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Etapa 5 Informe colaborativo Grupo 28

manejo de aguas residuales (Universidad Nacional Abierta y a Distancia)

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Manejo de aguas residuales en pequeñas comunidades

Etapa 5 - Manejo de subproductos (fangos o lodos)

Presentado por:

Anyela Julieth Ávila - Cod. 1118124938

Carlos Mario Arango – Cód.: 15272535

Leydy Marcela Pineros - Cód.:1118549174

Leidy Marley Diaz Barreto - Código.: 1116543906

Shakira Alexandra Morales Pérez - Cod. 1116802050

Grupo: 28

Presentado a la Tutora:

María Fernanda Domínguez

Universidad Nacional Abierta y a Distancia - UNAD

Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente ECAPMA

Programa Ingeniería Ambiental

CEAD Yopal, julio de 2021

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Estudiante 1: Leidy Marley Diaz Barreto

DESCRIPCIÓN DE LAS ETAPAS DE TRATAMIENTO DEL LODO

1. OPERACIONES PREVIAS
Métodos: Bombeo, Trituración, desarenado, homogenización, según Diaz (2015)

2. ESPESAMIENTO.
Método de Gravedad y Flotación: Los espesores por Gravedad consisten en que por la acción de la
gravedad se remueve el exceso de agua mediante decantación y concentra los sólidos por medio de la
sedimentación. En los espesadores por flotación se inyecta aire a presiones altas, para crear burbujas que
se adhieran a los sólidos, siendo arrastrados a la superficie con la velocidad necesaria, Vargas (2015) y
Mianambiente, capitulo E 4.10 Manejo de Lodos.

3. ESTABILIZACION.
Métodos: estabilización química (cal y cloro), compostero, digestión Anaeróbica y aeróbica.
Según Diaz (2015), La estabilización aeróbica se puede realizar simultáneamente en plantas de lodos
activos donde los lodos, tanto primarios como secundarios, tienen un menor costo de construcción que la
digestión anaerobia, presenta la desventaja de que el costo de operación es más elevado, ya que requiere
suministro de aire para estabilizar los lodos, afirma (Limon 2010). El compostero se usa en los lodos que
serán utilizados como mejoradores o acondicionadores de suelos. Este proceso requiere de mano de obra
intensiva y puede generar olores. Además, puede incrementar la masa de biosólidos a disponer y
transmitir los patógenos por medio del polvo que genera. De igual manera, (Limon 2010), menciona que
la estabilización química con CAL con adición de cal presenta la ventaja de una inversión menos costosa y
es más fácil de operar que los otros procesos. Sin embargo, este proceso tiene la gran desventaja de que
los biosólidos producidos pueden regresar a su estado inestable si el pH cae de 12 después del tratamiento,
lo que ocasiona el crecimiento de nuevos microorganismos. Otros problemas son los olores y el costo de
la cal o material alcalino, que además incrementa la masa de los biosólidos a disponer. Según Builes 2010,
la estabilización química con cloro, se realizan en reactores cerrados y necesita un periodo de retención
bastante corto.

4. DESHIDRATACIÓN.
Métodos: Secado, filtraciones y centrifugaciones.
Lechos de secado: son depósitos de poca altura, con mínima inclinación y un tubo de drenaje, con bases
de arena y grava, donde se colocan los lodos en capas de 20 a 30 cm para que drenen (Vargas, 2015). El
lodo es secado por la acción del aire y sol a través de la evo transpiración y por la acción de compresión
por el peso de la capa de lodos, de acuerdo con el clima predominante. Filtrado de Presión: según
menciona Vargas, 2015, este método funciona introduciendo el lodo a una cámara que se forma entre dos
placas contiguas y se somete el conjunto a la presión deseada por medio de un dispositivo hidráulico.
Filtrado banda: Consiste en dos cintas que convergen entre si y son conducidas por un rodillo mientras se
presionan mutuamente. Al lodo se le adiciona un floculante y se vierte de forma continua sobre la banda.
Luego de pasar por los rodillos se encuentra una placa que va separando el lodo deshidratado, (Vargas
2015). Filtrado al Vacío: Este es un proceso continuo el cual funciona aplicando el lodo sobre una
membrana que cubre un soporte rígido, la membrana puede ser de tela o de alambre y colocada sobre un
barril o sobre rodillos. El aire se extrae de debajo de la membrana con una bomba y la presión atmosférica
produce una diferencial de presión a través del lodo, obligando el agua a filtrarse, (Vargas, 2015).
Centrifugación: Las centrífugas son popularmente usadas a pesar de su alto consumo de energía. Existen

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dos tipos principales de centrífugas: las de voluta que operan continuamente y las de cesta que operan
por cochadas, según Vargas 2015. Las centrífugas permiten deshidratar los lodos.

5. DESINFECCIÓN.
Métodos: Pasteurización y Almacenamiento de larga duración.
La Pasteurización haciendo uso de la inyección directa de vapor y el intercambio indirecto de calor. Los
equipos que se emplean actualmente para la pasteurización del lodo pueden resultar poco rentables,
debido a sus altos costos de inversión; este método permite eliminar virus, la estabilización no es perfecta
y existen riesgos de fermentación según lo indica Morales 2009. Almacenamiento a largo Plazo. Se
almacena el liquido digerido en lagunas excavadas en el suelo, Permitiendo la concentración y continua
actividad de las bacterias anaeróbicas por el termino de 60 -120 dias a 4°C.

6. SECADO TERMICO
Métodos: En Hornos, incineración, evaporadores múltiples
La combustión controlada es un proceso en el que la fracción orgánica de los lodos se transforma en
materia inerte. Como es evidente, no se trata de un sistema de eliminación total, genera cenizas y gases,
pero también produce una significativa reducción de peso y volumen del material original que puede ser
tratado como cualquier tipo de residuo si su poder calorífico es adecuado. Según Builes 2010, El lodo
previamente secado se inyecta y se incinera a una temperatura que puede variar entre los 650 ºC y los 980
ºC. La evaporación del agua y la combustión de los sólidos del lodo se produce rápidamente. Las cenizas
antes de salir del horno se someten normalmente a un lavado. Dentro de los hornos podemos encontrar
los Rotatorios, Horno Fluidizado,( Castellanos, 2018). Por otra parte, los lodos incinerados son
considerados una alternativa de procesamiento de lodos cuando no hay terreno suficiente para
disposición, cuando las normas ambientales son muy restrictivas o cuando se requiere destrucción de
materiales tóxicos. Los lodos procesados por incineración suelen ser lodos crudos desaguados sin
estabiliza, según menciona Morales, 2009.

7. DISPOSICIÓN FINAL.
Encapsulamiento, fijación química o solidificación, Cobertura final de rellenos sanitarios.

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Estudiante 2: Leydy Marcela Piñeros

ESQUEMA ETAPAS DE TRATAMIENTO DEL LODO

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Estudiante 3: Carlos Mario Arango

Tabla 1. Comparativa de espesamiento del lodo
MÉTODOS DE ESPESAMIENTO
Frecuencia De Uso De Éxito
Método Tipo
Relativo
primario crudo: los lodos que son alimentados en la parte central y estos fluyen a una velocidad lenta hacia el vertedero en canal final provocando la gravedad comúnmente usando en
de lodos por gravedad pequeñas plantas, con
punga de lodos activados: Este tipo de espesadores suelen estar tapados para evitar olores. buenos resultados, con
Sedimentación por gravedad: el decantador puede alcanzar separaciones que serían muy difícil en un clarificador o separador en láminas, y además produce concentraciones de lodos en
sólidos más secos. el rango de 4 a 6%. Para
- Efectivo en el tratamiento del lodo primario comúnmente son tanques circulares de entre 3 a4 metros de profundidad y hasta 25 metros de grandes plantas, los
Gravedad
diámetro. resultados son marginales.
- Aceptable lodo primario rara vez usado,
- No químicos concentración pobre de
- Tiempo de retención máximo dos horas solidos (2 a 3%)
- Baja supervisión
- Generación de olores alta
Depende de la formación de burbujas de pequeño diámetro que resulta del aire liberado de la solución después de ser presurizada a 40 a 60 psi. Este proceso
resulta muy efectivo para el tratamiento de cultivo biológico en suspensión, por ejemplo para lodos activados y químicos. En este espesador también se
separa la fase sólida de la líquida, pero a diferencia de otros métodos, en los espesadores por flotación los sólidos se concentran en la parte superior Algunos usos limitados,
Los lodos en este caso ascienden a una velocidad superior a la de sedimentación. resultados parecidos al
- Este tipo de tratamiento se suele aplicar para los lodos biológicos, mientras que para los lodos primarios no se suele usar espesamiento por gravedad
Flotación con
- Acepta lodo primario común mente usados,
aire disuelto
- uso de floculantes o polímero buenos resultados
- requiere sistema de dosificación y de aire (3,5 a 5% de concentración
- variables: relación aire-agua dosis de polímero de solidos)
- no requiere accesorios
- operador no requiere monitorear dosis, velocidades, flujos etc.
Uso limitados excelentes
resultados (8 a 10% de
Espesamiento Bajo condiciones normales, el espesamiento puede ser realizado por centrifugado sin adición de polímeros. El mantenimiento y costo de operación para el
concentración de solidos).
centrifugado proceso de centrifugado, puede ser sustanciales. El proceso es usualmente atractivo para instalaciones con caudales
Buenos resultados (4 a 6% de
concentración de solidos)
Basado en el principio de separación de agua por medio del drenado por gravedad a lo largo de una banda porosa horizontal.
- Usado mayormente en procesos de lodos activados
- Aceptable lodo secundario
Filtro banda Buenos resultados (3 a 6%
- Uso de polímero
gravedad de concentración de solidos)
- Requiere sistemas de dosificación
- Variables: velocidad de banda, dosis de polímero
- Requiere cambio de banda filtrante
- Separación del agua y el lodo a través de un medio mecánico. Uso limitado; buenos
Tambor - Tambor de distintos tamaños en forma de malla normalmente de acero inoxidable u orificios perforados, o tela de acero inoxidable resultados (5 a 9% de
rotatorio - Los costos de inversión no son elevados, requieren de poco espacio y no producen olores concentración de solidos)
- El espesador de lodo de tambor rotativo puede ofrecer el lodo espesado con un contenido de agua más bajo.

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Estudiante 4: Shakira Alexandra Morales Pérez

Tabla 2. Comparativa de los métodos de estabilización del lodo

ESTABILIZACIÓN DE LODOS
Método Ventaja Desventaja
-Mínimo riesgo operativo.
-Mayor costo de operación
Estabilización aerobia: Su uso es para PTAR -Producción de un producto final biológicamente pacífico y estable,
-Mayor costo energético asociado al suministro del
con una capacidad relativamente baja. Este sin olores desagradables.
oxígeno que el tratamiento requiere necesario.
proceso, biológico, consiste en la oxidación de -La digestión aerobia se usa en plantas de tratamiento con
-Las características del lodo digerido no son las
los compuestos orgánicos contenidos en los capacidades menores a 220 l/s (Water Environment Federation,
mejores, para aplicar deshidratación mecánica al
lodos extraídos de la línea de agua de las PTAR, 2010
material.
por vía aerobia. -Menor demanda de DBO.
-Menor costo de construcción.
Estabilización Anaerobia: Es la técnica de
-Demanda temperaturas altas.
tratamiento más común, dado que este -Disminución de malos olores.
-Peligros de salud por H2S.
método convierte los compuestos orgánicos -Exclusión de organismos patógenos y la recuperación de energía en
-Costo de construcción más elevado.
biodegradables principalmente en gas metano forma de gas metano.
-Mayor concentración de amoniaco
(CH4) y dióxido de carbono (CO2), gracias a la -Menor acumulación de materia orgánica y agentes patógenos vivos.
-Requiere de control de manejo.
presencia de diversos grupos de bacterias.
-Olores
-Costo de cal
Estabilización con cal: Se añade al lodo a la
-Menor costo de inversión -Los biosólidos producidos pueden regresar a su
dosis adecuada para mantener el pH a 12
-Inhabilitar, reducir, eliminar, su potencial de putrefacción estado inestable si el pH cae después del
durante el tiempo suficiente (mínimo 2 h) para
-Comprimir los efectos de compuestos orgánicos tratamiento, lo que ocasiona el crecimiento de
eliminar o reducir los microorganismos
-Proceso de deshidratación nuevos
patógenos y los responsables de los olores
microorganismos.
-Incrementa la masa de los biosólidos a disponer.
Estabilización por composteo: se usa en los -Requiere de mano de obra intensiva
-Menor costo
lodos que serán utilizados -Genera olores.
-Menor temperatura
como mejoradores o acondicionadores de -Puede incrementar la masa de biosólidos -Transmite
-Elimina los organismos patógenos entéricos
suelos los patógenos por medio del polvo que genera.
Estabilización térmica: Es un proceso que los
lodos se calientan en un
depósito a temperaturas de hasta 260º C y a -Provoca la destrucción celular
presiones de hasta 2760 kN/m2 durante un -Libera solidos orgánicos solubles. -La temperatura es muy alta
periodo corto de tiempo. Este tratamiento -Libera nitrógeno amoniacal
sirve como proceso de estabilización y
acondicionamiento.

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Estudiante 5: Anyela Julieth Ávila

Tabla 3. Comparativa de secado del lodo

METODOS DEL SECADO DE LODOS
METODO VENTAJAS DESVENTAJAS
- Secado relativamente largo
SECADOR - Diseño que permite fácil manipulación
- Malos olores
CONVECTIVO - Producto seco utilizado en Agricultura (Wang, 2018)
- Emisiones gaseosas
- Sin contaminación por calor o vapor
- Confinamiento de vapor y olores
- Secado relativamente largo
SECADOR DE - La concentración de COV es baja
- La fase pegajosa altera el secador
CONDUCCIÓN - Reducción de riesgo de incendios y explosiones
- Producto seco utilizado en aplicaciones industriales
(Wang, 2018)
- Uso de energía solar gratuita
- Lodos libres de patógenos - Depende de las condiciones del clima
SECADOR SOLAR - Producto seco utilizado en agricultura - Secado relativamente largo
- Durante la misma operación, se secan cantidades - Se necesitan superficies altas
importantes (Wang, 2018)
- Construcción robusta muy adecuada para grandes
- Operación discontinua
SECADOR DE volúmenes
- Coeficiente de transferencia de calor bajo
TAMBOR - Buena capacidad de ajuste de la calidad del producto
- Necesidad de volver a mezclar
(Schaum)
- Riesgo de sobrecalentamiento local
- Paso sin problemas de la fase adhesiva
- Mayor peligro de incendio
SECADOR DE CINTA - Bajo desgaste del material del tambor
- Necesidad de ajuste de lodos de depuradora
- Buena adaptabilidad de la calidad del producto (Schaum)
- Deshidratación con respecto a la granulación
- Construcción robusta
SECADOR DE - Energéticamente desventajoso con secado completo, unidad de
- Insostenible para cambiar el contenido de TS de la
PELÍCULA FINA construcción grande
afluencia paso de la fase adhesiva posible
- Operación discontinua necesidad de retromezclado (dependiendo
- Buena transferencia de calor construcción compacta muy
SECADOR DE DISCO del grado de secado solicitado)
adecuada para grandes volúmenes
- Posiblemente altos porcentajes de polvo y fibra en el producto.
- Sin partes móviles dentro de la secadora / apenas - Gran pérdida de presión
SECADOR DE LECHO
desgaste paso sin problemas de la fase adhesiva estructura - Aplicaciones hasta ahora solo para pequeñas rotaciones
FLUIDIZADO
constante del producto (Schaum) - Energía intensiva

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DISCUSIÓN DEL ARTÍCULO

El tratamiento de aguas residuales domesticas e industriales tiene como objetivo remover los
contaminantes presentes en dichas aguas; con el propósito de hacerlas aptas para otros usos o bien
para evitar posibles impactos ambientales, sin embargo, al llevar a cabo este proceso se generan
lodos o fangos, por tal razón se debe buscar la forma de utilizar métodos de tratamientos de estos,
donde los impactos y residuos sean mínimos; pero que a su vez sean muy eficiente para remover
los contaminantes que vienen con el agua residual, como explica Foladori et al (2010) existen
diferentes técnicas de reducción de lodos, unas se encuentras integradas en el tratamiento de las
aguas residuales, tales como: hidrólisis enzimática con bacterias, desintegración mecánica,
tratamiento térmico, oxidación con ozono, así mismo, técnicas de reducción de lodos integradas en
las unidades de tratamiento de lodos como: hidrólisis enzimática con enzimas añadidas,
desintegración ultrasónica, tratamiento por microondas, hidrólisis química o la digestión aeróbica.

De acuerdo con esta información, se puede afirmar que existen tratamiento de reducción de lodos
en su proceso de generación (tratamiento de agua residual) y al final, ya cuando están generados,
sin embargo, la selección del método de tratamiento debe estar definida y aplicada al tipo de agua
que se está tratando, este es un factor relevante a la hora de hacer la selección del método de
tratamiento de los lodos, de igual manera, se deben tener en cuenta factores como la cantidad y
calidad de lodos a tratar, las condiciones particulares del sitio y, la situación financiera en cada caso
particular, todo esto es de suma importancia ya que hacer un correcto tratamiento de lodos permite
solucionar problemas de contaminación e incorporar nutrientes, reciclando elementos vitales en los
ciclos biológicos naturales; además de convertir un residuo peligroso en un recurso aprovechable
para el suelo, esto quedó demostrado en la investigación de Vargas & Vásquez (2018) donde los
lodos generados en la planta de tratamiento de agua residual del municipio de Funza se utilizaron
para cultivar lechugas y zanahorias con un crecimiento satisfactorio. Así mismo, se demostró que la
composición y contenido de la materia orgánica donde se sembraron las plantas arrojó resultados
positivos en el mejoramiento del suelo, contrarrestando la salinidad, incrementando la actividad
microbiana y por consiguiente la correcta mineralización del suelo, este resultado es una evidencia
que el lodo bien tratado puede ser utilizado como un subproducto para enriquecer los suelos y
mejorar el crecimiento de las plantas.

Así mismo, el artículo nos habla del proyecto europeo para la reducción del exceso de lodos
empleando métodos y procedimientos innovadores, fundamentalmente por medio de pruebas
sencillas por lotes, nos hablan de que con frecuencia la eficiencia de las técnicas de reducción de
por medio de plantas piloto y a escala en el laboratorio por medio de la simulación de condiciones
específicas para recrear configuraciones de las plantas a gran escala , permitiendo obtener balances
de masa que evalúan la efectividad en la reducción , para ello se tienen en cuenta parámetros como
tiempo de retención de lodos, rendimiento de lodos observado , reducción de lodos en términos de
sólidos , frecuencia de tratamiento, propiedades físicas de los lodos, que afectan a la
sedimentabilidad del lodo y / o capacidad de deshidratación.

Igualmente el artículo nos habla de que la capacidad de una técnica de reducción de lodos para
solubilizar la fracción de partículas de lodo se puede evaluar a través del grado de solubilización de
DQO o el grado de solubilización de TSS, entre los procedimientos para estimar la eficiencia de las
tecnologías de reducción de lodos se tiene la resistencia específica a la filtración (SRF), que indica la
idoneidad de los lodos para ser deshidratado mediante un proceso de filtración; útil para predecir
el rendimiento de los dispositivos de filtrado a gran escala y la dosis óptima de productos químicos;

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este procedimiento es empleado por (Slawomir, 2015), en donde investiga el efecto de

microorganismos dispersos y sustancias poliméricas exocelulares sobre la deshidratación de la
biomasa, para ello midió la resistencia específica a la filtración (SRF) para la biomasa de un
biorreactor de membrana y un sistema de lodo activado completamente mezclado. Encontrando
como principales conclusiones que los valores de SRF se vieron afectados por fuertes interacciones
de tres parámetros: (1) la concentración de sólidos suspendidos del licor mixto, (2) la cantidad de
microorganismos dispersos y (3) la concentración de sustancias poliméricas exocelulares (EPS).

Otros procedimientos a tener en cuenta para estimar la eficiencia de las tecnologías para la
reducción de lodos son la compresibilidad, que es complementaria a SRF y útil para evaluar lo mejor
rango de presiones que se adoptarán para la filtración; sedimentabilidad, se utiliza para calcular la
tasa de sedimentación del lodo y el lodo índice de volumen (SVI) y la capacidad de espesamiento,
para una mayor concentración de sólidos de lodos en suspensión en sedimentación por gravedad,
determinada después de sedimentación con agitación suave.

La Biodegradación Anaerobia de Lodos es un indicador de vital importancia en la aplicación de

Tecnologías aplicadas para el tratamiento de aguas residuales. De hecho, Reyes, 2017, afirma
que…las tecnologías prácticas, han permitido desarrollar un método probado para la conversión de
materia orgánica compleja mediante digestión anaerobia con fines de obtener un gas con un alto
poder calorífico. Por lo anterior, cuanto más eficiente sea la desintegración del lodo, mayor
producción de biogás (o metano) se espera, según aduce Foladori et al. (2010).

Así las cosas, la biodegradación de lodos además de servir como una alternativa de energía
renovable, permite la estabilización eficiente de biosólidos, recuperar energía y en algunos casos su
reutilización, según afirma Vigueras-Carmona, S.E. et al. (2013). Será entonces una alternativa
funcional para prevenir ecotoxicidad por causa de agentes patógenos y/o derivados de
medicamentos que difícilmente se desintegran y llaman la atención en las políticas públicas. A
través de las técnicas de reducción de lodos, el cálculo y control de parámetros operativos se alcanza
la relación de costo beneficio, el bienestar común, y finalmente conlleva al cumplimiento de
normatividad ambiental y al aprovechamientos sostenible y sustentable de recursos naturales.

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