objetivo es disminuir el contenido de agua de los lodos primarios y secundarios generados durante el tratamiento de los líquidos residuales. El espesamiento puede realizarse mediante:  - La acción de la gravedad siendo éste, el método más utilizado.

 Sedimentación por espesamiento: 

La concentración de los sólidos es tan elevada que el proceso se produce por la acción del peso de los sólidos ubicados sobre las partículas consideradas. Durante este proceso, el lodo aumenta su concentración por la migración del agua debido a la acción de la gravedad. Dado que la concentración de sólidos es tan grande, en el espesador se generan dos zonas: zona de clarificación y zona de espesamiento. Cuanto mayor es la carga de sólidos suspendidos totales, se espesan con mayor facilidad. 8

 Flotación con aire disuelto a presión:  Se utiliza en casos específicos, por ejemplo, en plantas biológicas con remoción de nutrientes.  El espesamiento (OBJETIVOS):  Aumenta la concentración de sólidos a tratar en la etapa de estabilización. Disminuye el volumen a tratar. Sistema de estabilización más chico.  Actúa como unidad de almacenamiento temporario de lodos a estabilizar (máximo 1 día, para evitar la putrefacción, y generación de malos olores) 

 Estabilización.

 Sirve para controlar que la materia orgánica presente no entre en putrefacción (evitar la generación de malos olores y la atracción de vectores)  Procesos químicos o biológicos.

 Estabilización química:  Consiste en el mezclado del lodo, previamente espesado, con cal hidratado. La proporción cal: lodo, es de 1:3.  Su propósito es elevar el pH a 12, y que se mantenga, al menos 2 horas. De esta forma, se generan condiciones inadecuadas para el crecimiento de microorganismos, y por lo tanto, se evita la putrefacción.  Mejorar sus características FQ para el proceso de deshidratación  Un lodo estabilizado químicamente presenta mejores características de deshidratación, respecto de uno estabilizado biológicamente, por lo que será más fácil de secar. 9

 Características:  No se produce una disminución de la masa inicial de sólidos. Por el contrario, aumenta la masa total a disponer. Implica el agregado de productos químicos, por lo tanto, costos. Fácil de implementar. Aconsejable para pequeñas plantas de tratamiento.

 Estabilización biológica:  Reduce la masa total de sólidos a disponer, lo cual permite, de esta manera, minimizar los costos de transporte y disposición.  Disminuye el contenido de materia orgánica fácilmente biodegradable, minimizando la posibilidad de generación de olores por putrefacción de la materia orgánica que pudiera estar presente. En ciertos casos, restringe el contenido de organismos patógenos

 Digestión aeróbica:   No hay generación de nuevas células, dado que el sistema opera en la fase de respiración endógena de la curva de crecimiento de microorganismos. La carga de materia orgánica es baja.

 Características:  Como consecuencia de los elevados requerimientos energéticos del proceso, generalmente, sólo se la emplea para la estabilización de lodos secundarios o mixtos.  Para plantas de tratamiento pequeñas o medianas  Más sencillas de operar  Elevado consumo de energía para aireación y mezclado 10

 El líquido sobrenadante concentración de nitratos

puede

tener

una

importante

 Los lodos son aireados durante un período relativamente prolongado (10 – 25 días), en reactores que pueden ser operados continua o discontinuamente.  Digestor aeróbico discontinuo: 

 Reactores abiertos, que operan a temperatura ambiente, durante 10 a 25 días de tratamiento, dependiendo de la temperatura (mayor T, menor tiempo de tratamiento). El aporte de oxígeno se realiza mediante aireadores mecánicos superficiales. Se extrae el lodo digerido, mientras que el líquido sobrenadante debe ser tratado (vuelve a la cabeza del sistema de tratamiento) Actúa como espesador.

 Digestión anaeróbica: 

 Características  para grandes plantas de tratamiento  muy bajo requerimiento de energía  suelen requerir calefacción  producen metano  barro digerido disperso, difícil de sedimentar  el líquido sobrenadante tiene altas concentraciones de DBO, NNH4+ y sólidos en suspensión.  Los más utilizados son los de planta circular, ya que con esta geometría se favorece el mezclado y el funcionamiento del digestor.

11

 Ocurren en tres etapas: 

Hidrólisis

Acidogénesis

Metalogénesis





 

 No hay crecimiento celular. La masa total a disponer se reduce, en un orden del 40%, debido a la gasificación de una parte de los sólidos (principal característica ventajosa respecto de la estabilización química)

 Digestor anaerobio de baja carga: 

 Es el proceso más primitivo y poco efectivo. Reactor cerrado, no calefaccionado. Opera a temperatura ambiente y sin mezclado adicional. Como no hay mezclado, el contenido dentro del reactor tiende a estratificarse, en zonas con características bien diferenciadas. En el fondo se deposita el lodo digerido. Parte de la materia orgánica se transforma en gas. El líquido sobrenadante (altamente contaminante, vuelve a la cabeza primaria del sistema de tratamiento). Hay cierto mezclado, debido a la generación de biogás. Debido a que opera a temperatura ambiente y sin mezclado, el tiempo de tratamiento es relativamente alto

12

  Digestor anaerobio de alta carga:  Se puede acelerar el proceso de tratamiento aumentando el mezclado y la temperatura. El aumento de la temperatura influye sobre la etapa metanogénica .Los microorganismos metanogénicos crecen mejor a temperaturas de 35 – 45 ºC. Dicha etapa es la más lenta, por lo que debe ser acelerada para evitar la acumulación de ácidos. El mezclado se logra a través de la recirculación o mediante la re – inyección del gas.

 Digestor anaerobio de alta carga en dos etapas: 

 El segundo digestor permite la separación del lodo digerido aumentando su concentración, al no haber mezclado, se produce la estratificación del contenido dentro del reactor.

  

 Secado natural de lodos.13



 Características:  necesitan lodos estabilizados  no requieren agregado de productos químicos  necesitan grandes superficies  son muy sensibles a las condiciones climáticas (evaporación – precipitación)  hacen uso intensivo de mano de obra (el lodo se maneja – recoge a pala)

 Playas de secado: 

 Para deshidratar el lodo, éste se aplica en espesores de hasta unos 50 cm, dejándose secar durante un período de tiempo suficiente para que el material alcance el porcentaje de humedad deseado y pueda ser removido manualmente. La deshidratación se lleva a cabo a través de dos mecanismos que se producen secuencialmente:  Drenaje o percolación  Evaporación  En la primer etapa una parte importante del agua contenida en el lodo se drena a través del manto de arena y grava. Esta fase del proceso de secado no suele demandar más de dos o tres días, removiéndose hasta un 60 % del agua presente originalmente y alcanzando al final de esta etapa concentraciones de sólidos secos de hasta 20 – 25 %. Debido a las altas concentraciones de contaminantes presentes en el líquido percolado, generalmente éste debe ser colectado y recirculado a la cabeza del sistema de tratamiento principal.

14

 En la segunda etapa, parte del agua remanente se evapora, por el efecto combinado de la radiación solar y la acción de las corriente conversivas del aire. El agua eliminada a través de este mecanismo, comparado con el que se produce en la primera etapa, es menor y se produce más lentamente, prolongándose por unas semanas. La efectividad de las playas de secado depende fundamentalmente de las condiciones climáticas esperables, principalmente: Las precipitaciones ambiente.

La temperatura

La humedad del



 VENTAJAS

 DESVENTAJAS





 Método más económico

Requiere superficie mucho mayor  Necesita lodo estabilizado

 No necesita operadores especializados

 Diseño basado en condiciones climáticas

 Menos sensibles a variaciones en la concentración

 Requieren mucha mano de obra

 Bajo o nulo requerimiento de acondicionantes químicos



 Pueden lograrse % de sólidos mayores 

15

 Debido al alto requerimiento de área superficial y a la gran necesidad de mano de obra, se limita a plantas de tratamiento de relativamente pequeño tamaño.

 Secado mecánico de lodos 

 Características:  los lodos no tienen que estar estabilizados  necesitan acondicionamiento químico  sistemas compactos  son menos sensibles a las condiciones climáticas (lugares cubiertos y no a la intemperie)

 Filtro de bandas 

 Equipos empleados para la eliminación parcial del agua contenida en los fangos, generalmente ya digeridos, basados en una filtración mecánica a presión, que consta de dos cintas de tela sin fin que convergen en forma de cuña, y son conducidas por rodillos que al mismo tiempo presionan el fango entre las telas, favoreciendo el drenaje del agua. Consiste en dos rodillos, de velocidad de unos pocos cm/minuto. Primer rodillo, consta de tela filtrante, mientras que el segundo cumple la función de comprimir.  El factor de diseño es la carga de sólido por unidad de tiempo y por ancho de bando (tela filtrante) Ventilación, por cuestiones de higiene y seguridad, por la generación de gases.  VENTAJAS

 DESVENTAJAS

16

 si trabajan a alta presión, son capaces de producir un lodo con bajo contenido de humedad

 son muy sensibles a las variaciones FQ del lodo a tratar 

 bajos requerimientos de energía 

 Filtro de prensa: 

 Los filtros prensa consisten en una serie de bastidores de acero que sostienen una tela o malla. El lodo se bombea entre cada par de bastidores y una vez llenos, mediante un tornillo se van oprimiendo unos contra otros expulsando el agua a través de la tela. Los sólidos se retienen entre los bastidores y una vez lograda la concentración requerida, se libera el tornillo y se desprende de los bastidores.  Se los utiliza cuando la generación de lodos es relativamente pequeña. Para lodos químicos, por ejemplo, provenientes de la precipitación de metales. .  Filtro vacío:  Se compone de tres partes principales:  un tambor metálico con la pared lateral con orificios, que gira a baja velocidad.  Un medio filtrante fabricado con tela sintética, que se adhiere sobre la pared lateral externa.  Una cuba que contiene la suspensión del barro a tratar, donde está sumergido el tambor metálico giratorio.

17

 El ciclo completo está determinado por cuatro fases: filtrado, secado, desprendimiento y lavado. En la parte sumergida ocurre la filtración. Aplicando vacío a la parte sumergida, facilita la filtración de los líquidos hacia el interior del tambor, y la adherencia de los lodos a la superficie de la tela. En contacto con el aire atmosférico ocurre la deshidratación el material adherido se elimina por medio de cuchillas. Variando la sumergencia del tambor, se varían los tiempos de filtración (depende de la sumergencia y de la velocidad de rotación del tambor), de lavado y de secado.   

 Ventajas

 Desventajas







no necesitan personal especializado



bajos requerimientos de mantenimiento 

líquido filtrado con baja concentración de sólidos

 consume gran cantidad de energía por unidad de lodos deshidratado  requiere atención continuada  requiere equipo auxiliar ruidoso



 necesita ayuda filtrante  

18

 Centrífuga: 

 Las centrífugas son equipos que se operan por lotes, es decir, se alimentan de forma intermitente y consisten en recipientes concéntricos donde el recipiente interior está formado por una malla que deja pasar el agua pero retiene los sólidos. El agua que pasa este recipiente se recolecta en el exterior y se saca del sistema por medio de tuberías. La separación se logra mediante la fuerza centrífuga ya que los recipientes se encuentran girando a alta velocidad proyectando los sólidos contra la malla.  Formadas por cuatro partes principales: 

 Carcaza externa

rotor

tornillo helicoidal

motor.



 El rotor y el tornillo helicoidal giran a alta velocidad para generar la fuerza centrífuga suficiente para separar los sólidos. La velocidad de rotación del tornillo helicoidal es algo mayor, esto permite la extracción continua de los sólidos separados.  

 Efecto del tipo de rotor    

Tipo de rotor Cilíndrico Cónico Cilíndrico cónico

   

Espesamiento pobre buena buena

 

19

   

Clarificación Muy buena Pobre buena

         

 Disposición de los lodos  Analizar las diferentes alternativas de uso y disposición final y seleccionar la más viable desde el punto de vista ambiental, sanitario, económico y social iniciando con estimar cantidades totales diarias, mensuales, semestrales y anuales producidas por las PTAR industriales y determinar las características físicas, químicas, y microbiológicas, representativas de los lodos. 



Uso agrícola y forestal  Recuperación de suelos degradados y recuperación de paisajes

 

20

Fabricación de ladrillos Fabricación de hormigón: Utilización de cenizas



 Conclusiones:  Luna Arceo Jesús Alfonso:  Los lodos es un material que podemos tratar y reutilizar en diferentes actividades.  Existen muchos métodos para el acondicionamiento y el manejo de los lodos las formas aquí expresadas son una muestra de ellas estas propuestas son el resultado de una ardua investigación por parte de nuestro equipo  Fernández Bautista Cristian:       

Glosario. Fq: 

 Metanogénica: fase de eliminación de la dbo

 Polielectrolito: polímeros que tiene grupos ionizados, algunos de los cuales son utilizados para coagular partículas coloidales y/o floculara sólidos suspendidos  Liquido percolado: El líquido percolado o lixiviado es una sustancia líquida que resulta del proceso de putrefacción  

 Bibliografía: 

file:///C:/Users/Alfonso/Downloads/lodosresiduales.pdf



http://www.ai.org.mx/ai/archivos/talleres/aprovechamiento-lodos/Aspectos%20Generales %20del%20Manejo%20de%20Lodos.pdf



http://www.ai.org.mx/ai/images/sitio/201309/ingresos/jglm/doc_ingreso_gualberto_limon_tr abajo_de_ingreso.pdf



http://www.guiaambiental.com.ar/conocimiento-calidad-de-agua-lodos-activados.html



http://www.ceajalisco.gob.mx/publicaciones/pdf/plantas_tratam_tomo1.pdf



http://www.ceajalisco.gob.mx/publicaciones/pdf/plantas_tratam_tomo1.pdf



http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lic/hammeken_a_am/capitulo8.pdf

