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Tratamiento de los efluentes generados en la industria metal-mecánica

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Efluentes del sector metal-mecánica

El sector metal-mecánica comprende un gran número de actividades económicas, muy diferentes entre sí, que comparten tanto los materiales que utilizan, como los residuos y efluentes que generan. Las actividades más importantes de este sector son las estructuras metálicas y la calderería.

La primera incluye todo tipo de construcción metálica hecha a partir de tubos, perfiles y chapas, atornilladas, remachadas o soldadas.

La calderería agrupa un gran surtido de piezas y equipos fabricados con chapa y que incluyen juntas estancas; los productos pueden ir desde el típico depósito, a intercambiadores de calor o evaporadores, pasando por tubos y conductos, serpentines, etc.

Otras actividades incluidas en este sector son aquellas de transformación de metales sin arranque de viruta (por estampación, extracción, trefilado, embutición), las de mecanización con arranque de viruta (fresado, torneado, rectificado, corte, etc.) y las de acabados basados en tratamientos térmicos y de superficies. Así pues, la variedad de actividades es realmente amplia.

Tratamiento de taladrinas

Todas estas actividades tienen en común que utilizan como materia prima los mismos materiales: acero, hierro, acero inoxidable, aluminio, etc., además que producen impactos ambientales similares.

Básicamente, los aspectos que más incidencias sobre el medio ambiente causan son las emisiones de gases nocivos y contaminantes a la atmósfera, la generación de efluentes líquidos que deben ser convenientemente tratados antes de su vertido y la producción de residuos sólidos.

Por el tipo de actividad, este tipo de industria es una gran consumidora de aceites lubricantes, utilizados asiduamente para facilitar la lubricación y refrigeración en las diferentes modalidades de corte, moldeado y tratamiento mecánico de piezas metálicas.

Estos aceites lubricantes, una vez han sido utilizados, se convierten en un residuo líquido contaminante que debe ser gestionado correctamente.

De entre todos los productos utilizados, los que tienen mayor relevancia son las taladrinas, que son utilizadas mayoritariamente en la industria del mecanizado metálico por sus propiedades:

  • Lubricantes, protegiendo las herramientas al reducir la fricción.
  • De refrigeración, evitando un sobrecalentamiento de piezas y herramientas, que provocaría microsoldaduras que originarían un mal acabado superficial.
  • De evacuación de limaduras, evitando el efecto abrasivo de las mismas.
  • De prevención de la corrosión a máquinas y piezas.

Así, el uso de taladrinas es necesario en los procesos en los cuales se produce un contacto directo entre la pieza metálica que se está trabajando y la herramienta utilizada por sus propiedades lubricantes, refrigerantes, de evacuación de las virutas y limaduras producidas, además de prevención de la formación de óxido.

Características de las taladrinas como contaminantes

A medida que se van utilizando las taladrinas, sus propiedades se van reduciendo, decayendo su rendimiento y contaminándose con agentes externos tales como aceites y grasas, partículas metálicas, polvo ambiental, microorganismos que degradan la materia orgánica, etc.

Llegadas a este punto, las taladrinas se convierten en residuos altamente contaminantes, tanto para el medio ambiente como para el entorno de trabajo, por lo que son consideradas como residuos peligrosos por la normativa europea.

A su potencial contaminante debe añadirse que su correcta gestión es muy costosa, por el hecho de la elevada proporción de agua que contiene, que incrementa el volumen de residuo original además de producir una fuerte emulsión, que dificulta posteriormente los procesos de separación y depuración.

Para mejorar su capacidad lubricante, en la formulación de las taladrinas se incluye aceite y, para aumentar su capacidad refrigerante, se añade agua.

Esto hace que a nivel industrial existen muchos tipos diferentes de taladrinas, que en realidad son una emulsión aceite-agua, dependiendo de qué propiedades se desee potenciar.

Siendo el agua y el aceite los componentes principales de las taladrinas, también incorporan una larga lista de aditivos, entre los que se destacan los siguientes:

  • Tensoactivos: sulfonatos de sodio y glicoles
  • Inhibidores de la corrosión: aminas, amidas, boratos, nitritos, etc.
  • Humectantes: alcoholes, fosfatos, etc.
  • Antiespumantes: ésteres, siliconas, derivados etoxilados, etc.
  • Biocidas: formoles, fenoles, boro, poliglicoles, etc.
  • Aditivos para operación a alta presión

El consumo de las taladrinas es continuo y periódico, debido a la pérdida de sus propiedades y al consumo neto producido por los derrames y los arrastres con las piezas.

El uso continuado de las taladrinas hace que sus propiedades vayan mermando debido a las altas temperaturas alcanzadas durante el mecanizado de metales, los componentes más volátiles se evaporan.

Las pérdidas de taladrinas producidas por los derrames, el arrastre con las piezas, etc. se unen a las aguas residuales generadas en la planta y forman el efluente conocido como “aguas aceitosas”.

Por otro lado, los baños de taladrinas se van contaminando a medida que aumenta su utilización (con impurezas metálicas) y también están sometidos a procesos de degradación microbiológica; por todo ello, es necesaria su reposición periódica y se generan unos residuos líquidos llamados “taladrinas agotadas”.

En aquellas empresas que tienen un gran consumo de taladrinas, existen unidades de recuperación de taladrinas que, después de un proceso de separación de limaduras y virutas metálicas, se consigue alargar un poco más la vida útil del baño de taladrinas.

Es así que los procesos que utilizan taladrinas generan unos efluentes tóxicos e irritantes que contienen metales pesados, biocidas, productos de descomposición de naturaleza tóxica, etc. que hacen que la normativa europea los catalogue como residuos peligrosos y que no puedan ser evacuados a la red pública de alcantarillado por los graves problemas que causaría en las instalaciones de depuración.

La mayoría de los procesos convencionales utilizados en el tratamiento de las taladrinas deben ser revisados y actualizados debido, principalmente, a dos factores.

Por un lado, la legislación en materia de vertidos es cada vez más estricta y restrictiva. Y, por el otro lado, cada vez se hacen patentes más dificultades para un tratamiento efectivo.

Estas dificultades tienen su origen en el cambio reciente de la formulación de las taladrinas, que, en detrimento de las emulsiones de aceite, han pasado a ser de naturaleza sintética, siendo mayor la dificultad de la ruptura de la emulsión y así, también de la separación de la fracción oleosa de la taladrina.

Además de las taladrinas, las aguas residuales generadas en las actividades del sector metal-mecánica también presentan sólidos en suspensión, metales varios, elevada conductividad, fosfatos y tensioactivos.

¿Qué tratamiento es el más adecuado para las taladrinas?

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Tratamientos de taladrinas

Existen diferentes métodos de tratamiento de estos efluentes, los cuales se pueden clasificar en si son destructivos o no destructivos.

Entre los métodos no destructivos se encuentran el tratamiento químico, el tratamiento mediante membranas y la evaporación. Y entre los métodos destructivos se hallan el tratamiento biológico, la incineración y los procesos de oxidación avanzados (oxidación húmeda y oxidación con agua supercrícita, OASC).

A continuación, se analizan por separado las diferentes alternativas de tratamiento:

Proceso químico

Es uno de los tratamientos más utilizados en el siglo pasado puesto que la base es muy conocida y es fácilmente escalable en un amplio rango de caudales a tratar.

La filosofía del tratamiento se basa en la neutralización de las cargas superficiales con el fin de romper la emulsión.

Tradicionalmente, esto se ha conseguido mediante la adición de ácidos inorgánicos como sulfúrico o clorhídrico y sales tales como cloruro sódico, cloruro cálcico, sulfato férrico, cloruro de hierro y de magnesio y sulfato de aluminio. La adición de una cantidad suficiente de catión da lugar al proceso de desemulsificación.

No obstante, en la formulación de las taladrinas se ha buscado obtener productos más estables para resistir el ataque de los cationes liberados en los procesos de corte y mecanizado de metales que tienden a romper la emulsión.

Esto se ha obtenido mediante la dosificación de agentes emulsionantes y dispersantes, lo que ha llevado a que el tratamiento de las taladrinas sea más difícil mediante este tratamiento.

Una variante a la adición de sales inorgánicas para la ruptura de la emulsión es la utilización de polímeros. El principio es el mismo, los polímeros con cationes de gran carga tienen por objetivo desestabilizar las cargas negativas de las gotas de aceite.

El resto de contaminantes presentes en las aguas residuales que acompañan a las taladrinas también pueden ser eliminados en este proceso, aunque en función de la composición exacta del efluente el proceso físico-químico debe ser adaptado.

Tratamiento mediante membranas

Las membranas utilizadas son las de ultrafiltración, puesto que las de microfiltración no presentan una capacidad de retención adecuada y las de nanofiltración y ósmosis inversa se ensucian fácilmente con los compuestos orgánicos de elevado tamaño molecular.

Mediante la ultrafiltración se han conseguido buenos resultados trabajando a baja presión, aunque hay ciertas condiciones de operación que las membranas no toleran, como es el caso de la temperatura moderada-alta (superior a 60 ºC), valores de pH extremos, elevada cantidad de sólidos, grandes cantidades de aceites no emulsionados, presencia de disolventes, etc.

Además, no se debe perder de vista que aquellas moléculas de bajo peso molecular pueden atravesar fácilmente la membrana de ultrafiltración.

Evaporación al vacío

La evaporación al vacío permite el tratamiento efectivo de aquellos efluentes en los que los métodos convencionales no son una solución.

Se trata de una tecnología sencilla, robusta y madura que permite el tratamiento de las aguas aceitosas con una gran eficacia y que se adapta fácilmente a variaciones tanto en el volumen como en la concentración del efluente a tratar.

La tecnología ha evolucionado en las últimas décadas hasta el punto que el consumo energético es moderado y se presenta como una de las alternativas de tratamiento más competitivas.

A esto contribuye tanto la calidad del agua separada como el pequeño volumen de residuos que se genera. En este sentido, se trata de la única alternativa de tratamiento que por sí sola es capaz de reducir el volumen de efluente hasta cantidades muy reducidas sin la necesidad de procesos complementarios.

Tratamiento biológico

Debido a la inclusión en la formulación de las taladrinas de agentes antimicrobianos que permitan que el producto no sea degradado por la acción microbiológica, como es el caso de derivados del boro, fenoles, formoles y poliglicoles, el tratamiento biológico como único tratamiento de esta agua residuales no es altamente efectivo.

Para conseguir rendimientos aceptables de depuración es necesario combinar el tratamiento biológico con un proceso previo físico-químico e, incluso, en ocasiones es necesario refinar el efluente tratado mediante tratamientos terciarios.

Incineración

Aunque la incineración de aceites y grasas es factible debido a la energía liberada por su combustión directa, en el caso de las aguas residuales generadas en este tipo de industrias, que presentan una elevada proporción de agua, la incineración de este efluente no es un proceso viable para su tratamiento, a no ser que se preceda de un proceso de evaporación.

Procesos de oxidación avanzados (oxidación húmeda y oxidación con agua supercrítica (OASC)

La oxidación húmeda consiste en un proceso de oxidación en fase acuosa a presiones y temperaturas moderadas-altas (50-200 bar y 100-300 ºC). En estas condiciones es viable el tratamiento de efluentes con elevadas cargas o que contengan compuestos tóxicos que hagan inviables lo tratamientos convencionales.

La oxidación en agua supercrítica se diferencia de la oxidación húmeda en que las condiciones de presión y temperatura superan el punto crítico del agua (221 bar y 374 ºC).

En condiciones supercríticas la eficacia de destrucción de contaminantes es muy elevada incluso con tiempos de reacción reducidos.

Ambas tecnologías presentan una elevada capacidad de destrucción de compuestos refractarios, la OASC mayor que la oxidación húmeda, pero el elevado coste que conlleva su inversión, funcionamiento y mantenimiento hacen que no sea una tecnología competitiva.

Además, una vez oxidados todos los contaminantes orgánicos, sería necesario algún proceso complementario para tratar el resto de contaminantes como pueden ser los metales, etc.

En la siguiente tabla se comparan entre sí las diferentes alternativas de tratamiento de las taladrinas frente a las variables más relevantes a la hora de seleccionar el proceso de tratamiento de un efluente:

Método químicoMembranas ultrafiltraciónProceso biológicoEvaporación al vacíoOxidación húmedaOASC
Proceso maduroNoNo
Eficacia eliminación aceiteVariableMuy elevadaBajaTotalMuy elevadaTotal
Adaptación variación caudal entradaMalaMalaMalaMuy buenaBuenaBuena
Adaptación variación concentración entradaMuy malaBuenaMalaMuy buenaBuenaBuena
Espacio requeridoGrandeBajoModeradoBajoElevadoElevado
Mantenimiento necesarioBajoModeradoBajoBajoAltoAlto
Generación de residuosAltoModeradoModeradoMuy bajoBajoBajo
Consumo de reactivosAltoMuy bajoMuy bajoMuy bajoModeradoModerado
Consumo energéticoBajoBajoModeradoModeradoModeradoModerado
Necesidad tratamiento complementarioNoSí, para el rechazoNo

Conclusiones

Así pues, el sector metal-mecánica comprende un elevado grupo de actividades económicas que tienen en común, entre otras características, que en todas ellas se utilizan taladrinas para facilitar el trabajo cuando se produce un contacto directo entre la pieza mecanizada y la herramienta que se utiliza.

Las taladrinas, que son una emulsión de agua y aceite con una larga lista de aditivos, van perdiendo sus características a medida que son utilizadas y se deben ir reponiendo.

Fruto de su uso, se producen derrames y arrastres que acaban llegando a las aguas residuales y de limpieza.

Para el tratamiento de estos efluentes líquidos, que además de taladrinas también contienen otros contaminantes como sólidos en suspensión, metales varios, elevada conductividad, fosfatos, tensioactivos, etc. no todos los procesos son viables.

Entre los más competitivos se encuentran el tratamiento mediante membranas de ultrafiltración y la evaporación al vacío, si bien este último es el único proceso capaz de tratar el efluente generando una mínima cantidad de residuos que gestionar.

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Día mundial del agua 2018

Condorchem | Dia Mundial del Agua

Desde 1993, el Día Mundial del Agua se celebra anualmente cada 22 de marzo. Declarado por las Naciones Unidas, este día sirve para resaltar la importancia del agua potable y su uso sostenible. El Día Mundial del Agua se centra en un aspecto diferente cada año. En 2018, el tema elegido es ‘Nature for water‘, o como cuidar de nuestra naturaleza como vía más efectiva para la obtención de agua sana para todo el planeta.

En Condorchem Envitech nos queremos sumar a todas aquellas Instituciones, organizaciones no gubernamentales y empresas, que están comprometidas con la difusión de este mensaje y con la concienciación al público de la protección y buen uso de los recursos hídricos.

Los ecosistemas dañados afectan la cantidad y calidad del agua disponible para el consumo humano. En la actualidad, 2.100 millones de personas viven sin agua potable en el hogar, lo cual afecta de forma directa a su salud, educación y medios de vida.

El Objetivo de Desarrollo Sostenible nº 6 de las naciones unidas compromete al mundo a garantizar que todos los seres humanos tengan acceso a agua segura para el año 2030, e incluye objetivos de protección del medio ambiente y de reducción de la contaminación.

El tema de este año, Nature for Water, explora cómo podemos usar la naturaleza para superar los desafíos del agua del siglo XXI.

El daño ambiental, junto con el cambio climático, están agravando las crisis relacionadas con el agua que vemos en todo el mundo. Las inundaciones, la sequía y la contaminación del agua empeoran de forma evidente con la degradación de la vegetación, el suelo, los ríos y los lagos.

Cuando descuidamos nuestros ecosistemas, hacemos más difícil proporcionar a todos el agua que necesitamos para sobrevivir y prosperar.

Las soluciones basadas en la naturaleza tienen el potencial de resolver muchos de nuestros desafíos relacionados con el agua. Necesitamos fomentar mucho más las “infraestructuras verdes”, es decir, cuidar la naturaleza para que ella cuide de nosotros, y armonizarla con las “infraestructuras grises” desarrolladas por la humanidad, siempre que sea posible.

Acciones como la plantación de nuevos bosques, la reconexión de los ríos con las llanuras de inundación y la restauración de los humedales, contribuirán a reequilibrar el ciclo del agua y mejorarán la salud humana y los medios de subsistencia.

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¿Cómo afecta el cambio climático a nuestra salud?

¿Afecta el cambio climático a nuestra salud?, ¿es cierta tal afirmación?

Todos sabemos, sin ningún lugar a dudas, que la contaminación deteriora gravemente nuestra salud. También sabemos que el planeta se está calentando cada vez más y que, según la mayoría de expertos, esto provoca un aumento de la contaminación. En consecuencia, parece lógico afirmar que el cambio climático conlleva mayores riesgos para nuestra salud y bienestar.

Pero, ¿realmente somos conscientes de cómo nos afecta directamente? A diario, escuchamos hablar en las noticias sobre todos esos gases nocivos, como el monóxido de carbono (CO), los óxidos de nitrógeno (NOx) o los compuestos orgánicos volátiles, pero no todo el mundo tiene claro qué peligros representan para nuestra salud.

Hemos creado la siguiente infografía para poner de manifiesto qué enfermedades están relacionadas directamente con la contaminación, tanto en el aire como en el agua.

Cómo afecta el cambio climático a nuestra salud

 

 

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Procesos y tecnologías para el tratamiento de lodos

El tratamiento de lodos generados en los procesos de tratamiento de aguas residuales está regulados bajo legislaciones específica, permitiendo una vez tratados adecuadamente, emplearlos en el sector agrícola como fertilizantes. Así, la calidad de los lodos varía conforme a la composición del agua residual de partida.

CLASIFCACIÓN DE LOS LODOS

En función del criterio empleado podemos disponer de 3 clasificaciones de los lodos generados durante los procesos de tratamiento de aguas residuales:

a) Según el origen del efluente a tratar:

  • Lodos urbanos
  • Lodos industriales

b) Según la etapa del tratamiento del agua residual se hayan generado: Figura similar

  • Lodos Primarios
  • Lodos Secundarios (biológicos)
  • Lodos Mixtos
  • Lodos Terciarios (químicos o físico-químicos)

Clasificación de los lodos

c) Según el tipo de tratamiento en la línea de lodos

  • Espesamiento: lodos Espesados
  • Estabilización: lodos Estabilizados (digeridos)
  • Deshidratación: lodos Deshidratados

TRATAMIENTO DE LOS LODOS

Posteriormente a la caracterización de los lodos a tratar mediante diversos sistemas de análisis, entre los que destacan: cromatografía, espectroscopia fluorescente de Rayos X, análisis bacteriológico…se establecen los valores de los siguientes parámetros que permitirán determinar los procesos de tratamiento de lodos más adecuados en base a su destino final.

Tratamiento de lodos

Concretamente, los parámetros que inciden mayoritariamente en la adecuación de los lodos para su uso agrícola y que por tanto deben analizarse antes y después del tratamiento de los mismos son:

a) Metales pesados: Cd, Cr, Ni, Hg, Pb, Zn y Cu

Los metales pesados son uno de los parámetros a tener en cuenta para la caracterización de los lodos. Desde la década de los 70, se ha producido una reducción muy significativa en el contenido de los mismos en los lodos de depuradora. Las razones principales de esta drástica reducción han sido las distintas legislaciones que han ido surgiendo en los distintos países, con el fin de regular y limitar este tipo de elementos debido a sus efectos nocivos sobre el medioambiente. Esto ha llevado a la industria y a las distintas administraciones implicadas a desarrollar y optimizar sistemas de gestión de los mismos que han permitido reducir los niveles de metales pesados emitidos al medioambiente. Los dos procesos que más han contribuido a este hecho han sido:

  • Reciclaje
  • Sustitución

Gracias al desarrollo de tecnologías cada vez más optimizadas y procesos alternativos vinculados con ambos puntos se ha alcanzado una reducción muy significativa de las emisiones de de metales como el Cadmio, que en los últimos 30 o 40 años ha disminuido drásticamente su emisión al medioambiente (http://www.cadmium.org/environment/cadmium-emissions)

b) Microorganismos patógenos: Salmonella spp, Escherichia colli
c) Agronómicos: pH, Conductividad H, MO, NT, org NH3, P, Ca, Mg, K y Fe
d) Contaminantes orgánicos: AOS, LAS, Ftalatos, Nonilfenoles, Hidrocarburos aromáticos policíclicos, Policlorobifenilos, Dioxinas y furanos, Difenil éteres bromados

Así, teniendo en cuenta la línea de lodos podemos diferenciar 3 grandes etapas de tratamiento, en las que encontramos distintos procesos asociados:

1. Espesamiento

Los procesos de tratamiento de lodos que representan a esta etapa permiten una reducción del volumen del lodo a tratar, eliminando agua y aumentando así la concentración en sólidos. El objetivo principal es el incremento de la eficacia y la optimización económica de los procesos posteriores.

Los principales procesos de espesamiento son:

  • Espesamiento por gravedad: emplea la fuerza de la gravedad. La alimentación se produce por la zona central, en la parte inferior se recogen los lodos espesados y en la superior queda el sobrenadante. Este sistema se emplea en lodos primarios, físico-químicos y mixtos que decantan bien por gravedad. Los lodos biológico decantan lentamente
  • Espesamiento por flotación: el lodo se concentra en la parte superior, por la unión de microburbujas, generalmente de aire, a los sólidos en suspensión, que acaban siendo menos densos que el agua. Este tipo de sistema está indicado para el espesado ´de fangos biológicos debido a su baja capacidad de sedimentación.
  • Espesamiento mecánico: la concentración de lodo se lleva a cabo aumentando las fuerzas gravitacionales.
    • Centrifugación: se aplica una fuerza centrífuga que permite la separación. Se emplea principalmente en lodos biológicos. Suelen ser equipos caros que requieren medidas adecuadas de mantenimiento.
    • Tambor rotativo: separación por filtración, a través del tambor rotativo. Se emplea en caso de lodos biológicos. Los costes de intervención no son elevados, requieren de poco espacio y no producen olores.
    • Mesas espesadoras: la separación se produce por drenaje del agua a través de una cinta horizontal porosa en movimiento. Están indicadas para lodos activos o digeridos. No es adecuado en el caso de lodos físico-químicos.

2. Estabilización

Cualquiera de los 3 procesos principales empleados en la estabilización de los lodos permite una reducción de la MO presente en los mismos, con el fin de:

a) Reducir los patógenos
b) Eliminar olores
c) Reducir o eliminar la capacidad de putrefacción de la MO

Los procesos de estabilización se dividen en:

2.1. Estabilización biológica

2.1.1 Estabilización aeróbica

Proceso biológico en el que, por acción microbiológica, se oxida MO, mediante un aporte de oxígeno en los digestores abiertos. De este modo se reduce la masa final del lodo, modificándolo para adecuarlo a procesos posteriores.

Se emplea como tratamiento secundario de una EDAR sin tratamiento primario. También puede emplearse para lodos mixtos con un aporte más elevado de oxígeno. Los factores que afectan a este proceso son:

  • Tiempo de retención
  • Temperatura
  • Necesidades de oxígeno y de mezcla

2.1.2 Estabilización aeróbica termófila

Se trata de una digestión aeróbica autotérmica termófila desarrollada para conseguir cumplir las regulaciones cada vez más estrictas. Se basa en la conservación de la energía térmica generada en la digestión aeróbica de la MO de los lodos, para alcanzar y mantener temperaturas termófilas (50-70 ºC).

2.1.3 Compostaje

Se trata de un proceso de descomposición bilógica y estabilización de MO en condiciones controladas y aeróbicas, desarrollando temperaturas termófilas, producto del calor generado biológicamente. El resultado es un producto estable y libre de patógenos. La MO se descompone en CO2, agua, minerales y MO estabilizada.

Se puede llevar a cabo solo con lodos o mezclándolos con agentes estructurantes que faciliten las condiciones aeróbicas. Las principales etapas son:

  • Mezclado
  • Fermentación o compostaje
  • Maduración
  • Refino

Es efectivo en la descontaminación de contaminantes orgánicos como: Hidrocarburos de petróleo, compuestos monoaromáticos, explosivos, clorofenoles, algunos pesticidas y compuestos aromáticos policíclicos.

Los microorganismos pueden actuar mineralizándolos o transformándolos parcialmenete.

En el caso de los contaminantes metálicos no son retirados significativamente durante el proceso. Se producen reacciones de oxidación y reducción de los mismos que influyen en la solubilidad, reduciéndose su disponibilidad y toxicidad en la fracción sólida.

Es necesario un adecuado control, de los parámetros críticos (pH, aireación, humedad, relación C/N) para evitar condiciones anaeróbicas en la masa de compostaje que provoquen aumento de olores

2.1.4 Estabilización anaeróbica

Es uno de los métodos más comunes para la estabilización de lodos. Consiste en la degradación de la MO, por la acción de en ausencia de oxígeno, liberando energía, metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O), gracias a la acción de algunos tipos de bacterias.

Se produce en 4 etapas: Hidrólisis, Acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis.

Estos sistemas se clasifican en: baja carga, alta carga, contacto anaeróbico y con separación de gases. En este proceso deben controlarse:

  • pH
  • Temperatura
  • Alimentación de fango
  • Tiempo de retención
  • Producción de gas

2.2 Estabilización química

Es una alternativa a la estabilización biológica para el tratamiento de lodos. El objetivo de este tipo de estabilización es la de reducir o minimizar los patógenos y reducir sustancialmente los microorganismos capaces de producir olores.

2.2.1 Estabilización con cal

El producto aplicado mayoritariamente es la cal. Se añade al lodo a la dosis adecuada para mantener el pH a 12 durante el tiempo suficiente (mínimo 2 h) para eliminar o reducir los microorganismos patógenos y los responsables de los olores. Este sistema se suele usar:

  • Depuradoras pequeñas con incorporación de lodos a terrenos naturales o almacenados antes del transporte
  • Depuradoras con necesidad de estabilización adicional
  • Sistema complementario de estabilización durante periodos en que otros sistemas están fuera de servicio

Normalmente se incorpora antes del secado de los lodos aunque también puede emplearse a posteriori, empleando menores cantidades de cal. La dosificación de cal depende de:

  • Tipo de lodo
  • Composición química del lodo (incluyendo la MO)
  • Concentración del lodo

Durante el proceso de tratamiento de lodos mediante cal viva es necesario mantener el pH por arriba de 12, por un tiempo mínimo de 2 horas, para asegurarse la destrucción de los patógenos y proporcionar la suficiente alcalinidad residual para que el pH no descienda a menos de 11. Permitiendo, así, el tiempo suficiente para almacenamiento o disposición del lodo estabilizado. La cantidad de cal necesaria para estabilizar el lodo está determinada por el tiempo del mismo, su composición química y la concentración de sólidos. A grosso modo, el rango va desde el 6 hasta el 51%. Teniendo en cuenta que los lodos primarios son los que menos cantidad de cal requieren y los lodos activados los que mayor cantidad emplean.

2.2.2 Oxidación con cloro

Se incorpora una dosis alta de cloro al lodo a tratar. Se lleva a cabo en reactores cerrados y se necesitan periodos de retención cortos. Por ahora este sistema no está extendido a nivel industrial.

estabilización biológica de lodos

Estabilización química de lodos

2.3 Acondicionamiento

Los lodos de consistencia gelatinosa pueden dificultar las operaciones de secado. En estos casos se realiza un acondicionamiento previo para mejorar las características del lodo para su deshidratación. Los métodos más frecuentes son:

2.3.1 Acondicionamiento químico

Da como resultado la coagulación de los sólidos y la liberación del agua absorbida, Se usa antes de cualquier proceso de secado. Los productos químicos empleados son:

  • Cloruro férrico
  • Cal
  • Sulfato de alúmina
  • Polímeros orgánicos

Los 3 primeros proveen desinfección y estabilización del lodo. Los polímeros no provocan desinfección pero son más fáciles de alimentar y suelen ser más económicos.

El objetivo de este tipo de estabilización es la de reducir o minimizar los patógenos y reducir sustancialmente los microorganismos capaces de producir olores.

2.3.2 Acondicionamiento térmico

Se lleva a cabo un calentamiento de los lodos a temperaturas que varían entre 160-210 ºC durante cortos períodos de tiempo bajo presión. Esto provoca una coagulación de los sólidos y un cambio en la estructura, reduciéndose la afinidad del agua por parte de los sólidos del lodo.

El lodo queda esterilizado, prácticamente desodorizado y aumentando significativamente su capacidad de deshidratación

3. Deshidratación

Se trata de una operación física (natural o mecánica) empleada para reducir el contenido de humedad del lodo y su volumen. Sus objetivos principales son:

  • Aumentar el contenido de materia seca del solo de un 3-40%
  • Disminuir los costes de transporte por reducción de volumen
  • Mejorar el manejo y transporte de los lodos
  • Evitar olores
  • Aumentar el poder calorífico por disminución de la humedad

Los sistemas más extendidos son los mecánicos por delante de los naturales. Desde el punto de vista económico las tecnologías de deshidratación prevalecen en orden descendente:

  • Centrífugas
  • Filtros de prensa de correa
  • Filtros de prensa

3.1 Sistemas mecánicos

3.1.1 Centrífugas

Consisten en un tambor cilindro-cónico de eje horizontal que se fundamenta en la fuerza de centrifugación para la separación de la fase sólida del agua. Hay dos tipos de centrifugación en la deshidratación de los lodos:

a) Centrifugación contra corriente: los sólidos y el líquido circulan en sentido contrario dentro del cilindro.
b) Centrifugación equicorriente: la fracción sólida y la líquida discurren en el mismo sentido.

3.1.2 Filtro de prensa

Los filtros prensa constan de una serie de placas rectangulares verticales dispuestas una detrás de otra sobre un bastidor. Sobre las caras de estas placas se colocan telas filtrantes, generalmente de tejidos sintéticos. El espacio que queda entre dos placas, en su parte central hueca, es el espesor que adquirirá la torta resultante. Este espesor puede oscilar entre 15-30 mm.

La superficie de los filtros prensa puede ser de hasta 400 m2, y la superficie de las placas de 2 m2. Estos filtros suelen estar formados por más de 100 placas. El proceso de filtrado varía entre 25 horas, dependiendo de la duración de las diferentes etapas que pasamos a enumerar a continuación:

  • Llenado
  • Filtrado
  • Descarga
  • Limpieza

Con este proceso de tratamiento de lodos se consigue una estanqueidad del 35-45%, según las características del lodo a tratar. Se necesita personal especializado y cualificado para su mantenimiento y explotación.

3.1.3 Filtro de banda

Es un sistema de alimentación continua de fango, donde se realiza también un acondicionamiento químico, generalmente con polielectrolitos.

En los filtro banda primero se produce un drenaje por gravedad y después se hace pasar al fango por una aplicación mecánica de presión para que se produzca la deshidratación, gracias a la acción de una telas porosas.

Es un método barato, ya que no necesita una gran inversión inicial, los costes de mantenimiento y explotación son bajos y la instalación representa un bajo consumo energético.

3.2 Sistemas naturales

3.2.1 Eras de secado

Se trata de un sistema de deshidratación natural. Son capas de materiales drenantes dispuestas de forma vertical en un receptáculo.

El fango se hace pasar sobre estas capas de grava o arena produciéndose el filtrado y la deshidratación de los lodos por evaporación. Esta evaporación dependerá de las condiciones climáticas de la zona, los días de exposición de los lodos y las características del lodo.

El material drenante suele estar formado por por capas de 10 cm de arenas sobre una capa de grava de 10-20 cm, colocando una red de tuberías en la parte inferior para recoger el agua que volverá a ser tratada en la E.D.A.R. La capa de arena debe reponerse cada cierto tiempo ya que se pierden arenas en el proceso de filtrado y recogida de los lodos.

El inconveniente que presenta este proceso es la gran superficie de terreno que se requiere.