Los sistemas de tratamiento de aguas residuales constan de diversos tratamientos para poder llegar a un efluente con determinada calidad. Dentro de los llamados tratamiento primario y secundario ocurre la formación de lodos en las PTAR, los cuales tendrán características variables de acuerdo con el efluente y al tipo de tratamiento aplicado.
Veamos los casos por separado:
- Tratamiento primario – Procesos fisicoquímicos
El objetivo aquí es la remoción de sólidos suspendidos y coloides. Normalmente aquí se producen más lodos (a comparación del proceso biológico). Se logra separar lodos ya sea por sedimentación primaria o por flotación.
- Tratamiento secundario – Procesos biológicos
Un reactor biológico convierte la materia orgánica disuelta en lodo. Cada tecnología (lodos activados, biodiscos, MBBR, anaerobio) produce diferente lodo ya sea en cantidad y en tipo.
Normalmente el lodo obtenido de estos tratamientos posee una concentración baja, es importante cuantificar el lodo, pero ¿cómo obtenemos este dato de concentración?
Cuantificación del contenido de lodos
La metodología es similar a la de la medición de los sólidos suspendidos totales (SST). Se puede observar un proceso en el diagrama de bloques mostrado:
Por ejemplo: Tengo una muestra de 1 L de lodo obtenido de una PTAR el cual deseo conocer su concentración expresada en %. Al seguir el proceso del diagrama obtengo una masa de lodo seco de 2 g. Sabiendo que 1% equivale a 10 000ppm, entonces:
Mi lodo obtenido posee una concentración de 0.2%.
Existen otras formas de estimar la cantidad de lodos a obtener. Para el caso de procesos de coagulación y floculación podemos estimar la cantidad de lodos a producir con el test de jarras, sin embargo con un cálculo real como el mostrado en el diagrama de bloques puedo obtener un dato más real.
Veamos algunos procesos en los que tenemos formación y separación de lodos.
Tipos de tratamiento de agua en los que intervienen lodos
Coagulación y floculación
En el proceso de coagulación y floculación, gracias a diversas sustancias químicas se logra desestabilizar la carga de los coloides formando partículas de gran tamaño y aglomerar estas últimas respectivamente.
Sedimentación
Mantiene el agua sin perturbaciones considerables para que los lodos puedan sedimentar por su propio peso.
Tenemos a los conocidos sedimentadores circulares, pero hay otros mejorados como lo son los sedimentadores lamelares los cuales poseen placas ubicadas de manera diagonal las cuales otorgan una mayor área de sedimentación y se reduce el tiempo de sedimentación de manera considerable.
Flotación por aire disuelto (daf)
Es necesaria para llevar a cabo una separación efectiva de los sólidos suspendidos, coloides, aceites y grasas presentes en el agua residual. Una mezcla de estos son más fáciles de flotar que de sedimentar. Un DAF es muy costoso por lo general, pero en caso de que tenga caudales muy altos, resulta más barato adquirir un DAF que un sedimentador, además de que el DAF se usa normalmente para reducir espacios y hacer más rápida la separación de los flocs del agua.
Procesos biológicos
Como se mencionó anteriormente, la generación de lodo depende del efluente y de la tecnología empleada. Si queremos comparar ratios de producción de lodo entre la tecnología de lodos activados y la de MBBR tenemos:
Recordemos que en el caso de lodos activados es necesaria la recirculación de lodo para mantener una determinada población microbiológica, mientras que en el MBBR esa población microbiológica ya se encuentra adherida a los llamados carriers.
Veamos otro ejemplo:
Tengo una PTAR MBBR en la que el caudal a tratar es de 100m3/d y la concentración de DBO es de 500 mg/L. En mi clarificado obtengo una concentración de DBO de 10 mg/L. Podemos estimar el lodo producido por día:
Estamos en la obligación de purgar lodo ya que si únicamente este se recircula a los reactores, la concentración de lodos va a ir aumentando progresivamente en los reactores hasta desestabilizar mi sistema.
Los lodos biológicos suelen estar a menos del 1% por lo que es demasiado volumen de agua. Aquí yace la deshidratación de lodos.
Deshidratación de lodos
El objetivo de la deshidratación de lodos es de aumentar la concentración de lodo seco eliminando el agua contenida. Con esto, se disminuyen los costos de transporte por la disposición de estos lodos.
A los lodos entrantes se les suele añadir floculante para promover la separación.
Equipos de deshidratación de lodos
Existen varios tipos de equipos de deshidratación de lodos como lo son los siguientes:
Deshidratador tipo centrífugo
Constan de un rotor que giran a altas velocidades acelerando la decantación del lodo gracias a la fuerza centrífuga. Requiere de poco espacio pero consume una gran cantidad de energía eléctrica.
Deshidratador tipo prensa tornillo
Usa menor energía eléctrica que el decantador tipo centrífugo. El tornillo sinfín gira de manera lenta. Es operado de manera continua.
Deshidratador tipo filtro prensa
A diferencia de los deshidratadores anteriores, este trabaja en batch (por lotes). Entre cada placa se ubican telas filtrantes. Una ventaja de este tipo de deshidratador es que puede trabajar a altas presiones. Para lodos mineros es altamente recomendado.
Deshidratador tipo banda
Trabajan con telas que se ubican arriba y abajo del lodo a ingresar los cuales se encargan de comprimir este lodo mediante rodillos.
Bolsa filtrante
El principio se basa en que el agua se escurre mediante las telas filtrantes impidiendo el paso del lodo. Es barato pero hay que considerar el nivel operativo al que se encuentra ya que estas telas van a tender a colmatarse con el tiempo.
Preparador de polímeros automático
Aquí no hay necesidad de estar mezclando de manera manual o programando mezclas cada corto tiempo. Lo que se hace es almacenar el floculante en polvo en una tolva el cual se irá mezclando con agua para la respectiva preparación de floculante dentro de la unidad. El ingreso de agua se controla con una electroválvula.
Respondiendo a la pregunta anterior, la elección dependerá de la capacidad de producción de lodos y de la dosis de floculante.
- Si de acuerdo a la dosis de floculante y del volumen generado de lodos por día requiero preparar demasiada cantidad de floculante al día, conviene que el sistema de preparación sea automático para evitar estar preparando varias veces al día si escogiésemos el sistema manual.
Preparador de polímeros manual
Análogamente al caso automático, convendría desde el lado de los costos preparar de manera manual cuando no se requiera mucha cantidad de floculante preparado al día. Constaría de un agitador y de un tanque en el que se realizaría la mezcla.
Autor: Marko Alexander Espinola Gutierrez
