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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente -Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas
Comunidades. Autor: Ing. Claudia Patricia Gómez Rendón - 2012

UNIIDAD 3
UN DAD 3
TRATAMIIENTO COMPLEMENTARIIO
TRATAM ENTO COMPLEMENTAR O

CAPÍTULO 7. Tratamiento de lodos
Las sustancias contaminantes que se degradan en los diferentes procesos de tratamiento
generalmente se concentran en los lodos. De ahí que debe ser parte integral de la
depuración de las aguas residuales. Diferentes tecnologías existen para ellos en función
de su composición y uso final una vez tratado.

Lección 31. Cantidad y características de lodos
Constituyen un subproducto importante de las plantas de tratamiento de las aguas
residuales las arenas, residuos gruesos y lodos (fangos), siendo éste último sin duda, el
de mayor volumen y el de mayor complejidad en su tratamiento. De ahí que es necesario
conocer la procedencia, cantidad y las características de los lodos.
31.1 Cantidad de lodos
La tabla 35 muestra la cantidad de lodo que se produce en los sistemas de tratamiento
por diversos procesos y operaciones.
Tabla 35. Cantidad de lodo producido por diversos procesos de tratamiento
CANTIDAD DE LODO
PROCESO DE
TRATAMIENTO

Sedimentación
primaria:
Sin digerir
Digeridos
y
deshidratados
en
lechos de arena
Filtro percolador
Precipitación química
Deshidratado en
filtros de vacío
Sedimentación
primaria
y
lodo
activado
Sin digerir

m3/miles
de
m3 de
Agua
residual

m3/1000
personas
-día

%
Humedad

PESO
ESPECÍFICO
Peso
específico de
sólidos del
lodo

2,950
-

1,09
0,16

95
60

1,40
-

1,02
-

150
90

56
34

0,754
5,120
-

0,27
1,9
0,55

92,5
92,5
72,5

1,33
1,93
-

1,025
1,03
-

57
396
396

22
150
150

6,900

2,55

96

-

1,02

280

106

Peso
específico
del lodo

SÓLIDOS
SECOS
kg/miles
de m3
de Agua
residual

m3/1000
personas
-día

1
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Digerido en tanque
separado
Digerido
y
deshidratado en lecho
de arena
Digerido
y
deshidratado en filtro
de vacío
Tanques sépticos
Tanques
imhoff,
digerido
Fuente: Datos tomados de
ó 113 gramos/hb – día

2,700

1

94

-

1,03

168

63

-

0,5

60

-

0,95

168

63

-

0,33

80

-

0,95

168

63

0,900
0,500

0,32
0,18

90
85

1,40
1,27

1,04
1,04

97
83

37
31

(Metcalf & Eddy, 1981, pág 613). Para caudal de 378 L/hb – d, y SSS de 300 mg/L

En tanques sépticos, la cantidad de lodo varía de acuerdo con la frecuencia de remoción,
siendo usual un valor de 226.8 L/hb-año. Conocer el volumen anual de lodos se puede
realizar aplicando la ecuación 31.1

Volumen anual 

(# tanques sépticos) * (Volumen )
Frecuencia de remoción de lodos

31.1

Donde:
Volumen anual
Volumen
Frecuencia de
remoción de lodos

= Cantidad de lodos del tanque séptico – m3/año
= Volumen del tanque séptico - m3
= Tiempo entre remoción de lodos - año

31.2 Características
El lodo proveniente de la sedimentación primaria es relativamente diluido con una
concetración característcia del lodo del 5%, desprende olor desagradable. Puede ser
digerido en condiciones adecuadas. Cuando proviene de precipitación química suele ser
negro, viscoso y/o gelatinoso dada la presencia de hidrato de hierro. De no extraerse
sufre descomposición. Entre tanto, si proviene de una planta de lodos activados, tiende a
volverse séptico muy rápidamente y a desprender olor desagradable. Finalmente, si se
encuentra digerido no es perjudicial y su olor al ser débil no es perceptible. La tabla 36
ofrece los datos tipícos sobre la composición química de los lodos crudos y digeridos.

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Tabla 36. Composición química de los lodos crudos y digeridos
Concepto

Lodo primario crudo
Intervalo
Típico

Sólidos
secos
totales %
Sólidos volátiles
(% de ST)
Proteinas (% de
ST)
Nitrógeno (% ST)

Fango digerido
Intervalo
Típico

(como

4

6 – 12

10

60 – 80

65

30 – 60

40

20 – 30

25

15 – 20

18

1.5 – 4.0

2.5

1.6 – 6.0

3

0 – 1

0,4

0 – 3.0

1

5 – 8

Potasio
K 2O
pH

2 – 7

6

6.5 – 7.5

7

Fuente: Datos tomados de (Metcalf & Eddy, 1981, pág 618)

31.3 Relación peso volumen
El volumen de lodo depende principalmente de la cantida de agua que posea. Si la
materia sólida se compone de sólidos fijos y volátiles, el peso específico se puede
calcular utilizando la ecuación 31.2

W
Ws
W
 f  v
S S  S f  S v

31.2

Donde:
Ws
SS



= Peso de los sólidos
= Peso espe´cifico de los sólidos
= Peso espe´cifico del agua kg/dm3

Wf
Sf
Wv
Sv

=
=
=
=

Peso
Peso
Peso
Peso

de los sólidos
específicos de
de los sólidos
específicos de

fijos (materia mineral)
los sólidos fijos
volátiles
los sólidos volátiles

La influencia del contenido de agua en un determinado tipo de lodo, con una
concentración constante de sólidos en un volumen e lodos, se obtiene a partir de la
ecuación 31.3

V1 TS2 100  WG2


V2 TS1 100  WG1

31.3

Donde:
V1, V2
TS1, TS2

= Volumen de lodo. p.e. antes y después del espesamiento
= Contenido de sólidos - % por unidad de peso

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WG1, WG2

= Contenido de agua - % por unidad de peso

La fórmula anterior demuestra la importancia que debe dársele al drenaje del agua que
contiene el lodo para reducir su volumen y facilitar su utilización y/o eliminación.

Lección 32. Espesamiento del lodo
Es generalmente la primera etapa del tratamiento de lodos; puede hacerse por gravedad
o flotación con aire disuelto para mejorar la operación de los digestores y disminuir el
volumen de lodos principalmente. Se entiende por espesamiento, a la separación para
producir lodo concentrado (Romero R., J., Op. Cit).
32.1 Espesamiento por gravedad
Se obtiene a partir de la utilización de sedimentadores provistos con barredoras de lodos
para obtener un lodo más concentrado que el aplicado. Son criterios de diseño los que
se presentan en la tabla 37.
Tabla 37. Criterios de diseño para espesadores de lodos por gravedad
Tipo de lodo

Lodos primarios
Lodos
secundarios

Carga
másica
superficial
kg/m2 -d
100 - 150
20 - 50

Carga de rebose
– m/d

Dosis
coagulante
FeCl3

16 - 32
2 – 8

1 – 6

de
mg/L

Dosis
coagulante
CaO

de
mg/L

5 – 12

Fuente: Datos tomados de (Romero R., J., 2005), adaptado por la autora

Cuando el lodo proviene de lodos activados, se recomienda mezclarlo con lodo primario.
Las siguientes precauciones deben tenerse en cuenta, cuando se haga espesamiento por
gravedad de lodos activados:
 Si la temperatura del A.R. > 20 °C, se debe usar espesamiento por gravedad cuando la
edad del lodo es mayor a 20 días
 Mantener el lodo en el espesador por un término menos a 18 horas para disminuir
efectos indeseables en la actividad biológica
 El diámetro del tanque debe ser menor a 12 m
Otros criterios de diseño son:
 Forma circular
 Profundidad de 2 – 5 m
 Diámetro 3 a 30 m, previene problemas de gasificación y flotación por incremento del
tiempo de retención y actividad anóxica resultante

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 Pendiente de fondo 12.5 a 25% (Centraliza los lodos hacia el fondo del espesador,
permitir menor tiempo de retención, maximiza la profundidad del lodo sobre la tubería
de extracción)
 Tiempo de retención entre 2 y 4 dias
Para la succión de lodos:
 Velocidad de flujo 1 a 2 m/s
 Velocidad de la barredora de lodo: 0.08 – 0.10 m/s
32.2 Espesamiento por flotación
Es utilizado principalmente para lodos proveniente de sistemas de lodos activados y filtros
percoladores. Consiste en la separación de sólidos del líquido mediante la introducción de
aire en forma de burbujas finas dentro de la fase líquida. “Las burbujas se adhieren a los
sólidos y el empuje combinado del gas y el sólido hace que suban a la superficie del
líquido donde son removidos” Ibid pág 784. En el proceso, se da una recirculación del
caudal afluente, presurizado entre 280 y 480 kN/m2 (40 – 70 psi). El aire introducido se
combina con el caudal recirculado. La tubería de recirculación se calcula para producir
una velocidad de flujo de 2 a 3 m/s, siendo el material utilizado acero al carbón calibre
40 – 80.

Lección 33. Estabilización del lodo

En la cadena de transformación biológica de los sólidos del lodo para convertirse en
sustrato soluble, que las células bacterianas pueden absorber, lo primero que se dá es la
desintegración hidrolítica de las sustancias vegetales (papel, residuos vegetales,
carbohidratos), grasa y proteínas (animal y vegetal). Dicha desintegración se realiza por
respiración aerobia y anaerobia, siendo su principal diferencia es que cuando se realiza
vía aerobia, la velocidad de reproducción es mucho más rápido.

33.1 Estabilización aerobia
Complementariamente, por acción enzimática, los carbohidratos polímeros se convierten en
azúcar, las grasas en ácidos grasos y glicerina y la proteína en péptidos. La
desintegración hidrolítica de los sólidos incrementa rápidamente su capacidad de
dilatación.
(GTZ, Cooperación Técnica República Federal Alemana, 1991; pág. 799),
conversión que es igual bajo condiciones aerobias y anaerobias, solo que cuando se
originan los primeros, los productos finales son CO 2 y HOH como se observa en la figura
27.

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Respiración
O2 aerobio

Hidrólisis

Biomasa

de

substratos

+

CO2,
energía

H2O,

Aminoácidos,
azúcar,
glicerina
y
ácidos grasos
Sustancia
celular
nueva, materia en
reserva

Figura 27. Proceso metabólicos, estabilización aerobia.
1991, pág 799)

Sustancia residual
no
propensa
a
descomposición

(GTZ, Cooperación Técnica República Federal Alemana,

En digestores, las etapas individuales de descomposición se presentan simultáneamente de
modo que no exista acumulación de productos intermedios. En sistemas para que no
ocurra nitrificación significativa, el volumen del digestor aerobio se calcula utilizando la
ecuación 33.1.

V

Q( X O  YS O )
X [ K d Pv  (1 / c )]

33.1

Donde:
V
Q
Xo
Y
So
X
Kd
Pv

c

=
=
=
=
=
=
=
=
=

Volumen del digestor aerobio – m3
Caudal afluente al digestor - m3/d
Sólidos suspendidos del afluente – mg/L
Fracción decimal de la DBO afluente – aporte del lodo primario crudo
DBO afluente – mg/L
Sólidos suspendidos del digestor aerobio – mg/L
Constante de reacción – d-1
Fracción decimal de sólidos suspendidos volátiles del digestor
Edad del lodo - d-1

33.2. Estabilización anaerobia
La gráfica 28 muestra el proceso anaerobio de degradación en la estabilización del lodo.

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2a. Fase:
Formación de
ácidos
Bacterias

1a. Fase:
Hidrólisis

Hidrólisis

Biomasa

3a. Fase:
Formación de
ácido acético

4a. Fase:
Formación de
metano
Bacterias

CO2, H2, ácido
acético
Aminoácidos,
azúcar, glicerina
y ácidos grasos

Ácido propiónico,
butírico, alcoholes,
y
otros
compuestos

Bacterias anaerobias facultativas

Figura 28 Proceso metabólicos, estabilización anaerobia.
Alemana, 1991, pág 800)

Biogas
Metano 70%,
CO2: 30%

Bacterias

NH4

CO2,
energía

H2O,

Bacterias
acetogénicas

Bacterias
metanogénicas

(GTZ, Cooperación Técnica República Federal

La digestión anaerobia también conocida como digestión alcalina anaerobia de lodos, se
realiza en tanques para plantas de tratamiento pequeñas en climas cálidos. Debe
disponerse de equipo de calentamiento adicional que funcione con coque, gas, etc. Se
identifican como etapas en la estabilización anaerobia las siguientes:
33.2.1 Etapa hidrolítica. Por acción enzimática se convierten las sustancias no disueltas en
disueltos.
33.2.2 Etapa de acidificación. Se producen ácidos orgánicos de cadena corta: acético,
alcoholes, H2 y CO2, son convertidos por acción de las bacterias metanogénicas en
metano.
33.2.3 Etapa acetogénica. Aquellos productos excedentes de la etapa anterior o no
convertidos en gas metano, se transforman en H2 y CO2 y ácido acético. Las bacterias
acetogénicas despliegan sus actividades solo en simbiosis bioenergética conjunta con las
bacterias metanogénicas u otros organismos que consumen H 2.
33.2.4 Etapa metanogénica. Se produce metano en esta etapa principalmente por la
descomposición de H2 y CO2 y ácido acético. Ibid.

Lee y analiza este documento
http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/aresidua
/peru/mextar014.pdf

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33.3 Tratamiento químico
Es la estabilización con cal como es posible estabilizar químicamente el lodo; sirve
además para eliminar olores y patógenos para alcanzar pH de 12 UN por un término de
2 horas.
Son criterios para adición de cal los siguientes: El lodo debe estar líquido, dosificar
suficiente cal para elevar el pH a 12 UN, siendo recomendado, por estudios desarrollados
en plantas de Estados Unidos 0.12 kg Ca(OH)2/kg sólidos secos, 0.19 kg Ca(OH)2/kg
sólidos secos cuando los lodos son mezclados y digeridos anaeróbicamente y 0.20 kg
Ca(OH)2/kg sólidos secos si estos provienen de tanques sépticos. (Ibid pág 808).

33.4 Dimensionamiento y carga de la unidad de estabilización del lodo
Las últimas etapas del proceso de digestión biológico se localizan en el límite técnico de
la digestión, es decir cuando se alcanza el 90% del volumen del gas a 15° C. El
dimensionamiento de los tanques se determina a partir de datos experimentales como se
presentan en la tabla 38.
Tabla 38. Dimensionamiento de los compartimientos
Tipos de sistemas

50

20

Compartimiento de
digestión sin
calentamiento
150

75

25

180

100

30

220

150

40

320

Tanque Emscher

Sistema de sedimentación
Sistema
de
filtración
biológica
Carga baja
Carga alta
Sistema de activación
Carga baja
Carga alta
Fuente: Datos tomados de (GTZ,
Técnica República Federal Alemana,

L/hb-d

Compartimiento de digestión con
calentamiento – 30 ° C

100
35
220
Cooperación Técnica República Federal Alemana, 1991) (GTZ, Cooperación
1991, pág 813)

Son parámetros de dimensionamiento no solo la carga volumétrica sino tambien el periodo de
digestión y el volumen de lodo crudo. Por lo tanto los periodos de retención dependen
sustancialmente del grado de reducción del contenido de agua mediante el espesamiento preliminar,
como se muestra en la tabla 39.

Tabla 39. Dimensionamiento de los digestores
Carga
Carga
para
digestores
con calentamiento de 30
a 33 °C

Personas

Carga volumétrica

<50000
2 kg ó
50000 - 100000
3 kg ó
>100000
4 kg ó
Fuente: Datos tomados de (GTZ, Cooperación Técnica República
Técnica República Federal Alemana, 1991, pág 814)

Periodo de digestión

ST/m3 - d
ST/m3 - d
ST/m3 - d
Federal Alemana, 1991)

20 – 30 d
15 – 20 d
10 – 15 d
(GTZ, Cooperación

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Lección 34. Secado del lodo
Consiste en el retiro del agua del lodo reduciendo así su contenido de humedad hasta
alcanzar aproximadamente el 85% de humedad. Son comunes las técnicas de secado
sobre lechos, filtración al vacio, centrifugación, filtración a presión, vibración sónica o
mecánica. Tiene como objetivo el proceso de secado de lodos, reduccir los costos de
transporte hasta el sitio de disposición final, manejar fácilmente el lodo y aumentar el
valor calórico para su incineración.
34.1 Lechos de secado
Se utilizan para deshidratar lodo extendiendolo sobre una capa de arena de espesor 20 a
25 cm, dejándolo secar. Una vez perdida la humedad, se puede utilizar como material de
relleno o fertilizante. Para comunidades pequeñas, es decir para aquellas plantas de
tratamiento que manejan caudales menores a 100 L/s, esta op´ción de deshidratación se
considera óptima, entre tanto; para poblaciónes superiores a 20000 habitantes debe
optarse por técnicas más avanzadas.
Se identifican como ventajas de los lechos de secado de lodos los siguientes: En la
medida que haya terreno disponible, el costo es bajo; no requiere operación especial,
bajo consumo de energía, bajo consumo de químicos. Como desventajas de este tipo de
reducción de contenido de humedad es el utilizar grandes áreas, requiere lodos estables
y sensible a los cambios de clima.
En la tabla 40, se incluyen valores característicos para diseño de lechos.
Tabla

40. Criterios de diseño para lechos de secado

Características
Área requerida percápita
 Lodo primario
 Lodo primario y filtro percolador
 Lodo primario y lodos activados
 Otros lodos
Carga de sólidos secos
 Lodo primario
 Lodo primario y filtro percolador
 Lodo primario y lodos activados
Altura sobre la arena
Diámetro tubería drenaje principal
Pendiente tubería drenaje principal
Distancia entre drenajes principales
Distancia entre tuberias laterales de drenaje
Espesor de la grava
Tamaño de la grava
Profundidad de la arena
Coeficiente de uniformidad de la arena
Tamaño efectivo de la arena

Criterio
0.09 m2/hb
0.15 m2/hb
0.18 m2/hb
0.1 – 0.25 m2/hb
134 kg/m2-año
110 kg/m2-año
73 kg/m2-año
0.5 – 0.9 m
>0.10 m
>1%
2.5 – 6 m
2.5 – 3 m
20 – 46 cm
3 – 25 mm
20 – 46 cm
<4
0.3 – 0.75 mm

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Ancho del lecho para limpieza manual
Longitud del lecho de secado
Cobertura
Operación

7.5 mm
< 60 m
Plástico – fibra de vidrio
Para remoción manual la pasta debe contener 30 –
40% de sólidos

Fuente: Tomado de (Romero R., J., 2005, pág 833)

Descarga

Arena

Grava
Lecho filtrante

Drenaje

Figura 29. Lechos de secado. Tomado de
http://www.casanare.gov.co/recursos_user/imagenes//Sec._Obras/Alcantarillado_sanitario/Conv013_09/013_5.JPG.
Adapatado por La Autora

De otra parte, si se requiere un contenido de sólidos en la torta superior al 35%, los
filtro prensa son viables a pesar de su costo y de requerir lodos bien acondicionados. En
este caso,
los lodos se bombean al filtro prensa a presiones que oscilan entre los 700 y los 2100 kPa, forzando
el líquido a través de un medio filtrante y dejando una torta de sólidos atrapada entre las telas de
filtración que cubren las placas huecas (Romero R., J., 2005, pág: 829).

También, la filtración al vacío cumple con el propósito de remover el contenido de
humedad de una masa de lodo. Para este caso, la caída de presión se provee creando
un vacío sobre un lado del medio poroso y para ello, el filtro vacío que es un tambor
cilíndrico, rota parcialmente sumergido en un tanque de almacenamiento de lodo
acondicionado. El vacío aplicado a la sección sumergida del tambor hace que el filtrado
pase a través del medio y se forme la torta. La zona de secado la constituye un 40 a
60% de la superficie del tambor. Al final del ciclo, se acciona la válvula que expone la
superficie del tambor a la presión atmosférica y la torta es separada del medio y
conducida al sitio de disposición final o posterior tratamiento (Romero R., J., Op. Cit.;
pág 819).

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Lección 35. Disposición del lodo
Corresponde esta etapa del tratamiento de lodos a la ubicación final del lodo tratado.
Incineración, disposición en lagunas de lodos, compostaje, aplicación en el suelo, rellenos
y vertido al mar son las técnicas más utilizadas.
35.1 Incineración
Se utiliza esta técnica cuando no existe suficiente terreno para disponer los lodos
tratados. Tiene como ventaja la reducción de la masa y el volumen de la torta en un
95% minimizando los requisitos de disposición, eliminación de tóxicos y recuperación de
energía mediante combustión. De hecho tambien se presentan desventajas dada su
requerimiento para la operación, mantenimiento y control de emisiones.
Componen la incineración los elementos combustibles, inertes y húmedos que ingresan al
horno así como el exceso de aire y combustible de requerirse. Efluente del sistema es la
humedad, exceso de aire, material particulado como NOx, SOx, HC y CO2, así como otros
productos de la combustión completa. Se estima un requerimiento de “3.2 Kg de aire
para liberar 10 MJ a partir del lodo o combustible suplementario” (Romero R., J., 2005).

35.2 Lagunas de lodos
Las lagunas de secado de lodos se pueden usar para deshidratar el lodo estabilizado
combinado con sedimentación y evaporación. La profundidad de la laguna puede ser de
0.62 a 1.25 m con carga de sólidos entre 36 y 39 kg/m 2 – año
(Crites &
Tchobanoglous, 2000).
Una vez la laguna llena, la entrada del lodo es discontinua dando inicio a la fase de
secado formando a medida que la superficie se seca una costra que se rompe
mecánicamente. Una vez el contenido de sólidos alcanza entre el 20 y 30%, el lodo debe
removerse.
35.3 Compostaje
Es el proceso mediante el cual se desinfecta el lodo generando un producto similar al
humus con uso posterior, preferiblemente como mejorador de suelos.
Según Crites & Tchobanoglous, el proceso de compostaje es el siguiente:
 Mezclar el lodo deshidratado con madera o cortezas, para aumentar el contenido de
sólidos, proveer carbono cuplementario e incrementar la porosidad.
 Se produce un calentamiento de lodo mezclado por acción de las bacterias hasta que
los organismos patógenos se destruyen
 Airear la mezcla durante 15 o 30 dias mediante paleo, voleto o sopladores (si el
compostaje es de tipo aerobio mecánico)

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 Tamizar para efectos de retirar los materiales adicionados al lodo
35.3.1 Compostaje con volteo. Se conforman pilas de 1 a 2 m de altura y de 2 a 5 m de
ancho en la base. Si este es aerobio se realiza sobre bases impermeabilizadas, al aire
libre, dando ventilación natural mediante volteo por paleo o con equipos, para dejar
escapar la humedad. Se recomienda volteo 5 veces en quince (15) días y mantener una
temperatura de 55 °C mantener las pilas durante 30 o 45 días en este proceso para
obtener compost aerobio.
35.3.2 Compostaje sin volteo. Si el compostaje es anaerobio, (no se hace volteo ni se
adiciona aire), se debe dejar la pila estática entre 14 a 21 días si es anaerobio. La altura
de la pila oscila entre 2.5 a 4 m manteniendo el mismo ancho de la pila aerobia. El
oxígeno se adiciona mediante la utilización de un ventilador, aire que se libera hacia la
atmósfera mediante el filtro del compost.
35.4 Aplicación en el suelo
Tiene como fin mejorar las condiciones del suelo para optimizar los fines agrícolas ya
que la materia orgánica también contribuye a la capacidad de intercambio catiónico del
suelo permitiéndole retener el potasio, el calcio y el magnesio.
Seleccionar el lugar para disponer los lodos es una característica. Para ello se buscan
suelos cenagosos, arenosos, en terrenos con pendientes de hasta 15% cuando la
utilización del lodo es agrícola, entre tanto; si el lodo es para uso en silvicultura la
pendiente del terreno donde se debe aplicar no debe ser superior al 30%. Otras
características del suelo son: Permeabilidad moderada, pH del suelo de neutro a alcalino,
drenado. El nivel freático debe estar al menos a 1 m de profundidad.
35.4.1 Tasa de aplicación
Encontrar el lugar adecuado con el área necesaria para aplicar el lodo es quizás lo más
crítico, de ahí; que los requerimientos de terreno dependen de la tasa de aplicación como
se observa en la tabla 41.
Tabla 41. Tasas de aplicación de lodos
Opción de disposición
sobre el suelo
Agricultura
Bosques

Tasa mg/ha - año
Periodo de aplicación
Intervalo
2 – 70
10 – 220

Anual
Una vez o intervalos de
tres a cinco años
Una vez
Anual

Recuperación de suelos
Sitio de disposición
específico
Fuente: Tomado de (Romero R., J., 2005; pág 853)

7 – 450
220 – 900

Típico
11
45
112
340

La carga máxima de aplicación se obtiene a partir de la aplicación de la ecuación 35.1

CM 

1000 L
C

35.1

12
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente -Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas
Comunidades. Autor: Ing. Claudia Patricia Gómez Rendón - 2012
Donde:
CM
L
C

= Carga máxima de aplicación de lodo, con base en un componente específico del
lodo, en un periodo determinado, base lodo seco - Mg/ha
= Carga límite del componente específico del lodo para el periodo seleccionado kg/ha
= Concentración del componente específico del lodo – mg/kg

35.5 Rellenos
Es el enterramiento de lodos mediante la colocación de una capa de suelo sobre él. El
relleno sanitario es una alternativa adecuada cuando se dispone de lodos. En algunos
rellenos sanitarios el lodo compostado, así como el lodo tratado químicamente se ha
usado como material de cobertura.

13
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente -Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas
Comunidades. Autor: Ing. Claudia Patricia Gómez Rendón - 2012

Referencias Bibliográficas
Crites & Tchobanoglous. (2000). Sistemas de manejo de aguas residuales para núcleos pequeños y
descentralizados (Vol. I). McGraw-Hill Interamericana, S.A.
GTZ, Cooperación Técnica República Federal Alemana. (1991). Manual de disposición de aguas
residuales. Lima: CEPIS.
Metcalf & Eddy. (1981). Tratamiento y depuración de las aguas residuales (Segunda ed.).
Barcelona, España: Labor.
Gómez R., C. (2012) Módulo Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas Comunidades. Bogotá –
Colombia, Escuela de Ciencias Agrarias, Pecuarias y de Medio Ambiente, Ingeniería Ambiental,
ECAPMA, UNAD.
Romero R., J. (2005). Tratamiento de aguas residuales (Primera reimpresión ed.). Bogotá: Escuela
Colombiana de Ingeniería.

Webgrafía
www.bvsde.paho.org.
(s.f.).
Recuperado
http://www.bvsde.paho.org/acrobat/aguasa.pdf

el

1

de

agosto

de

2012,

de

Lechos
de
secado.
Tomado
de
http://www.casanare.gov.co/recursos_user/imagenes//Sec._Obras/Alcantarillado_sanitario/Conv
013_09/013_5.JPG. Adapatado por La Autora

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Capítulo 7 tratamiento de lodos

  • 1. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente -Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas Comunidades. Autor: Ing. Claudia Patricia Gómez Rendón - 2012 UNIIDAD 3 UN DAD 3 TRATAMIIENTO COMPLEMENTARIIO TRATAM ENTO COMPLEMENTAR O CAPÍTULO 7. Tratamiento de lodos Las sustancias contaminantes que se degradan en los diferentes procesos de tratamiento generalmente se concentran en los lodos. De ahí que debe ser parte integral de la depuración de las aguas residuales. Diferentes tecnologías existen para ellos en función de su composición y uso final una vez tratado. Lección 31. Cantidad y características de lodos Constituyen un subproducto importante de las plantas de tratamiento de las aguas residuales las arenas, residuos gruesos y lodos (fangos), siendo éste último sin duda, el de mayor volumen y el de mayor complejidad en su tratamiento. De ahí que es necesario conocer la procedencia, cantidad y las características de los lodos. 31.1 Cantidad de lodos La tabla 35 muestra la cantidad de lodo que se produce en los sistemas de tratamiento por diversos procesos y operaciones. Tabla 35. Cantidad de lodo producido por diversos procesos de tratamiento CANTIDAD DE LODO PROCESO DE TRATAMIENTO Sedimentación primaria: Sin digerir Digeridos y deshidratados en lechos de arena Filtro percolador Precipitación química Deshidratado en filtros de vacío Sedimentación primaria y lodo activado Sin digerir m3/miles de m3 de Agua residual m3/1000 personas -día % Humedad PESO ESPECÍFICO Peso específico de sólidos del lodo 2,950 - 1,09 0,16 95 60 1,40 - 1,02 - 150 90 56 34 0,754 5,120 - 0,27 1,9 0,55 92,5 92,5 72,5 1,33 1,93 - 1,025 1,03 - 57 396 396 22 150 150 6,900 2,55 96 - 1,02 280 106 Peso específico del lodo SÓLIDOS SECOS kg/miles de m3 de Agua residual m3/1000 personas -día 1
  • 2. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente -Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas Comunidades. Autor: Ing. Claudia Patricia Gómez Rendón - 2012 Digerido en tanque separado Digerido y deshidratado en lecho de arena Digerido y deshidratado en filtro de vacío Tanques sépticos Tanques imhoff, digerido Fuente: Datos tomados de ó 113 gramos/hb – día 2,700 1 94 - 1,03 168 63 - 0,5 60 - 0,95 168 63 - 0,33 80 - 0,95 168 63 0,900 0,500 0,32 0,18 90 85 1,40 1,27 1,04 1,04 97 83 37 31 (Metcalf & Eddy, 1981, pág 613). Para caudal de 378 L/hb – d, y SSS de 300 mg/L En tanques sépticos, la cantidad de lodo varía de acuerdo con la frecuencia de remoción, siendo usual un valor de 226.8 L/hb-año. Conocer el volumen anual de lodos se puede realizar aplicando la ecuación 31.1 Volumen anual  (# tanques sépticos) * (Volumen ) Frecuencia de remoción de lodos 31.1 Donde: Volumen anual Volumen Frecuencia de remoción de lodos = Cantidad de lodos del tanque séptico – m3/año = Volumen del tanque séptico - m3 = Tiempo entre remoción de lodos - año 31.2 Características El lodo proveniente de la sedimentación primaria es relativamente diluido con una concetración característcia del lodo del 5%, desprende olor desagradable. Puede ser digerido en condiciones adecuadas. Cuando proviene de precipitación química suele ser negro, viscoso y/o gelatinoso dada la presencia de hidrato de hierro. De no extraerse sufre descomposición. Entre tanto, si proviene de una planta de lodos activados, tiende a volverse séptico muy rápidamente y a desprender olor desagradable. Finalmente, si se encuentra digerido no es perjudicial y su olor al ser débil no es perceptible. La tabla 36 ofrece los datos tipícos sobre la composición química de los lodos crudos y digeridos. 2
  • 3. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente -Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas Comunidades. Autor: Ing. Claudia Patricia Gómez Rendón - 2012 Tabla 36. Composición química de los lodos crudos y digeridos Concepto Lodo primario crudo Intervalo Típico Sólidos secos totales % Sólidos volátiles (% de ST) Proteinas (% de ST) Nitrógeno (% ST) Fango digerido Intervalo Típico (como 4 6 – 12 10 60 – 80 65 30 – 60 40 20 – 30 25 15 – 20 18 1.5 – 4.0 2.5 1.6 – 6.0 3 0 – 1 0,4 0 – 3.0 1 5 – 8 Potasio K 2O pH 2 – 7 6 6.5 – 7.5 7 Fuente: Datos tomados de (Metcalf & Eddy, 1981, pág 618) 31.3 Relación peso volumen El volumen de lodo depende principalmente de la cantida de agua que posea. Si la materia sólida se compone de sólidos fijos y volátiles, el peso específico se puede calcular utilizando la ecuación 31.2 W Ws W  f  v S S  S f  S v 31.2 Donde: Ws SS  = Peso de los sólidos = Peso espe´cifico de los sólidos = Peso espe´cifico del agua kg/dm3 Wf Sf Wv Sv = = = = Peso Peso Peso Peso de los sólidos específicos de de los sólidos específicos de fijos (materia mineral) los sólidos fijos volátiles los sólidos volátiles La influencia del contenido de agua en un determinado tipo de lodo, con una concentración constante de sólidos en un volumen e lodos, se obtiene a partir de la ecuación 31.3 V1 TS2 100  WG2   V2 TS1 100  WG1 31.3 Donde: V1, V2 TS1, TS2 = Volumen de lodo. p.e. antes y después del espesamiento = Contenido de sólidos - % por unidad de peso 3
  • 4. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente -Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas Comunidades. Autor: Ing. Claudia Patricia Gómez Rendón - 2012 WG1, WG2 = Contenido de agua - % por unidad de peso La fórmula anterior demuestra la importancia que debe dársele al drenaje del agua que contiene el lodo para reducir su volumen y facilitar su utilización y/o eliminación. Lección 32. Espesamiento del lodo Es generalmente la primera etapa del tratamiento de lodos; puede hacerse por gravedad o flotación con aire disuelto para mejorar la operación de los digestores y disminuir el volumen de lodos principalmente. Se entiende por espesamiento, a la separación para producir lodo concentrado (Romero R., J., Op. Cit). 32.1 Espesamiento por gravedad Se obtiene a partir de la utilización de sedimentadores provistos con barredoras de lodos para obtener un lodo más concentrado que el aplicado. Son criterios de diseño los que se presentan en la tabla 37. Tabla 37. Criterios de diseño para espesadores de lodos por gravedad Tipo de lodo Lodos primarios Lodos secundarios Carga másica superficial kg/m2 -d 100 - 150 20 - 50 Carga de rebose – m/d Dosis coagulante FeCl3 16 - 32 2 – 8 1 – 6 de mg/L Dosis coagulante CaO de mg/L 5 – 12 Fuente: Datos tomados de (Romero R., J., 2005), adaptado por la autora Cuando el lodo proviene de lodos activados, se recomienda mezclarlo con lodo primario. Las siguientes precauciones deben tenerse en cuenta, cuando se haga espesamiento por gravedad de lodos activados:  Si la temperatura del A.R. > 20 °C, se debe usar espesamiento por gravedad cuando la edad del lodo es mayor a 20 días  Mantener el lodo en el espesador por un término menos a 18 horas para disminuir efectos indeseables en la actividad biológica  El diámetro del tanque debe ser menor a 12 m Otros criterios de diseño son:  Forma circular  Profundidad de 2 – 5 m  Diámetro 3 a 30 m, previene problemas de gasificación y flotación por incremento del tiempo de retención y actividad anóxica resultante 4
  • 5. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente -Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas Comunidades. Autor: Ing. Claudia Patricia Gómez Rendón - 2012  Pendiente de fondo 12.5 a 25% (Centraliza los lodos hacia el fondo del espesador, permitir menor tiempo de retención, maximiza la profundidad del lodo sobre la tubería de extracción)  Tiempo de retención entre 2 y 4 dias Para la succión de lodos:  Velocidad de flujo 1 a 2 m/s  Velocidad de la barredora de lodo: 0.08 – 0.10 m/s 32.2 Espesamiento por flotación Es utilizado principalmente para lodos proveniente de sistemas de lodos activados y filtros percoladores. Consiste en la separación de sólidos del líquido mediante la introducción de aire en forma de burbujas finas dentro de la fase líquida. “Las burbujas se adhieren a los sólidos y el empuje combinado del gas y el sólido hace que suban a la superficie del líquido donde son removidos” Ibid pág 784. En el proceso, se da una recirculación del caudal afluente, presurizado entre 280 y 480 kN/m2 (40 – 70 psi). El aire introducido se combina con el caudal recirculado. La tubería de recirculación se calcula para producir una velocidad de flujo de 2 a 3 m/s, siendo el material utilizado acero al carbón calibre 40 – 80. Lección 33. Estabilización del lodo En la cadena de transformación biológica de los sólidos del lodo para convertirse en sustrato soluble, que las células bacterianas pueden absorber, lo primero que se dá es la desintegración hidrolítica de las sustancias vegetales (papel, residuos vegetales, carbohidratos), grasa y proteínas (animal y vegetal). Dicha desintegración se realiza por respiración aerobia y anaerobia, siendo su principal diferencia es que cuando se realiza vía aerobia, la velocidad de reproducción es mucho más rápido. 33.1 Estabilización aerobia Complementariamente, por acción enzimática, los carbohidratos polímeros se convierten en azúcar, las grasas en ácidos grasos y glicerina y la proteína en péptidos. La desintegración hidrolítica de los sólidos incrementa rápidamente su capacidad de dilatación. (GTZ, Cooperación Técnica República Federal Alemana, 1991; pág. 799), conversión que es igual bajo condiciones aerobias y anaerobias, solo que cuando se originan los primeros, los productos finales son CO 2 y HOH como se observa en la figura 27. 5
  • 6. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente -Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas Comunidades. Autor: Ing. Claudia Patricia Gómez Rendón - 2012 Respiración O2 aerobio Hidrólisis Biomasa de substratos + CO2, energía H2O, Aminoácidos, azúcar, glicerina y ácidos grasos Sustancia celular nueva, materia en reserva Figura 27. Proceso metabólicos, estabilización aerobia. 1991, pág 799) Sustancia residual no propensa a descomposición (GTZ, Cooperación Técnica República Federal Alemana, En digestores, las etapas individuales de descomposición se presentan simultáneamente de modo que no exista acumulación de productos intermedios. En sistemas para que no ocurra nitrificación significativa, el volumen del digestor aerobio se calcula utilizando la ecuación 33.1. V Q( X O  YS O ) X [ K d Pv  (1 / c )] 33.1 Donde: V Q Xo Y So X Kd Pv c = = = = = = = = = Volumen del digestor aerobio – m3 Caudal afluente al digestor - m3/d Sólidos suspendidos del afluente – mg/L Fracción decimal de la DBO afluente – aporte del lodo primario crudo DBO afluente – mg/L Sólidos suspendidos del digestor aerobio – mg/L Constante de reacción – d-1 Fracción decimal de sólidos suspendidos volátiles del digestor Edad del lodo - d-1 33.2. Estabilización anaerobia La gráfica 28 muestra el proceso anaerobio de degradación en la estabilización del lodo. 6
  • 7. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente -Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas Comunidades. Autor: Ing. Claudia Patricia Gómez Rendón - 2012 2a. Fase: Formación de ácidos Bacterias 1a. Fase: Hidrólisis Hidrólisis Biomasa 3a. Fase: Formación de ácido acético 4a. Fase: Formación de metano Bacterias CO2, H2, ácido acético Aminoácidos, azúcar, glicerina y ácidos grasos Ácido propiónico, butírico, alcoholes, y otros compuestos Bacterias anaerobias facultativas Figura 28 Proceso metabólicos, estabilización anaerobia. Alemana, 1991, pág 800) Biogas Metano 70%, CO2: 30% Bacterias NH4 CO2, energía H2O, Bacterias acetogénicas Bacterias metanogénicas (GTZ, Cooperación Técnica República Federal La digestión anaerobia también conocida como digestión alcalina anaerobia de lodos, se realiza en tanques para plantas de tratamiento pequeñas en climas cálidos. Debe disponerse de equipo de calentamiento adicional que funcione con coque, gas, etc. Se identifican como etapas en la estabilización anaerobia las siguientes: 33.2.1 Etapa hidrolítica. Por acción enzimática se convierten las sustancias no disueltas en disueltos. 33.2.2 Etapa de acidificación. Se producen ácidos orgánicos de cadena corta: acético, alcoholes, H2 y CO2, son convertidos por acción de las bacterias metanogénicas en metano. 33.2.3 Etapa acetogénica. Aquellos productos excedentes de la etapa anterior o no convertidos en gas metano, se transforman en H2 y CO2 y ácido acético. Las bacterias acetogénicas despliegan sus actividades solo en simbiosis bioenergética conjunta con las bacterias metanogénicas u otros organismos que consumen H 2. 33.2.4 Etapa metanogénica. Se produce metano en esta etapa principalmente por la descomposición de H2 y CO2 y ácido acético. Ibid. Lee y analiza este documento http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/aresidua /peru/mextar014.pdf 7
  • 8. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente -Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas Comunidades. Autor: Ing. Claudia Patricia Gómez Rendón - 2012 33.3 Tratamiento químico Es la estabilización con cal como es posible estabilizar químicamente el lodo; sirve además para eliminar olores y patógenos para alcanzar pH de 12 UN por un término de 2 horas. Son criterios para adición de cal los siguientes: El lodo debe estar líquido, dosificar suficiente cal para elevar el pH a 12 UN, siendo recomendado, por estudios desarrollados en plantas de Estados Unidos 0.12 kg Ca(OH)2/kg sólidos secos, 0.19 kg Ca(OH)2/kg sólidos secos cuando los lodos son mezclados y digeridos anaeróbicamente y 0.20 kg Ca(OH)2/kg sólidos secos si estos provienen de tanques sépticos. (Ibid pág 808). 33.4 Dimensionamiento y carga de la unidad de estabilización del lodo Las últimas etapas del proceso de digestión biológico se localizan en el límite técnico de la digestión, es decir cuando se alcanza el 90% del volumen del gas a 15° C. El dimensionamiento de los tanques se determina a partir de datos experimentales como se presentan en la tabla 38. Tabla 38. Dimensionamiento de los compartimientos Tipos de sistemas 50 20 Compartimiento de digestión sin calentamiento 150 75 25 180 100 30 220 150 40 320 Tanque Emscher Sistema de sedimentación Sistema de filtración biológica Carga baja Carga alta Sistema de activación Carga baja Carga alta Fuente: Datos tomados de (GTZ, Técnica República Federal Alemana, L/hb-d Compartimiento de digestión con calentamiento – 30 ° C 100 35 220 Cooperación Técnica República Federal Alemana, 1991) (GTZ, Cooperación 1991, pág 813) Son parámetros de dimensionamiento no solo la carga volumétrica sino tambien el periodo de digestión y el volumen de lodo crudo. Por lo tanto los periodos de retención dependen sustancialmente del grado de reducción del contenido de agua mediante el espesamiento preliminar, como se muestra en la tabla 39. Tabla 39. Dimensionamiento de los digestores Carga Carga para digestores con calentamiento de 30 a 33 °C Personas Carga volumétrica <50000 2 kg ó 50000 - 100000 3 kg ó >100000 4 kg ó Fuente: Datos tomados de (GTZ, Cooperación Técnica República Técnica República Federal Alemana, 1991, pág 814) Periodo de digestión ST/m3 - d ST/m3 - d ST/m3 - d Federal Alemana, 1991) 20 – 30 d 15 – 20 d 10 – 15 d (GTZ, Cooperación 8
  • 9. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente -Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas Comunidades. Autor: Ing. Claudia Patricia Gómez Rendón - 2012 Lección 34. Secado del lodo Consiste en el retiro del agua del lodo reduciendo así su contenido de humedad hasta alcanzar aproximadamente el 85% de humedad. Son comunes las técnicas de secado sobre lechos, filtración al vacio, centrifugación, filtración a presión, vibración sónica o mecánica. Tiene como objetivo el proceso de secado de lodos, reduccir los costos de transporte hasta el sitio de disposición final, manejar fácilmente el lodo y aumentar el valor calórico para su incineración. 34.1 Lechos de secado Se utilizan para deshidratar lodo extendiendolo sobre una capa de arena de espesor 20 a 25 cm, dejándolo secar. Una vez perdida la humedad, se puede utilizar como material de relleno o fertilizante. Para comunidades pequeñas, es decir para aquellas plantas de tratamiento que manejan caudales menores a 100 L/s, esta op´ción de deshidratación se considera óptima, entre tanto; para poblaciónes superiores a 20000 habitantes debe optarse por técnicas más avanzadas. Se identifican como ventajas de los lechos de secado de lodos los siguientes: En la medida que haya terreno disponible, el costo es bajo; no requiere operación especial, bajo consumo de energía, bajo consumo de químicos. Como desventajas de este tipo de reducción de contenido de humedad es el utilizar grandes áreas, requiere lodos estables y sensible a los cambios de clima. En la tabla 40, se incluyen valores característicos para diseño de lechos. Tabla 40. Criterios de diseño para lechos de secado Características Área requerida percápita  Lodo primario  Lodo primario y filtro percolador  Lodo primario y lodos activados  Otros lodos Carga de sólidos secos  Lodo primario  Lodo primario y filtro percolador  Lodo primario y lodos activados Altura sobre la arena Diámetro tubería drenaje principal Pendiente tubería drenaje principal Distancia entre drenajes principales Distancia entre tuberias laterales de drenaje Espesor de la grava Tamaño de la grava Profundidad de la arena Coeficiente de uniformidad de la arena Tamaño efectivo de la arena Criterio 0.09 m2/hb 0.15 m2/hb 0.18 m2/hb 0.1 – 0.25 m2/hb 134 kg/m2-año 110 kg/m2-año 73 kg/m2-año 0.5 – 0.9 m >0.10 m >1% 2.5 – 6 m 2.5 – 3 m 20 – 46 cm 3 – 25 mm 20 – 46 cm <4 0.3 – 0.75 mm 9
  • 10. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente -Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas Comunidades. Autor: Ing. Claudia Patricia Gómez Rendón - 2012 Ancho del lecho para limpieza manual Longitud del lecho de secado Cobertura Operación 7.5 mm < 60 m Plástico – fibra de vidrio Para remoción manual la pasta debe contener 30 – 40% de sólidos Fuente: Tomado de (Romero R., J., 2005, pág 833) Descarga Arena Grava Lecho filtrante Drenaje Figura 29. Lechos de secado. Tomado de http://www.casanare.gov.co/recursos_user/imagenes//Sec._Obras/Alcantarillado_sanitario/Conv013_09/013_5.JPG. Adapatado por La Autora De otra parte, si se requiere un contenido de sólidos en la torta superior al 35%, los filtro prensa son viables a pesar de su costo y de requerir lodos bien acondicionados. En este caso, los lodos se bombean al filtro prensa a presiones que oscilan entre los 700 y los 2100 kPa, forzando el líquido a través de un medio filtrante y dejando una torta de sólidos atrapada entre las telas de filtración que cubren las placas huecas (Romero R., J., 2005, pág: 829). También, la filtración al vacío cumple con el propósito de remover el contenido de humedad de una masa de lodo. Para este caso, la caída de presión se provee creando un vacío sobre un lado del medio poroso y para ello, el filtro vacío que es un tambor cilíndrico, rota parcialmente sumergido en un tanque de almacenamiento de lodo acondicionado. El vacío aplicado a la sección sumergida del tambor hace que el filtrado pase a través del medio y se forme la torta. La zona de secado la constituye un 40 a 60% de la superficie del tambor. Al final del ciclo, se acciona la válvula que expone la superficie del tambor a la presión atmosférica y la torta es separada del medio y conducida al sitio de disposición final o posterior tratamiento (Romero R., J., Op. Cit.; pág 819). 10
  • 11. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente -Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas Comunidades. Autor: Ing. Claudia Patricia Gómez Rendón - 2012 Lección 35. Disposición del lodo Corresponde esta etapa del tratamiento de lodos a la ubicación final del lodo tratado. Incineración, disposición en lagunas de lodos, compostaje, aplicación en el suelo, rellenos y vertido al mar son las técnicas más utilizadas. 35.1 Incineración Se utiliza esta técnica cuando no existe suficiente terreno para disponer los lodos tratados. Tiene como ventaja la reducción de la masa y el volumen de la torta en un 95% minimizando los requisitos de disposición, eliminación de tóxicos y recuperación de energía mediante combustión. De hecho tambien se presentan desventajas dada su requerimiento para la operación, mantenimiento y control de emisiones. Componen la incineración los elementos combustibles, inertes y húmedos que ingresan al horno así como el exceso de aire y combustible de requerirse. Efluente del sistema es la humedad, exceso de aire, material particulado como NOx, SOx, HC y CO2, así como otros productos de la combustión completa. Se estima un requerimiento de “3.2 Kg de aire para liberar 10 MJ a partir del lodo o combustible suplementario” (Romero R., J., 2005). 35.2 Lagunas de lodos Las lagunas de secado de lodos se pueden usar para deshidratar el lodo estabilizado combinado con sedimentación y evaporación. La profundidad de la laguna puede ser de 0.62 a 1.25 m con carga de sólidos entre 36 y 39 kg/m 2 – año (Crites & Tchobanoglous, 2000). Una vez la laguna llena, la entrada del lodo es discontinua dando inicio a la fase de secado formando a medida que la superficie se seca una costra que se rompe mecánicamente. Una vez el contenido de sólidos alcanza entre el 20 y 30%, el lodo debe removerse. 35.3 Compostaje Es el proceso mediante el cual se desinfecta el lodo generando un producto similar al humus con uso posterior, preferiblemente como mejorador de suelos. Según Crites & Tchobanoglous, el proceso de compostaje es el siguiente:  Mezclar el lodo deshidratado con madera o cortezas, para aumentar el contenido de sólidos, proveer carbono cuplementario e incrementar la porosidad.  Se produce un calentamiento de lodo mezclado por acción de las bacterias hasta que los organismos patógenos se destruyen  Airear la mezcla durante 15 o 30 dias mediante paleo, voleto o sopladores (si el compostaje es de tipo aerobio mecánico) 11
  • 12. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente -Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas Comunidades. Autor: Ing. Claudia Patricia Gómez Rendón - 2012  Tamizar para efectos de retirar los materiales adicionados al lodo 35.3.1 Compostaje con volteo. Se conforman pilas de 1 a 2 m de altura y de 2 a 5 m de ancho en la base. Si este es aerobio se realiza sobre bases impermeabilizadas, al aire libre, dando ventilación natural mediante volteo por paleo o con equipos, para dejar escapar la humedad. Se recomienda volteo 5 veces en quince (15) días y mantener una temperatura de 55 °C mantener las pilas durante 30 o 45 días en este proceso para obtener compost aerobio. 35.3.2 Compostaje sin volteo. Si el compostaje es anaerobio, (no se hace volteo ni se adiciona aire), se debe dejar la pila estática entre 14 a 21 días si es anaerobio. La altura de la pila oscila entre 2.5 a 4 m manteniendo el mismo ancho de la pila aerobia. El oxígeno se adiciona mediante la utilización de un ventilador, aire que se libera hacia la atmósfera mediante el filtro del compost. 35.4 Aplicación en el suelo Tiene como fin mejorar las condiciones del suelo para optimizar los fines agrícolas ya que la materia orgánica también contribuye a la capacidad de intercambio catiónico del suelo permitiéndole retener el potasio, el calcio y el magnesio. Seleccionar el lugar para disponer los lodos es una característica. Para ello se buscan suelos cenagosos, arenosos, en terrenos con pendientes de hasta 15% cuando la utilización del lodo es agrícola, entre tanto; si el lodo es para uso en silvicultura la pendiente del terreno donde se debe aplicar no debe ser superior al 30%. Otras características del suelo son: Permeabilidad moderada, pH del suelo de neutro a alcalino, drenado. El nivel freático debe estar al menos a 1 m de profundidad. 35.4.1 Tasa de aplicación Encontrar el lugar adecuado con el área necesaria para aplicar el lodo es quizás lo más crítico, de ahí; que los requerimientos de terreno dependen de la tasa de aplicación como se observa en la tabla 41. Tabla 41. Tasas de aplicación de lodos Opción de disposición sobre el suelo Agricultura Bosques Tasa mg/ha - año Periodo de aplicación Intervalo 2 – 70 10 – 220 Anual Una vez o intervalos de tres a cinco años Una vez Anual Recuperación de suelos Sitio de disposición específico Fuente: Tomado de (Romero R., J., 2005; pág 853) 7 – 450 220 – 900 Típico 11 45 112 340 La carga máxima de aplicación se obtiene a partir de la aplicación de la ecuación 35.1 CM  1000 L C 35.1 12
  • 13. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente -Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas Comunidades. Autor: Ing. Claudia Patricia Gómez Rendón - 2012 Donde: CM L C = Carga máxima de aplicación de lodo, con base en un componente específico del lodo, en un periodo determinado, base lodo seco - Mg/ha = Carga límite del componente específico del lodo para el periodo seleccionado kg/ha = Concentración del componente específico del lodo – mg/kg 35.5 Rellenos Es el enterramiento de lodos mediante la colocación de una capa de suelo sobre él. El relleno sanitario es una alternativa adecuada cuando se dispone de lodos. En algunos rellenos sanitarios el lodo compostado, así como el lodo tratado químicamente se ha usado como material de cobertura. 13
  • 14. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente -Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas Comunidades. Autor: Ing. Claudia Patricia Gómez Rendón - 2012 Referencias Bibliográficas Crites & Tchobanoglous. (2000). Sistemas de manejo de aguas residuales para núcleos pequeños y descentralizados (Vol. I). McGraw-Hill Interamericana, S.A. GTZ, Cooperación Técnica República Federal Alemana. (1991). Manual de disposición de aguas residuales. Lima: CEPIS. Metcalf & Eddy. (1981). Tratamiento y depuración de las aguas residuales (Segunda ed.). Barcelona, España: Labor. Gómez R., C. (2012) Módulo Manejo de Aguas Residuales en Pequeñas Comunidades. Bogotá – Colombia, Escuela de Ciencias Agrarias, Pecuarias y de Medio Ambiente, Ingeniería Ambiental, ECAPMA, UNAD. Romero R., J. (2005). Tratamiento de aguas residuales (Primera reimpresión ed.). Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería. Webgrafía www.bvsde.paho.org. (s.f.). Recuperado http://www.bvsde.paho.org/acrobat/aguasa.pdf el 1 de agosto de 2012, de Lechos de secado. Tomado de http://www.casanare.gov.co/recursos_user/imagenes//Sec._Obras/Alcantarillado_sanitario/Conv 013_09/013_5.JPG. Adapatado por La Autora 14