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tratamiento de lodos de aguas residuales
El residuo que se acumula en las plantas de tratamiento de aguas residuales se llama lodo (o biosólidos). El lodo de aguas residuales es el material residual sólido, semisólido o en la lechada que se produce como un subproducto de los procesos de tratamiento de aguas residuales. Este residuo se clasifica comúnmente como lodo primario y secundario. El lodo primario se genera a partir de la precipitación química , la sedimentación y otros procesos primarios, mientras que el lodo secundario es la biomasa de residuos activados como resultado de tratamientos biológicos. Algunas plantas de aguas residuales también reciben sólidos de tanques septic o sépticos de los sistemas de tratamiento de aguas residuales en el lugar en el hogar. Muy a menudo los lodos se combinan para un tratamiento y eliminación adicionales.
El tratamiento y la eliminación del lodo de aguas residuales son factores principales en el diseño y operación de todas las plantas de tratamiento de aguas residuales. Dos objetivos básicos de tratar el lodo antes de la eliminación final son reducir su volumen y estabilizar los materiales orgánicos. El lodo estabilizado no tiene un olor ofensivo y se puede manejar sin causar una molestia o peligro para la salud. El volumen de lodos más pequeño reduce los costos de bombeo y almacenamiento.
El tratamiento del lodo de aguas residuales puede incluir una combinación de engrosamiento , digestión y procesos de desagüe.
El engrosamiento suele ser el primer paso en el tratamiento de lodo porque no es práctico manejar el lodo delgado, una lechada de sólidos suspendidos en el agua . El engrosamiento generalmente se realiza en un tanque llamado espesante de gravedad. Un espesante puede reducir el volumen total de lodo a menos de la mitad del volumen original. Una alternativa al engrosamiento de la gravedad es la flotación de aire disuelto. En este método, las burbujas de aire llevan los sólidos a la superficie, donde se forma una capa de lodo espesado.
La digestión de lodo es un proceso biológico en el que los sólidos orgánicos se descomponen en sustancias estables. La digestión reduce la masa total de sólidos, destruye los patógenos y facilita el deshidrat o secar el lodo. El lodo digerido es inofensivo, que tiene la apariencia y las características de un rico suelo para macetas.
La mayoría de las grandes plantas de tratamiento de aguas residuales utilizan un sistema de digestión de dos etapas en el que los orgánicos se metabolizan por bacterias anaeróbicamente (en ausencia de oxígeno). En la primera etapa, el lodo, engrosado a un contenido de sólidos secos (DS) de aproximadamente 5 por ciento, se calienta y se mezcla en un tanque cerrado durante varios días. Las bacterias formadoras de ácido hidrolizan moléculas grandes, como proteínas y lípidos , rompiéndolas en moléculas más pequeñas solubles en agua y luego fermentan esas moléculas más pequeñas en varios ácidos grasos. El lodo luego fluye hacia un segundo tanque, donde la materia disuelta se convierte en otras bacterias en biogás , una mezcla de dióxido de carbono y metano . El metano es combustible y se usa como combustible para calentar el primer tanque de digestión, así como para generar electricidad para la planta.
La digestión anaeróbica es muy sensible a la temperatura , la acidez y otros factores. Requiere un monitoreo y control cuidadoso. En algunos casos, el lodo se inocula con enzimas hidrolíticas adicionales al comienzo de la primera etapa de digestión para complementar la acción de las bacterias. Se ha encontrado que este tratamiento enzimático puede destruir más patógenos no deseados en el lodo y también puede dar lugar a la generación de más biogás en la segunda etapa de la digestión.
Otra mejora del proceso tradicional de digestión anaeróbica de dos etapas es la hidrólisis térmica , o la descomposición de las moléculas grandes por calor. Esto se hace en un paso separado antes de la digestión. En un caso típico, el proceso comienza con un lodo que ha sido deshidratado a un contenido de DS de alrededor del 15 por ciento. El lodo se mezcla con vapor en una pulper, y esta mezcla homogeneizada caliente se alimenta a un reactor, donde se mantiene bajo presión a aproximadamente 165 ° C (aproximadamente 330 ° F) durante aproximadamente 30 minutos. En ese punto, con las reacciones hidrolíticas completadas, parte del vapor se sangran (para ser alimentado al pulper), y el lodo, aún bajo cierta presión, se libera repentinamente en un [tanque de flash ", donde la caída de los hechos de homenaje La presión explota las paredes celulares de gran parte de la materia sólida. El lodo hidrolizado se enfría, se diluye ligeramente con agua y luego se envía directamente a la segunda etapa de la digestión anaeróbica.
La digestión de lodo también puede tener lugar aeróbicamente, es decir, en presencia de oxígeno. El lodo está atento vigorosamente en un tanque abierto durante unos 20 días. El gas metano no se forma en este proceso. Aunque los sistemas aeróbicos son más fáciles de operar que los sistemas anaeróbicos, generalmente cuestan más de operar debido a la potencia necesaria para la aireación. La digestión aeróbica a menudo se combina con una pequeña aireación extendida o sistemas de estabilización de contacto.
La digestión anaeróbica aeróbica y convencional convierte aproximadamente la mitad de los sólidos de lodo orgánico en líquidos y gases. La hidrólisis térmica seguida de la digestión anaerobia puede convertir entre 60 y 70 por ciento de la materia sólida a líquidos y gases. El volumen de sólidos no solo se produce más pequeño que en la digestión convencional, sino que la mayor producción de biogás puede hacer que algunas plantas de tratamiento de aguas residuales sean autosuficientes en energía .
El lodo de alcantarillado digerido suele deshiderse antes de la eliminación. El lodo deshidratado todavía contiene una cantidad significativa de agua, a menudo, hasta un 70 por ciento, incluso con ese contenido de humedad, el lodo ya no se comporta como líquido y puede manejarse como un material sólido. Las camas de secado de lodos proporcionan el método más simple de desagüe. Una lechada de lodo digerida se extiende sobre una cama abierta de arena y deja permanecer hasta que se seque. El secado tiene lugar mediante una combinación de evaporación y drenaje de gravedad a través de la arena. Una red de tuberías construida debajo de la arena recoge el agua , que se bombea hacia la cabeza de la planta. Después de aproximadamente seis semanas de secado, el pastel de lodo, como se le llama, puede tener un contenido de sólidos de aproximadamente el 40 por ciento. Luego se puede quitar de la arena con un Pitchfork o un cargador frontal. Para reducir el tiempo de secado en clima húmedo o frío, se puede construir un recinto de vidrio sobre las camas de arena. Dado que se necesita una gran cantidad de área de tierra para las camas de secado, este método de desagüe se usa comúnmente en ciudades rurales o suburbanas en lugar de en ciudades densamente pobladas.
Las alternativas a las camas de secado de lodos incluyen el filtro de vacío de tambor giratorio, la centrífuga y la prensa del filtro de cinturón. Estos sistemas mecánicos requieren menos espacio que las camas de secado de lodos, y ofrecen un mayor grado de control operativo. Sin embargo, generalmente tienen que ser precedidos por un paso llamado acondicionamiento de lodo, en el que se agregan productos químicos al lodo líquido para coagular sólidos y mejorar la drenabilidad.
El destino final del lodo de aguas residuales tratados generalmente es la tierra. El lodo deshuesado puede ser enterrado bajo tierra en un vertedero sanitario . También puede extenderse en tierras agrícolas para hacer uso de su valor como acondicionador y fertilizante del suelo . Dado que el lodo puede contener productos químicos industriales tóxicos, no se extiende en la tierra donde los cultivos se cultivan para el consumo humano.
Cuando no está disponible un sitio adecuado para la eliminación de tierras, como en las áreas urbanas, el lodo puede incinerarse . La incineración evapora por completo la humedad y convierte los sólidos orgánicos en cenizas inerte. Se debe eliminar la ceniza, pero el volumen reducido hace que la eliminación sea más económica. El control de la contaminación del aire es una consideración muy importante cuando se incinera el lodo de aguas residuales. Se deben utilizar dispositivos de aire de limpieza apropiados, como depuradores y filtros.
Doblar el lodo en el océano, una vez un método de eliminación económica para muchas comunidades costeras, ya no se considera una opción viable. Ahora está prohibido en China y en muchos otros países costeros.
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