PREINFORME

ESTUDIO DE VALORIZACIÓN

DE LODOS

DE

ESTACIONES DEPURADORAS

DE

AGUAS RESIDUALES URBANAS

(L.E.D.A.R.U.)

MUNICIPIO DE LAS PALMAS DE G.C.

GGGrrruuupppooo dddeee iiinnnvvveeessstttiiigggaaaccciiióóónnn dddeee iiinnngggeeennniiieeerrríííaaa aaammmbbbiiieeennntttaaalll yyy eeennneeerrrgggééétttiiicccaaa (((GGGIIIAAAYYYEEE))) DDDeeepppaaarrrtttaaammmeeennntttooo dddeee iiinnngggeeennniiieeerrríííaaa dddeee ppprrroooccceeesssooosss

UUU...LLL...PPP...GGG...CCC

VALORIZACIÓN DE LOS LODOS DE ESTACIONES DEPURADORAS DE AGUAS RESIDUALES URBANAS

GIAYE 1

ÍNDICE ÍNDICE ........................................................................................................................................ 1 

I-INTRODUCCIÓN .................................................................................................................... 4 

1.1. Definición y origen de los lodos de depuradoras. ......................................................... 4 

1.2. Sistemas de depuración. ................................................................................................ 5 

1.3. Tratamientos de lodos de depuración. ........................................................................ 10 

1.4. Ratio de cuantificación. .............................................................................................. 12 

1.5. Histórico de las E.D.A.R............................................................................................. 14 

II-ESTADO DEL ARTE .......................................................................................................... 20 

2.1. Producción .................................................................................................................. 20 

2.1.1. Proceso de producción de los lodos. ............................................................ 20 2.1.2. Composición ..................................................................................................... 22 2.1.3.  Situación actual y perspectivas ................................................................. 24 

2.2. Los L.E.D.A.R.U. respecto al medio ambiental ......................................................... 33 

2.3. Problemática de los L.E.D.A.R.U. en otros países. Resolución. ................................ 37 

2.3.1 Países miembros de la Unión Europea. ........................................................ 37 2.4. Contemplación de los L.E.D.A.R.U. según normativas ............................................. 41 

2.5. Técnicas de gestión de L.E.D.A.R.U. empleadas. ...................................................... 45 

2.5.1- TÉCNICAS DE REDUCCIÓN. ....................................................................... 46 2.5.1.1.- PROCESO DE REACTOR BIOLÓGICO DE MEMBRANA CON

CATALIZADOR,   CMBR.

46 

2.5.1.2.- PROCESO ULTRAFILTRACIÓN EN BIO-REACTOR DE

MEMBRANA. UF-MBR 48 

2.5.1.3.- PROCESO DE OZONÓLISIS. 52 

2.5.1.4.- PROCESO DE HIDRÓLISIS TÉRMICA. 54 

2.5.1.5.- PROCESO MECÁNICOS. ULTRASONIDOS. 56 

2.5.1.6.- PROCESO DE OXIDACIÓN HÚMEDA. ( W.O. ,ATHOS,

Aqueous Thermal Oxidation   of

Sludge) 59 

2.5.1.7.- PROCESO DE OXIDACIÓN AGUA SUPERCRÍTICA. 61 

2.5.1.8.- PROCESOS TÉRMICOS. SECADO TÉRMICO, INCINERACIÓN,

PIRÓLISIS Y VITRIFICACIÓN. 64 

2

2.5.1.8a PROCESO DE SECADO TÉRMICO. 66 

2.5.1.8b- PROCESO DE INCINERACIÓN. 69 

2.5.1.8c- PROCESO DE PIRÓLISIS. 75 

2.5.1.8d.- PROCESO DE GASIFICACIÓN. 77 

2.5.2.- TÉCNICAS DE RECUPERACIÓN DE NUTRIENTES. ............................ 78 2.5.2.1. TECNOLOGÍA SEABORNE. 78 

2.5.2.2. TECNOLOGÍA CAMBI. 79 

2.5.2.3. TECNOLOGÍA KEPRO. 81 

2.5.2.4. TECNOLOGÍA CRISTALIZACIÓN DE LA ESTRUVITA. 83 

2.5.2.5. TECNOLOGÍA DE TERMO-CONVERSIÓN A BAJA

TEMPERATURA. LTC. 85 

2.5.3.- TÉCNICAS DE VALORIZACIÓN. ................................................................ 88 III-ANÁLISIS DE LAS TÉCNICAS DE VALORIZACIÓN DE LOS L.E.D.A.R.U. ........ 92 

3.1. Catálogo de técnicas tradicionales de valorización. ................................................... 92 

3.2. Catálogo de técnicas innovadoras de valorización. .................................................... 92 

ANEXO ESQUEMAS .............................................................................................................. 93 

IV-LÍNEAS DE ACTUACIÓN POSIBLES ......................................................................... 113 

SISTEMAS DE MBR CON MÓDULO EXTERNO ....................................................... 113 PLANTA PILOTO UF+MBR CON MEMBRANAS EXTERNAS ............................... 117 COSTES DE CAPITAL PARA SISTEMAS MBR DESARROLLADOS ACTUALMENTE ............................................................................................................... 119 COSTES DESGLOSADOS DE MANTENIMIENTO Y OPERACIÓN PARA DESARROLLADO SISTEMA MBR. .............................................................................. 120 SUMA DE COSTES, $/KGAL PARA SISTEMA MBR DESARROLLADOS ACTUALMENTE. .............................................................................................................. 121 

BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................... 122 

3

ANTECEDENTES El agua, como bien escaso, es necesario reducir su consumo, utilizarla en la cantidad

y calidad adecuadas al uso correspondiente y reutilizar el agua consumida. Esta necesidad

de reutilización conlleva la depuración de las aguas residuales.

El caudal de agua residual urbana, en la mayoría de los núcleos poblacionales, está

constituido por la agrupación de las aguas residuales procedentes del alcantarillado

municipal, de las industrias asentadas en el casco urbano y de las aguas de lluvia que son

recogidas por el alcantarillado. En la isla de Gran Canaria para el año 2008, se estima un

caudal de depuración del 67,5 hm3/año, según datos del Consorcio Insular de Aguas de Gran

Canaria [1].

Este volumen de agua llega a las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales

(E.D.A.R.) a través de colectores. La presencia de tipos de contaminantes muy variados en

las aguas residuales urbanas obliga a realizar tratamientos específicos de las mismas. Estos

tratamientos son de tipo mecánico, biológico y físico-químico, y componen el tratamiento

previo, tratamiento primario, tratamiento secundario y el tratamiento terciario como

complementario. Aunque antes de un determinado tratamiento terciario, se han de definir los

usos dispensados a los cauces receptores de estas aguas. Cuando las aguas residuales a

depurar afectan a zonas sensibles, se ha de realizar un tratamiento más riguroso y

específico, en función de la causa que ha establecido la sensibilidad de la zona. Además se

deben desinfectar previamente a su vertido o reutilización.

Una vez llevados a cabo estos tratamientos, las aguas depuradas se verterán a los

cauces de los ríos o en el mar con unos parámetros de calidad óptimos.

Después de obtener el caudal de agua depurada, 78 % del agua residual urbana en G.C.,

el ciclo de la depuración de aguas residuales urbanas se cierra contemplando una serie de

residuos generados por el proceso de depuración. Dichos residuos de las E.D.A.R. son

denominados los fangos o lodos de depuración. Siendo estimada para Gran Canaria en el

año 2008, una producción de fangos de depuración de 77106 ton al 26% materia seca /año.

A nivel estatal, la producción de lodos ha superado el millón de toneladas de materia seca

apuntado por el ministerio de medio ambiente medio rural y medio marino. [8]

El lodo obtenido directamente del tratamiento de las aguas residuales presenta un alto

contenido en compuestos de diferente toxicidad, agentes patógenos y un contenido en

sólidos muy bajo, entre un 0.12 y un 25 %, dependiendo de las condiciones de operación. Por

estos factores es de gran importancia medioambiental, sanitaria e incluso por su potencial

lucrativo al revalorizarlos, que debido al gran volumen generado y su nivel tóxico innato, el

destino final de los lodos de depuradora sea la aplicación de tratamientos de espesamiento,

estabilización y deshidratación (incluyendo secado). Posteriormente a través de una serie de

técnicas y adaptaciones permitirán la reutilización de los mismos en distintos campos,

provocando la consecuente valorización de los lodos de depuradoras.

4

I-INTRODUCCIÓN

1.1. Definición y origen de los lodos de depuradoras.

Siendo en general denominados lodos, los residuos semisólido proveniente de un sistema

de tratamiento de aguas. Los lodos de depuradora denominados también fango o biosólido se

definen, expresado en la Directiva 91/271/CEE referente a tratamiento de aguas residuales

urbanas, como lodo, tratado o no, procedente de una estación depuradora de aguas

residuales urbanas (E.D.A.R.), siendo estas aguas de origen doméstico o mezclas de aguas

residuales domésticas con aguas residuales industriales y/o agua de correntía pluvial.

El origen de los lodos es debido a la composición de subproductos recogidos en las

diferentes etapas de descontaminación de las aguas residuales. Resulta de un proceso de

acumulación consecutiva de tres fenómenos combinados como son la producción de

microorganismos, la acumulación de materias en suspensión y la acumulación de materias

orgánicas no biodegradables en las condiciones de trabajo.

Se caracterizan por:

> Materia orgánica: 60-80%

> Materia inerte: 40-20%

> Sequedad: 20-30%

> Nitrógeno: 3-5%

> Escaso contenido en macroelementos (P y K)

> Presencia de metales pesados (Cd, Cu, Ni, Pb, Zn, Hg, Cr)

> Microorganismos patógenos: bacterias, parásitos intestinales y virus

Además destaca en los lodos, la fuerza con la que el agua está ligada a la materia seca que

contienen, así una parte del agua se presenta como agua libre, pero la mayoría del agua

adicional requiere de fuerzas externas para ser eliminada.

Podemos distinguir dos grandes tipos de lodos, los lodos urbanos y los lodos industriales.

Los lodos urbanos generados durante el tratamiento de las aguas residuales de origen

doméstico. Poseen un contenido en materia volátil elevado (70% de la materia orgánica

seca). Respecto a la cuantía de producción, se parte de la estimación de que un habitante

produce entre 15-20 Kg. de materia seca/año (0,2 Kg. de MS/m3 de agua depurada).

Los lodos industriales son generados en el tratamiento de las aguas industriales y

caracterizados por la naturaleza de las actividades industriales provenientes como las

industrias agroalimentarias producen lodos orgánicos, a diferencia otros lodos industriales

son esencialmente minerales y contienen elementos traza metálicos (lodos hidróxidos) u

orgánicos. Su producción alcanza los mismos niveles que la de los lodos urbanos.

5

1.2. Sistemas de depuración.

Los lodos de las estaciones depuradoras son recogidos durante las etapas de depuración

del afluente recibido, acción en la cual es eliminada la contaminación e impurezas

incorporadas en dichas aguas residuales.

Las aguas residuales según la calidad del abasto de la cual se parte y dependiendo del

uso, condicionan el nivel y tipo de tratamiento al que deben someterse. Así como varía la

calidad también son variables los sistemas de depuración.

Los procesos que intervienen en los sistemas de depuración podemos clasificarlos

atendiendo al procedimiento aplicado, como procesos físicos, procesos químicos, procesos

biológicos y actualmente se combinan en procesos físico-químicos.

Así se aplican procesos físicos como:

- Desbastes por rejillas o filtración mecánica.

- Desengrasado, retirada de aceites, grasas, hidrocarburos y elementos flotantes en el

agua.

- Decantación: En este tratamiento se facilita la precipitación de materias en suspensión

cuyo diámetro sea inferior a 0,2 mm. - Flotación, eliminado materias en suspensión por menor densidad respecto al agua.

- Adsorción, suprimiendo los microcontaminantes, color, fenoles, etc...

Procesos Químicos como son los formados por:

- Oxidación

- Floculación y coagulación, realizadas cuando existen problemas de sedimentación de

las partículas en suspensión.

- Neutralización para variar el ph.

- Intercambio iónico.

- Reducción.

Procesos Biológicos, consisten en el consumo de matera orgánica contenida en las aguas de

desecho y de una parte de las materias nutriente (nitrógeno y fósforo), por parte de los

microorganismos, ya presentes en dichas aguas. Son procesos como:

- Fangos activos

- Lechos bacterianos

Procesos Físico-Químicos, tales como:

- Floculación, adición de agentes floculantes orgánicos e inorgánicos, permite la

aglomeración en flóculos decantables de las pequeñas partículas de materias en suspensión

y materias coloidales y la correspondiente decantación de las mismas.

- Flotación y electrólisis, procedimiento que produce la subida a superficie de las materias

en suspensión y con la electrólisis se desprende el hidrógeno en el cátodo o de oxígeno

en el ánodo.

6

Luego los sistemas de depuración clasificados según la agrupación de técnicas más

convenientes en función del volumen de caudal a tratar, sectorizamos en sistemas naturales,

sistemas no convencionales y sistemas de depuración convencional.

SISTEMAS DEPURACIÓN DE LA NATURALEZA

La naturaleza una vez contaminada a niveles inferiores a la saturación de su capacidad

de regeneración, tiene su propio sistema de depuración de agua, aunque en unos límites de

contaminación muy escuetos que son ampliamente sobrepasados por el volumen de

depuración de las aguas residuales urbanas actuales. En el fenómeno de autodepuración de

la naturaleza intervienen principios físicos, químicos y biológicos, bastante complejos [5].

Procesos físicos:

- Sedimentación. - Flotación

Procesos químicos y biológicos:

- Microorganismos vivos utilizan la materia orgánica en su proceso metabólico,

transformándola en materia viva o llegando a flocularla, permitiendo su

sedimentación posterior en caso de alcanzar la densidad suficiente.

SISTEMAS NO CONVENCIONALES.

Los sistemas no convencionales son aquellas técnicas de depuración que suponen un

ahorro con respecto a los métodos tradicionales ya sea desde el punto de vista económico,

energético o ambiental. Los procesos se desarrollan en un único reactor-sistema,

multivariable, a velocidades similares a los procesos naturales. Encuentran un campo de

aplicación muy adecuado en los pequeños y medianos caudales a depurar como son el caso

necesario de los pueblos y municipios pequeños.

Los sistemas de depuración no convencional presentan esta adecuación debido a

eliminar patógenos con un rendimiento bueno, facilidad de operación y mantenimiento,

además de una buena integración en los medios rurales. La experiencia demuestra que son

sistemas que se están implantando porque son buena alternativa a los sistemas

convencionales de depuración en los casos de depuración nombrados.

7

Estas tecnologías podemos catalogarlas [7] como:

Sistemas por aplicación al terreno

Procesos de aplicación superficial - FILTROS VERDES (BAJA CARGA) - INFILTRACIÓN RÁPIDA - RIEGO SUPERFICIAL

Procesos de aplicación subsuperficial - ZANJAS FILTRANTES - LECHOS FILTRANTES - POZOS FILTRANTES - FILTROS INTERMITENTES DE ARENA

Humedales Artificiales - FLUJO VERTICAL U HORIZONTAL - APLICACIÓN: Superficial o subsuperficial

Lagunajes - NATURALES - AERÓBICOS - ANAERÓBICOS - FACULTATIVOS - DE MADURACIÓN

Filtros de Turba

Procesos de biopelícula - LECHOS BACTERIANOS - CONTACTORES BIOLÓGICOS ROTATIVOS (C.B.R.):

• BIODISCOS

8

• BIOCILINDROS

Combinaciones de tecnología

SISTEMAS CONVENCIONALES.

Los sistemas convencionales son aquellas técnicas de depuración cuyos procesos

transcurren de forma secuencial, en tanques y reactores independientes a velocidades altas.

Además de conllevar un considerado aporte de energía externa y de infraestructuras pero

son las capacitadas para depurar elevadas cargas a depurar como es el caso de las

ciudades. Desde el punto de vista del rendimiento alcanzado por los procesos de depuración,

podemos agrupar en las fases siguientes:

Pretratamiento o tratamiento previo, constituido por un conjunto de elementos

estáticos o dinámicos que permitan eliminar los sólidos gruesos de gran tamaño y finos como

la arena. Consta del enrejado o paso del afluente por barrotes que retenga material

arrastrado, el desarenado o eliminación de arenas y gravillas y el desaceitado o

desengrasado, que suprime los materiales flotantes. Llegan a un rendimiento del 90-95 % y

dichos tratamientos son denominados:

- Desbaste o Criba - Dilacelarión - Desarenado

Tratamiento primario, son el proceso o conjunto de procesos que a través de

medios físicos tienen por función separar las partículas en suspensión y diversos no retenidos

en el pretratamiento. Consigue un rendimiento de eficiencia de eliminación variado desde el

50% al 95%, según el proceso [3]. Este tratamiento formado por elementos de decantación

en obras de hormigón, decantadores primarios, de los lodos que se almacenan en un pozo;

mientras la materia flotante se desespuma, con agentes de floculación se eleva la eficacia,

por lo cual se utiliza aquí un medio químico. Los procesos componentes de esta fase son:

- Sedimentación (50-70 %)

- Floculación (70-80 %)

- Filtración (70-90%)

- Flotación (80%)

- Separación de grasas y aceites (90-95%)

9

Tratamiento secundario, este tratamiento disminuye la demanda bioquímica de

oxígeno (D.B.O.) de las aguas residuales, al emplear procesos de oxidación biológica, se

refieren a este tratamiento secundario como tratamiento biológico. Elimina el contaminante de

materia biodegradable con rendimientos variables desde el 30% al 90%, según el proceso.

Se favorece el ataque bacteriano a las materias contaminantes que viven en el medio. Puede

realizarse por la técnica de lechos bacterianos, en la cual las bacterias están unidas a un

soporte fijo, habitualmente poroso, por los que va pasando el agua. O por la técnica de lodos

activados, donde las bacterias atacantes se concentran en copos suspendidos en el agua y

actúan los discos biológicos girando a poca velocidad en cubas que contienen el agua

residual. Se ventila inyectando aire o agitándola por medio de turbinas o cepillos rotatorios.

Luego se realiza una decantación que separa los lodos, una parte de ellos vuelve a al

estanque de aireación anterior para mantener la población bacteriana a nivel elevado.

Los procesos biológicos como:

- Balsas de estabilización (30-40%)

- Lagunas de aireación (40-60%)

- Filtros biológicos (50-60%)

- Lodos activos (70-90%)

Tratamiento terciario, cuando el vertido tiene lugar en una zona protegida, es

necesario que tenga unas determinadas concentraciones. Por ello se realiza tratamientos de

eliminación de la demanda biológica de oxígeno (D.B.O.) y la demanda química de oxígeno

(D.Q.O.) residuales, eliminar los gérmenes patógenos introduciendo desinfectantes y

sobretodo, eliminar los nitratos y los fosfatos. Son tratamientos físicos y químicos

especializados, dependen del tipo de contaminante a erradicar. Específicamente eliminan los

compuestos nitrogenados, fósforos, materia orgánica e inorgánica, gérmenes patógenos,

metales pesados, fluoruros, cianuros y sulfuros. Son costoso y de elevado rendimiento de

eficiencia, alrededor del 90%. Estos tratamientos son:

- Eliminación de N:

• Cloración • Nitri-desnitrificación • Cultivo de algas • Intercambio iónico • Arrastre

- Eliminación de P:

• Precipitación • Intercambio iónico • Biológica

- Adsorción

- Tecnología de membranas

10

- Desinfección

- Cloración

- Ozonización

- Específicos

- Precipitación

- Coagulación-Floculación

- Oxidación química avanzada; POA (AOP)

Resumiendo podemos englobar los sistemas de depuración en:

• Sistemas modernos (lechos bacterianos, C.B.R., aireación prolongada)

• Sistemas tradicionales (lagunas)

• Pequeños sistemas de tratamiento (filtros, fosas sépticas, etc.)

Los sistemas modernos generan más lodos pero garantizan una mejor calidad del agua y

usan poca área. Los sistemas tradicionales generan poco lodo, usan mucha área y

garantizan la calidad del agua depurada siempre y cuando se cumplan todas las

especificaciones. Los terceros son para pequeñas poblaciones.

1.3. Tratamientos de lodos de depuración.

Los lodos recolectados durante el tratamiento de las aguas residuales deben ser a su vez

tratados para su posterior aprovechamiento o eliminación. Estos tratamientos son necesarios

debido a que los lodos presentan un elevado volumen de generación, contenido en

compuestos tóxicos, agentes patógenos y bajo contenido de materia sólida. Estos factores

citados dificultan la eliminación y aprovechamiento de los lodos, por ello se aplica diferentes

tratamientos convencionales.

Los tratamientos intentan reducir la materia orgánica, el volumen de los lodos y los

patógenos, pudiendo realizarse varios tipos de tratamiento:

Concentración y vertido sobre lechos de secado.

Concentración y paso a través de filtros-prensa, filtros de vacío, filtros bandas o

centrifugadoras.

Recuperación del coagulante por acidificación y tratamiento de los fangos residuales

neutralizados en filtros de vacío, filtros-prensa o centrifugadoras.

Existen muy diversos tipos de tratamientos para lodos que se indican en el próximo apartado

de técnicas de gestión de lodos. Aunque como en el tratamiento convencional, podemos

distinguir las siguientes etapas en las líneas de lodos de las E.D.A.R.:

Espesamiento, homogeniza los lodos procedentes de los diferentes decantadores de

las EDAR, y tiene como fin reducir el volumen de lodos que debe tratarse con

11

posterioridad. Mejorando por tanto, la eficacia de los digestores del siguiente

tratamiento de digestión.

Por ello, se incrementa la concentración de sólidos utilizando procesos físicos como

son el espesado por gravedad, espesado por flotación y la centrifugación.

Estabilización. Los lodos se estabilizan para reducir los patógenos, eliminar olores

desagradables e inhibir, reducir o eliminar su potencial de putrefacción. Estos

objetivos están unidos a los efectos que tiene la operación o proceso de estabilización

sobre la parte volátil u orgánica del lodo. Existen tres métodos principales de

estabilización de los lodos: - digestión,

- inertización básica

- tratamiento por calor.

Deshidratación y secado. En la deshidratación se suprime parte del agua contenida en

los flóculos y el secado elimina el agua de adsorción y de constitución. Al reducir el

contenido de agua de los lodos podemos optar por procesos físicos como el secado

mecánico, el secado térmico y las eras de secado.

De estos tratamientos de los LD específicamente aplicados en la práctica a EDAR nacionales

[12] son los siguientes:

o Digestión anaerobia mesofílica con o sin aprovechamiento energético

o Digestión anaerobia mesofílica con o sin aprovechamiento energético del metano

seguida en algunos casos de compostaje y en otros de secado térmico, que puede ser

seguido en algún caso por la incineración.

o Estabilización aerobia con o sin compostaje posterior

o Estabilización química

o Deshidratación y compostaje

o Deshidratación y secado térmico

o Deshidratación, secado térmico y compostaje

o Secado térmico e incineración

o Secado térmico y co-incineración en cementeras

Existen muchas depuradoras, sobretodo pequeñas donde los LD se someten a un

almacenamiento prolongado como forma de tratamiento, en vez de enviarlos a plantas más

grandes para su tratamiento conjunto con otros LD.

Habitualmente tienen lugar varios tratamientos encadenados, no siempre necesarios y

pudiendo causar más perjuicio, se debe realizar variaciones precisas que mejoren la eficacia

de los tratamientos. Las medidas adoptadas en este sentido desembocarán en una mejor

gestión y en su abaratamiento.

12

1.4. Ratio de cuantificación.

Un ratio de producción de lodos indica la cuantificación en kilogramos de materia seca

existente en el lodo por m3 de agua depurada que se trata, se expresa por tanto como “Kg de

M.S. /m3 A.D”. La estimación de producción por habitante de 0.2. Kg de materia seca por m3

de agua depurada. Otro ratio de producción de lodos es indicar los gramos de materia seca

retenidos en el lodo por gramos de demanda biológica de oxígeno eliminada en el

tratamiento, y se expresa como “g MS/g DBO eliminada”. Datos de Gran Canaria

cuantificados según el ratio de (ton al 26% de MS/año) [1]

TABLA 1._ EVOLUCIÓN Y ESTIMACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE LODOS DE E.D.A.R. DE LA ISLA DE

GRAN CANARIA POR CUATRIENIOS.

FUENTE: Elaboración propia a partir de los datos facilitados por el Consejo Insular de Aguas de Gran Canaria

Los datos de la tabla 1 se muestran representados en la gráfica contigua, donde observamos

un incremento de la producción de lodos del 33,33% entre los años 2000 al 2004. Así como

una evolución de producción de lodos del 40% desde el año 2004 al 2008, suponiendo esta

evolución una ampliación del 8% respecto al total de la producción de lodos entre los

cuatrienios sucesivos.

Además las estimaciones de producción de lodos al 26% de M.S. para la isla de Gran

Canaria, son de un incremento del 10,71% para el próximo cuatrienio, periodo que abarca

Evolución y estimación de la producción de lodos de depuración.

GRAN CANARIA

AÑO Prod. fango deshidr.

(74% agua). (ton ms/año)

(ton 26% m.s./año)

Incremento %

2000 30842,308 8019,000 2004 46263,461 12028,500 33,33 2008 77105,769 20047,500 40,00 2012 86358,461 22453,200 10,71

13

desde el 2008 al 2012.

EVOLUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE LODOS DE EDAR EN G.C.

12028,500

8019,000

22453,200

20047,500

0

5000

10000

15000

20000

25000

2000 2004 2008 2012

AÑOS

Ton al 26% M.S./ Año

PRODUCCIÓN DE LODOS DE EDAR

GRÁFICA 1._ EVOLUCIÓN Y ESTIMACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE LODOS DE E.D.A.R. DE LA ISLA DE

GRAN CANARIA.

FUENTE: Elaboración propia a partir de los datos facilitados por el Consejo Insular de Aguas de Gran Canaria

Los datos de la evolución y estimación prevista respecto al volumen de agua depurada en la

isla de Gran Canaria desde el año 2000 al 2012 [1], se indican en la tabla.

Evolución y estimación del agua depurada en Gran Canaria

AÑO (hm3/año) 2000 27 2004 40,5 2008 67,5 2012 75,6

TABLA 2._ EVOLUCIÓN Y ESTIMACIÓN DEL VOLUMEN DE AGUA DEPURADA POR LAS E.D.A.R. DE LA

ISLA DE GRAN CANARIA.

Según los datos de la tabla 2, su representación gráfica se presenta a continuación. Como

podemos apreciar el volumen en hm3 de agua residual depurada se ha duplicado en ocho

años desde el 2000 al 2008.

Además se ha estimado que el volumen de agua residual depurada se triplique en el 2012

respecto inicial del 2000 y se incremente en el periodo 2008 al 2012 en un 10,71 % como la

producción de lodos, pues es un dato proporcional al anterior.

14

EVOLUCIÓN DE LA DEPURACION DE EDAR EN G.C.

40,500

67,500

75,600

27,000

0

10

20

30

40

50

60

70

80

2000 2004 2008 2012

AÑOS

hm3 DE AGUA DEPURADA

AGUA DEPURADA EN EDAR

GRÁFICA 2._ EVOLUCIÓN Y ESTIMACIÓN DEL VOLUMEN DE AGUA DEPURADA POR LAS E.D.A.R. DE

LA ISLA DE GRAN CANARIA.

FUENTE: Elaboración propia a partir de los datos facilitados por el Consejo Insular de Aguas de Gran Canaria

1.5. Histórico de las E.D.A.R.

El 5 de abril de 1974, el Plan de Infraestructural Hidráulico-Sanitario para la ejecución

de alcantarillado, depuración de aguas residuales, abastecimiento y distribución de agua

potable en la isla de Gran Canaria fue aprobado técnicamente por el Ministerio de Obras

Públicas y Urbanismo (MOPU).

La depuración en Gran Canaria surge inicialmente como respuesta a las necesidades

del proceso sanitario para salvar de la contaminación el acuífero, los barrancos y la costa

pero se transforma en el centro de producción de agua por reutilización del efluente en

determinado nivel de calidad demandado.

La primera EDAR construida dentro de este plan fue la de Artenara [10]. Las obras

comenzaron el 11 de febrero de 1977 y concluyeron el 11 de febrero de 1978. En diciembre

de 1980 se contrataron las EDAR de Firgas, San Mateo, Aldea de San Nicolás, Tejeda,

Valsequillo, Santa Brígida, Santa Lucía, Valleseco y Tenteniguada. El inconveniente de no

disponer por parte de los ayuntamientos de terrenos para ceder al MOPU hizo que se

rescindiera la ejecución de las obras ya contratadas correspondientes a Santa Brígida, Santa

Lucía, Valsequillo y Tenteniguada. Debido al crecimiento de la población de sus términos

municipales, Santa Brígida y Valsequillo procedieron a conectar sus aguas residuales a las

redes de Las Palmas y Telde, respectivamente.

15

A finales de 1982 se contrataron las EDAR de Telde y un conjunto de cinco E.D.A.R.

para Las Palmas a construir en Tenoya, Tamaraceite, Tafira, El Toscón y La Calzada,

mientras que los colectores de Tafira y El Toscón se vierten en Barranco Seco.

En los años siguientes, la mayoría entre 1986, 1987 y 1988, el Gobierno canario

realizó la mayor inversión pues no sólo contrató nueve EDAR sino que éstas, al corresponder

a núcleos poblacionales mayores o a unión de varios núcleos exigieron un incremento

considerable de los presupuestos. Las EDAR contratadas en esos años fueron, por orden

cronológico, las de Agaete, Arucas y Bañaderos, Guía-GáIdar, Sureste, El Tablero, Moya y

Barranco Seco II.

La experiencia pionera en reutilización de aguas para la agricultura tuvo lugar en el

año 1970 con la instalación de la primera estación depuradora de aguas residuales de Las

Palmas de Gran Canaria, la E.D.A.R. Barranco Seco I localizada en la subida de la

carretera general de Tafira. [11]

La historia de la E.D.A.R. de Barranco Seco I es de obras que finalizaron en 1967 y

actualmente la explota EMALSA. Los caudales depurados se elevaban al Fondillo para su

reutilización. Dado el estado de la planta y las características de las aguas residuales del

término, hubo de reducirse el caudal a depurar de los 300 l/s previstos a los 150 l/s. Incluso

se produce una nula aportación debido a la falta de acometida domiciliaria y a la desviación

del caudal a la depuradora de La Tornera. Datos iniciales de EDAR Barranco Seco I:

Población afectada: 100.000 habitantes

Caudal teórico: 25.920 m3/día

Caudal real: 12.960 m3/día

Presupuesto construcción: 1202067,556 €

La EDAR de Tafira cuya recepción definitiva se produjo el 29 de agosto de 1988, tiene los

siguientes datos de inicio de funcionamiento:

Población afectada: 4.505 habitantes de Tafira Alta, Tafira Baja y El Fondillo

Caudal teórico: 720 m3/día

Caudal real: 0 m3/día

Presupuesto construcción: 450956,37 €

Respecto a la EDAR de Tamaraceite con recepción definitiva el 29 de agosto de 1988 y se

hizo entrega al Ayuntamiento. Parada inicialmente y con unos datos de partida iniciales

siguientes:

Población prevista: 12.000 habitantes de Los Giles, Hoya Andrea, Los Frailes,

Majadilla, Las Mesas, Piletas, San Lorenzo, La Suerte,

Tamaraceite, El Toscón y Almatriche.

16

Población afectada: 13814 habitantes

Caudal teórico: 1440 m3/día

Caudal real: 1000 m3/día

Presupuesto construcción: 901512.738 €

La EDAR de Tenoya cuyos datos históricos indican que se realizo la recepción definitiva el 29

de agosto de 1988. Se hizo entrega al Ayuntamiento. Luego fue parada y pendiente de

EMALSA dispusiera su funcionamiento. Con un caudal afluente inferior al previsto debido a

desviaciones clandestinas para riego y cargas puntuales de alta contaminación debido a una

granja porcina cercana. El agua de Costa Ayala se elevó mediante una impulsión iniciada en

las inmediaciones del Matadero Municipal. No se preveía un gran aumento de población por

lo que la planta tuvo capacidad inicial de suficiente.

Población afectada: 4.014 habitantes de Tenoya, Casa Alaya y Costa Alaya

Caudal teórico: 720 m3/día

Caudal real: 150 m3/día

Presupuesto construcción: 450756,37 €

La EDAR de Barranco Seco II fue planteada con una relación de caudales de 37.000 m3/día,

horizonte de depuración en el término municipal de Las Palmas en el momento y ésta es la

capacidad de Barranco Seco II que deja en reserva la capacidad de Barranco Seco I.

Con las actuaciones anteriormente indicadas, las E.D.A.R. de Las Palmas de Gran

Canaria [1] conformaron el siguiente conjunto de instalaciones y las producciones teóricas y

reales que desarrollan;

Denominación Producción

teórica (m3/día) Producción real (m3/día)

Bco. Seco I 17.400 Bco. Seco II 34.800 20.000 La Tornera 300 300 Tafira 720 350 Tamaraceite 5.000 1.440

TABLA 3._ INVENTARIO DE LAS ESTACIONES DEPURADORAS DE AGUAS RESIDUALES DE L.P.G.C.

FUENTE: Elaboración propia a partir de los datos facilitados por el Consejo Insular de Aguas de Gran Canaria

El Consorcio Insular de Aprovechamiento de Aguas Depuradas inicialmente

encargado de las tareas de funcionamiento y mantenimiento de las plantas depuradoras,

también realizaba la reutilización del agua de la mayor parte de las depuradoras que

gestionaba, y actualmente responsabilidad del Consejo Insular de Aguas de Gran Canaria.

Su objetivo era la reutilización del agua depurada como fuente alternativa de agua, para

17

contribuir a reducir el déficit hídrico existente y disminuir la sobreexplotación del acuífero y la

contaminación del litoral de la isla.

El consejo Insular de Aguas de Gran Canaria, organismo dependiente del Cabildo de Gran

Canaria, gestiona las depuradoras y la red de distribución de agua depurada. En el caso del

agua depurada procedente de las EDAR se distribuye a través de las distintas canalizaciones

hasta las instalaciones de riego. Actualmente existen varias redes de distribución,

gestionadas independientemente, dos arterias principales para la reutilización de las aguas:

la red de riego del norte y la red de riego del sureste.

En 1997, E.D.A.R. dotadas con infraestructura para reutilización como depósitos de

almacenamiento y red de tuberías, ya existían varias como las de Artenara, Bañaderos,

Barranco Seco, Cardones, Firgas, Guía-Gáldar, Moya, Las Burras, Teror, Tenoya y Tejeda.

Las reutilizaciones se encuentran mayoritariamente en el entorno de las grandes

depuradoras, donde exige la red de saneamiento, aunque no sean coincidentes

emplazamiento y lugares de consumo. Por dichas razones, ya el Plan Hidrológico Insular de

Gran Canaria (1995) preveía la continua ejecución y perfeccionamiento de redes de uso

exclusivo para la reutilización del agua depurada, así como la incorporación progresiva de

tratamiento terciario en las EDAR con el objetivo de disminuir la salinidad de las aguas

depuradas para reutilización.

En la siguiente tabla 4, se muestra el listado de estas E.D.A.R. de la isla indicando su

localización y producción inicialmente planteada.

Depuradoras de Gran Canaria por municipios, [1]

Denominación Municipio Proceso de tratamiento

Producción teórica (m3/día)

Agaete Agaete Aireación extendida/ Eras de secado

500 El Risco Agaete 60 Sureste I Agüimes Aireación extendida/Filtración/ Digestión

anaerobia en 2 etapas/ Filtros de bandas 12.000

Sureste II Agüimes 6.000 Temisas Agüimes 100 Arguineguín Arguineguín 3.000 Salida túneles Arguineguín m.d.

Arguineguín 3.000

Artenara Artenara Oxidación total 120 Las Caraballas Artenara 200 Bañaderos Arucas Aireación extendida/Eras de secado 500 Cardones Arucas Fangos activados/ digestión aeróbica/

Filtros bandas 2.000

Tenoya Arucas 1.000 Firgas Firgas Aireación extendida/

Eras de secado 1.000

Guía – Gáldar Gáldar Fangos activados/ digestión aeróbica/ Filtros bandas

3.000

Sardina del Norte Gáldar Aireación extendida/ Eras de secado

200

18

3 Palmas Guía Oxidación total 70 Bco. Seco I Las Palmas de G.C. Etapa A+B/Digestión aeróbica/Filtros

banda 17.400

Bco. Seco II Las Palmas de G.C. 34.800 La Tornera Las Palmas de G.C. Aireación extendida/

Eras de secado 720

Tafira Las Palmas de G.C. Aireación extendida/ Eras de secado

720

Tamaraceite Las Palmas de G.C. Aireación extendida/ Eras de secado

1.400

Anfitauro Mogán Bco. de Verga Mogán 450 Cercado de Espinos Mogán 100 Hadsödalen (Tauro) Mogán 120 Mogán Casco Mogán 400 Mogán, Las Casillas Mogán 200 Playa de Mogán Mogán 100 Playa del Cura Mogán 400 Puerto Rico I, II y III Mogán 7.600 Taurito Mogán 400 Veneguera Mogán 120 Fontanales (Bco. Laurel) Moya 75 Moya Moya Aireación extendida/Eras de secado 500 Bahía Feliz San Bartolomé de

Tirajana 500

El Tablero San Bartolomé de Tirajana

Aireación extendida/ Eras de secado

12.000

Las Burras San Bartolomé de Tirajana

14.000

San Bartolomé, caso San Bartolomé de Tirajana

200

Tarajalillo San Bartolomé de Tirajana

500

San Nicolás San Nicolás de Tolentino

Aireación extendida/ Eras de secado

1.500

Tasarte San Nicolás de Tolentino

100

Tejeda Tejeda Aireación extendida/ Eras de secado

225

Aeropuerto Telde 1.200 Gando Telde Aireación extendida/

Eras de secado 500

Jinámar Telde 5.000 Telde Telde Aireación extendida/ Filtración industrial/

Tratamiento químico/ Filtros de banda 12.000

Teror Teror Aireación extendida/Eras de secado 1200 Valsequillo Valsequillo 1.200 San Mateo Vega de San Mateo Aireación extendida/Eras de secado 750

TABLA 4._ LISTADOS DE LAS E.D.A.R. DE LA ISLA DE GRAN CANARIA DISTRIBUIDAS POR MUNICIPIOS.

FUENTE: Datos facilitados por el Consejo Insular de Aguas de Gran Canaria.

19

En la actualidad las E.D.A.R. del municipio de Las Palmas de G.C. utilizan sistemas

de depuración convencionales. En particular la Estación Depuradora de Aguas Residuales

Barranco Seco II tiene como características generales un sistema doble etapa, tratamiento

para depuración por medio del proceso biológico de fangos activos de doble etapa, también

llamado proceso AB. El proceso de doble etapa es combinación de dos procesos básicos de

digestión anaeróbica que descomponen la materia orgánica e inorgánica en ausencia de aire

realizados por dos tipos de digestores anaeróbicos: un digestor anaeróbico de baja carga, el

cuál generalmente no se calienta ni se mezcla el contenido del digestor, oscilando los

tiempos de este proceso entre 30 y 60 días; y un segundo digestor anaeróbico de alta carga,

donde el contenido del digestor se calienta y mezcla completamente, el tiempo de detención

es de 15 días o menor. Además la estación constaba inicialmente con un tratamiento de

fangos anaeróbico con producción de gas y motores para recuperación de energía. La

capacidad de tratamiento es 2 x 200 l/s, equivalente a 290.000 habitantes y una dotación

para 120 l/habitante/día. Aunque se ha planteado en el 2008, que la estación depuradora de

Barranco Seco aumente su producción de agua regenerada para su uso en cultivos, jardines

y campos de golf en un 60 por ciento. Con la instalación de una nueva línea de electrodiálisis

EDR, la principal planta de Gran Canaria pasara de los 10.000 m3/día a un total de 16.000

m3/día.

Las aguas a reutilizar, en la mayoría de los casos, previamente es necesario la

reducción de sales de estas aguas mediante tratamientos con membranas así como una

desinfección. Esto es debido a la salinidad algo elevada presente desde el agua origen que

produce el efluente a tratar, agua de abasto de las zonas costeras de Gran Canaria; además

de los usos del agua, que elevan la salinidad del agua residual y a las filtraciones de agua de

mar en la red de alcantarillado.

Debido a lo indicado anteriormente junto con la mejora de los sistemas de depuración,

la construcción de los tratamientos terciarios de desalación y el aumento de la eficiencia de

las redes de distribución y explotación; la inversión en esta área se ha elevado.

AÑO Denominación Nominal Sistema Destino 1994 Proyecto Derea 80 O.I. Riego 1998 EDAR Cardones 1400 E.D.R. Riego 2000 EDAR Hoya del Pozo 3000 O.I. Riego 2000 EDAR Bañaderos 450 E.D.R. Riego 2001 EDAR Bocabarranco 3000 O.I. Riego 2001 EDAR Sureste 6000 O.I. Riego 2002 EDAR Barranco Seco 21000 E.D.R. Riego 2002 EDAR Barranco Seco 6000 O.I. Riego

TABLA 5._EDAR CON PRINCIPALES TRATAMIENTOS TERCIARIOS POR DESALINIZACIÓN.

FUENTE: Datos facilitados por el Consejo Insular de Aguas de Gran Canaria.

20

II-ESTADO DEL ARTE

2.1. Producción

2.1.1. Proceso de producción de los lodos.

Los lodos de las estaciones depuradoras son recogidos durante las etapas de depuración

del afluente recibido, acción en la cual es eliminada la contaminación e impurezas

incorporadas en dichas aguas residuales. Por tanto los lodos son la recolección de los

subproductos contaminantes extraído de las aguas tratadas en los decantadores primarios y

secundarios de los respectivos tratamientos.

De forma más explícita debemos explicar que los procesos de depuración de aguas

residuales, las aguas se ven desprovistas de materia, generando lodos, en dos etapas

(Figura II.1). En la primera etapa, denominada tratamiento primario, por simplemente

fenómenos físicos se produce una separación de parte de los sólidos en suspensión debido

a su densidad mediante un decantador, decantador primario.

En la segunda etapa, denominada tratamiento secundario, una parte de la materia

orgánica solubilizada es metabolizada a dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O), y la otra

parte es transformada en materia viva a través del desarrollo de un cultivo microbiano, el

proceso más usual es denominado fangos activos. Luego en los decantadores secundarios,

se permite la separación por sedimentación de los flóculos o formaciones de

microorganismos (realmente contienen microorganismos, materia orgánica y algo de materia

inorgánica) por medio del efecto de floculación. En ocasiones, el exceso de sólidos

decantados es recirculado al decantador primario.

La contaminación de las aguas queda contenida en los fangos o lodos, que son los

sólidos extraídos de los decantadores primarios y secundarios, debido a que los flóculos

adsorben parcialmente los contaminantes. En la mayoría de los casos es necesario un

tratamiento posterior de los fangos, habitualmente por tratamiento de digestión, tanto para su

estabilización antes de su aprovechamiento como para su eliminación parcial.

Figura II.1._ ESQUEMA GENERAL LÍNEAS DE UNA E.D.A.R.

21

Relativo a la línea de fangos, en la siguiente figura II.2. (Corbitt, 2003) se esquematiza la

interactuación de los procesos y métodos de tratamientos del lodo junto a las funciones que

designan a cada proceso.

Figura II.2._ ESQUEMA LÍNEAS DE LODOS DE UNA E.D.A.R.

22

2.1.2. Composición

La composición de los lodos de depuradoras de aguas residuales urbanas se determina

según su generación. El aumento de la producción de lodos procedentes de la depuración de

aguas residuales obliga a su correcta gestión, la cual es marca por la composición de los

lodos, aunque variable, puede convertirles en una fuente de materia orgánica y de elementos

fertilizantes para su utilización en la actividad agraria.

Los fangos procedentes de decantación primaria son generalmente de consistencia

limosa y color de marrón a gris, volviéndose sépticos y dando mal olor con gran facilidad.

Los fangos procedentes del tratamiento secundario, en el caso de fangos activados, son

de color marrón, relativamente ligeros, y debidos a un buen aireados en el caso general, no

suelen producir olor con tanta rapidez como los fangos primarios. Aunque en el caso de no

estar suficientemente aireados se aproximan a las condiciones sépticas, se oscurece su color

y producen un olor tan fuerte como el fango primario. El lodo digerido tiene color entre

marrón oscuro y negro, y contiene cantidades relativamente elevadas de gas. Además un

lodo digerido es menos putrescible que un lodo no digerido.

La composición del lodo es heterogénea y varía en función de la composición de las

aguas residuales y las condiciones ambientales, así como con la procedencia del lodo. Las

características más importantes pueden resumirse en la Tabla 6.

CARACTERÍSTICAS LODOS PRIMARIOS

LODOS SECUNDARIOS

LODOS PRIMARIOS +

SECUNDARIOS DIGERIDOS

SS1 (g/ hab * d) 30-36 18-29 31-40 Contenido en agua (%) 92-96 97.5-98 94-97 SSV2 (% SS) 70-80 80-90 55-65 Grasas (% SS) 12-16 3-5 4-12 Carbohidratos (% SS) 8-10 6-8 5-8 Ph 5.5-6.5 6.5-7.5 6.8-7.6 Fósforo (% SS) 0,5-1,5 1,5-2,5 0,5-1,5 Nitrógeno (% SS) 2-5 1-6 3-7 Bacterias patógenas (Nº/100 ml) 102-105 100-1000 10-100 Organismos parásitos (Nº/100 ml) 8-12 1-3 1-3 Metales pesados (Zn, Pb, Cu) (% SS) 0,2-2 0,2-2 0,2-2

1 Sólidos en suspensión 2 Sólidos en suspensión volátiles

TABLA 6_ COMPOSICIÓN CARACTERÍSTICA DE LOS LODOS DE DEPURADORA

FUENTE: (HERNÁNDEZ Y COL., 2004).

23

CARACTERÍSTICAS AGRONÓMICAS DE LODOS E.D.A.R. BARRANCO SECO II

pH 7,8 Materia Orgánica (%) 63 Nitrógeno- Total (% ) 4,5 N-amoniacal ( % ) 0,7 Fósforo (% P2O5 ) 5,0 Potasio (% K2O ) 0,2 Calcio (% CaO ) 5,6

TABLA 7_COMPOSICIÓN CARACTERÍSTICA AGRONÓMICAS DE LOS LODOS DE E.D.A.R. DE BARRANCO

SECO II

FUENTE: (ANTONIO MARRERO DOMÍNGUEZ... (ET AL.); 1997; CONSORCIO INSULAR DE

APROVECHAMIENTOS DE AGUAS DEPURADAS DE G.C.).

Estas tablas anteriores vienen determinadas de antemano por los componentes de la fuente

que los produce, las aguas residuales que originan los lodos. Las características en la

comunidad autónoma de Canarias de las aguas residuales y de sus correspondientes aguas

depuradas, su importancia es crucial pues la tipología de lodo producido es consecuencia

directa de las características del agua residual tratada.

CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES ANTES Y DESPUÉS DEL TRATAMIENTO POR INDICADOR. CANARIAS. 2003-2006. (miligramos/litro).

2006 2005 2004 2003 Demanda química oxigeno (DQO) Antes 958,8 569,48 1036,7 720,2

Después 95,1 56,88 116 103,7 Demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) Antes 509,8 246,61 601,3 466,5

Después 47,6 15,3 56,7 62,2 Sólidos en suspensión Antes 362,3 252,06 389,7 284,2

Después 31,3 22,25 34,7 35,9 Nitrógeno total Antes 32 44,23 23,1 16,6

Después 11,3 16,14 12,6 15,9 Fósforo total Antes 16 7,04 7,7 4,3

Después 4 2,68 3,7 3,7 Metales Antes 0 0 0 0

Después 0 0 0 0

TABLA 8._CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES EN EL PROCESO DE TRATAMIENTO

DEPURACIÓN

FUENTE: Secretaría General de Medio Ambiente; Ministerio de Medio Ambiente, Medio Rural y Marino (MMARM).

El contenido en agua de los lodos incrementa el volumen de éstos, incrementando el

coste de transporte y disposición en vertederos. También favorece la actividad biológica (con

el consecuente desprendimiento de malos olores) y la lixiviación en vertederos. El agua de

los lodos es de tres tipos: agua libre (70-75%), agua en los flóculos (20-25 %) y agua

24

absorbida (1%). El agua libre se puede separar fundamentalmente por procesos de

sedimentación, el agua de los flóculos por separación mecánica (filtración y centrifugación); el

agua adsorbida se puede eliminar utilizando acondicionadores químicos y/o mediante calor.

Según lo anterior diferenciamos por % de humedad los lodos producidos en cada isla.

CONCEPTOS G.C. LZT FTRA TNRF GMRA HRR

A.R. urbana depurada (m3/a) 27.000.000 6.100.000 3.900.000 14.235.000 370.000 130.000

Producción lodos (26% ton ms/año) 8.019 1.812 1.158 4.228 110 39

Contenido en material seca del fango (%) 26% 26% 26% 26% 26% 26%

Producción de fangos deshidratados (con el 74% de agua). (ton ms/año)

30.842 6.968 4.455 16.261 423 149

TABLA 9._COMPOSICIÓN DE % HUMEDAD DE LOS LODOS DE PLANTAS DE AGUAS RESIDUALES DE

C.A.C.

FUENTE: Datos facilitados por el Consejo Insular de Aguas de Gran Canaria

2.1.3. Situación actual y perspectivas

El desarrollo del Plan Nacional de Saneamiento y Depuración ha aumentado la

producción de lodos procedentes de las estaciones depuradoras por exigencia, y su empleo

en el sector agrícola ha sido una de las soluciones escogidas para lograr una gestión

adecuada.

GRÁFICA 3._ PRODUCCIÓN DE LODOS DE LAS INSTALACIONES DE DEPURACIÓN DE AGUAS

RESIDUALES A NIVEL NACIONAL

FUENTE: Secretaría General de Medio Ambiente; Ministerio de Medio Ambiente, Medio Rural y Marino.

25

La aplicación de los lodos como abono agrícola, tal como a nivel nacional se aplica

actualmente de forma mayoritaria, no sólo es respetuosa con el medio ambiente, sino que

además contribuye a mejorar las propiedades físicas, químicas y biológicas de los suelos

sobre los que se aplica, paliando los problemas de erosión, dependencia de productos

químicos y carencias orgánicas y minerales.

La tabla siguiente muestra el volumen y evolución del destino final de los lodos

generados en la depuración de las aguas residuales medidos como materia seca en

toneladas.

TABLA 10_ DESTINO DE LODOS DE LAS INSTALACIONES NACIONALES DE DEPURACIÓN DE AGUAS

RESIDUALES.

FUENTE: INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICA (INE): " Suministro y Tratamiento del Agua"

Tal como se aprecia de inmediato una evolución sobresaliente del porcentaje del

51,67 % de los lodos destinados a la agricultura, en menos de una década (1997-2006).

Mientras se mantiene el porcentaje de lodos destinados a los vertederos en el mismo periodo,

siendo del 21,71 %. Aunque respecto a los lodos destinados a la incineración con

recuperación de energía no presentan una evolución constante, pues en el año 2003 de un

incremento del 73,96 % se disminuye el porcentaje destinado a tal fin en el 2006 en un 22,62

%.

Destaca claramente, el porcentaje de los lodos generados en el 2006 tienen como

destino mayoritario la agricultura, un volumen del 64,51 % del conjunto de lodo producido en

el año.

GRÁFICA 4._ REPRESENTATIVA DE LA TABLA DEL DESTINO DE LODOS DE LAS INSTALACIONES DE DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES

FUENTE: Secretaría General de Medio Ambiente; Ministerio de Medio Ambiente, Medio Rural y Marino.

26

A nivel estatal, se han encontrado con muchas dificultades en la cuantificación de la

producción de lodos debido a la falta de datos existente por la reticencia a proporcionar

información por parte de los gestores de los lodos, por lo que existen muchas deficiencias.

Aunque no se dispone en España de datos cuantitativos verificados y comprobados ni sobre

la generación de lodos ni sobre su gestión, la producción de lodos en 1998 estuvo entorno a

800.000 Toneladas de materia seca, lo que equivale, en términos de residuos (lodo

deshidratado), a unos 3,5 millones de toneladas. Estos lodos fueron destinados a:

USO AGRÍCOLA 51%

A VERTEDERO 22%

INCINERADO 4%

Durante el año 2005 a nivel nacional, la producción de lodos fue de 1.547.976 t de materia

seca, repartidas por CC.AA. de la siguiente manera.

Generación de lodos de depuradora por Comunidades Autónomas en el 2005. [4]

COMUNIDAD AUTÓNOMA TON M.S./AÑO

Andalucía 312.500

Aragón 41.000

Asturias 36.000

Baleares 29.000

Canarias 111.762

Cantabria 18.000

Castilla y León 81.000

Castilla la Mancha 56.000

Cataluña 200.000

Ceuta 1.200

Comunidad Valenciana 130.000

Extremadura 36.000

Galicia 90.000

27

La Rioja 8.000

Madrid 178.000 -342.862

Melilla 1.100

Murcia 37.000

Navarra 11.314

País Vasco 63.000

España 1383114 -1547976

TABLA 11_ GENERACIÓN DE LODOS DE DEPURADORA POR COMUNIDADES AUTÓNOMAS EN EL 2005.

FUENTE: Secretaría General de Medio Ambiente; Ministerio de Medio Ambiente, Medio Rural y Marino. En el marco autonómico, vemos en la siguiente tabla sobre recogida y tratamientos de las

aguas residuales por clase de indicar medio ambiental designado por el M.M.A.R.M.

registrados por el INE, de forma anual el volumen de agua residual recogida, el volumen de

agua tratada y el volumen de agua reutilizada.

RECOGIDA Y TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES POR CLASE DE INDICADOR. CANARIAS.

1999-2006. (*). VOLUMEN (m3/ día): 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999

aguas residuales recogidas 376.898 292.285 270.007 346.357 294.887 241.054 250.027 238.545

aguas residuales tratadas 297.054 258.900 209.647 224.998 207.657 166.612 181.895 142.398

total de agua vertida 210.703 209.590 188.229 228.361 165.554 159.096 68.635 70.963

Total de agua reutilizada 166.195 81.013 81.777 117.996 102.440 78.132 98.737 71.436

IMPORTE TOTAL (Miles de Euros) gastos en inversión de la recogida y tratamiento de aguas residuales

7.823 3.452 3.919 7.600 423 2.989 62.842 10.091

cuotas de saneamiento y depuración 47.493 44.236 47.324 37.347 33.460 28.758 25.916 11.335

(*) A partir del año 2004 se ha procedido a incorporar en estos apartados las aguas residuales no procedentes de la red de distribución (pluviales, extracción propia, u otras procedencias), mientras que hasta la estadística del año 2003 inclusive, se recogía exclusivamente la información sobre las aguas residuales procedentes de la misma. TABLA 12_RECOGIDA Y TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES POR CLASE DE INDICADOR MEDIO

AMBIENTAL. CANARIAS.

FUENTE: INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICA (INE):"Encuesta sobre el Suministro y Tratamiento del Agua".

28

Situación local Los datos de producción de lodos municipales están innatamente ligados al desarrollo

demográfico del municipio, pues será la variación de esta población y la población flotante de

determinadas temporadas, la pauta a seguir en la planificación de dichas infraestructuras.

Tal como ha sido considerado el desarrollo poblacional del municipio mostrado en tabla13:

EVOLUCIÓN DEMOGRÁFICA DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA

ENTRE 1996 Y 2007 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2007

355.563 352.641 358.518 370.649 376.953 377.056 377.203

TABLA 13._ EVOLUCIÓN DEMOGRÁFICA DEL MUNICIPIO DE LAS PALMAS DE G.C.

FUENTE: Instituto Nacional de Estadísticas, I.N.E. datos 2007

Abordaremos a continuación la situación actual de la producción de lodos en el marco

municipal, tal como podemos apreciar en la siguiente tabla, la estimación y evolución anual

de la producción de lodos, en toneladas y al 26% de materia seca, distribuido por E.D.A.R.

del municipio de Las Palmas de Gran Canaria, en función de los anteriores datos referidos a

las producciones de lodos de la isla de Gran Canaria.

PRODUCCIÓN ESTIMACIÓN POR E.D.A.R. DE L.P.G.C. ( fijada a la capacidad actual por E.D.A.R) % EDAR LPGC DE G.C. POR AÑO: 39,47% 8019 39,47% 12028,5 39,47% 20047,5 39,47% 22453,2

Producción Lodos (ton 26% m.s./año) Denominación % por EDAR 2000 2004 2008 2012 Bco. Seco I 29,89 945,94 1418,91 2364,85 2648,64Bco. Seco II 59,77 1891,88 2837,83 4729,71 5297,27La Tornera 0,52 16,31 24,46 40,77 45,67Tafira 1,24 39,14 58,71 97,86 109,60Tamaraceite 8,59 271,82 407,73 679,56 761,10Producc. Total Lodos (ton 26% m.s.)/Año de las E.D.A.R. de L.P.G.C. 3165,099 4747,649 7912,748 8862,278

PRODUCCIÓN REAL ANUAL DE LODOS (ton) y SEQUEDAD (%), E.D.A.R. DE L.P.G.C. EDAR 2005 2006 2007 2008

BARRANCO SECO II 6.337,37 (18,73%) 5.090,70 (21%) 4.808,17(19,6%) 7.762,32 (20%)

TAFIRA 33,64 (90%) 17,14 (90%) 33,16 2,38 (90%)

TAMARACEITE 11,60 (90%) 9,56 (90%) 0 3,28 (90%)

TENOYA 28,50 (90%) 23,56 (90%) 9,76 6,52 (90%) TABLA 14._ ESTIMACIÓN DEL VOLUMEN DE PRODUCCIÓN DE LODOS (26% m.s./año) POR LAS E.D.A.R. DEL

MUNICIPIO DE LAS PALMAS GRAN CANARIA.

FUENTE: Elaboración propia a partir de los datos facilitados por el Consejo Insular de Aguas de Gran Canaria y Empresa Mixta de Aguas de Las Palmas, S.A. , EMALSA

En esta tabla de datos nos muestra el peso de producción de lodos del municipio respecto al

resto de la isla de G.C., la producción de lodos diferenciados por depuradora generadora de

29

los mismos, el porcentaje que emite cada E.D.A.R. local y la evolución estimada del volumen

en doce años.

Podemos apreciar explícitamente en la siguiente gráfica, relativa a la estimación del

desarrollo de la producción de los lodos distribuidos por cada E.D.A.R. municipal y

considerando la población correspondiente por cuatrienio, las evoluciones indicadas en los

datos de anteriores referidos al desarrollo demográfico y al volumen de producción de lodos

por cada E.D.A.R. municipal.

ESTIMACIÓN DE LA EVOLUCIÓN EN PRODUCCIÓN DE LODOS POR EDAR DEL MUNICIPIO DE L.P.G.C.

2364,85 2648,64945,94 1418,91

2837,831891,88

4729,71 5297,27

24,4616,31

45,6740,77

58,7197,86 109,60

39,14

679,56407,73

761,10

271,82

370649

376953

377056

377203

10

100

1000

10000

100000

1000000

2000 2004 2008 2012

E.D.A.R. DE L.P.G.C.

Ton al 26% M.S.

EDAR BARRANCO SECO I EDAR BARRANCO SECO II EDAR LA TORNERA

EDAR TAFIRA EDAR TAMARACEITE DEMOGRAFÍA LPGC

358518

GRÁFICA 5._ ESTIMACIÓN DE LA EVOLUCIÓN EN PRODUCCIÓN DE LODOS POR E.D.A.R. DE LAS

PALMAS DE GRAN CANARIA.

FUENTE: Elaboración propia a partir de los datos facilitados por el Consejo Insular de Aguas de Gran Canaria

Tal como se aprecia en la gráfica se produce un incremento elevado en el primer

cuatrienio 2000-2004, el cual llega a ser del 33,33% durante dicho periodo, consecuencia

directa de la gestión formalizada del agua residual.

Después se observa mas pronunciada la pendiente del segundo cuatrienio, donde

alcanza un desarrollo en producción de lodos del 40 % en el 2008 respecto al 2004.

Siendo ésta la variación porcentual mayor desarrollada en la producción de lodos por las

depuradoras municipales correspondiendo con el fuerte aumento de agua depurada y al

álgido desarrollo de tratamientos en las líneas de depuración de las estaciones.

Y por último, en el tercer cuatrienio comprendido entre los años 2008-2012, se estima un

crecimiento porcentual en la producción de lodos municipales mas atenuado, rodando el

11% ya que se supone una expansión demográfica estable respecto a los ocho años

30

anteriores o de un crecimiento prudencial sin grandes repuntes demográficos y una

evolución de tratamientos de depuración eficaces con los residuos que generan.

EVOLUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE LODOS DE EDAR EN L.P.G.C.

33,6417,14

33,16

11,60 9,56

28,50

9,76

6.337,37 7.762,324.808,175.090,70

2,38

3,98

0

6,5223,56

1

10

100

1000

10000

2005 2006 2007 2008

AÑOS

Ton al M.S./ Año

EDAR BARRANCO SECO II (20% M.S.) EDAR TAFIRA (90% M.S.)EDAR TAMARACEITE (90% M.S.) EDAR TENOYA (90% M.S.)

GRÁFICA 5.1._ EVOLUCIÓN EN PRODUCCIÓN DE LODOS POR E.D.A.R. DE LAS PALMAS DE GRAN

CANARIA.

FUENTE: Elaboración propia a partir de los datos facilitados por Empresa Mixta de Aguas de Las Palmas S.A. EMALSA

Otra forma de analizar los datos de las producciones de las E.D.A.R. de L.P.G.C. y la

demografía local, es agrupando la producción de cada depuradora enfrentada por

cuatrienios respecto al resto y al desarrollo poblacional.

Podemos observar en la siguiente gráfica 6 y 6.1., una triple comparativa de

generación de lodos pues se contrasta entre las propias E.D.A.R. de L.P.G.C., entre los

cuatrienios desarrollados en un periodo estimado de doce años y con la carga demografía

que corresponde a tales producciones de lodos.

31

ESTIMACIÓN COMPARATIVA DE LA PRODUCCIÓN DE LODOS POR EDAR DEL MUNICIPIO DE L.P.G.C. FRENTE A LA

DEMOGRAFÍA

2364,85 2648,64

945,94 1418,91

2837,831891,88

4729,71 5297,27

24,4616,31

45,6740,7758,71

97,86 109,60

39,14

679,56407,73

761,10

271,82

376953 377203

10

100

1000

10000

100000

1000000

2000 2004 2008 2012AÑOS.

Ton al 26% M.S.

EDAR BARRANCO SECO I EDAR BARRANCO SECO II EDAR LA TORNERA EDAR TAFIRA EDAR TAMARACEITE DEMOGRAFÍA LPGC

358518

GRÁFICA 6._ ESTIMACIÓN COMPARATIVA DE LA PRODUCCIÓN DE LODOS POR E.D.A.R. DE LAS

PALMAS DE GRAN CANARIA FRENTE A LA CARGA POBLACIONAL.

FUENTE: Elaboración propia a partir de los datos facilitados por el Consejo Insular de Aguas de Gran Canaria

COMPARATIVA DE LA PRODUCCIÓN REAL DE LODOS POR EDAR DE L.P.G.C. FRENTE A LA DEMOGRAFÍA

5.090,706.337,37

4.808,177.762,32

23,5628,50

6,529,7617,14

33,16

2,38

33,64

1,00

9,563,98

11,60

376953 377203

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

2005 2006 2007 2008AÑOS.

Unidades EDAR:Ton M.S.

EDAR BARRANCO SECO II (20 % M.S.) EDAR TENOYA (90 % M.S.) EDAR TAFIRA (90% M.S.) EDAR TAMARACEITE (90% M.S.)DEMOGRAFÍA LPGC

358518

GRÁFICA 6.1._ COMPARATIVA DE LA PRODUCCIÓN DE LODOS POR E.D.A.R. DE LAS PALMAS DE

GRAN CANARIA FRENTE A LA CARGA POBLACIONAL.

FUENTE: Elaboración propia a partir de los datos facilitados por Empresa Mixta de Aguas de Las Palmas S.A. EMALSA

32

En las gráficas 6 Y 6.1. se contrastan la estimación y realidad de la producción de lodos

entre los cuatrienios 2000-2004, 2004-2008 y 2008-2012, permitiendo destacar la variación

temporal tanto en la producción de lodos con el aumento de caudal de depuración y la

demografía. Además de presentar la producción real entre 2005-2008 respecto a la

producción estimada, un incremento positivo en la EDAR de Barranco Seco II. Respecto a

las EDAR de Tafira, Tamaraceite y Tenoya destaca que las producciones generadas en el

periodo 2005-2008, son inferiores en la generación real que las estimaciones realizadas en

el año 2000

Además adentrándonos por cada cuatrienio, se palpa claramente los diferentes rangos de

generación estimada de lodos por depuradora estudiada, sobresaliendo siempre el volumen

gestionado por la E.D.A.R. de Barranco Seco II. Éste alcanza cotas de un 50% de diferencia

respecto a su inmediata inferior, en su momento Barranco Seco I, la segunda depuradora

que generaba mayor volumen de lodos municipales e integrada actualmente en la E.D.A.R.

de Barranco Seco II.

También se puede captar el incremento en la producción de lodos, correlativo a la expansión

demográfica que surge en el periodo estudiado.

33

2.2. Los L.E.D.A.R.U. respecto al medio ambiental

Los lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas, L.E.D.A.R.U., sin ser

tratados adecuadamente o tratados negligentemente, debido a su volumen y composición,

plantean graves perjuicios en diferentes áreas medioambientales. Estructurando dichos

inconvenientes según área, contaminan mediante diversos procedimientos, destacamos los

siguientes:

Aguas por:

- vertidos directos al mar;

- lixiviación de los vertidos enterrados, contaminando las aguas subterráneas;

- escapes de la red sanitaria;

Aire debido a:

- desprendimiento de olores desagradable;

- emisiones por tratamientos térmicos de lodos;

Suelo contaminado por contener o excesos de:

- componentes parasitarios;

- patógenos;

- metales pesados;

Iniciando el análisis con la contaminación sufrida por las aguas, debemos exponer que

hasta hace poco tiempo el destino principal de este residuo era el vertido al mar [13].

Actualmente este nocivo procedimiento suele descartarse, además es doble despropósito

pues al evitar contaminar con vertidos directos de aguas residuales al mar o a otros

acuíferos, se finalice el ciclo vertiendo los lodos producidos por la depuración de las aguas

residuales iniciales, los cuales son más tóxicos que las propias aguas residuales.

Segundo, en esta área debemos considerar el daño medioambiental ejercido en las aguas

subterráneas por el arrastre mediante lixiviación de los organismos patógenos existentes en

los lodos sin tratar. Circunstancias que se presentan sin dificultad en situaciones como los

enterramientos de los lodos y la acción consiguiente de lluvias o de riego. [14]

Además en la contaminación de las aguas debe contemplar también los escapes de los lodos

en la propia red sanitaria, producidos por fugas de conductos o en las líneas de tratamiento

de las E.D.A.R.

Por otra parte, la afección de los L.E.D.A.R.U. en el aire destaca considerablemente

en las situaciones en las cuales los lodos sin tratar o en mal tratamiento, se sitúan cerca de

34

poblaciones. Sus componentes orgánicos y posteriores putrefacciones emiten desagradables

olores.

Aunque los olores contaminen de forma muy perceptible, se provoca un perjuicio

medioambiental en el aire superior al emitir gases a la atmósfera. Eliminar los lodos por

tratamientos térmicos (pirólisis e incineración) tiene ventajas destacadas como tratamiento

previo a la eliminación: aprovechamiento energético, erradicación de todo tipo de

microorganismos además de los compuestos tóxicos orgánicos, y disminución del volumen

(alrededor del 50% en lodos secos). La principal desventaja de este tipo de procesos está en

las posibles emisiones a la atmósfera que obligan a las plantas a instalar costosos sistemas

de limpieza de gases de emisión, asimismo tampoco son procesos definitivos ya que no

producen la eliminación total de los residuos.

Debemos incidir en que entre los componentes emitidos más importantes están las partículas

sólidas, gases ácidos ( como el dióxido de azufre, cloruro de hidrógeno y fluoruro de

hidrógeno), metales pesados como plomo, mercurio, cadmio, etc.., además del monóxido de

carbono y compuestos orgánicos normalmente en bajas concentraciones. Estos compuestos

orgánicos, a pesar de representar un volumen pequeño frente a los otros compuestos,

poseen una gran importancia debido a su alta toxicidad. De estos compuestos orgánicos,

también llamados micropolulentes, destacan los PACs (compuestos aromáticos policíclicos) y

los PCDD/Fs (policlorodibenzodioxinas y policlorodibenzofuranos) conocidos como dioxinas.

[15]

Por último, los L.E.D.A.R.U. interfieren en el área medioambiental del suelo pues las

técnicas de aprovechamiento más empleadas son la aplicación en suelos para su

conservación y usos agrícolas. Sin embargo, aparecen ciertos riesgos para el medio

ambiente relacionados con la presencia de metales pesados y contaminantes orgánicos, que

deben tenerse muy en cuenta en el empleo de cualquier técnica de aprovechamiento del

lodo, y que requieren de los oportunos estudios.

En la utilización de los lodos en la agricultura debe ser considerada las cantidades y

composiciones de los mismos y las características del suelo en el que se emplean.

Dentro de la composición los lodos (apartado 2.1.2) seguimos detalladamente los metales

pesados, pues tienen carácter tóxico para los seres vivos por encima de ciertos umbrales.

Perturban a las cadenas alimenticias, provocando un efecto de bioacumulación entre los

organismos de la cadena trófica. La causa de ello es la alta persistencia de los metales

pesados en el entorno, por la inexistencia de función biológica definida de los mismos. Entre

los efectos de los metales pesados sobre la digestión decir, que la toxicidad de los metales

pesados sobre las bacterias mecánicas decrecen en el siguiente orden: Cr > Cu > Zn > Cd >

Ni. [3] Siendo el zinc, el metal tóxico que comúnmente presenta la mayor concentración de

todos los metales en lodos.

35

La procedencia de contaminación por metales pesados en los lodos es variada. De las vías

de contaminación en los lodos, resaltan dos procedimientos colaterales:

• vertidos ilegales a la red de alcantarillado de aceites lubricantes usados con altos

contenidos en plomo (situación en recesión, por las mejoras introducidas en la gestión

de dichos residuos y fundamentalmente por la introducción de las gasolinas sin

plomo), pinturas y colorantes con ciertos niveles de plomo, vertidos de taladrinas

(sustancias utilizadas en la industria metalúrgica como refrigerantes y lubricantes) con

alto contenido en metales como por ejemplo níquel, pilas botón con elevados niveles

de níquel, cadmio o mercurio procedentes del ámbito doméstico, residuos originados

por la industria del decapado que pueden contener cromo, zinc, etc.

• la corrosión de tuberías y depósitos metálicos, incluida la proveniente del arrastre por

baldeo de calles o por las aguas pluviales, siendo un buen ejemplo de ello el plomo

procedente de la combustión de las gasolinas o los metales provenientes de procesos

de corrosión diversos, depositados en el medio urbano.

En cuanto a la aplicación de lodos en montes (caso improbable en Canarias por ser la

mayoría del monte de protección natural), testear la degradación con el tiempo de LAS

(alquilbenceno sulfonatos lineales) y NPEs (suma de los compuestos nonilfenólicos NP,

NP1EO y NP2EO), que son los contaminantes orgánicos que suelen encontrarse en

concentraciones muy altas en lodos.

Respecto al compostaje de lodos para su aplicación en suelos es uno de los

tratamientos mejor aceptado para este residuo, pues no solo mejoran sus propiedades físicas

y se garantiza la ausencia de patógenos, además produce la degradación de algunos de los

compuestos orgánicos contaminantes que contiene el fango, como LAS, NPEs, DEHP (di(2-

etilhexil)ftalato) o PAHs (hidrocarburos aromáticos policíclicos). Sin embargo, durante el

compostaje se produce la degradación de compuestos orgánicos contaminantes que contenía

el lodo de partida, pero existen indicios acerca de la formación de PCDD/Fs

(policlorodibenzo-p dioxinas/furanos) durante el proceso que puede hacerlo peligroso para el

medio ambiente, por encontrarse estos compuestos entre aquéllos que necesitan limitación.

También, la contaminación del suelo por mala práctica de verter directamente los

lodos sin tratar en el suelo, supone que la existencia de organismos patógenos en lodos con

una gran capacidad de transmisión y pudiendo producir enfermedades en el hombre o en

animales como consecuencia de la aplicación de lodos en suelos.

36

A sus tóxicos efectos, debe unirse el problema que plantean por su supervivencia en las

aguas, vegetales y suelo, en ocasiones supera los 3 meses.

Como hemos referido en el desarrollo del esquema inicial de este apartado sobre los

medios destacados de contaminación medioambiental, tanto en el agua como en el aire y por

supuesto en el suelo, son inconvenientes en este momento de los lodos de depuradoras de

aguas residuales a gestionar medioambientalmente y de cara al futuro es fundamental añadir

las siguientes observaciones:

• El aumento de la demanda de tratamiento de aguas residuales, debido al gran

crecimiento de los núcleos urbanos existentes, como al desarrollo de nuevos núcleos

urbanos.

• Restricciones y requisitos estrictos para la aplicación de lodos de depuradora en

agricultura.

• Mayor control sobre los vertidos líquidos industriales a los sistemas integrales de

saneamiento, para evitar que lleguen a las depuradoras vertidos que incrementen la

cantidad o peligrosidad de su carga contaminante.

• Mejora de los procesos de tratamiento de lodos, reducción del porcentaje de producción

de lodos y mayor aprovechamiento de los mismos, aumentando opciones mejor situadas

en la jerarquía de tratamiento de residuos.

• Seguimiento de los efectos ambientales de las instalaciones de tratamiento de lodos y del

destino final de los mismos especialmente, sobre el suelo como aplicación en agricultura.

37

2.3. Problemática de los L.E.D.A.R.U. en otros países. Resolución.

A nivel internacional, la problemática de los lodos de las estaciones depuradoras de

aguas residuales urbanas es diferente en función del grado de desarrollo que presente el

país. En los países que tratan los residuos de sus aguas depuradas es palpable la

preocupación en los mismos por reducir la generación de lodos y encausar la reutilización de

dichos residuos en diferentes vías.

2.3.1 Países miembros de la Unión Europea. En los países comunitarios se observa que la puesta en práctica progresiva de la directiva del

tratamiento de las aguas residuales urbanas en todos los estados miembros (91/271/EEC)

está aumentando las cantidades de generadas de lodos de aguas residuales. La cantidad de

lodos generados en la UE ha aumentado fuertemente, de un importe de 9,8 millones de

toneladas de materia seca en 2007, frente a 5,5 millones de toneladas en 1992.

TABLA 15._PRODUCCIÓN TOTAL DEL LODO DE AGUAS RESIDUALES URBANAS (KILOGRAMO M.S.).

FUENTE: Datos de Eurostat; Estadísticas ambientales: Meta datos del agua de la EUROSTAT en formato de SDDS: Metodología sumatoria.

38

Tal como se muestra en la tabla_15 referente a la producción total del lodo de aguas

residuales urbanas (kilogramo m.s.).

Los sólidos acumulados se separaron de varios tipos de agua húmeda o mezclada con un

componente líquido como resultado de un proceso natural o de artificial. Destacando como

máximo productor Alemania seguida por España con un 48% menos, aunque es en función

del volumen depurado en los países de UE.

Mientras que existen muchas soluciones técnicas para el tratamiento previo del lodo en la

instalación de tratamiento las aguas residuales, cuando el lodo sale de la planta hay

básicamente tres maneras tradicionales de tratamiento del lodo.

Primero, la descarga o vertido del lodo. Siendo la peor opción desde el punto de vista

ambiental, conlleva todos los riesgos relacionados con el vertido: las emisiones de metano, la

contaminación del sitio y desperdicia las ventajas potenciales del lodo (como los nutrientes).

Advertimos en la tabla_16, las cantidades de lodo destinadas sin ninguna función útil a

puntos o áreas del terraplén o sitios especiales del depósito, en los países de la UE.

TABLA 16._VOLUMEN DE LODOS PROCEDENTES DE AGUAS RESIDUALES URBANAS (1000 m³ M.S.)

DESTINADOS DIRECTAMENTE A VERTEDEROS EN LOS PAÍSES MIEMBROS DE LA UE.

FUENTE: Datos de Eurostat; Estadísticas ambientales: Meta datos del agua de la EUROSTAT en formato de SDDS:

Metodología sumatoria.

39

Se reflejan dos situaciones perjudiciales en los datos del volumen de L.E.D.A.R.U. cuyo

destino directo son los vertederos. Dichas situaciones son que España es el miembro

comunitario que mayor cantidad envía a vertederos, y además que siendo el segundo

generador de estos residuos tras Alemania, país que sólo vierte el 3% de lodo sin tratar frente

al 22% de L.E.D.A.R.U. españoles destinados a vertederos.

Estas estadísticas de fuentes europeas ratifican los datos y causas ya comentados en el

apartado 2.1.3. del presente estudio, donde se analizaba la situación actual a nivel estatal.

Segunda opción tradicional de tratamiento del lodo es el tratamiento térmico (p.e.

incineración). Mientras ofrece una solución simple y eficiente especialmente para las

aglomeraciones grandes también tiene importantes desventajas como problemas con la

aceptación pública, altos costes de construcción y la facilidad de operación ("quema del

agua"). La incineración del lodo de depuradoras de aguas residuales urbanas (en 1000 m³),

todo el lodo dispuesto por la incineración directa o después de mezclar con la otra basura.

TABLA 17._VOLUMEN DE LODOS DE DEPURADORAS PROCEDENTES DE AGUAS RESIDUALES URBANAS (1000

m³ M.S.) INCINERADOS EN LOS PAÍSES MIEMBROS DE LA UE.

FUENTE: Datos de Eurostat; Estadísticas ambientales: Meta datos del agua de la EUROSTAT en formato de SDDS:

Metodología sumatoria.

40

La tercera opción popular es reciclaje del lodo de aguas residuales en tierra (generalmente

después del tratamiento previo apropiado). Esta opción ofrece muchas ventajas como los

lodos de aguas residuales son fertilizante muy bueno y tienen notable potencial de la mejora

del suelo. Desafortunadamente presentan también peligros - hay riesgo de concentración de

sustancias potencialmente peligrosas en los suelos, conjuntamente abre la presencia de

sustancias y sus impactos causan la posibilidad de la amenaza a la salud pública y al

ambiente. El hecho que la calidad del lodo varía entre las diferentes depuradoras de aguas

residuales, tan bien como cambian con el tiempo - hacen aún más complicados el control

apropiado de lodo y su uso.

Hay diferencias grandes para los estados miembros se referentes al reciclaje del lodo en

agricultura. En algunos países es la manera más popular de tratar de lodo - en alguno otro el

lodo no se utiliza en absoluto. Es debido a las varias razones:

- el nivel de contaminación que hace el lodo inadecuados,

- carencia de confianza de granjeros y los consumidores,

- escasez de tierra disponible en la distancia adecuada,

- competición del otro fertilizante orgánico (p.e.: abono).

ALEMANIA

El país germánico es uno de los miembros comunitarios con niveles de producción de lodos

superior a España, tal como se observa en los anteriores datos estadísticos europeos. Tal

como indicamos el origen del lodo de aguas residuales es producido por la sedimentación

después del tratamiento de las aguas residuales, de ello que sea uso frecuente como

fertilizante agrícola debido a su alto contenido del nitrógeno y del fosfato. Esta práctica se

está reduciendo perceptiblemente en Alemania debido a la legislación terminante, pues el

lodo de aguas residuales contiene sustancias nocivas que se podrían dispersar y acumular

en la tierra. Como medida preventiva, solamente el lodo de aguas residuales de alta calidad

todavía se utiliza en agricultura. El resto se incinera y se utiliza en la producción energética.

Sin embargo, las sustancias peligrosas pueden también ser emitidas cuando el lodo se

quema en centrales eléctricas y plantas del cemento. Las soluciones técnicas desarrolladas y

probadas para el uso y la disposición respetuosos del medio ambiente del lodo de aguas

residuales incluyen:

• tratamiento (secado)

• reutilización (agricultura)

• combustión (emisiones y producción de la energía)

41

2.4. Contemplación de los L.E.D.A.R.U. según normativas

Actualmente existe escasez de información y de estadísticas debido, tanto a

deficiencias en la legislación o en su aplicación, como a la falta de homogeneidad en los

registros administrativos entre CC.AA. Debido a ello se dificulta el conocimiento de la

situación respecto a infraestructuras, gestores, tratamiento y destino de los residuos, así

como su contribución a las emisiones de gases de efecto invernadero, GEI.

NORMATIVA EUROPEA

LODOS DE EDAR

• Directiva 86/278/CEE del Consejo de 12 de junio de 1986 relativa a la protección del

medio ambiente y, en particular, de los suelos, en la utilización de lodos de depuradora en

agricultura, estableció los principios que deben presidir las regulaciones nacionales sobre

la utilización de lodos en la agricultura, buscando un equilibrio entre el interés agrario y el

ambiental. La citada Directiva prohíbe el empleo de lodos sin tratar, salvo en los casos de

inyección directa o enterramiento en el suelo, si lo autorizan los Estados Miembros (en

España no está autorizado).

• Working document on sludge (3º draft). Tercer borrador del documento de trabajo de

lodos (27 de Abril de 2000). Comisión europea.

• Dictamen 2001/C 14/26 del Comité Económico y Social sobre la revisión de la Directiva

86/278/CEE del Consejo relativa a la utilización de los lodos de depuradora en agricultura.

• Decisión de la Comisión de 28 de agosto de 2001 por la que se establecen los criterios

ecológicos para la concesión de la etiqueta ecológica comunitaria a las enmiendas del

suelo y los sustratos de cultivo.

• Directiva del Consejo de la UE 91/271/CEE sobre tratamiento de aguas residuales

urbanas. Se trata de la Directiva fundamental en cuanto normativa de tratamiento de

aguas se refiere ya que marca los plazos y tratamientos de depuración de las aguas

residuales urbanas, estableciendo las características para que determinadas zonas deban

ser declaradas como sensibles. También establece que los lodos se reutilizarán cuando

sean aptos para ello; se considera que el uso del lodo en agricultura es una solución

sostenible, siempre que se asegure que la calidad del lodo es compatible con las

42

exigencias de protección del medio ambiente y de la salud humana y se señala que los

distintos procedimientos para su eliminación minimizarán los efectos sobre el medio

ambiente.

• Orden de 12 de noviembre de 1987 sobre normas de emisión, objetivos de calidad y

métodos de medición de referencia relativos a determinadas sustancias nocivas o

peligrosas contenidas en los vertidos de aguas residuales.

ESTADO ESPAÑOL.

LODOS DE EDAR • II Plan Nacional de Lodos de Depuradoras de Aguas Residuales – EDAR II PNLD (2007-

2015).

• Resolución de 14 de junio de 2001 de la Secretaria General de Medio Ambiente, por la

que se dispone la publicación del Acuerdo del Consejo de Ministros de 1 de junio de

2001, por el que se aprueba el Plan Nacional de Lodos de Depuradoras de Aguas

Residuales Urbanas-EDAR (PNLD) (2001-2006).

• REAL DECRETO 1481/2001, de 27 de diciembre, por el que se regula la eliminación de

residuos mediante depósito en vertedero.

• Real Decreto 1310/1990 de 29 de octubre por el que se regula la utilización de los lodos

de depuración en el sector agrario. incorpora la Directiva del Consejo 86/278/CEE, 12 de

junio de 1986, al ordenamiento jurídico español, estableciendo la forma y dosis de

aplicación, a fin de prevenir los actos perjudiciales sobre el suelo, el agua, la cubierta

vegetal y la salud humana, con especial atención a determinadas especies químicas

inorgánicas, como los denominados metales pesados.

• Orden de 26 de octubre de 1993 relativa a los controles que deben realizar las

Comunidades Autónomas para el seguimiento de la utilización de los lodos de depuración

en la actividad agraria y sobre el Registro Nacional de Lodos, adscrito al Ministerio de

Agricultura, Pesca y Alimentación, para establecer los cauces de recopilación final de la

información, de forma que pueda también cumplirse con el mandato de la Comisión

Europea de elaborar un informe de síntesis sobre el empleo de los lodos en la agricultura.

43

• Resolución de 28 de Abril de 1995 por la que se dispone la publicación del acuerdo del

Consejo de Ministros de 17 de febrero de 1995, por el que se aprueba el Plan Nacional de

Saneamiento y Depuración de Aguas Residuales_1995-2005.

• RD 824/2005, de 8 de julio, sobre productos fertilizantes. Regula las enmiendas

orgánicas elaboradas con residuos orgánicos entre los que se incluyen los lodos de

depuradora.

COMUNIDAD AUTÓNOMA DE CANARIAS

• Plan Integral de Residuos, aprobado en mayo de 1997, cuantifica en 197.954, 2

toneladas/año (Tenerife) y 249.867 toneladas/año (Las Palmas) los residuos inertes que

genera, aunque en el Plan Insular de Recogida, Tratamiento y Depósito de Escombros de

la Isla de Tenerife se da la cifra de 1.102.920 m³/año, que difiere de la anterior.

• Plan de saneamiento, depuración y reutilización de aguas residuales de Canarias.

Expansión de adecuados sistemas de gestión de los lodos. La estructura del plan

contempla las actuaciones de interés nacional como las de interés regional e insular en

materia de saneamiento, depuración y reutilización. La mejora del tratamiento de aguas

residuales se desarrolla a través de tres líneas de actuación diferenciadas como son la

mejora de la recogida y transporte de las aguas residuales, la mejora de los sistemas de

depuración de aguas residuales, para lo que se crean nuevas estaciones depuradoras, y

el control de la calidad de las aguas.

• Plan Integral de Residuos de Canarias (2000-2006) (PIRCAN), aprobado por Decreto

161/2001, de 30 de julio (BOC nº 134 de 15/10/2001).El Plan Integral de Residuos de

Canarias (PIRCAN) está integrado por:

Plan de Gestión de Envases y Residuos de Envases

Plan de Residuos Especiales

Plan de Residuos Industriales

Plan de Residuos Sanitarios

Plan de Residuos Agrícolas

Plan de Residuos Ganaderos

Plan de Residuos Forestales

Plan Integral de Residuos Peligrosos

Plan de Residuos Urbanos

44

Para el logro de los objetivos previstos en cada uno de dichos Planes, se plantearon

actuaciones en torno a las siguientes líneas:

Desarrollo Legislativo

Programa de Desarrollo de Infraestructuras

Programa de Desarrollo Administrativo de Control y Seguimiento

Programa de Prevención, Reducción y Minimización

45

2.5. Técnicas de gestión de L.E.D.A.R.U. empleadas.

Las técnicas de gestión de lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales

urbanas pueden clasificarse según diferentes enfoques. Por ello, aunque se refieren a las

mismas técnicas, aparecen reunidas por el objetivo del proceso, por la finalidad de la técnica

y por el estado del lodo que tratan.

En las agrupaciones de técnicas atendiendo al enfoque, se encuentran:

• según el objetivo del proceso, están distinguidas por el tipo de proceso:

- TÉCNICAS DE REDUCCIÓN

- TÉCNICAS DE RECUPERACIÓN DE NUTRIENTES

- TÉCNICAS DE VALORIZACIÓN. APLICACIONES

• según la finalidad, se toma como referencia el resultado genérico conseguido. Las

técnicas reunidas como:

- OBTENCIÓN DE COMPOST

- OBTENCIÓN DE ENERGÍA

- REDUCCIÓN DE MASA Y ESTABILIZACIÓN

- REDUCCIÓN DE MASA, ESTABILIZACIÓN Y ENERGÍA

• según el estado del lodo que tratan:

- LODO NO DIGERIDO: COMPOSTAJE AGRICULTURA

SECADO TÉRMICO VALOR. ENERG., AGRIC., VERTEDERO

SECADO BIOLÓGICO VERTEDERO

- LODO DIGERIDO: COMPOSTAJE Y/O AGRICULTURA

SECADO TÉRMICO Y/O VALOR. ENERG., AGRIC., VERTEDERO

SECADO BIOLÓGICO Y/O VERTEDERO

Entre las clasificaciones de técnicas indicadas, se decide desarrollar las técnicas según el

objeto del proceso que las determina, por ser una clasificación mas detallada, comprensible y

conlleva la globalidad de técnicas.

46

2.5.1- TÉCNICAS DE REDUCCIÓN.

La necesidad del exceso de lodos residuales generados deriva por lo tanto a

considerar las modalidades del tratamiento del lodo, con el objetivo de disminuir los costes de

la digestión que pueden alcanzar hoy el 40% de los totales de los costes de gerencia del

sistema. Las técnicas de reducción de producción de lodos se pueden considerar una

intervención "preventiva", a fin de contener los costes posteriores de eliminación. Aunque

estamos en estudio de una serie de procesos destacados en el fin de la reducción como:

2.5.1.1.- PROCESO DE REACTOR BIOLÓGICO DE MEMBRANA CON CATALIZADOR,

CMBR.

La tecnología principal de este proceso es obra de una integración eficaz de

microorganismos y las reacciones químicas específicas para lograr totalmente la

mineralización de los residuos orgánicos en dióxido de carbono, agua y minerales disueltos.

El resultado del proceso es esencialmente una versión microbiológica de la incineración.

Además se puede configurar para la conversión anaeróbica de materia orgánica en energía

rica en metano y agua, esta variación es particularmente apropiada cuando la recuperación

de energía es una prioridad o una pragmática potencial.

Fig. Esquema de biorreactor de membrana.

El proceso de CMBR es un sistema de biorreactor de membrana catalizado (CMBR) que

funciona como un proceso de tratamiento biológico acelerado con una producción

insignificante de lodos orgánicos, y es catalizado con la ayuda de un proceso de oxidación

inherente a la fase vapor o procesos de hidrólisis.

El proceso CMBR es muy robusto y agresivo, combina las mejores características de ambos

procesos aerobios y anaerobios. Configurado como un proceso aeróbico que todavía requiere

un alto grado de aireación, pero los extremadamente elevados niveles cinéticos generados

por la elevada temperatura de operación (45º a 75º C), junto con la resistencia a carga de

choque y la baja producción de lodos residuales, hace que sea un proceso muy atractivo para

los desechos de lodos.

Unidad biológica Unidad membrana

Lodos de exceso

Bomba permeado

Recirculación

47

La base del proceso de CMBR esquemática, el proceso es simple:

Fig. Esquema proceso de CMBR.

Como muestra el esquema, la incineración catalizada de los lodos biológicos implica sólo tres

pasos de unidades de proceso:

1. Tratamiento biológico: que puede ser aeróbico o anaeróbico, termófilo o mesófilos,

dependiendo del carácter de residuos, la cantidad de residuos, los objetivos del propietario y

las actuales instalaciones. Hasta el termófilo, en condiciones aeróbicas, acelera

enormemente la actividad biocinética.

Esto provoca una reducción del volumen del reactor necesario y, por tanto, la huella

ecológica, al menos el 20% que se requiere con la tecnología convencional.

El reactor se realimenta caloríficamente para alcanzar la temperatura termófila necesaria para

estos beneficios.

2. La separación de sólidos: El agua limpia debe ser separado de la biomasa. La mayoría

de las instalaciones de CMBR están diseñadas con ultrafiltros para este fin, debido a la

sencillez de funcionamiento y excepcional eficacia posible.

3. Tratamiento químico: La clave para el proceso de destrucción de lodos es catalizar de

manera eficiente la destrucción biológica de grandes compuestos moleculares que son

resistentes a la degradación biológica. Esto se logra mediante la combinación de etapas

termofílicas.

Esta tecnología ha sido aplicada con éxito a una variedad de flujos de residuos pero no

limitado a: residuos de los lodos de plantas municipales, ácidos orgánicos de alta resistencia,

los residuos de fermentación, disolventes, residuos de alta de sal (3% -8% de sal), lodos de

fibra viscosa, caudales fenólico, flujos de metanol de alta resistencia, flujos de nitrato de alta

resistencia, los residuos de cosmética con alta grasas, aceites y grasas, transformación de

Reactor biológico

termofílico

Sistema de separación de

sólidos

Tratamiento

químico

Unidad membrana R id

Efluente

48

alimentos y desechos. Los resultados a gran escala de sistemas completos han demostrado

que el proceso de CMBR puede reducir los residuos orgánicos de los lodos como hasta el

100% la destrucción.

Ventajas del sistema:

- Producción baja o ninguna residual del lodo.

- Pequeña huella ecológica -un 10% menor que la de sistemas convencionales.

- Funcionamiento fácil; equipos y conceptos de proceso simples .

- Alta capacidad de la velocidad de carga - inherente en el diseño.

- Las sinergias realzadas con los sistemas del biorreactor de la membrana (MBR) y los

procesos de la separación de los sólidos.

Desventajas del sistema:

- Operación del proceso biológico es un proceso del tratamiento en tres pasos y como tal

requiere la operación y el mantenimiento (respecto a un tratamiento de contrato con vertedero

o a un incinerador.)

2.5.1.2.- PROCESO ULTRAFILTRACIÓN EN BIO-REACTOR DE MEMBRANA. UF-MBR

Los reactores biológicos de membranas MBR (reactor biológico + ultrafiltración) se incluyen

en las denominadas tecnologías de membrana. Estas tecnologías de MBR aplicadas al agua

residual permite la separación del fango y el líquido mediante membranas, obteniendo

ventajas importantes frente a la separación en los tradicionales decantadores secundarios. El

aumento de la demanda de agua ha impulsado la implantación de estos sistemas a escala

real, especialmente en aquellos casos en que se plantea la posibilidad de reutilización de

agua.

El proceso es una tecnología que consiste en un reactor biológico integrado de crecimiento

suspendido con un sistema de membrana de ultrafiltración, usando la membrana de fibra

hueca. Esencialmente, el sistema de ultrafiltración sustituye la función de separación de

sólidos de los decantadores secundarios y los filtros de arena de un sistema convencional de

lodos activados.

Fig. REACTORES DE MEMBRANA PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

49

Operan haciendo que el agua del reactor biológico sea filtrada pasando a través de las

paredes de una membrana, debido a la depresión provocada por una bomba centrífuga. El

agua filtrada es extraída del sistema mientras el fango y los compuestos de tamaño superior

al poro de la membrana quedan retenidos y permanecen o retornan al reactor biológico. Este

ciclo se alterna con un corto contralavado, en el que se invierte el sentido del flujo para forzar

el paso del agua filtrada desde el interior al exterior de la membrana para limpiarla.

Periódicamente, en función del grado de ensuciamiento, se realizan limpiezas químicas en

profundidad de las membranas mediante su inmersión en una solución de limpieza.

Los MBR están compuestos por dos partes principales:

- Reactor biológico: responsable de la degradación de los compuestos presentes en

el agua residual.

- Módulo de membranas: encargado de llevar a cabo la separación física del licor de

mezcla.

Estos sistemas pueden adoptar dos configuraciones básicas:

Membranas sumergidas o sistema sumergido:

Las membranas se sitúan dentro del propio reactor biológico, eliminando las necesidades de

bombeo y aprovechando la agitación mecánica de la aireación.

Fig. ESQUEMA DE BIO-REACTOR DE MEMBRANA (MBR) SUMERGIDA O SISTEMA SUMERGIDO.

Las membranas se sitúan dentro del propio reactor biológico, eliminando las necesidades de

bombeo y aprovechando la agitación mecánica de la aireación.

Membranas externas o sistema de bucle externo: El contenido de reactor biológico se

bombea al módulo de membranas. Las ventajas de este modelo residen en que el propio

módulo de membranas sirve de contenedor de limpieza para las mismas y se evita su

manipulación.

AIREACIÓN AIREACIÓN

LODOS ACTIVOS

AGUA RESIDUAL EFLUENTE

LODOS SOBRANTES

50

Fig. ESQUEMA DE BIO-REACTOR DE MEMBRANA (MBR) NO SUMERGIDA O SISTEMA BUCLE EXTERNO.

La decisión del sistema depende del caso, la ubicación concreta y las instalaciones

existentes. Estos sistemas presentan una serie de ventajas y desventajas frente a los

sistemas tradicionales:

- Operación de la planta con concentraciones de fango superiores (SS: 10 –20 g/l) a las del

tratamiento convencional (SS: 3-4 g/l).

- La filtración por membrana garantiza una calidad de agua tratada independientemente de

la decantación del fango. Las membranas retienen los sólidos en suspensión y sustancias

coloidales, lo que permite su reutilización para diversos usos.

- Planta es más compacta, al prescindir del decantador secundario y reactor biológico

mucho más pequeño (se puede reducir hasta 1/3).

- Flexibilidad de operación: SRT y HRT se pueden controlar independientemente y con ello

se puede mantener una edad del fango elevada que permita el desarrollo de

microorganismos de crecimiento lento (nitrificantes...).

- La oferta de nutrientes en el biorreactor respecto a la biomasa puede ser regulada, de

manera que se generan tiempos de permanencia prolongados de la biomasa y de los

nutrientes en el sistema, minimizando así la formación de lodos excedentes.

- Elevado coste de implantación y explotación.

- Las altas concentraciones de fango pueden influir de forma negativa en el rendimiento de

la membrana, aumentando el TPM (Transmembrane Pressure) o disminuyendo el flujo a

través de la membrana.

AIREACIÓN

RECIRCULACIÓN

LODOS SOBRANTES

LODOS ACTIVOS

AGUA RESIDUAL EFLUENTE

51

TABLA 18._RENDIMIENTOS DEL PROCESO DE MBR PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES URBANAS FUENTE: [Manen y Sanderson, 1998, p.760-761]

Una combinación eficaz es el proceso de ciclo alternativo unido a la ultrafiltración con

biorreactor de membrana sumergida. En este proceso, en un reactor continuamente

alimentado, los ciclos aeróbicos y anóxicos se realizan alternativamente, teniendo en cuenta

un retiro eficaz del nitrógeno. La longitud de los ciclos es determinado automáticamente en

base del potencial de la oxidación-reducción (ORP) y del oxígeno disuelto (HAGA) señales.

Éstos revelan en el extremo del catión del nitrificado y procesos del catión del desnitrificado.

El lavado alterno del ciclo fue manejado cerca usando un dispositivo de control patentado

(Battistoni y Chemitec, 1999). Esto trabaja por medio del análisis diferenciado de las señales

de HACE y ORP que viene de cada CSTR del biorreactor.

El ACP se prueba continuamente en una instalación piloto situada en WWTP de Treviso.

Este proceso se ha solicitado también el aumento del WWTP del Viareggio (el PE 20.000). En

el momento que, en Italia, más de 80 plantas están trabajando con este proceso. En el

consumo de energía, es interesante subrayar la manera la distribución de los difusores del

gradiente dentro del reactor biológico, junto con los sopladores dirección basada en el OD-

ORP en la línea señales, puede limitar el lodo sobre la aireación y optimizar el aire fuente con

ahorros de la energía notables.

52

2.5.1.3.- PROCESO DE OZONÓLISIS.

El ozono (O3) es una forma alotrópica del oxígeno, constituido por tres moléculas de

éste. Funciona tanto como protección frente a la radiación ultravioleta del sol, como potente

oxidante y desinfectante con gran variedad de utilidades. La más destacada es la

desinfección de aguas. [16]

La ozonólisis destruye las bacterias y demás microorganismos, así como la materia orgánica

que les sustentan. El ozono tiene el efecto oxidante por adición de un átomo de oxígeno; su

acción de ozonólisis le permite actuar sobre los enlaces dobles, fijando la molécula completa

de ozono sobre los átomos del doble enlace (acción sobre proteínas, enzimas, etc.). El ozono

es efectivo frente a gran número de microorganismos sobre los que actúa con gran rapidez, a

bajas concentraciones y en un amplio rango de pH, debido a su alto potencial de oxidación;

además no presenta efecto inhibidor reversible en las enzimas intracelulares o, lo que es lo

mismo, los microorganismos no desarrollan resistencia frente a él. Así mismo, elimina

eficazmente la película biológica que se presenta como un reservorio de patógenos.

Como exponíamos, los daños producidos sobre los microorganismos no se limitan a la

oxidación de su pared, el ozono también causa daños a los constituyentes de los ácidos

nucleicos (ADN y ARN), provocando la ruptura de enlaces carbono-nitrógeno, lo que da lugar

a una despolimerización. Destruye así el núcleo de la célula eliminándola definitivamente. Su

efecto sobre la biomasa es, en primer lugar, una sustancia química del estrés a nivel celular

que conduce a la lisis de las bacterias más débiles o dañadas ya que forma parte orgánica

del sustrato para los o más fuertes o de clase superior al ozono actuar sobre los virus, los

sabores, el color y sobre ciertos micro-contaminantes. Cuando este gas es inyectado en el

agua, puede ejercer su poder oxidante mediante dos procesos químicos:

1. Oxidación directa de los compuestos mediante el ozono molecular.

2. Oxidación por radicales libres hidroxilo.

La potencia oxidante del ozono se caracteriza por las reacciones que provoca su molécula en

contacto con el agua, generando radicales libres de hidroxilo [OH-]. En la siguiente figura

comprobamos las redox que se producen hasta su generación e interacción con el agua.

FUENTE: Böhler M., Siegrist H. (2004)

53

El proceso de ozonólisis consiste en poner parte del exceso o la recirculación de lodos, en un

breve pero intenso tratamiento con ozono. El alto potencial de oxidación del ozono conduce a

la ruptura de material celular, que luego se metaboliza por la biomasa más fuerte.

Fig. A,B,C,D. Puntos posibles de la instalación donde insertar los desintegradores de lodo.

El purificador de la actividad biológica no se ve afectada en su totalidad, por este proceso, ya

que tiene el propósito de eliminar la parte inferior de los lodos orgánicos y, por tanto, hacer

más eficiente la fracción realmente activa en la eliminación de contaminantes. Resultando del

tratamiento, una disminución de la producción de lodos biológicos, con el consecuente

ahorro de costos por parte de los operadores de plantas de tratamiento de aguas residuales.

Fig. Esquema del proceso de ozonólisis en lodos de recirculación partially financed by Rivoira/Praxair, Lariana Depur S.p.A., Comodepur S.p.A. and CAP Gestione S.p.A. La planta conformada por un almacenamiento de oxígeno líquido en la gasificación con un

generador de ozono alimentado con oxígeno en gas y electricidad y se enfría el agua, una

54

disolución, y el contacto entre el ozono y el producto de la orgánica de barro purificación,

acompañada de todos los sistemas de medición y control.

2.5.1.4.- PROCESO DE HIDRÓLISIS TÉRMICA.

El tratamiento reductor de hidrólisis térmica (HT) se refiere a sistemas acuosos (p.e. en

suspensión, soluciones, mezclas) calentados y presurizados a 300º C y a 100 bar, bajo

condiciones anóxicas o reduciendo en condiciones electroquímicas en la fase de gran

volumen.

La hidrólisis térmica es un tratamiento previo para lodo espesado de carácter térmico, el cual

destruye las membranas celulares y haciendo el contenido de la célula accesible para la

degradación biológica. La temperatura óptima para este proceso está entre 150º -180º C a 8 -

10 bar de presión. En el umbral de los 180º C se produce la formación de compuestos no-

biodegradables recalcitrantes( Haug y Al. (1983)).

Fig. Proceso de hidrólisis térmica.

La hidrólisis térmica desintegra la estructura celular de las bacterias y solubiliza los

exopolímeros arrastrándolo a un producto fácilmente digerible. Así las bacterias vivas,

bacterias muertas, sólidos en suspensión inertes y exopolímeros, componentes del lodo

crudo al 16-17% de materia seca, por la hidrólisis térmica pasan al 8-12% de materia seca

como sólidos en suspensión hidrolizados, contenido celular, etc. Consigue así una reducción

en volumen del lodo mejorando sus características de desecación: sequedad final de 28-35%

después de la centrifugación y 35-50% después de desecar con una prensa filtrante, sin

abonar con cal.

LODOS CRUDOS LODO TERMOHIDROLIZADO

HIDRÓLISIS TÉRMICA

55

Además de reciclar energía cuando el proceso HT es combinado con tratamiento biológico de

digestión y produciendo una reducción de los lodos del 80% respecto a los tratamientos

convencionales. En el esquema siguiente se muestra la combinación indicada, implementada

en planta y diagrama de planta.

Fig. Esquema del proceso HT.

Realizando el proceso completo del esquema inferior, los lodos pueden ser reducidos en un

% de volumen importante y recuperar energía por medio del digestor con el biogás.

Fig. Diagrama del proceso de HT implementado en la línea de tratamiento de lodos.

56

Si se realiza el diagrama completo del proceso del esquema, se consiguen aspectos positivos

de la hidrólisis térmica como:

- tratamiento más eficaz, según consideraciones energéticas porque es realimentado

el sistema por el biogás generado en el digestor.

- deshidratación muy buena del lodo final.

- la mejor desinfección del lodo.

Como aspectos negativos, tenemos:

- Ensuciar de los cambiadores de calor.

- Olores posibles si no son las corrientes del gas tratado.

2.5.1.5.- PROCESO MECÁNICOS. ULTRASONIDOS.

La aplicación de los ultrasonidos engendra fuerzas mecánicas (implosión de burbujas) que

provocan en un primer momento la disgregación de los copos de lodo y, en función de la

frecuencia sobrepuesta, también la rotura de las células micróbicas.

Es decir, por el efecto de la cavitación de las partículas de lodo se consigue:

1. Destrucción de los lodos agregados (copos)

2. Separación de extracelular sustancias

3. Destrucción de las partículas (si la energía es superior a la energía intermolecular de los

lodos).

U l t r a s o u n d s : p h y s i c a l a n d c h e m i c a l m e c h a n i s m s U l t r a s o u n d s : p h y s i c a l a n d c h e m i c a l m e c h a n i s m s U l t r a s o u n d s : p h y s i c a l a n d c h e m i c a l m e c h a n i s m s

s o n o t r o d e

G a s b u b b l e s

A c o u s t i c w a v e i m p l o s i o n o f b u b b l e s

‘ c h e m i c a l m i c r o - r e a c t o r ’

c r e a t i o n o f f r e e r a d i c a l s ( o x i d a n t s )

P 3 0 0 a t m

T 5 0 0 0 K

U l t r a s o u n d s : e f f e c t s o n b i o - m a s sU l t r a s o u n d s : e f f e c t s o n b i oU l t r a s o u n d s : e f f e c t s o n b i o -- m a s sm a s s

- d e - s t r u c t u r i n g o f a g g r e g a t e s

- l i b e r a t i o n a n d a c t i v a t i o n o f e n z y m e s

- d a m a g i n g o f b a c t e r i a

é n e r g i e

DESTRUCCIÓN DE COPOS

LIBERACIÓN Y ACTIVACIÓN DE

ENZIMAS

BACTERIAS PELIGROSAS

57

IDONEIDAD EN EDAR LPGC:

- Aplicación de los sistemas de ultrasonido consiste en la posibilidad de mejorar los

rendimientos de la digestión anaeróbica (entre el 10 % y el 25 %) y por lo tanto aumentar en

la misma magnitud la producción de biogás y disminuir el contenido seco de los barros que

eliminar.

- Reducción de la dimensión de los agregados presentes en el lodo, consigue la conversión

de sustancias orgánicas por la forma particular soluble o coloidal. Se consigue por lo tanto un

aumento de D.Q.O. rápidamente biodegradable.

EXPERIENCIAS REALES:

La aplicación del ultrasonido para la reducción de los fangos ha sido probada sobre muchas

instalaciones a escala piloto pero también a escala real para el tratamiento de lodos primarios

y secundarios.

A pequeña escala se realizó en la planta depuradora de aguas residuales Saint Sylvain

d’Anjou (Francia) de (6300 habitante equivalente).

El experimento será realizado en la escala real, usando la cantidad total del flujo de lodo de

vuelta de una pequeña planta de purificación de agua (6,500 habitantes/equivalente).

Esperan que la técnica reduzca la cantidad de lodo por al menos el 30 %, por lo tanto

reduciendo la presión sobre el ambiente.

*DS: lodos secos

Saint Sylvain Caso INCINERACIÓN

Caso PLANTA MAYOR + esparcimiento

Caso PLANTA MAYOR

+incineraciónReducción del 30% lodos 6300 h.e. 100000 h.e.

Costes de la electricidad 0,05 € / kWh:

1400 ton lodos (DS 4%)

280 ton lodos (DS 20%)

continuo engrosamiento máquinas

9.240 ton lodos (DS 20%)

Producción de lodos: 56 ton de lodo seco 1848 ton de lodo seco

58

Fig. ESQUEMA IMPLEMENTACIÓN DE LAS UNIDADES DE US, PUNTOS DE ANÁLISIS PROPIEDADES DE LODOS.

59

2.5.1.6.- PROCESO DE OXIDACIÓN HÚMEDA. ( W.O. ,ATHOS, Aqueous Thermal Oxidation

of Sludge)

Consistente en poner el fango en contacto con un gas oxidante (oxígeno) en húmedo y una

temperatura de 250-300° C y alta presión (de 70-150 bar). Los tiempos de residencia en el

reactor de oxidación oscilan entre 15 y 120 minutos en función del grado de oxidación

requerido. La demanda química de oxígeno (DQO) se reduce en un rango de típicamente de

cerca del 75% hasta el 90% (Djafer et al.,1994). El fango se transforma en tres productos:

- líquido que se devuelve al inicio instalación implantada,

- gas que puede ser descargado en los minerales

- residuos inertes en la fase líquida que pueden ser recuperados.

La oxidación húmeda opera siempre en fase acuosa, oxidando los compuestos orgánicos e

inorgánicos, tanto disueltos como en suspensión, usando oxígeno (o aire) a temperaturas y

presiones elevadas pero siempre en condiciones subcríticas. Es necesario mantener, a las

temperaturas en que se realiza la oxidación, una presión suficiente que retenga el agua en

fase líquida (como agua sobrecalentada) y al unísono mantenga una concentración suficiente

de oxígeno soluble.

Los principales componentes del proceso comprenden un tanque de reacción o reactor,

bombas de alimentación y recirculación, intercambiadores de calor y caldera, unidad de

tratamiento de gases, equipos de dosificación, depósito de oxígeno y decantador lamelar

(Figura 1). El tanque de reacción es un recipiente a presión de diseño convencional fabricado

con materiales metálicos especiales para soportar las temperaturas y presiones indicadas,

así como resistencia química a la corrosión.

Fig. ESQUEMA DEL PROCESO DE OXIDACIÓN HÚMEDA CON OXÍGENO ATHOS

60

IDONEIDAD EN EDAR LPGC:

-Lodos de cualquier tipo, primaria, biológica, mixtos, digerido, urbano o industrial.

- Posibilidad de reducciones en la producción de lodos entre el 30% en sólidos secos (S.S.).

- Sistemas para el tratamiento de líneas tanto de 50.000 a 400.000 habitantes equivalentes

como para las plantas con menor potencial (entre 10.000 y 50.000 habitantes).

- Producción de gas esencialmente limpio ya que contiene vapor de agua, dióxido de

carbono, molecular de nitrógeno, amoniaco, pero no bastante, a diferencia de la producida

por incineradores, o de polvo o gases ácidos.

- Sistema autosuficiente en términos de energía, el fango saliente se enfría por

pre-calentamiento de los lodos de entrada.

EXPERIENCIAS:

Planta de demostración implantada de Toulouse, posteriores construcciones de tres plantas

en la Unión Europea:

Toulouse (Francia)

Trucazzano (Italia),

Epernay (Francia)

Bruselas Norte (Bélgica).

En la tabla 1 se indican las capacidades de tratamiento, caudales y hora de operación.

61

2.5.1.7.- PROCESO DE OXIDACIÓN AGUA SUPERCRÍTICA.

El estado supercrítico de una sustancia se consigue sometiéndola a presión y

temperatura por encima de sus valores críticos, lo cual supone gran esfuerzo económico.

En el caso del proceso, donde se lleva el agua a estado supercrítico hay que elevar la presión

por encima de las 220 atm y la temperatura por encima de 374ºC. En el agua supercrítica

conforme la densidad y constante dieléctrica disminuye, la solubilidad de los compuestos

orgánicos aumenta y la solubilidad de las sales disminuye. Bajo condiciones supercríticas el

agua se comporta como un solvente orgánico y es termodinámicamente estable. En estas

condiciones el agua supercrítica es miscible con O2.

Fig. Caracterización del SCW en el diagrama de fases de estado del agua en presión y Tª.

En el proceso supercrítico de la oxidación del agua (SWCO), la mezcla de residuos será

presurizada y precalentada y después introducida en el compartimiento de la reacción para la

exposición al oxidante (oxígeno, aire, o peróxido de hidrógeno). La relación temperatura-

tiempo de la exposición es rigurosamente controlada.

El tanque de alimentación se equipa de un agitador diseñado para el lodo viscoso. La

conexión inferior del tanque de alimentación, figura abajo, está conectado con una mono

bomba y un macerador para eliminar las partículas grandes que entran en la bomba de alta

presión. La bomba de alimentación de alta presión levanta la presión de la alimentación a la

barra cerca de 250 y bombea la alimentación a través del sistema de SCWO.

62

Fig. ESQUEMA DEL PROCESO DE OXIDACIÓN POR AGUA SUPERCRÍTICA. Puede ser la solución total para la destrucción del lodo de aguas residuales: el carbón y el

hidrógeno de sustancias orgánicas y biológicas se oxidan al CO2 y a H2O; nitrógeno, sulfuro

y N2 fosforado de la forma, SO4 2) y PO4 3), respectivamente; los cloruros orgánicos se

convierten al Cl); y los metales pesados se oxidan a los óxidos correspondientes. Casi todas

estas reacciones han demostrado conversiones de 99.99% en 600 C con un rato de

residencia de 30 segundo o menos (Svanstro¨ m y Al. 2001). PROCESO; La alimentación entra en un economizador donde es precalentada por el efluente del reactor.

Después de dejar el economizador, la alimentación entra en el calentador. Comienza a

elevarse o si la concentración orgánica es más baja que 3%, la alimentación tiene que ser

calentada más lejos, antes de alcanzar el reactor, p.e. en un calentador de gas.

De la salida del calentador, la alimentación caliente entra en el reactor. En el reactor, el

oxígeno se inyecta para comenzar la reacción de la oxidación. La reacción de la oxidación

genera calor y, consecuentemente, la temperatura del reactor aumenta. La concentración de

la alimentación entrante puede ser demasiado alta para la oxidación completa del material

orgánico ocurra en un paso sin exceder la temperatura del diseño del reactor, 600 °C.

Consecuentemente, la basura se puede oxidar en dos etapas. Al principio de la segunda

etapa el agua saciada se agrega con el oxígeno. El agua refresca el efluente de la etapa

anterior lo bastante para permitir que el oxígeno adicional continúe la reacción de la oxidación

sin exceder el límite de la temperatura

63

Los beneficios de este proceso se indican por:

- Alta reducción de S.V. y S.T. (60-80%).

- Oxidación completa de materia orgánica (COD> reducción 99.9%).

- Emisiones bajas del aire (NOx, necesidades del depurador de la SO2; ningún ácido

clorhídrico, halógeno, furanos, dioxinas, PWB).

- Residuales intrínseco resistentes a la lixiviación.

- Adaptado a los lodos con el contenido del metal.

- Proporciona la reducción completa en gas de efecto invernadero sobre WAO.

- Adaptado al tratamiento de los desechos peligrosos.

- Proporciona la recuperación de calor y es independiente económicamente.

- Requisitos de combustible bajos

Entre las desventajas de este tratamiento, tenemos en cuenta:

- Problemas de la corrosión.

- Requiere los sistemas de seguridad para dirigir el O2 puro o H2O2 como oxidantes.

- Requiere compartimientos sofisticados de la reacción.

-Necesidad d de tratar más lejos el gas para los compuestos del nitrógeno y de sulfuro.

- Produce el amoníaco que puede afectar el proceso líquido del tratamiento.

- Coste elevado del capital y de mantenimiento

- Requiere del efluente ser limpiado y espesado previamente a 5-10%.

- El lodo de la alimentación se requiere estar homogéneo y libre de arenas.

- Requiere la disposición de la ceniza y la dirección efluente secundaria.

- Las consideraciones de la energía son necesarias determinar viabilidad de proceso.

- La selección de oxidante, de tiempo de reacción, de temperaturas y de presiones

requiere estudio o el trabajo del piloto.

64

2.5.1.8.- PROCESOS TÉRMICOS. SECADO TÉRMICO, INCINERACIÓN, PIRÓLISIS Y

VITRIFICACIÓN. El proceso térmico del lodo está liderando las discusiones sobre métodos seguros de

la disposición del lodo según requisitos legales. Los tratamientos térmicos (pirólisis e

incineración) no son procesos como solución definitiva debido a que no producen la

eliminación total de los residuos. Pero tienen ventajas importantes como tratamiento previo a

la eliminación:

-aprovechamiento energético,

-destrucción de todo tipo microorganismos así como de los compuestos tóxicos orgánicos,

-disminución del volumen (en torno al 50% en lodos secos).

La principal desventaja de este tipo de procesos está en las posibles emisiones a la

atmósfera que obligan a las plantas a instalar costosos sistemas de limpieza de gases de

emisión. Debido a la composición de los lodos sobre las características de:

Fango primario de EDAR C22H39O10N Fango combinado C10H19O3N

Habría que desarrollar sobre los lodos:

a) Su utilización como combustible alternativo en fábricas de cemento y en centrales

térmicas. Se están finalizando los ensayos en planta piloto de esta vía de actuación, que

parece especialmente indicada para los lodos secos en casos de alto volumen de

producción y el contenido relativamente bajo de metales volátiles.

b) La gasificación-vitrificación, transformándolos en un gas de poder calorífico moderado y

un material mineral inerte de valor como árido para hormigón y/o como material de relleno.

La cantidad de agua (humedad en %) asociada al lodo determina la viabilidad de uno u otro

proceso según la figura adjunta:

65

La eficacia de los diversos sistemas de tratamiento en la deshidratación de los fangos de

depuradora se muestra en la figura inferior. El eje de ordenadas indica el contenido normal de

materia seca por unidad de volumen de fango, mientras que en el eje de abscisas aparecen

los rangos normales de materia seca que consigue cada sistema.

Fig. DIAGRAMA DE EFICACIA DE LOS DIVERSOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO EN LA DESHIDRATACIÓN

DE LOS LODOS DE DEPURADORA.

Los lodos de EDAR en particular tienen un comportamiento característico y en su

tratamiento de estabilización por secado térmico, existen dos puntos que son críticos:

Humedad de pegado, es el rango de humedad por debajo de la cual el fango no se

queda adherido en la pared, depende de la cantidad de materia orgánica

presente. Los fangos suelen ser pegajosos con contenidos del 35 al 60% de ms.

Un contenido de humedad inferior al 50% suele ser suficiente para conferir al

fango una textura consistente que impida la adherencia.

Límites de autocombustión: es la combinación de concentración de volátiles,

cantidad de oxígeno presente y temperatura capaces de provocar la

autocombustión. Si no se toman las debidas precauciones es un accidente

frecuente en las instalaciones de secado térmico.

66

2.5.1.8a PROCESO DE SECADO TÉRMICO.

El lodo de la EDAR después de ser espesado suele contener un 4% de materia seca,

con una consistencia muy similar al agua, se denomina fango primario. Al tratarlo en una

centrifuga, filtro banda o filtro prensa su porcentaje de sólidos se acerca al 30% y su aspecto

es barro consistente.

Si el lodo deshidratado se ha secado térmicamente permitirá eliminar el agua contenida en

los lodos, transformado su consistencia húmeda-pastosa en un producto “peletizado”

(pequeñas bolas de lodo seco), su porcentaje de materia seca oscila del 80 al 90% y su

aspecto es granulado. La temperatura debe ser superior a 60ºC para garantizar la

higienización de la etapa de secado.

Lodo deshidratado Lodo “peletizado”.

Tratando térmicamente a partir de este estadio, se incinera o gasifica, la fracción orgánica

desaparece y el residuo se transforma en una escoria que contiene únicamente la parte

inorgánica junto con los inquemados que hayan podido generarse. Luego será aplicable a la

agricultura, material soporte compostaje, cementeras, centrales térmicas y gasificación.

Según el método de secado tenemos: secado directo, secado indirecto y sistemas de

centrifugación.

Secado térmico directo; en el caso de secado de fangos, estas elevadas temperaturas, junto

a un tiempo elevado de residencia, pueden dar lugar al desprendimiento de volátiles. Todo el

calor lo aporta la corriente de gases calientes, que entra en contacto directo con el fango.

Fig. ESQUEMA DE SECADO TÉRMICO DIRECTO

GENERADOR AIRE CALIENTE

67

Este sistema de secado directo es de mayor eficacia en el calentamiento del aire por medio

de los sistemas de cogeneración. Además de presentar versatilidad y simplicidad en los

sistemas de generación de calor.

Aunque lleva adosado inconvenientes como tener un elevado arrastre de partículas y

volátiles, que el aire debe calentarse a alta temperatura, existe peligro de autoinflamación del

fango y necesita recircular fangos para lograr el grado de sequedad exigido.

Secado térmico indirecto; presentan una elevada inercia térmica. La cantidad de fango

recirculado supone una masa de material seco en el interior del circuito. Los calentamientos

súbitos son imposibles de corregir.

Fig. ESQUEMA DE SECADO TÉRMICO INDIRECTO

El calor es suministrado por una caldera de vapor o aceite térmico que lo transmite al fango

por medio de intercambiadores de calor. En el secador entra una ligera corriente de aire que

arrastra el vapor de agua formado al exterior.

Este tipo de secado indirecto conlleva ventajas como permitir el uso de fluido térmico

sobrante de una operación de proceso, que la masa de aire es reducida y los sistemas de

limpieza también lo serán.

También se debe observar que genera problemas como requerir un nivel de temperatura

importante en el fluido térmico a calentar (vapor o aceite) por lo que se adapta mal a los

sistemas de cogeneración. Además que la inercia térmica es notable y en caso de paros no

programados, alcanza alta temperatura en el fango, con el consiguiente riesgo de

autoinflamación. Incluir como inconveniente que se precisa recircular gran cantidad de fangos

para lograr que el grado de humedad a la entrada sea del 50%.

68

Sistemas de centrifugación, que forman película fina combinado con un circuito de aire

cerrado minimizan estos problemas. El lodo primario se centrifuga en una máquina situada en

el interior de un secador. El calor se aporta en partes variables desde la caldera de vapor o

aceite térmico que lo transmite, de manera indirecta, al fango por medio de intercambiadores

de calor (camisa del secador) y a la corriente de gases calientes, que entra en contacto

directo con el fango.

Fig. ESQUEMA DE SECADO TÉRMICO CON CENTRÍFUGA,

Este método de secado con centrífuga presenta ventajas como permitir simplificar el sistema

al admitir lodos primarios a la centrifuga, es un circuito relativamente cerrado, permite un

rendimiento notable del sistema de cogeneración, porque reutiliza parcialmente en el

calentamiento del aire.

Los inconvenientes del sistema de secado mixto con centrífuga son la inercia térmica es

moderada, usar los gases de combustión directamente para el secado precisa una masa de

gases importante que hay que evacuar después del sistema.

Edificio de secado térmico de la EDAR del Baix Llobregat, Cataluña.

69

2.5.1.8b- PROCESO DE INCINERACIÓN.

El proceso de incineración del lodo conlleva quemar en presencia del oxígeno a

temperatura elevada en un dispositivo de combustión (Brunner 1991). La incineración reduce

biosólidos a un residuo consiste mayoritariamente en ceniza, que es el aproximadamente

20% del volumen original.

La materia orgánica y los agentes contaminadores orgánicos se incineran a H2O y al CO2 en

las temperaturas de 850 a 950ºC. El proceso de la incineración destruye virtualmente todos

los sólidos y patógeno volátiles, y degradan la mayoría del producto químico orgánico tóxico,

aunque compuestos como dioxina pueden formarse, y los productos de la combustión

incompleta deben ser controlado. Los metales no se degradan y son concentrados en la

ceniza y en la macropartícula importe que se contiene en los gases de escape generado por

el proceso. Por ello ventilar los dispositivos de control de producción (como los depuradores

de alta presión) es necesario para proteger la calidad del aire. Además, la incineración es una

opción costosa de la disposición para el lodo. Se catalogan como desechos peligrosos entre

otras a causa de la contaminación de los metales pesados (Eddings y otros 1994; & de

Wang; Lin 1998; Dangfran y otros 2000).

Sin embargo, la incineración es una inversión costosa, y está también conforme a la

regulación terminante referente a criterios de la combustión, gerencia de los residuos del

tratamiento del gas de escape y tratamiento de la motas y de las cenizas inferiores. Desde un

punto de vista económico, puede ser justificado para los lodos no permitidos ser utilizado en

agricultura.

La tabla siguiente enumera algunas de las tecnologías de la incineración para el lodo de

aguas residuales ya en funcionamiento y bajo desarrollo adicional. Comparado a la co-

incineración, solamente es posible la recuperación de nutriente de las cenizas de la mono-

incineración del lodo, como el fósforo.

TECNOLOGÍAS CARACTERÍSTICAS

Pyrobuster Pirolisis e incineración en dos hornos rotatorios separados.

EcoDry. Horno de ciclón.

KALOGEO Incinerador de estrato fluidificado.

SWSF-Proceso. Incinerador de estrato fluidificado.

PyroFluid. Incinerador de estrato fluidificado.

BioCon Rejilla.

AWINA. Rejilla con la rueda rotatoria.

ATZ-Proceso. Rejilla.

Tabla. Tecnologías de la incineración del lodo de aguas residuales.

70

Pueden diferenciarse los siguientes procesos de incineración:

* Mono-incineración

* Co-incineración en las incineradoras

* Co-incineración en centrales eléctricas.

* Co-incineración en industria del cemento.

Existen exámenes actuales en relación con focos de reciclaje de nutriente de las cenizas del

lodo de aguas residuales después de la mono-incineración en la recuperación nutriente. En

Alemania, el 20% de la cantidad total del lodo de aguas residuales se trata en 23 plantas de

la mono-incineración.

La mono-incineración definida como combustión con exceso de aire. En la co-incineración el

residuo se mezcla con el combustible de proceso. En este caso la legislación europea no

permite que el residuo aporte más del 40 % de la potencia.

Una de las principales desventajas de la mono-incineraciones es el elevado coste de las

instalaciones, lo que obliga a construirlas de gran capacidad (para poblaciones entre 200000

a 800000 habitantes). Una solución a este problema es la co-combustión que consiste en la

combustión junto con residuos municipales. Los lodos secos tienen un poder calorífico similar

al de los residuos urbanos y además producen cantidades similares de contaminantes.

En Alemania 10 de las 39 plantas en funcionamiento son de co-combustión (Werther y

Ogada, 1999)

Fig. Esquema de planta incineradora.

Los sistemas de termo destrucción de residuos son obligados por ley a tener una cámara

primaria o de combustión y una cámara secundaria o de post-combustión para garantizar la

ausencia de contaminantes en los gases o, al menos, una emisión de éstos inferior al límite

71

legal. Las operaciones llevadas a cabo en una planta incineradora de residuos se resumen en

el siguiente gráfico:

Entre las operaciones de la planta incineradora se distinguen cinco:

-Recepción y pretratamiento de los residuos.

-Cámaras de combustión.

-Recuperación energía.

-Control de la contaminación.

-Manejo de residuos y cenizas.

De estas operaciones realizadas en la instalación se produce una distribución de la masa

tratada, pues no desaparece si no se elimina en diferentes estados materiales.

El balance másico (diagrama de Shankey ) de los sistemas de incineración, tal como se

representa en la figura inferior, muestra como la mayor cantidad de residuos que produce una

incineradora es en forma de emisiones gaseosas (77%), que se componen de gases y vapor

de agua. Si el balance incorpora la masa de aire, las emisiones pueden superar el 95%

6 2.5%

72

Tal como representa el diagrama respecto al resto de la masa se indica que el 20,5% se

genera como escoria, será un residuo, y el 2,5% son cenizas volantes que también son un

residuo. Respecto al 77% de los gases emitidos procedentes de una incineradora deben

cumplir los límites que fijan las normas legales por lo que es preciso dotar a la instalación de

una serie de técnicas capaces de destruir o retener los diferentes tipos de contaminantes. A

medida que van disminuyendo los límites de las emisiones aumenta la complejidad del

proceso de depuración. Independientemente de los niveles fijados es preciso disminuir la

concentración de un conjunto de contaminantes que se comentan a continuación.

El sistema de incineración se elige en función del tipo de residuo a quemar, así para los lodos

de depuradora como lodos orgánicos acuosos, son adecuados los sistema siguientes:

- Incineradores de horno rotatorio

- Incineradores de lecho fluidizado

- Incineradores de piso bajo o solera múltiple

Las características de estos incineradores son comentadas a continuación.

INCINERADOR DE HORNO ROTATORIO.

Su gran flexibilidad al poder tratar sólidos lo hace el sistema más usado en incineración de

residuos peligrosos dada, incluso contenedores metálicos, (lo cual es muy útil en el caso de

residuos peligrosos), líquidos o gases. Según la temperatura de trabajo podemos distinguir:

- Hornos que trabajan con cenizas sólidas y con rangos de Tª de 800º a 1000ºC.

- Hornos que trabajan con cenizas fundidas, con Tª superiores a los 1000ºC, incluso

alcanza los 1650ºC. Llegan a superar el 100% exceso de aire.

Conectada a la descarga del gases del horno va la cámara de post-combustión o cámara de

combustión secundaria, donde los gases que sólo alcanzaron la combustión parcial la

alcanzan ahora totalmente. Para ello la temperatura en esta cámara es mayor, de 980 a

1200ºC. Ambas cámaras pueden recibir combustible auxiliar. El tiempo de residencia del

residuo, normalmente entre 30 y 60 minutos, puede controlarse con la velocidad de rotación

del horno, la velocidad de alimentación del residuo.

Puede incorporarse un ciclón de alta temperatura entre el horno y la cámara de post-

combustión para evitar la descarga de partículas sólidas. Esquemas de hornos rotatorios

aparecen en las figuras siguientes:

73

Como inconvenientes tenemos productos de reacciones de combustión parcial, PCI y

productos de combustiones secundarias. Como medida de protección ante fugas o pérdidas

muy peligrosas se usan presiones negativas.

INCINERADOR DE HORNO DE LECHO FLUIDIZADO.

Este tipo de horno ha sido concebido para el tratamiento de materiales conflictivos. El

principio de funcionamiento estriba en la gran transferencia de calor que se lleva a cabo

desde las partículas de refractario que constituyen el lecho que se mantiene en constante

agitación, gracias al caudal de fluidificación. La alimentación se realiza por la parte central del

lecho.

La combustión se desarrolla en el seno de una masa en suspensión de partículas de inerte y

adsorbente, junto con cenizas y combustible. Dicha masa es fluidizada por una corriente

ascensional de aire de combustión. Los procesos varían entre temple neutro,

carbonitruración, cementación, nitruración, etc, según el cambio de los gases de fluidificación.

Según la velocidad de flujo de aire distinguimos dos tipos de horno: lecho circulante y

burbujeo. En función del diseño y del tipo de horno, el arrastre de material será más o menos

intenso en ambos casos las partículas serán recogidas en un ciclón.

74

Las ventajas técnicas que aporta el lecho fluidizado en comparación con el convencional

pueden sintetizarse en:

- Requiere menor exceso de aire, por tanto el rendimiento de la combustión será mayor.

- Puede trabajar a temperaturas menores con lo que se evita la fusión parcial de las

escorias del combustible en el seno del lecho.

- Las instalaciones son más compactas.

- Posibilidad de introducir catalizadores en el lecho.

Pero desde la óptica medioambiental las ventajas son, más importantes:

- Posibilidad de usar mezclas heterogéneas de combustibles, siendo el estado físico de

alguno de ellos difícil (fangos).

- Minimización de las emisiones de SO2 por adición de reactivos en el propio lecho

(carbonatos)

- Reducción de los niveles de NOx al trabajar a menores niveles térmicos y excesos de

aire más reducidos.

- Aumento del tiempo de residencia.

INCINERADOR DE HORNO PISO BAJO O DE SOLERA MÚLTIPLE.

Este tipo de incinerador es muy usado en incineración de lodos de EDAR. Los sólidos son

alimentados por la parte superior de una cámara vertical cayendo sobre unas plataformas

inclinadas y siendo arrastrados por unos brazos mecánicos, de una a otra, mientras el aire

circula en contracorriente.

La siguiente figura muestra el esquema interno de un horno de pisos.

75

Se distinguen tres zonas a lo largo de la cámara:

-zona superior de secado y calentamiento;

-zona intermedia de combustión en la que se pueden alcanzar los 1000ºC;

-zona inferior de enfriamiento de cenizas y precalentamiento del aire.

La mayor ventaja de este tipo de horno es la eficacia en el tratamiento de residuos con alto

contenido de humedad, siendo una desventaja el estrecho intervalo de tamaño de sólidos que

permite tratar.

2.5.1.8c- PROCESO DE PIRÓLISIS.

La pirólisis es la descomposición térmica de compuestos orgánicos de un material para

transformarlo en otros materiales más fáciles de tratar, en ausencia de agente oxidante, como

es el oxígeno y a temperaturas entre los 300º-650ºC. Al aumentar la temperatura disminuye

la proporción de fracción sólida y aumenta el contenido en compuestos líquidos y gaseosos.

Por ello, no es tratamiento final sino una etapa intermedia debido a que durante la pirólisis de

lodos de depuradora se producen una serie de complejas reacciones químicas que llevan a la

obtención de 3 fracciones: gas, líquido y sólido. Naturalmente la utilización de la pirólisis toma

interés cuando los productos obtenidos son más fáciles de tratar que el original.

La proporción relativa de cada fracción depende del material de partida y especialmente de

las condiciones de reacción (temperatura y velocidad de calentamiento).

La fracción sólida generada por los lodos es un residuo carbonoso, llamado char, que puede

utilizarse como adsorbente en el tratamiento de aguas, eliminación de gases contaminantes,

etc. Los metales del lodo se concentran en la fracción sólida, donde por otro lado es menor

su lixiviación que en el lodo original.

76

La fracción líquida se compone de un líquido piroleñoso de color oscuro y alta viscosidad,

además de una mezcla de hidrocarburos y agua (procedentes de la descomposición de la

materia lignocelulósica). Dicha mezcla de hidrocarburos se puede aplicar como

biocombustibles, en proporción alta a temperaturas comprendidas entre los 500 y 600ºC.

La fracción gaseosa es una serie de gases de CO2, CnHm, H2O e H2, cuya proporción relativa

aumenta con la temperatura.

Una variante de la pirolisis, que toma el nombre comercial de TERMÓLISIS, en tanto el

proceso lo realiza a una temperatura que no sobrepasa los 500ºC. El esquema reproduce una

planta de tratamiento de RDF (residuo combustible del RSU), en la que se pretende cerrar el

ciclo de tratamiento. La hidrogenación es una variante de la pirolisis con la introducción de

hidrógeno en el reactor durante el período de calentamiento.

Fig. ESQUEMA DE INSTALACIÓN CON PROCESO PIROLÍTICO.

VENTAJAS:

El proceso de pirólisis presenta beneficios como:

-Muy baja emisión de partículas.

-Posibilidad de aplicación al tratamiento de suelos contaminados.

-Los gases de síntesis son fáciles de usar en el propio proceso.

INCONVENIENTES:

Como inconvenientes hay que resaltar que parte del residuo original

-Se transforma en una sustancia sólida carbonosa (char) de difícil reutilización.

-Posibilidad de formación de productos tóxicos intermedios.

-En fase de experimentación.

Agua para condensación Volátiles a

CC oxidac. térm.

77

2.5.1.8d.- PROCESO DE GASIFICACIÓN.

El proceso de gasificación es un proceso térmico que convierte, por oxidación parcial a

temperatura elevada de 600º a 1.000 ºC, una materia combustible o residual en un gas de

moderado poder calorífico.

Las combustiones, ya sean con defecto o con exceso de aire, son reacciones en estado

gaseoso. De ahí que la gasificación tiene como finalidad transformar las substancias

combustibles sólidas en gaseosas. Los gases resultantes son fácilmente transformables en

energía por los sistemas convencionales.

La depuración y limpieza de los gases es imprescindible para su uso posterior. Sin embargo

esta etapa es más sencilla tanto por la calidad como cantidad de los gases generados.

Fig. ESQUEMA GASIFICADOR.

La gasificación por medio del gas de síntesis puede aplicarse a motogenerador específico,

motogenerador secador, caldera digestores, caldera auxiliar secador, caldera auxiliar digestor

y caldera vapor/turbina.

Los beneficios de la gasificación son la gran reducción del volumen y posibilidad de

recuperación energética más eficiente que la incineración. Reducidos caudales de gases a

depurar. Como inconvenientes hay que citar la delicada depuración de los gases si éstos se

introducen en un equipo cogenerador.

78

2.5.2.- TÉCNICAS DE RECUPERACIÓN DE NUTRIENTES.

Los diversos caminos del tratamiento y por lo tanto la calidad del lodo tratado permiten

la reutilización o el vertido del material. La integración de los procesos alternativos del

tratamiento del lodo de aguas residuales tiene que ser estimada considerando aspectos

ecológicos y financieros. Los riesgos de las ventajas tienen que ser evaluados también como

posible según la conservación y la eficacia del recurso.

El Ministerio de Educación e Investigación federal alemán (BMBF) junto con el ministerio

federal del Medio Ambiente, de la conservación de naturaleza y de la seguridad nuclear

(BMU) comenzaron un programa de ayuda para el desarrollo de las nuevas tecnologías del

gran escala para la recuperación de nutriente, particularmente fósforo. El programa tiene

como objetivo el reciclaje del fósforo y el producir fertilizante según los requisitos legales.

Principalmente, hay tres posibilidades de la recuperación del fósforo del lodo de aguas

residuales [11]: directamente de lodo activo o digirió el lodo, del lodo digerido o de la cenizas

del lodo después de la mono-incineración.

2.5.2.1. TECNOLOGÍA SEABORNE.

El objetivo de esta tecnología es la recuperación de nutrientes y el retiro de metales

pesados simultáneo del lodo digerido. La tecnología Seaborne consiste esencialmente en tres

módulos ligados que se juntan próximos y en el mismo complejo.

El lodo anaerobio ya estabilizado es acidificado por el ácido sulfúrico. Los sólidos restantes

se separan del flujo, se secan y se incineran. Las cenizas realimentan al proceso de la

acidificación.

Fig. DIAGRAMA DE LA TECNOLOGÍA SEABORNE, OBSERVADA EN LA DEPURADORA DE AGUAS RESIDUALES

GIFHORN, ALEMANIA [14].

79

El gas del digestor, arriba en sulfuro de hidrógeno, se utiliza en la unidad de RoHM (retiro de

la unidad de los metales pesados) para precipitar los metales pesados del flujo de proceso.

En la segunda unidad principal del sistema, NRS sistema de recuperación de nutrientes

donde el nitrógeno y el fósforo nutrientes del retiro son reciclados del flujo de proceso por la

precipitación del hexahidrato de fosfato del amonio del magnesio (MAPA). Se separa el

MAPA, el nitrógeno de sobra todavía contenido en el núcleo se pela como sulfato de

diamonio (DAS). El sulfato ambos, del MAPA y del DAS se puede reutilizar como fertilizante

en agricultura.

La tercera unidad para el refinamiento del gas del digestor a la calidad del gas natural (gas

regenerador que aumenta la unidad, RGU) es opcional.

Este proceso Seaborne presenta una serie de beneficios como son:

- Retiro de los agentes contaminadores (metales pesados y agentes contaminadores

orgánicos)

- Recuperación del nitrógeno y del fósforo materiales valiosos.

- Reutilización en forma de un producto comercial del fertilizante.

- Proceso del gas de la fermentación y/o del gas de alcantarilla al metano (calidad del gas

natural).

2.5.2.2. TECNOLOGÍA CAMBI.

El proceso de Cambi conlleva la hidrólisis térmica de las células del lodo para una digestión

más eficiente del lodo de aguas residuales.

Fig. Esquema proceso HT.

Previamente desecado, el lodo se precalienta en un tanque que reduce a pulpa antes de que

vapor se agrega a 12 bar para alcanzar temperaturas de 150º a 160ºC y presiones de cerca

de 8-9 bar en el segundo reactor.

80

Después de refrescar, el lodo se alimenta en el digestor (véase fig. inferior). Los tiempos de

retención típicos en el digestor se extienden a partir del 10 a 12 días.

Fig. Diagrama del en planta con proceso de Cambi (CHP, unidad calor y de energía

combinada).

Fig. Planta CAMBI.

La eliminación biológica del fósforo in situ de la depuradora de aguas residuales es necesaria

para la unidad de desmontaje del nitrógeno y la extracción alcalina del fósforo. El fósforo se

recupera del lodo digerido pero además del agua del lodo como hexahidrato de fosfato del

amonio del magnesio (MAPA) después de desecar el lodo digerido.

El proceso de termo hidrólisis de instalación Cambi presenta ventajas como:

Secadores permiten operaciones automáticas.

• Digestor compacto es el 50 % de un sistema de digestión convencional

• Capacidad de recibir y tratar una variedad de lodo importado

• Producción de energía neta eléctrica de 1MW.

81

• Producto sencillo para apilar y almacenar en aproximadamente el 35 % DS.

• Volumen bajo de producto (~20,000 ton/año)

• Con mucho, el coste de vida útil es más bajo.

2.5.2.3. TECNOLOGÍA KEPRO.

Este proceso para tratamiento de lodos de depuradoras se ha desarrollado con el fin de

recuperar fracciones diferentes procedentes de los lodos de agua residual, las cuales pueden

ser separadas y reutilizadas. Cuatro productos principales son recuperados:

- Biofuel

- Fósforo

- Precipitados

- Fuentes de carbón

Los lodos tratados son tanto lodos digeridos como lodos crudos. El proceso es continuo y

puede ser dividido en siete etapas principales. como son:

- Espesamiento

- Acidificación

-Hidrólisis térmica

-Separación biofuel

-Precipitación de fósforo

-Separación de fósforo

-Reciclaje de precipitados y fuentes de carbón

Fig. Módulo KEPRO implementado en línea de lodos de E.D.A.R.

térmica 150 ºCpH 1 - 2

Deshidratación MezclaMS 20 %Deshidratación Digerido Lodo

Lodo Externo Ácido Vapor

Lodos a IncineraciónMS 45 %

Recuperación Fe 40 %

Fosfato férricoFósforo Recuperac. 75 %

Dilución pH- ajustado

pH- ajustado pH- ajustado

Hidróxido férricoSeparación

metales pesadosSeparación Fósforo

precipitación Agua Rechazada

Tratamiento

82

El lodo espesado al 5-7% de lodo seco y acidificado a un pH entre 1-3. Los coagulantes,

metales pesados y fósforo son parcialmente disueltos por este tratamiento. El material

orgánico en suspensión está en un grado bajo de solubilidad.

El lodo acidificado es calentado alrededor de 140ºC en un módulo reactor. El tiempo de

retención en el reactor es 30-40 minutos y cerca del 40% de la materia orgánica suspendida

se hidrolizan en un líquido biológico fácilmente degradadle. Los compuestos inorgánicos

ahora se licuan.

La materia orgánica sin disolver, principalmente fibras, en este momento son muy fáciles

desecar, se separa en una centrifugadora con un contenido sólido seco cerca del 50%. La

reducción del volumen comparado al lodo digerido desecado convencional es el cerca de

80%. El contenido en energía en esta fracción es alto, igual que virutas de madera, y puede

ser utilizado de forma secuencial como combustible biológico. Los metales pesados se

pueden separar junto con el lodo orgánico o más adelante en el proceso.

El sobrante de la separación de lodo orgánico contiene las sustancias inorgánicas de las

cuales ahora el fósforo se precipita como fosfato férrico. Esta fracción del fosfato es separada

por centrifugación generando lodo de un contenido de materia seca al 35%. El contenido de

metales pesados y de sustancias tóxicas orgánicas es muy bajo, por lo cual puede ser

utilizado directamente como fertilizante en tierras de labradío.

La fase líquida de la separación del fosfato contiene precipitados, la materia orgánica disuelta

y nitrógeno. Esta fracción líquida se recicla en la planta de aguas residuales para el retiro

nutriente.

AGUA

ORG

INOR

AGUA

ORG

INORG

AGUA

ORG

INORG

Deshidratado 1 ton TS 20% DS

Volume 5 m3

Secado 1 ton TS 90% DS Volume 1, 1 m3

KREPRO 0, 5 ton TS 50% DS

Volume 1, 0 m3

FRACCIONES DE AGUA, MATERIA ORGÁNICA E INORGÁNICA ENRECUPERAC. NHOMIGÓN SCEMENTO

BALASTO

AGREGAD.

83

2.5.2.4. TECNOLOGÍA CRISTALIZACIÓN DE LA ESTRUVITA.

El caudal de alimentación es, en primer lugar despojado con el paso de aire en una columna

para aumentar el pH, entonces los flujos a la aireación de la columna, y luego se bombea en

un 1 m3 de volumen de reactor de lecho fluidizado (FBR). La unidad del proceso de

cristalización de la estruviata (SCP) hasta 2,0 m3/h de sobrante anaeróbico en un modo

continuo. Un aparato Dortmund en la parte superior de FBR evita el derrubio de materiales

finos (velocidad lineal de 6 m/h).

Fig. ESQUEMA DEL PROCESO DE CRISTALIZACIÓN DE LA ESTRUVITA.

El efluente de la FBR se recicla por el paso en la columna y el efluente final se obtiene a

partir de la columna de descarga de aireación. Las cargas de nutrientes pueden ser

convenientemente bloqueadas por la aplicación de un proceso de cristalización de estruvita

(SCP) donde el nitrógeno y el fósforo fijado en los cristales de estruvita, junto con magnesio

(MgNH4PO4). [tabla]

El SCP se ha aplicado ampliamente para el tratamiento anaeróbico de sobrantes procedentes

de la digestión de lodos residuales y la co-digestión de lodos residuales junto con los

desechos sólidos orgánicos, sin embargo su aplicación puede llevarse a cabo para cualquier

a sobrante anaeróbica cuyas características físicas-químicas son similares a los siguientes: la

concentración de fósforo superior al 30-50 mg P/l, amoníaco> 300 mg N/l, magnesio>

estequiométrica solicitud y alcalinidad> 900 mg CaCO3/l.

84

Fig. ESQUEMA DE PLANTA PARA EL PROCESO DE SCP.

Fig. ESQUEMA COLUMNA DE ARRASTRE/DESPEJE Y REACTOR DE LECHO FLUIDO

Siguiendo las dos posibilidades para realizar cristalización del fósforo, con y sin núcleo del

material, los costes operacionales pueden ser diferentes. Usando la arena del cuarzo como

núcleo del material, los costes son de 0.24 €/m3; cuando se obtiene la auto-nucleación, es

85

más barato puede bajar a 0.16 €/m3). Ambos análisis de coste no considera la posibilidad de

venta de estruvita como fertilizante.

2.5.2.5. TECNOLOGÍA DE TERMO-CONVERSIÓN A BAJA TEMPERATURA. LTC.

Durante el proceso de conversión termo-catalítico (LTC) se lleva a cabo anaeróbicamente,

bajo condiciones normales de presión y temperatura entre 380-450 º C. Los gases

condensados después de enfriado convergen a producto en "petróleo crudo", carbón,

reacción de agua y sales. Una pequeña parte de los gases de escapes no condensables

(hidrógeno, metano, etano, propano). Con un sólido orgánico permanece en el reactor, que

contiene todas las sustancias no volátiles (incluidos la mayoría de los metales pesados).

Fotos del conversor LTC y productos recuperados de los lodos residuales.

Principios básicos de la LTC para lodo de depuradora.

El proceso de LTC equivale a la eliminación de grupos funcionales (grupos carbonilo, OH,

SO, Cl) de las moléculas orgánicas.

86

Reacciones química

La biomasa bacteriana contiene hasta un 28-30% de lípidos, alrededor del 50% de proteínas

y polisacáridos 5-30%. Las siguientes ecuaciones describen el esquema LTC durante el

proceso de conversión:

Proteínas:

Lípidos:

Hidrocarburos:

Las ecuaciones muestran que los hidrocarburos se formaron principalmente de las grasas

(lípidos) y proteínas. En la naturaleza siguen siendo básicamente las cadenas de

hidrocarburos intacto, sólo el amoniaco o el dióxido de carbono se han eliminado. Éste es un

proceso catalítico, por el contrario, en un proceso pirolítico la división de carbonos se produce

con límites. Por lo tanto, LTC no debe confundirse con la pirólisis.

La siguiente figura muestra el diagrama de flujo de planta piloto. La conversión del sustrato se

produce en un horno de calefacción eléctrica (10 kW). En condiciones anaeróbicas, el horno

se calienta hasta 400° C durante 3 horas para responder alrededor de 300 - 1000 de sustrato.

Fig. Diagrama de flujo de planta piloto de LTC; (NCG: gases no condensables)

87

Planta piloto

Sobre la base de los resultados de laboratorio, se construyó una planta piloto. El proyecto fue

apoyado por la fundación Deutsche Bundesstiftung Umwelt, Osnabrück. Los socios del

proyecto han sido la Fa. Werkstoff und Funktion Grimmel Wassertechnik, Ober-Mörlen y la

empresa Elektrotechnik Rünagel, Viereth-Trunstadt. La planta piloto se ensayó con éxito en la

planta de tratamiento de aguas residuales Füssen, Alemania.

Foto. Planta piloto en la planta de tratamiento de aguas residuales Füssen, Alemania.

Elementos señalados en la foto de planta piloto de LTC; a: almacén sustratos; b: tornillo de

entrada c: circulación interna de la cama envasados; e: condensador; f: trampa de aceite.

El reactor cuenta con un circuito interno. Esto permite la realización de los diferentes tiempos

de retención.

GRÁFICA DE PORCENTAJES DE PRODUCTOS LTC DE LA PLANTA PILOTO DE FÜSSEN

88

2.5.3.- TÉCNICAS DE VALORIZACIÓN.

Las técnicas de valorización de lodos se enfrentan a varios aspectos cruciales como

son el tipo y características físico-químicas de los mismos, para poder ser utilizados en el fin

escogido. Además de tomar en cuenta los condicionantes del volumen a tratar y la viabilidad

de la técnica que se desea emplear. Pues no será interesante una aplicación para lodos que

no pueda asumir un volumen considerado de los mismos, genere deshechos de mayor

perjuicio que los lodos eliminados o conlleve una inversión no rentabilizada por alguno de los

aspectos sanitarios, medioambientales o de sostenibilidad.

Las técnicas de valorización suelen basarse en los procesos descritos en los apartados de

técnicas de reducción o recuperación. Siendo ello necesario para acondicionar el lodo a

aplicar respecto a sus características o calidad. En muchas ocasiones la valorización del

lodo se produce simplemente por disminución de su porcentaje en agua o eliminar

componentes tóxicos. Partiendo de esta premisa se pueden clasificar las técnicas de

valorización, en función de sus procesos de acceso al estado deseado del lodo para aplicar

dicha técnica.

Por tanto, según el tipo de lodo se obtienen valorizaciones de distinta índole realizando los

siguientes procesos de adecuación del mismo:

LODOS NO DIGERIDOS:

- Directamente COMPOSTAJE

- Secado térmico FERTILIZANTE

SILVICULTURA FORESTAL

UTILIZACIÓN EN TERRAPLENES

RECUPERACIÓN DE SUELOS AGOTADO

LODOS DIGERIDOS:

-Deshidratados + Secado térmico COMPOSTAJE

FERTILIZANTES

SILVICULTURA FORESTAL

UTILIZACIÓN EN TERRAPLENES

ADICIÓN A MATERIALES DE MEJORA DE

SUELOS AGOTADOS

+ Incineración: Cenizas => ADICIÓN A MATERIALES DE

MEJORA DE SUELO

INTEGRADAS EN MATERIALES DE

CONSTRUCCIÓN: cemento,

hormigón

89

+ Incineración: Fusión =>MODELADO EN ELEMENTOS

CONSTRUCTIVOS: -Bloques, ladrillos,

baldosas, ornament.

-Escorias: Balasto

Agregados

Fusión + Pirólisis => AISLANTE ACÚSTICO

AGREGADOS

BLOQUES PERMEABLES

+ en granulado => AGREGADO JARDINES

-Biogasificación COMBUSTIBLE CALORÍFICO CH4

ELECTRICIDAD

-Recuperación Nutrientes FÓSFORO

NITRÓGENO

LTC CARBÓN Y LTC PETRÓLEO

A continuación se indican una relación por tipo de técnica, finalidad y localizaciones donde se

aplican actualmente.

- Técnicas de compostaje

Compost, (Rioja; Cantabria; usual en U.E.)

Fertilizante (por % N y % P), (Pensilvania,EE.UU.; Reino Unido; Suecia)

- Técnicas de mejora del suelo por aplicación

Adición a zonas forestales (Granada; Rioja)

Adición a suelos degradados periferia ciudades (Lasso, L.P.G.C.)

Adición a suelos de explotaciones extractoras

- Técnicas de tratamiento térmico y utilización de cenizas

Cenizas de incineración

Integración en materiales de construcción (Cementos Porlant, Japón)

Adición a materiales para mejora del suelo

- Técnicas de obtención energética;

Digestión Biogás (gas metano) (Japón, España)

Electricidad, (Alemania)

Combustible de calefacción; combustible de sustitución en horno de clinker,

(miembros de la U.E.)

90

- Técnica de recuperación de nutrientes:

Recuperación del fósforo procedente de

Lodo de depuradora (Suecia, a gran escala)

Lodos líquidos residuales (Alemania, a gran escala)

Cenizas de lodos de depuradoras (Australia, a gran escala)

Recuperación del nitrógeno

- Técnica de integración en construcciones:

Utilizados en terraplenes bases de autopistas (China)

-Técnicas de compactación o fusión: (Japón)

Modelado de elementos: - Bloques

- Ladrillos

- Baldosas, tejas

Escorias: - Material de balasto (grava o de piedra machacada, que se tiende sobre la explanación de los ferrocarriles para asentar y sujetar sobre ella las traviesas o sobre la explanación de las carreteras para colocar sobre ella el pavimento).

En el esquema siguiente aclara las etapas de la estructura de las valorizaciones con sus

respectivos procesos de acondicionamiento y los productos o servicios a obtener, tal como

se han anotado anteriormente.

Tal como se observa a medida que se realizan procesos de adecuación al lodo, permite ser

aplicado a un mayor número de aplicaciones o servicios. Siendo esto muy positivo siempre

que sea rentable para algún aspecto sanitario, medioambiental o de sostenibilidad.

VALORIZACIÓN DE LOS LODOS DE ESTACIONES DEPURADORAS DE AGUAS RESIDUALES URBANAS

GIAYE 91

TÉCNIC DE

VALORIZ

COMPOSTAJE

FERTILIZANTE

CENIZAS INTEGRADAS EN MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN

SILVICULTURA FORESTAL

CENIZAS ADICIÓN A MATERIAL MEJORA DEL SUELO AGOTADOS

BLOQUES PERMEABLES AL AGUA

BLOQ, LADR, BALD, DEC.

AGREGADOS

AGREGADO JARDINES

BIOGÁS

LTC CARBÓN, LTC OIL, GAS

UTILIZ. EN TERRAPLENES

AISLANTES ACÚSTICOS

MODELADO DE ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS

ESCORIAS

DESHIDRATADOS

PIRÓLISIS

DIGESTIÓN

COMBUST CALORÍFICO CH4

SECADO TÉRMICO

INCINERADOS

GRANULADO

ELECTRIC

CENIZAS

FUSIÓN

AGREGAD.

BALASTO

CEMENTO

HOMIGÓN

RECUPERAC. FÓSF, NITRÓG

RecirculaciónBomba permeado

Lodos de exceso Unidad biológica

VALORIZACIÓN DE LOS LODOS DE ESTACIONES DEPURADORAS DE AGUAS RESIDUALES URBANAS

GIAYE 92

III-ANÁLISIS DE LAS TÉCNICAS DE VALORIZACIÓN DE LOS L.E.D.A.R.U.

3.1. Catálogo de técnicas tradicionales de valorización.

3.2. Catálogo de técnicas innovadoras de valorización.

Sintetizadas las técnicas de valorización en forma de catálogo tanto tradicionales

como innovadoras de opciones a escoger, en función de varios parámetros decisivos en la

elección de técnica a aplicar a los lodos.

Los parámetros directrices son:

- PROCESO, indica los procesos unitarios destacados en la técnica, así como

llevan enlazados en esquema un diagrama descriptor o estructural de la misma.

- TIPO DE LODO, designa las características del lodo al que trata.

- COMPONENTES, partes o elementos imprescindibles en la instalación para

acometer la técnica.

- REDUCCIÓN DE LODOS, cuantifica el porcentaje de lodo capaz de reducir o

minimizar dicha técnica.

- VENTAJAS/DESVENTAJAS, apartado descriptor de las cualidades o beneficios

de la técnica y los inconvenientes conlleva.

- COSTES, anota de manera aproximada los costes indicados por los comerciales

representan dichas tecnologías y por la experiencia aportada por las instalaciones

existentes. Algunos casos presentan costes de implantación y costes de

operación, por ser muy destacados estos últimos según la técnica elegida.

- REFERENCIAS, se aporta una serie de EDAR, instalaciones de plantas pilotos y

laboratorios que respaldan la existencia y experiencia en la ejecución de la

técnica.

- E.R. ; PL.PIL; INN. , este apartado del catálogo manifiesta el estado de madurez

de la tecnología a implantar. Los acrónimos utilizados indican si se trata de una

tecnología fuertemente madura aplicada en EDAR (E.R.), si bien es una

tecnología en estado de prueba en una planta piloto o prototipo (PL.PIL) o si

tratamos con una tecnología en estado embrionario, mínimamente en inicios de

innovación en empresa (INN.) o en estado inmaduro de laboratorios aún.

VALORIZACIÓN DE LOS LODOS DE ESTACIONES DEPURADORAS DE AGUAS RESIDUALES URBANAS

GIAYE 93

ANEXO ESQUEMAS FIG. ESQUEMA DE BIO-REACTOR DE MEMBRANA (MBR)

ESQUEMA DE BIO-REACTOR DE MEMBRANA (MBR) NO SUMERGIDA O SISTEMA BUCLE EXTERNO

AIREACIÓN

RECIRCULACIÓN

LODOS SOBRANTES

LODOS ACTIVOS

AGUA RESIDUAL EFLUENTE

Unidad biológica Unidad membrana

Lodos de exceso

Bomba permeado

Recirculación

94

FIG. ESQUEMA DE TERMO HODRÓLISIS.

95

Fig: Esquema de principio Biolysi® O.

96

ESQUEMA IMPLEMENTACIÓN DE LAS UNIDADES DE US, PUNTOS DE ANÁLISIS PROPIEDADES DE LODOS.

97

GRÁFICA, RENTABILIDAD SEÑALA LOS COSTES DE LA DISPOSICIÓN (€ POR LA TON MS) RELACIONADOS CON EL TAMAÑO DE WWTP

98

Fig. ESQUEMA DEL PROCESO DE ATHOS

99

Fig. ESQUEMA DEL PROCESO SCWO.

100

Fig. ESQUEMA DE SECADO TÉRMICO INDIRECTO Fig. ESQUEMA DE SECADO TÉRMICO DIRECTO

Fig. ESQUEMA DE SECADO TÉRMICO MIXTO, CENTRÍFUGA.

GENERADOR AIRE CALIENTE

101

FIG. ESQUEMA DE PROCESO DE PIRÓLISIS. FIG. ESQUEMA DE PROCESO DE GASIFICADOR

Agua para condensación

Volátiles a CC oxidac. térm.

102

Fig. Diagrama de la tecnología Seaborne, observada en la depuradora de aguas residuales Gifhorn, Alemania [14].

103

Fig.Diagrama de la tecnología Cambi, implementación de la hidrólisis térmica.

104

LISTADO DE REFERENCIAS PLANTAS CON PROCESO CAMBI

105

FIG. MÓDULO KEPRO IMPLEMENTADO EN LÍNEA DE LODOS.

Hydrolysis

Temp 150 oC

pH 1 - 2

Dewatering Mixing

DS 20 % Dewatering

Digested

sludge

External sludge

Acid Vapour

Sludge forincineration

DS 45 %

Iron recovery

40 %

Iron phosphate

Phosphorus

recovery 75 %

Dilution pH- adjustment

pH- adjustment

pH- adjustment

Ferric hydroxide

separation

Heavy metals

separation

Phosphorus

precipitation

Reject water

treatment

106

FIG. ESQUEMA PLANTA DE PROCESO DE CRISTALIZACIÓN DE ESTRUVITA.

107

Diagrama de flujo de planta piloto de LTC; (NCG: gases no condensables) Reactor LTC y product_LTC

108

109

TÉCNICA PROCESO TIPO LODO COMPONENTES

REDUCC. LODOS

%

VENTAJAS DESVENTAJASCOSTES aproxim.

€ REFERENC.

BIORREACTOR DE

MEMBRANA CATALIZADO

CMBR

Proceso de tratamiento biológico acelerado, catalizado en un proceso de oxidación inherente a la fase vapor o procesos de hidrólisis. ESQUEMA

LODOS BIOLÓGICOS

- Reactor biológico termofílico.

- Sistema de separación de sólidos

- Tratamiento químico

Lodos orgánicos ≈100%

(< 85 %)

-Producción baja o ninguna del lodo residual - Peq. huella ecológ. -Funcionam. Fácil

- Operac. Manten. altas.

-Planta pequeña: 40,000 m3/d (10 MGD))

INSTAL: 2 mill €

C.Operac: 100-300 €/ton MS

lodo orgánico

AFC-PMC BIOTEC

PENSILVANIAEE.UU.

NORUEGA

ULTRAFILTRACIÓN

UF+MBR

Reactor biológico integrado de crecimiento suspendido con un sistema de membrana de ultrafiltrac. ESQUEMA

LODOS ACTIVOS

- Reactor biológico

- Módulo de membrana (hueca)

Lodos biológicos70 % respecto

conven.

-Concentrac. fango superiores (SS:10–20 g/l). - Calidad A.D. independiente del decantado fango. -Modularidad

- Elevado coste de implantación y explotación. (+5-20% R.B. conv.) - Altas concentr. fango afecta rendim. (-0,41% cada 1000 mg/l)

CF:32.739 € CV: 0,128 €/m3 A.D.

Pilt Isl.MuranoVenecia EDAR TrevisoTreviso, IT. {Piloto B.S.II; MBR sumerg. Cost. EE 0,01213 €/m3

Cost Quim: 0,0109 €/m3}

HIDRÓLISIS TÉRMICA

HT

Pretrat. Térm .desintegra estruct. celular bact. y solubiliza exopolímeros

producto fácil digerible. 300ºC y 100 bar. ESQUEMA.

LODO ESPESADO

- Mezclador - Reactor HT - Reactor de

presión reducida.

+ centrifugac: 28-35% ó

+ filt. prensa 35-50%, sin

cal. HT+TurbDisg:

80%

-Más eficaz, energéticamente. -Deshidratación muy buena del lodo final. -Mejor desinfec. del lodo.

-Ensuciam. intercamb. calor. -Posibles olores por corrientes gás no tratado. -Coste energ.

EDAR CAMB

ULTRASONID. US

US engendra fuerzas mec.CAVITACIÓN 1)provocan disgregac. de acumulos 2) fr. sobrepuesta rompe células micróbicas. ESQUEMA

LODOS ACTIVOS

RECIRCUL

- tubo de succión con la válvula

- bomba aliment. - tubo conexión bomb.alim-unidad ultrasonido - unid. ultrasonido - metro de flujo - tubo realim.

Lodos biológicos

30 %

- Mejora rendim. digestión anaerób. (entre 10% -25%).

-Aumento D.Q.O. rápidamente biodegradable. -Fácil implement. en EDAR.- No genera olores

-Erosión de sonotrode. - Consumo elevado de energía.

C.F:60,000€ ‘No-comerc’

C.V.: 3355 kWh/mes,en 6000 hab.eq

Life-EU GRÁF-RENT

EDAR Saint Sylvain, AnjouFR EDAR Mannheim, ALEM

110

-cabina C.S.Us - No probl. atasco.

OZONÓLISIS, OXIDACIÓN DE OZONO

Proceso de oxidación extrema, O3 conduce a la ruptura de mat. celular posterior metaboliza por la biomasa más fuerte.ES

LODOS ACTIVOS

RECIRCUL.

-Almacenamiento O2 líquido en la gasificación

- Generador O3

Lodos activos 30-80%

- Insignificante acumulac. sól. tanque aireación. - Mejora índice de Mohlman de lodos. - Mejora capacidad de deshidratac.

- Generac. in situ

- Elevado coste.

- Consumo O3

reaccionando en

otras mater.

http://www.degremont-technologies.com/IMG/pdf/BrRD_A4_EU.pdf

BIOLYSIS ® O con ozono

EDAR Aydoilles (Vosges) EDAR Lauriana Bulgarograsso

(Como, Italia)

OXIDACIÓN HÚMEDA

(W.O. / ATHOS)

Fango en contacto con O2 en húmedo. Tª a 250-300° C Alta presión (70-150 bar) Tiemp: 12-120 min (grado de oxid.)

ESQUEMA

LODOS CUALQUIER

TIPO, PRIMARIA,

BIOLÓGICA, MIXTOS,

DIGERIDO, URBANO O

INDUSTRIAL.

-Tanque reacción o reactor. -Bombas aliment. y recircul. .Intercambiad. calor y caldera,. -Unid.tratam. gases. -Equip. dosific. -Depósito O2. -Decant. lamelar

Lodos en sól. sec. 30%.

-No emite humos contaminantes, diox, furanos, mercaptanos, SOx o Nox,. -Contribuye reducción efecto invernadero, -No emisión olores. -Muy bajo consumo energético, autosuficiente en energía térmica. -Integrable en EDAR

- Producción tecnosabia - Coste elevado -Patente.

C.Estim: 77,48€/ton fango (CostConstr. 20años, gest.sist,+ valorizac.tecnosabia) 22t*0.7%*77.48€/t= 1193.192 €/día= 429.549,12€/año B.S.

ATHOS ® EDAR Truccazano,IT Toulouse, Epernay (Fr), Bruselas-Nort (Bélgica).

OXIDACIÓN POR AGUA

SUPERCRÍTICA.

SCWO

Oxidac. y destruc. mat. orgánic. Uso O2 y SCW. (374ºC y 22,1MPa). Inyectado SCW+ mat.org. ESQUEMA

LODO RESIDUAL

-Bomb. alim. evap. agua. -Bomb. A.P. -Economizador -Reactor -Calentador

S.V. y S.T. (60-80%)

Mat. Orgánica 99%

-Alta reduc y oxidac. completa mat org.

-Emision aéreas bajas

-Residuales intríns evita lixiviación.

-Adaptado a lodos con metal.

-Adaptado a tratam.desechos peligrosos.

- Recuperac. de calor, independt económicamente.

-Requisit comb. bajos.

-Problem. corros. -Sist. Seg. O2puro o

H2O2 -Redox sofisticad -Produce NH3

afecta proc. líq. -Costes elevados

C.V.: 24€/ton*22ton/d = 582€/d= 190080 €/ñ en B.S.II

AQUACRIPTON ® EDAR Cork,IR, Goteborg,SW Huston, USA.

111

112

SEABORNE

Recuperación nutrientes y retiro metal pesado. Acidific. del lodo anaerób estabiliz.. Resto sólid. separados del flujo, secad e incinerados. Cenizas realimentac. el proceso de acidificación. ESQUEMA

LODO DIGERIDO

Tres módulos: -RoHM (retiro de lmetal. pesados)

-NRS (sist. recuperac. nutrientes)

-RGU (Unid. gas regenerador)

Reduce restos de lodo digerido

- Recuperac.N,P - Retiro agentes contaminadores, met. pesados, comp.orgán. -Reutilizac. forma comercial-fertiliz. - Proceso del gas de fermentación .

EDAR Gifhorn, Alemania

E.R.

CAMBI Hidrólisis térmica de células d lodo +eficient digestión. ESQUEMA

LODO PRE-DESECADO

-Tanque reductor a pulpa -Reactor HT -Tanque flash

Reduc. 40%

-Digestor compacto, 50 % del conv. -Capacidad y trata lodo variado. -Producción de EEneta (1MW). -Prod. fácil apilar ,almacenar ≈35% DS. -Volumen bajo de producto (~20,000 ton/año)

-Con mucho coste d vida útil, más bajo.

EDAR_CAMBI (Dublín; Fredicia SSTP Dinamarca; Chertsey, UK) { 8,000 ton TS/year}

E.R.

KEPRO

Desecados al 20%, somete a hidrólisis térmica, proceso de precipitación y posterior incineración. ESQUEMA

LODOS CRUDOS Y DIGERIDOS

Módulos: -Hidrólisis térmica -Separación biofuel -Precipitador P -Separación P

Reduc. 50% MS respecto deshidratado.

-Recuperación P, biofuel, precipitad, fuentes de carbón.

-Coste elevado si no optimiza recuperaciones

Kemira Kemi AB, Kemwater EDAR Helsingborg, Suecia

E.R.

CRISTALIZAC. ESTRUVITA

SCP

Proceso de cristalizac. estruvita recuperando P y N. Sin adición química al bloque de fósforo. Tecnol. aplicada al sobrante aeróbico. ESQUEMA

LODOS ANAERÓB.

Módulos: -Tanque almacén -Decantador, mezcldor,dispositivo Dormund -Reactor de lecho fluido FBR –Colum arrastre

Reduc. % de los lodos restantes digestión anaeróbica

-Recuperac. P y N (fertilizante).

-Coste instal. elevado -Estruvita atasca conductos d paso.

C.Operac: 0,24 €/m3 con mat. secante; 0,16€/m3 sin mat. secante

EDAR Treviso, IT

E.R.

TERMO CONVERSIÓN

LCT

Proceso de termo conversión catalíco a baja temperatura. Desarrollado en el reactor. ESQUEMA

LODOS SECADOS

Depósito. Transportador de tornillo

dentro del transportador de tornillo (hac fuera)

Reactor LTC Condensador

Reducelos q Produce 29prod /100% d lodos secos

-Productos carbón, aceite

- Innovador, laboratorio. -Patente. -Genera dioxina

Costes: LTCcarbón reciclado: 70 €/ton

EDAR Füssen, Germany

PILT. INN.

GIAYE 113

IV-LÍNEAS DE ACTUACIÓN POSIBLES

SISTEMAS DE MBR CON MÓDULO EXTERNO

En la tecnología de los sistemas de biorreactores de membranas de ultrafiltración se

distinguen los de configuración de módulo de membranas sumergidas y los biorreactores de

membranas de ultrafiltración de módulo externo, ya comentadas sus bases de

funcionamiento en el apartado de técnicas de reducción. Una diferencia significativa se ha

observado en el flujo del funcionamiento de los sistemas sumergidos de MBR y del sistema

externo de MBR. El flujo neto medido para los sistemas sumergidos de MBR fue medido

entre 13-16 galones por pie cuadrado por día (gfd) mientras que eso para un sistema del

external MBR fue medida de 27gfd. La operación del alto flujo del sistema externo de MBR se

puede atribuir por mejorar la turbulencia disponible dentro del módulo externo de la

membrana comparando con un sistema MBR sumergido, es debido a los requisitos

relativamente más alto del flujo de la recirculación del primero.. Los requisitos de aire limpio

por el área de la membrana de unidad para los sistemas de MBR variaron a partir de 0.019-

0.040 pies cúbicos estándar por minuto por el pie cuadrado (scfm/pie2). El sistema de

DynaLift MBR confió en el flujo cruzado asistido por puente aéreo de bombeo para limpiar,

requiriendo la energía adicional para el bombeo del flujo cruzado.

Los sistemas de MBR probaron calidad del agua excelente producida con la turbiedad

efluente menos que (<0.1) unidades nefelométricas de la turbiedad (NTU) y concentración de

cinco días efluente de la demanda de oxígeno bioquímica (BOD5) de <2 miligramos por el

litro (mg/l). Cuando fueron probados para el rechazo microbiológico de los contaminantes, los

sistemas de MBR alcanzaron más de 5-log, registrar el rechazo de total y los coliformes

fecales y más de 3-log, registrar el rechazo del colifago inherente.

Los sistemas de MBR también alcanzaron los niveles del amoníaco de < 0.5 miligramos por

litro como nitrógeno (mg/L-N) en el efluente, indicando la nitrificación completa. Las eficacias

de la desnitrificación de los sistemas variaron dependiendo de la presencia de una zona

anóxica con las concentraciones permeadas del nitrato que variaban a partir de 4.2-29.3

mg/L-N. Para determinar el funcionamiento de los sistemas de MBR en el flujo máximo y

determinar la calidad del agua permeada, un estudio de demanda de seis días fue probado

en éstos. Los parámetros de funcionamiento durante la operación del flujo del medio y pico

fueron recomendados por los fabricantes. Según su recomendación, el sistema de MBR fue

operado con aire limpio creciente o el flujo de recirculación o ambos de la recirculación

durante la operación máxima de flujo. Durante este estudio de demanda, los sistemas de

MBR podían sostener la operación sin una gota significativa en el flujo específico.

114

Para el sistema externo de MBR, un flujo de una recirculación relativamente más alta juntado

con aire limpio ayudó a mantener el flujo en fase subcrítica, incluso cuando funcionó en el

flujo máximo.

Sin embargo, una diferencia significativa fue observada entre los sistemas sumergidos y

externos de MBR mientras que funcionaba en el flujo máximo. El sistema sumergido de MBR

demostró una declinación temporal en el flujo específico mientras que funcionaba en el flujo

máximo mientras que no se observó ninguna tendencia a ello en el sistema del external MBR

(DynaLift). Esto se podía atribuir a la operación más allá del flujo crítico para los sistemas

sumergidos de MBR mientras que funciona en el flujo máximo. Para el sistema externo de

MBR, un flujo de una recirculación relativamente más alta juntado con aire limpio ayudó a

mantener el flujo en fase subcrítica, incluso cuando funcionó en flujo máximo. Planta piloto de DynaLift MBR. El sistema experimental de DynaLift MBR testeado en la EDAR de Isla Murano, Venecia en

disposición horizontal y en la EDAR de Punta Loma, San Diego como mayor avance en

configuración de membrana externa en posición vertical.

Esquema de la EDAR de Punta Loma, San Diego, California. EDAR de ubicación la planta

piloto del estudio

El sistema consistió en un tanque aerobio de 5,30 m3 (1.400 galones), el tanque anóxico de

4,73 m3 (1.250 galones), y un módulo externo de la membrana.

Las aguas residuales defendidas fueron alimentadas al tanque anóxico vía una bomba

sumergible controlada por un PLC para mantener un nivel del agua constante en el tanque.

Las aguas residuales del tanque anóxico fluyeron por gravedad al tanque aerobio para la

nitrificación. El agua nitrificada entonces fue recirculada al módulo externo de la membrana

para filtración. El aire limpio fue inyectado en la parte inferior del módulo de la membrana

usando una bomba del puente aéreo junto con la recirculación del lodo para mantener un flujo

115

cruzado turbulento. Ayudas innovadoras de esta característica del diseño para reducir al

mínimo el flujo de la recirculación requisitos para un external MBR. Finalmente, el lodo del

módulo de la membrana desbordó de nuevo al tanque anóxico de la tapa del módulo. El

diagrama esquemático del sistema experimental de DynaLift MBR se demuestra en la figura

continua.

Fig. Esquema de la planta piloto DynaLift MBR, ensayada en San Diego.

La pérdida del lodo fue hecha automáticamente en intervalos deseados de la línea de la

recirculación y era controlado vía PLC después de recibir la entrada del operador vía fija-

puntos. El operador fijaba la frecuencia que pierde y perder la duración y el PLC abrió la

válvula que perdía por consiguiente. Para el período entero del estudio, el sistema fue

gestionado en modo de la nitrificación-desnitrificación..

El sistema experimental de DynaLift MBR consistió en un módulo tubular de la membrana

externa PVDF de DynaLift 38 PRV con un tamaño nominal del poro de 0.03 μm y un área de

la membrana de 312 pie2. Las especificaciones para el módulo de la membrana de DynaLift

38 PRV se demuestran en el cuadro siguiente. Estas membranas tubulares externas

proporcionan un ancho-canal, diseño no obstructivo y se pueden funcionar en los altos

niveles de MLSS de hasta 15.000 mg/l. Porque el módulo de la membrana está situado fuera

del biorreactor, no se sumerge ningunos de los componentes de sistema de la membrana en

el licor mezclado.

116

Cuadro_ Especificaciones de las membranas utilizadas por la planta de MBR con UF

externa.

La

Tabla de parámetros de operación para DynaLift MBR , durante el estudio de demanda.

117

PLANTA PILOTO UF+MBR CON MEMBRANAS EXTERNAS

118

MEMBRANA DE UF PARA MBR Y SOFTWARE DE CONTROL DE DynaLift MBR pilot

system

COSTES DEL SISTEMA DE MBR EXTERNA DE DynaLift Las valoraciones de costes fueron desarrolladas para los sistemas de MBR probados durante

este estudio en capacidades de 158 m3/h y 789 m3/h (magnetohidrodinámica). Estas

estimaciones incluyeron los costes capitales y operacionales relacionados con el proceso de

119

MBR y la desinfección subsecuente. Los costes asociados a la porción de la membrana de

los sistemas de MBR fueron obtenidos de los cuatro proveedores participantes de MBR y

basados en pautas específicas y criterios desarrollados por el equipo de proyecto. El resto de

los costes de los componentes de proceso de MBR fueron derivados de las estimaciones

anteriores (Adham y otros, 2004) y puestos al día usando el índice actual del índice de coste

de construcción del expediente de las noticias de la ingeniería (ENRCCI) y de coste de la

planta de la ingeniería química (CEPCI).

COSTES DE CAPITAL PARA SISTEMAS MBR DESARROLLADOS ACTUALMENTE

Distribución de los costes de manteniendo y operaciones de la planta.

120

COSTES DESGLOSADOS DE MANTENIMIENTO Y OPERACIÓN PARA DESARROLLADO SISTEMA MBR.

SUMA COSTES DE CAPITAL, MANTENIMIENTO Y OPERACIONES PARA SISTEMA DE MBR DESARROLLADOS ACTUALMENTE

121

SUMA DE COSTES, $/KGAL PARA SISTEMA MBR DESARROLLADOS ACTUALMENTE.

122

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