En el ámbito del tratamiento de aguas residuales municipales o industriales, el lodo se genera de forma natural a partir del crecimiento de microorganismos. El proceso clásico de tratamiento de aguas residuales depende de los microorganismos de los lodos para absorber y descomponer diversos contaminantes tóxicos y nocivos. Este proceso genera dióxido de carbono inocuo, agua y más lodos microbianos. Esta parte del lodo biológico se denomina "lodo activado". Para mantener el equilibrio en el sistema, es necesario descargar regularmente los lodos. Este "lodo secundario" debe deshidratarse y eliminarse de acuerdo con los requisitos establecidos por las autoridades regionales.
La producción mundial de lodos es extensa y está creciendo. Solo en Europa, las plantas de tratamiento de aguas residuales producen una media de 22,5 kg de materia seca de lodos per cápita al año [1]. Dada la población europea de 750 millones de personas, esto equivale a 17 millones de toneladas de lodos secos anuales. A medida que aumenta la producción de lodos y evolucionan las normativas, los municipios y las operaciones industriales buscan métodos más eficientes para la eliminación de lodos.
Cambios en las regulaciones
Los lodos de aguas residuales contienen metales pesados y patógenos, como virus y bacterias. También contienen materia orgánica y nutrientes valiosos, como nitrógeno y fósforo. Por lo tanto, puede ser muy útil como fertilizante o potenciador de suelos.
Por estos motivos, las normas de la Unión Europea (UE) promueven el uso de lodos de aguas residuales en la agricultura, pero regulan su uso para evitar efectos nocivos en el suelo, la vegetación, los animales y las personas. En concreto, la Directiva de la UE 86/278/CEE prohíbe el uso de lodos en la agricultura si las concentraciones de metales pesados superan los valores definidos, pero no establece límites para los contaminantes orgánicos (Tabla 1) [2].
TABLA 1. Límites máximos permitidos para la aplicación en tierra, la legislación de la UE, EE. UU. y nacional (mg/kg peso seco).
En la mayoría de los casos, los límites establecidos por cada país varían considerablemente, aunque son significativamente inferiores a los requisitos de la Directiva de la UE 86/278/CEE. Esta variación se debe, entre otros factores, al tipo y la intensidad de los sistemas agrícolas de cada país. Los Países Bajos, por ejemplo, son un país relativamente pequeño con un uso intensivo del suelo y una alta producción agrícola. Por lo tanto, los límites de metales pesados se han fijado en un nivel tan bajo que la aplicación agrícola de lodos de aguas residuales no es factible. Como resultado, el 100 % de los lodos municipales de los Países Bajos se incineran. En otros países, no es así. En la Figura 1 se muestran los métodos de eliminación de lodos utilizados en las 10 plantas municipales de tratamiento de aguas residuales más grandes de varios países.
Figura 1. Rutas de eliminación de lodos en varios países. [3]
En Japón se incineran todos los lodos. La tasa de incineración es del 90 % en Alemania, del 60 % en Francia y del 20 % en Estados Unidos y el Reino Unido. La megatendencia es hacia la incineración, lo que aumenta el costo total de eliminación. Los costos de la incineración son de aproximadamente 90 a 130 dólares estadounidenses por tonelada métrica, significativamente más alto que el costo de depositarlos en vertederos que es de 40 a 70 dólares estadounidenses por tonelada métrica.
Deshidratación y eliminación
La eficiencia de la eliminación de lodos está directamente relacionada con la deshidratación, el proceso por el que los lodos se separan en líquidos y sólidos. Esta separación es clave para reducir el peso y el volumen de los lodos, lo que reduce los costos de transporte y eliminación y, en última instancia, mejora la sustentabilidad de una operación de tratamiento de aguas residuales.
Los tres procesos más comunes de deshidratación incluyen prensas de filtro, centrifugación y prensas de banda. Las prensas de filtro utilizan un filtro de tela y alta presión para separar sólidos y líquidos, las centrífugas utilizan la fuerza centrífuga para separar los materiales por densidad, y las prensas de banda utilizan la gravedad para separar las moléculas de agua libres antes de que el lodo restante sea comprimido entre dos filtros de banda rodante.
Incluso después de la deshidratación, los lodos de las aguas residuales tienen un contenido de agua de entre el 75 y el 80 %. Esto significa que el lodo tiene una sequedad de torta (contenido de sólidos) del 20 al 25 %. Cuanto mayor sea el contenido de agua en el lodo, mayores serán los costos de eliminación e incineración.
La solución de Solenis
Los floculantes son productos químicos que se utilizan en operaciones de deshidratación de lodos para aumentar su deshidratación. Funcionan haciendo que las partículas pequeñas presentes en el lodo se aglomeren en flóculos de mayor tamaño. Los productos especialmente diseñados y las dosificaciones específicas maximizan este proceso y reducen los costos de eliminación al minimizar el contenido de agua del lodo.
Solenis ayuda a las plantas de tratamiento municipal e industrial a mejorar la eficiencia de los procesos de deshidratación con sus floculantes Zetag™ y Praestol™, lo que permite reducir el contenido de agua en los lodos y, como resultado, el costo total de eliminación.
Al aumentar la sequedad de la torta, los productos de Solenis ayudan a las plantas de tratamiento a obtener ahorros significativos. Una planta de tratamiento municipal que atiende a 5 millones de personas ahorrará 5,8 millones de dólares estadounidenses al año al aumentar la sequedad de la torta del 20 % al 25 % con costos de eliminación de 65 dólares estadounidenses por tonelada (ver Figura 2).
Figura 2. Impacto de la sequedad de la torta en el costo relativo de eliminación.
Nuestros floculantes forman parte de una amplia cartera de soluciones diseñadas para el mercado municipal. Para obtener más información o analizar cómo podemos ayudar a reducir sus costos de eliminación de lodos residuales en sus operaciones, visite Solenis.com.
Referencias
[1] Bianchini, A., Bonfiglioli, L., Pellegrini, M. y Saccani, C. (2016). Sewage sludge management in Europe: a critical analysis of data quality. International Journal of Environment and Waste Management. 18. 226. 10.1504/IJEWM.2016.10001645.
[2] Inglezakis, V., Karagiannidis, A., Samaras, P. and Zorpas, A. (2014). European Union legislation on sewage sludge management. Fresenius Environmental Bulletin. 23. 635-639.
[3] Global Water Intelligence. (2021). Sludge Management.