Tratamiento De Residuos Industriales

1. INTRODUCCIÓN

Los lodos de depuración, denominados en la actualidad como biosólidos, se obtienen principalmente del tratamiento primario y secundario de las aguas residuales y son sometidos a métodos de tratamiento orientados fundamentalmente a conseguir dos fines bien diferenciados.

Por un lado tenemos una serie de tratamientos que llevan a cabo una estabilización de los biosólidos que dan lugar a un producto adecuado para su utilización posterior, reduciendo su capacidad de fermentación y la presencia de organismo patógenos.

Por otra parte se encuentran los procesos que condicen a una total o casi total eliminación de la materia orgánica del lodo, obteniendo un menor volumen de residuo, más manejable y prácticamente inerte.

2. PROCESOS DE TRATAMIENTO DE LODOS

2.1 PROCESOS DE ESTABILIZACIÓN

El aprovechamiento de los biosólidos como producto requiere la aplicación de un tratamiento previo de estabilización que lo haga adecuado para el fin requerido. Esta estabilización rinde un producto con una carga microbiana menor por lo que es más adecuado para el manejo y el contacto por parte del hombre.

Los procesos más relevantes son: la pasteurización, la digestión anaerobia mesófila, la digestión aerobia termófila, etc.

Para determinar el grado de estabilización alcanzado con un determinado procedimiento se utilizan preferentemente dos criterios: contenido en sólidos volátiles y reducción de organismos patógenos.

La selección de un proceso u otro depende del destino final del biosólido, eligiendo aquel sistema que da lugar a un producto apropiado al uso final del mismo.

Las etapas involucradas en la estabilización son interdependientes.

2.1.1 Pasteurización de lodos

En este proceso se somete el lodo como mínimo a una temperatura de 70ºC durante al menos 20 minutos o a 55ºC durante 60 minutos, también puede ser sometido en todas las posibles condiciones intermedias equivalentes. Esta etapa va siempre seguida de una digestión anaerobia mesófila.

Esta secuencia de procesos produce lodos digeridos con unas características que permiten clasificar el proceso como de tipo A según los criterios de la EPA (concentración de coliformes fecales menos de 1000ufc/g y de Salmonella por debajo de 3ufc/ 4g).

2.1.2 Digestión anaerobia mesófila

Está considerado como un tratamiento clásico y se lleva a cabo en tres etapas:

• Hidrólisis: aplicada a los compuestos de mayor peso molecular de forma que se obtengan sustancias adecuadas para su utilización como fuente de carbono y energía.

• Acidogénesis: transformación bacteriana de los compuestos producidos por hidrólisis para dar lugar a intermedios de menos peso molecular.

• Metanogénesis: transformación de los compuestos intermedios en productos finales más simples, principalmente metano y dióxido de carbono.

Los diseños utilizados para llevar a cabo la digestión anaerobia de lodos se pueden catalogar en dos grupos: procesos convencionales y procesos de alta carga. También llamados de velocidad estándar y de alta velocidad respectivamente, y son los descritos a continuación:

• Digestión convencional: se lleva a cabo en una sola etapa, realizándose de forma simultánea en el mismo reactor el proceso de digestión propiamente dicho, el espesamiento del lodo digerido y la aparición de líquido sobrenadante. Como consecuencia de la digestión, el lodo se estratifica distinguiéndose claramente las zonas de sobrenadante en la parte superior, la zona de digestión y la zona de lodo digerido espesado en la parte inferior. Los tiempos de retención para este tipo de dispositivos se encuentran entre 30 y 60 días.

• Digestión anaerobia de alta carga: se llevan a cabo en un digestor primario con un periodo medio de retención que oscila entre los 10 y los 30 días en función del tipo de lodos alimentados y de la temperatura de trabajo. Se suele disponer además de un digestor secundario que facilita el espesamiento de los lodos y donde se lleva a cabo una digestión adicional.

El volumen de los digestores aumenta con la cantidad de lodos a procesar asi como cuanto menos es la temperatura de trabajo, al requerir mayores tiempos de residencia. Este proceso lleva a cabo una reducción significatica en el número de patógenos existentes.

De forma ordinaria se lleva a cabo un calentamiento previo de la masa en fermentación que acelera el proceso el cual resulta excedentario en energía ya que el gas producido en la digestión se consume del orden de un 65% o menos para mantener la temperatura del lodo a un nivel adecuado.

Como consecuencia de este excedente de energía pueden acoplarse sistemas de cogeneración de energía o un aprovechamiento térmico de la misma para llevar a cabo un secado de los lodos deshidratados por métodos mecánicos que cumpliendo una serie de pautas podría alcanzarse unos valores de sequedad del 90% o incluso llevar a sequedad total. Si se utilizaran dispositivos de evaporación en múltiple efecto el balance sería todavía mas favorable.

2.1.3 Digestión aerobia

Estos procesos están indicados especialmente para la estabilización de lodos procedentes del tratamiento biológico. Sus tiempo de residencia vienen condicionados principalmente por el origen de los lodos, correspondiendo los tiempos más reducidos a la digestión aerobia de biosólidos procedentes únicamente a proceso de fangos activos. El tiempo de residencia se incrementa conforme se incorpora al proceso de digestión aerobia una mayor cantidad de lodos procedentes de decantación primaria.

Las reacciones biológicas tienen lugar a temperaturas cercanas a 55ºC y destruyen los componentes orgánicos biodegradables del biosólido y el manejo del lodo es en forma de líquido, con un contenido en sólidos entre el 3 y el 5%.

Las técnicas mas actuales utilizan el carácter exotérmico de las reacciones de oxidación de la materia orgánica. Si la sequedad de los lodos es superior al 3% se puede conseguir un proceso autotérmico que se llevará a cabo a temperaturas comprendidas entre los 45 y los 70ºC que permiten destruir la mayoría de los virus y huevos de ácaros. Se recomienda que todo el lodo esté sometido a una temperatura mínima de 55ºC para que la desinfección sea satisfactoria.

Este proceso es capaz de eliminar microorganismos nocivos refractarios al tratamiento anaerobio.

Cuando los lodos a tratar provienen de la depuración de aguas residuales urbanas y aguas de origen industrial, se considera que una buena alternativa para conseguir un producto con suficiente estabilidad química y un nivel suficientemente bajo de patógenos el acoplar un proceso de digestión aerobia termófila con una digestión anaerobia, puede considerarse que es una garantía simultánea de estabilización y desinfección.

2.1.4 Estabilización con cal

Se lleva a cabo mediante la adición de cal hasta incrementar el pH por encima de 12.0 asegurando que este valor mínimo se mantenga al menos durante un periodo de 2 horas. Se obtienen así productos con un contenido en coliformes fecales por debajo de 2•10 6 ufc/g.

Con tratamientos más exigentes el lodo puede ser utilizado directamente aunque es común el proceder a un secado del mismo hasta obtener contenidos en sólidos mayores al 50%.

La principal ventaja de este tratamiento es su simplicidad técnica y suele ser utilizado como sistema de reserva para la estabilización de lodos en el caso de fallo del sistema habitual.

Como inconveniente, a la hora de su aplicación en el sector agrícola, sólo puede ser usado en suelos ácidos. Precisa una gran cantidad de reactivo, el volumen de lodo se ve incrementado y la caía de pH después del tratamiento puede dar lugar a olores y a un aumento del contenido de microorganismos.

2.1.5 Compostaje

Consiste en la descomposición aerobia por parte de bacterias y hongos de la materia orgánica existente en el fango deshidratado. Se llevan a cabo transformaciones que sucederían en el suelo de forma natural pero con una cinética más rápida.

Durante el mismo se produce la ruptura de las moléculas orgánicas contenidas en el lodo que son transformadas en humus estable. Según progresa el proceso se desprende metano, agua y calor.

La relación carbono/hidrógeno es el factor crítico en dicho proceso y por ello, el lodo, que es rico en nitrógeno, ha de mezclarse con sustancias ricas en carbono para que la reacción de compostaje se lleve acabo de forma eficaz. Para ello se mezcla el lodo deshidratado con un agente de textura o material de soporte, que además de proporcionar porosidad y permitir la circulación de aire en el interior de la masa actúa como fuente de carbono suplementaria para las reacciones biológicas.

El compost alcanza temperaturas entre los 55 y los 70ºC y la duración de la operación es del orden de 4-6 semanas.

Una buena parte del nitrógeno contenido en el lodo es eliminado como amoniaco.

El aporte de nutrientes que representa es suficiente para satisfacer las demandas de un buen número de cultivos. Además, los nutrientes contenidos en el lodo se encuentran presentes como formas orgánicas lo que permite una liberación gradual de los mismos adaptándose a las necesidades de las plantas a lo largo de dilatados periodos.

Mejora la calidad de los suelos ya que aumenta la capacidad de retención de humedad y nutrientes en suelos arenosos y en en suelos arcillosos,

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