Depuración para principiantes IX-I: Deshidratación de fangos

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Sobre el blog

Jorge Chamorro
Ingeniero especialista en tratamiento y depuración de aguas y en desalación.

Como tratamiento final de la línea de fangos se encuentra la deshidratación mecánica de los mismos que permite reducir su volumen. Dependiendo de los equipos adoptados se pueden llegar a alcanzar sequedades entre el 18 % y el 40 %.

La deshidratación mecánica de los fangos se realiza mediante numerosos equipos. Los más comunes son:

  • Filtros banda
  • Centrifugadoras
  • Filtros prensa

Para el diseño de estas instalaciones, es conveniente seguir los siguientes pasos:

  1. Establecer los datos de diseño
  2. Definir la operatividad del proceso y los resultados esperados
  3. Definir los parámetros de diseño y las prestaciones
  4. Diseñar las instalaciones y equipos

Primero: Establecer los datos de diseño

Los datos de diseño que se necesitan son:

  • Concentración en porcentaje
  • Materia seca (MS) en kilogramos producidos al día
  • Materia seca volátil (MSV) en porcentaje sobre MV

Segundo: Definir la operatividad del proceso y los resultados esperados

Así como en la línea de agua los depósitos y los equipos están muy determinados por los parámetros de diseño, en la línea de fangos numerosos procesos dependen de las prestaciones de los equipos de cada fabricante.

Para evitar errores en la selección definitiva de los equipos a adquirir, es imprescindible definir adecuadamente tres aspectos importantes:

  •  Las características de los fangos a deshidratar.
  • Los resultados esperados.
  • Las prestaciones mínimas exigidas.

Es fundamental definir el marco técnico definido para la deshidratación mecánica de los fangos de tal forma que los fabricantes que ofrezcan sus equipos especifiquen claramente sus prestaciones y se comprometan, bajo sanción económica, a cumplir con las mismas. No debemos de olvidar que los costes de adquisición de estos equipos son muy elevados.

La operatividad del proceso vendrá determinada por:

1) Los días a la semana que se pretende deshidratar:

  • Depende de si se dispone de personal los fines de semana
  • Depende de si se dispone de transporte de evacuación de fangos los fines de semana (En caso contrario se deberá de dimensionar el almacenamiento en la EDAR para la producción de tres días)

2) Las horas al día que se pretende deshidratar:

  • En un turno: 7 horas. Se necesitan media hora antes para preparar el reactivo y media hora después para limpiar los equipos de deshidratación.
  • En dos turnos 15 horas. Por la misma razón

Los resultados esperados deberán de definirse claramente y son:

Sequedad de salida mínima

1) Centrifugadoras y filtros banda, depende de la tipología de fangos. Valores reales son:

  • Fangos primarios frescos 25 %
  • Fangos mixtos frescos: 20-25 %
  • Fangos estabilizados por vía anaerobia: 20-25 %
  • Fangos estabilizados por vía aerobia: 18-22 %
  • Fangos de aireaciones prolongadas: 18-20 %

2) Filtros prensa:

  • Fangos primarios frescos 40 %
  • Fangos mixtos frescos: 35-40 %
  • Fangos estabilizados por vía anaerobia: 35-40 %
  • Fangos estabilizados por vía aerobia: 30-35 %
  • Fangos de aireaciones prolongadas: 30-35 %

Dosis de reactivos máximas

1) Polielectrolito, depende de la tipología de fangos. Valores reales son:

  • Fangos primarios frescos: 7 kg/tN
  • Fangos mixtos frescos: 7 kg/tN
  • Fangos estabilizados por vía anaerobia: 7 kg/tN
  • Fangos estabilizados por vía aerobia: 10 kg/tN
  • Fangos de aireaciones prolongadas: 12 kg/tN

2) Cal y Cl3Fe para los filtros prensa:

  • i. Fangos primarios frescos 20 y 5 % respectivamente.
  • ii. Fangos mixtos frescos: 20 y 5 % respectivamente.
  • iii. Fangos estabilizados por vía anaerobia: 20 y 5 % respectivamente.
  • iv. Fangos estabilizados por vía aerobia: 25 y 10 % respectivamente.
  • v. Fangos de aireaciones prolongadas: 30 y 10 % respectivamente.

Concentración de sólidos en suspensión del escurrido

1) Valor de diseño: 1.000 ppm

2) Valores máximos: 2.000 ppm

Tercero: Definir los parámetros de diseño y prestaciones

Como se ha expuesto anteriormente, los parámetros de diseño son muy poco importantes en este proceso ya que son muy dependientes de la tecnología de cada fabricante.

Los expuestos a continuación deben de tomarse no como un valor limitante sino como un valor de referencia. En el caso de que los propuestos por el fabricante sean más agresivos convendrá solicitar garantías adicionales.

En el secado mediante filtros banda el parámetro de referencia es la carga por metro lineal de ancho de banda que se establece en 250 kg/m/h. El ancho del filtro banda debería de limitarse a 2,50 metros.

Adicionalmente, las prestaciones que se deben de exigir a los filtros banda son:

1) Caudal máximo de agua de limpieza en m3/h de funcionamiento:

  • Agua salida de planta (DBO5: 25 ppm Y SS: 35 ppm)
  • Agua potable o equivalente (tratamiento terciario, nivel freático, etc.)

2) Consumo energético máximo en kWh/h

En el secado mediante centrifugadoras no hay parámetro de diseño establecido. Las prestaciones que se deben de exigir a las centrifugadoras son:

  1. Caudal de alimentación en m3/h.
  2. Capacidad de alimentación en kgMS/h
  3. Consumo energético máximo en kWh/h

En el secado mediante filtros prensa no existen parámetros de diseño específicos. Las prestaciones que se deben de exigir a las centrifugadoras son:

1) Duración máxima del ciclo en horas

  • Duración carga en minutos
  • Duración prensado en minutos
  • Duración descarga en minutos.

2) Espesor de la torta en mm

3) Consumo energético máximo en kWh/tNMS

4) Limpiezas:

  • Frecuencia de limpiezas al año
  • Caudal de agua máximo por limpieza en m3

Cuatro: Diseñar las instalaciones y equipos

Para el diseño de los filtros banda se deben de seguir los siguientes pasos:

1) Definir las horas de funcionamiento a la semana

2) Definir el número de unidades a instalar, en base a :

  • Mínimo número de equipos: 2
  • Número máximo: en función de las equipos de los diferentes fabricantes

3) Determinar el caudal horario

4) Determinar la carga máxima unitario de los equipos

5) Calcular el ancho de banda.

6) Si el ancho de banda supera los 2,5 metros: Calcular el número de filtros necesarios de 2,5 metros

7) Calcular el escurrido a cabecera de planta

8) Calcular la producción de biosólidos

9) Definir las prestaciones de los equipos

10) Calcular el sistema de dosificación de polielectrolito

Para el diseño de las centrifugadoras se deben de seguir los siguientes pasos:

1) Definir las horas de funcionamiento a la semana

2) Definir el número de unidades a instalar, en base a :

  • Mínimo número de equipos: 2
  • Número máximo: en función de las equipos de los diferentes fabricantes

3) Determinar el caudal horario

4) Determinar la carga máxima unitario de los equipos

5) Calcular el escurrido a cabecera de planta

6) Calcular la producción de biosólidos

7) Definir las prestaciones de los equipos

8) Calcular el sistema de dosificación de polielectrolito

Para el diseño de los filtros prensa, se deben de seguir los siguientes pasos:

1) Definir las horas de funcionamiento a la semana

2) Definir el número de unidades a instalar, en base a :

  • Mínimo número de equipos: 2
  • Número máximo: en función de las equipos de los diferentes fabricantes

3) Definir el tiempo máximo de cada fase de un ciclo

4) Determinar el número de ciclos al día

5) Determinar las necesidades por ciclo

6) Determinar las características de los equipos

7) Calcular el escurrido a cabecera de planta

8) Calcular la producción de biosólidos

9) Definir las prestaciones de los equipos

10) Calcular el sistema de dosificación de polielectrolito

Recomendaciones

Para un buen diseño de las instalaciones, se recomienda tener en cuenta las siguientes observaciones:

1) Recordar que hay un tiempo inhábil en cada turno:

  • Al principio del turno para preparar el sistema de dosificación del polielectrolito
  • Al final del turno para dejar limpios los equipos de deshidratación

2) Instalar las unidades de deshidratación lo mas alta posible. Es más fácil elevar el fango líquido (con concentraciones < 5 %) que el fangos deshidratado con sequedades (>18 %)

3) Diseñar la posibilidad de dosificar los reactivos en tres o cuatro puntos diferentes: a la entrada del equipo, a la salida de la bomba de fangos, en el floculador (si se instala) y en puntos intermedios.

4) Disponer de un mínimo de dos unidades en cada proceso (excepto en los filtros prensa)

5) Para todos los equipos definir adecuadamente las prestaciones y verificar que las cumplen los equipos ofrecidos por los fabricantes.

6) El sistema de almacenamiento de biosólidos deberá de tener una capacidad mínima de 25 tN para ahorrar los costes de evacuación.

En los próximos blog presentaré varios ejemplos.

NOTA FINAL: Las imágenes que presentan este blog son gentileza de fabricantes de equipos. En ningún momento suponen un aval o conformidad con lo recogido en el blog, que es de total responsabilidad del autor del mismo

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