Depuración para principiantes VI: Datos de diseño de la línea de fangos

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Sobre el blog

Jorge Chamorro
Ingeniero especialista en tratamiento y depuración de aguas y en desalación.
  • Depuración principiantes VI: Datos diseño línea fangos

Una estación depuradora de aguas residuales (EDAR) es una fábrica de biosólidos. Los biosólidos es la producción de la línea de fangos.

En consecuencia, el diseño de los procesos que conforman la línea de fangos son los más importante de todos (incluso de los de la línea de agua). De nada sirve diseñar una línea de agua perfecta si, luego, la línea de fangos no tiene capacidad para procesar los fangos generados en la misma.

Es recomendable seguir los siguientes pasos:

  1. Definir conceptos
  2. Calcular las producciones medias de fangos y su composición
  3. Determinar las producciones adoptadas para el diseño de la línea de fangos.

Primero: Definición de conceptos

En cualquier tipo de fangos se manejan los siguientes conceptos:

  • Volumen de fangos (V): Cantidad de fango y agua que se genera en cada procesos expresada en forma de volumen (m3, litros,etc.)
  • Materia seca (MS): Cantidad de fangos expresada en forma de masa (kg, tn, etc.)
  • Concentración (C): Relación entre la materia seca (MS) y el Volumen de fangos (V), expresada en tanto por ciento (%).
  • Materia volátil (MV): Cantidad de fangos orgánicos expresada en forma de masa (kg, tn, etc.) o como porcentaje de la MS (%)
  • Materia mineral (MM): Cantidad de fangos orgánicos expresada en forma de masa (kg, tn, etc.) o como porcentaje de la MS (%)

Estos conceptos están relacionados mediante las siguientes fórmulas:

En aquellos procesos de estabilización por vía biológica se consideran que los fangos están estabilizados cuando:

  • La reducción de materia volátil se encuentra entre el 35 % y el 45 % para la vía aerobia
  • La reducción de materia volátil se encuentra entre el 45 % y el 55 % para la vía anaerobia

La reducción de materia volátil depende de la temperatura y de la edad del fango.

Segundo: Calcular las producciones de fangos y su composición

Las producciones medias de fangos se obtienen de los procesos de la línea de agua de acuerdo con las siguientes expresiones:

Tratamiento primario convencional

Donde:

  • MS es la materia seca producida en kg/día
  • Qm es el caudal medio diario en metros cúbicos
  • SSe son los sólidos en suspensión de entrada al proceso en ppm=mg/l=gr/m3
  • ρ rendimiento de eliminación de sólidos en suspensión expresado en tanto por uno (normalmente entre 0,55 -0,75 )

Tratamiento primario con físico-químico

     

Donde:

  • MS es la materia seca producida en kg/día
  • Qm es el caudal medio diario en metros cúbicos
  • SSe son los sólidos en suspensión de entrada al proceso en ppm=mg/l=gr/m3
  • ρ rendimiento de eliminación de sólidos en suspensión expresado en tanto por uno (normalmente entre 0,6-0,8)
  • MSri es la materia seca producida por los reactivos utilizados, obtenida de la expresión:

Donde:

  • Qm es el caudal medio diario en metros cúbicos
  • Di es la dosis aplicada del reactivo i expresada en ppm=mg/l=gr/m3
  • ρi rendimiento de generación de sólidos del reactivo i

Tratamiento primario biológico de alta carga

Donde:

  • Qm es el caudal medio diario en m3/día
  • DBO5e es la DBO5 de entrada al proceso en ppm
  • DBO5s es la DBO5 de salida del proceso en ppm
  • ζ es la tasa de producción de fangos expresada como kg de sólidos en suspensión formados por kg de DBO5 eliminada.

Con ζ calculado según la expresión:

Donde:

  • r es la relación entre los SS de entrada (ppm) y la DBO5 de entrada (ppm), ambos al proceso
  • Θ es la edad del fango en días

Tratamiento secundario biológico:

Donde:

  • Qm es el caudal medio diario en m3/día
  • DBO5e es la DBO5 de entrada al proceso en ppm
  • DBO5s es la DBO5 de salida del proceso en ppm
  • ζ es la tasa de producción de fangos expresada como kg de sólidos en suspensión formados por kg de DBO5 eliminada.

Con ζ calculado, para fangos activos, según la expresión:

Donde:

  • r es la relación entre los SS de entrada (ppm) y la DBO5 de entrada (ppm), ambos al proceso
  • Θ es la edad del fango en días

Para lechos percoladores sin nitrificación-desnitrificación:

Para biomasa fija con nitrificación-desnitrificación:

La composición de los fangos depende de numerosos factores:

Fangos primarios

  • Materia volátil: depende de la composición de los SS de entrada. En aguas residuales urbanas entre 70-85 %.
  • Con adición de reactivos las concentraciones de MV se reducen proporcionalmente a los fangos químicos producidos
  • Concentración: depende de la forma de operar el proceso y del tamizado posterior:
    • Tamizado abierto: < 1,0 %
    • Tamizado cerrado: 1% -5 %

Fangos secundarios

  • Materia volátil: depende de la edad del fango, a mayor edad menor concentración. Se encuentra entre 65-80 %
  • Concentración: depende de los MLSS del tratamiento biológico y de la recirculación externa adoptada. Valores normales 1,8 -2 * MLSS

Tercero: Determinar las producciones de fangos

Definida la línea de agua y calculadas las producciones medias de fangos de los diferentes procesos, es conveniente utilizar coeficientes de mayoración que permitirán diseñar una línea de fangos fiable y robusta.

De nada sirve diseñar una línea de agua potente, si luego, la línea de fangos no es capaza de procesar los fangos generados en la misma. Al final los fangos acabarán en el cauce receptor.

Se recomienda utilizar un coeficiente de mayoración entre 1,1 y 1,25.

En un próximo blog presentaré un ejemplo.

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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