La deshidratación de lodos es unaetapa de proceso necesaria en la prác-tica totalidad de instalaciones de trata-miento de aguas residuales o industria-les.

La aplicación de diferentes tecnolo-gías de deshidratación tienen comofinalidad común la obtención de un sóli-do manejable con una consistencia quepermita su transporte y gestión ulterior.

Su grado de sequedad depende dela naturaleza del fango y de la tecnolo-gía de separación utilizada.

En cuanto a la naturaleza del fangoa deshidratar, este puede provenir de:

Decantadores primarios.

Tratamientos físico-químicos Prima-rios o Terciarios.

Tratamientos biológicos: fango bioló-gico en exceso, fresco o digerido.

Normalmente los fangos previos asu deshidratación se purgan y se con-centran en depósitos espesadores enlos que alcanzan concentraciones dehasta un 5-6 % SST (Sólidos SecosTotales).

Una vez conseguida esta concentra-ción entran a la línea de deshidratación,previo acondicionamiento químico.

Este acondicionamiento tiene porobjeto adecuar el sólido disperso al tipode equipo de deshidratación y consiste

en un proceso de floculación o coagula-ción-floculación.

Para ello normalmente se utilizanpolielectrolitos orgánicos aniónicos ocatiónicos y en algunos casos substan-cias inorgánicas coagulantes.

En cuanto a la tecnología aplicadaal proceso de deshidratación mecánicalos equipos pueden consistir en:

Centrífuga decantadora (“decanters“):

trabajan en función de la diferencia dedensidad entre el seno de la disolucióny el sólido en suspensión.

La sedimentación de las partículas sóli-das se lleva a cabo mediante la influen-cia de fuerzas centrífugas desarrolladasen equipos electromecánicos que girana altas revoluciones, entre 2.000 y5.000 r.p.m.

Filtro prensa: la deshidratación se ori-gina por el bombeo a presión de unasuspensión, contra un paquete de pla-cas recubiertas por telas filtrantes, queretienen el sólido permitiendo el pasodel filtrado o “eluato”.

Filtros bandas: el fango es comprimi-do mediante un juego de rodillos contrauna banda filtrante que retiene el sólidoy evacua el líquido libre.

Cada una de las técnicas presentaventajas e inconvenientes que puedenresumirse a continuación:

Generalidades

La deshidratación de lodos en el tratamientode aguas residuales, mediante centrífugas horizontales decantadorasLuis Abia AguilaDoctor en Química, Director de Ingeniería de COR CONTROL, S.A.

Mechanical dehydration by centrifugaldecanters of industrial and urbanwastewater treatment plant sludges isdescribed. A simple theoreticalanalysis, process control parametersand “lab” and “on site” test proceduresare shown. A practical case of a plantdesign based on a real implementationis exposed. In this papers the authorscontribute their experiences in this fiel,useful for process engineers antechnicians.

Summary

Rafael Ponsot EchegarayIngeniero de Caminos, Director Gerente de DEPURALIA, S.A.

Tratamiento de Lodos

Entre los diferentes sistemas indica-dos, los autores desarrollarán en estacomunicación las técnicas de centrifu-gación en los denominados decantado-res horizontales o “decanters”, equiposinstalados en la mayoría de las plantasde tratamiento de aguas que han cons-truido.

Las centrífugas disponibles para ladeshidratación de fangos son, funda-mentalmente, de dos tipos:

de discos

de rotor cilíndrocónico.

En el caso de la centrífuga de dis -

cos consiste en un paquete de platoscónicos superpuestos en vertical, demanera que cada uno de ellos actúacomo una etapa de deshidratación. Elfluido a deshidratar penetra en el equi-po de manera que el líquido asciendeentre los discos hacia el eje centralmientras que los sólidos se desplazanhacia la periferia de la camisa, descar-gándose a través de unas boquillas. Sufuncionamiento en continuo permiteconseguir una elevada capacidad deseparación de fases con un consumorelevante de energía. Su aplicaciónestá muy extendida a la separación delíquidos o suspensiones con muy bajocontenido en sólidos, por ejemplo, en laindustria alimentaria (separación deaceites).

La centrífuga de rotor cilindrocó -nico o “decanter” consiste en una cami-sa maciza montada horizontalmentecon forma cilíndrica a lo largo del ejeterminando en un tronco de cono. Elfango se introduce en el canal central ylos sólidos se concentran en la periferiaadheriéndose a la camisa y separándo-se del líquido. Un rascador extrae lossólidos acumulados arrastrándolosfuera de la máquina. Este es el equipomás ampliamente usado para la deshi-dratación de lodos y suspensioneslíquido-sólido por su menor consumode energía y simplicidad mecánica defuncionamiento. Ver figura 1 en páginasiguiente.

La velocidad de sedimentación deuna partícula sólida puede modelizarsemediante la ley de Stokes, que parte de

Principios de operación de lascentrífugas

Tratamiento de Lodos

Centrífuga decantadora

Ventajas Inconvenientes

Consigue grados de sequedad del18 al 25 %, dependiendo del fango,que en la mayor parte de las aplicacio-nes se consideran aceptables.

Permite el funcionamiento continuoy automático 24 h/día.

Mantiene un rendimiento constante ysu manejo es sencillo y automatizable.

Limpieza automática, poco espaciopara su instalación y poco retorno acabecera de líquido de lavado.

Coste de implantación.

Consumo de floculante.

Exige diferencias de densidad entrela fase sólida y la fase líquida.

Exige la conformación de flóculosresistentes a la fuerza de cizalla.

Filtro Prensa

Ventajas Inconvenientes

Altos grados de sequedad, hasta el50%.

Posibilidad de deshidratación de fan-gos de difícil manejo, mediante intensoacondicionamiento químico previo.

Su funcionamiento es independientede la tolerancia de los fangos frente aaltos esfuerzos cortantes (de cizalla) obien de las diferencias de densidadentre fases, que en algunos casos esdifícil de obtener en la práctica.

Alto coste de implantación.

Trabaja en modo “batch”, para con-seguir funcionamiento continuo senecesitan dos unidades en paralelo.

Trabaja a alta presión, con bombeosmínimos de 5 a 6 bar.

Exige un acondicionamiento químicoadecuado que evite la colmatación delas placas filtrantes.

Filtro Banda

Ventajas Inconvenientes

Menor coste de implantación que elfiltro prensa.

Menor coste de floculante-polielec-trolito que el filtro prensa.

Bajos grados de deshidratación 10-15% SST.

Alto consumo de agua de lavado detelas con retorno a cabecera.

Mecánicamente complejos: manteni-miento y ajustes por personal especia-lizado.

Posibilidad de colmatación de labanda filtrante, lo que requiere correc-ciones químicas sobre la suspensión afiltrar.

Origina nieblas y aerosoles que pue-den llegar a afectar al personal deexplotación si el diseño de la instala-ción no es cuidadoso.

las siguientes aproximaciones: partícu-las de sólido esféricas, que no existeninteracciones entre las partículas sóli-das (bajas concentraciones), no se ori-ginan cambios físicos ni químicosdurante la sedimentación y el régimenhidráulico presenta un número de Rey-nolds laminar, tal que Re<1:

(1)

= diferencia de densidad entre las

partículas sólidas y el líquido

d = diámetro de la partícula

g = aceleración de la gravedad 9,81 m/s

= viscosidad dinámica del líquido

Como puede observarse la veloci-dad de sedimentación, Vs, será tantomayor y consiguientemente la separa-ción más efectiva, cuanto mayor sea ladiferencia de densidades entre el sólidoy el líquido, mayor su tamaño de partí-cula y menor sea la viscosidad de lasuspensión a decantar.

Al usar un dispositivo mecánicoadecuado, las fuerzas de gravedad g,según la ec.1 para sedimentación está-tica, son sustituidas por la aceleracióncentrífuga siendo:

Z = r.ω2 (2)

r = diferencia de densidad entre las

partículas sólidas y el líquido

= diámetro de la partícula

Con lo que sustituyendo g por Z enla ec. 1 se deduce que:

(3)

La capacidad de separación de unacentrífuga, por tanto, será mayor cuan-to mayor sea el radio y aumentará demanera cuadrática con la velocidad degiro, dentro de las limitaciones mecáni-cas, de los materiales de construcciónde los equipos y de los consumos deenergía. En una centrífuga se desarro-llan aceleraciones comprendidas entre1.500 a 5.000 veces la aceleración dela gravedad. Esto permite conseguirseparaciones casi instantáneas de sus-

pensiones cuyas diferencias de densi-dad entre fases son muy pequeñas(1.03 – 1,04 gr/ml) y con equipos dereducido tamaño. Se obtiene finalmen-te un sólido deshidratado, “comprimido”hasta alcanzar concentraciones del 20al 25% SST.

Dado que la suspensión a deshidra-tar entra al decanter con una caudal Q:

(4)

Vd = Velocidad de separación de las

partículas sólidas

A = Superficie de paso de líquido

Es necesario retirar el sólido, “sedi-mentado por la fuerza centrífuga”, demanera continua a medida que éstesepara de la fase líquida. Para ello lasmáquinas disponen de un tambor quees el dispositivo que genera la compre-sión-separación del sólido y que gira avelocidad ligeramente inferior a la de untornillo sin fin concéntrico. Este tornillo“rascador” arrastra y extrae el sólidofuera de la centrífuga, permitiendo laevacuación continua del mismo.

La siguiente figura presenta uncorte esquemático de un equipo, indi-cando las partes esenciales de unamáquina decantadora centrífuga hori-zontal.

Como puede observarse, la disper-sión a separar se alimenta mediantebombeo al interior de la máquina a tra-vés de la posición ( 1 0 ) p e n e t r a n d ohasta aproximadamente el centro. Elgiro del tambor (8) origina la separaciónde manera que el clarificado se muevehacia la derecha saliendo por (11) y elsólido se mueve hacia la izquierdasaliendo por (13). Dos sistemas de giromueven el tambor (8) y el sinfín trans-portador (6) con una diferencia de velo-cidad denominada “velocidad diferen-cial” o simplemente “diferencial”.

En caso que la velocidad diferencialfuera muy baja, el sólido permaneceríamás tiempo dentro de la centrífuga y seconsiguen mayores grados de secado,a costa de trabajar a menores caudalesde proceso. Por el contrario si el dife-rencial es muy elevado la centrífugadeshidrata algo peor (mayor turbidez desalida) pero admite caudales de proce-so mayores. En caso que dicho valorexceda un límite marcado, el equipoautomáticamente cesa su giro, dadoque puede presentar problemas mecá-nicos. La velocidad diferencial se sitúafrecuentemente entre 5 y 20 r.p.m.

En función de los parámetros cons-tructivos de una máquina como la pre-sentada, es posible definir, a partir demodelos experimentales, una equiva-lencia del equipo respecto al área equi-valente de clarificación clarificación deun sedimentador estático. Así:

(5)

n = revoluciones r.p.m.

g = gravedad.

D1 = diámetro interior de la parte cilíndrica

del tambor.

D2= diámetro menor de la parte cónica

del tambor.

Lz = longitud de la parte cilíndrica.

Lk = longitud de la parte cónica ( proyección

sobre el eje x)

El área equivalente Az permite esta-blecer y comparar la capacidad deseparación de una máquina respectode otra.

Las centrífugas horizontales paraseparación de lodos pueden ser, enfunción del desplazamiento interno delas fases separadas:

Tratamiento de Lodos

A Zona de deshidrataciónB Zona de clarificación

1 Accionamiento del sinfín2 Accionamiento del tambor3 Cojinetes del tambor4 Juego de engranajes Cyclo5 Distribuidor6 Sinfín transportador7 Cámara de separación8 Tambor9 Diafragma

10 Tubo alimentación11 Salida líquido clarificado12 Bastídor13 Salida materia sólida14 Motor de accionamiento

Figura 1. Partes esenciales de una máquina.

da que aumente la concentración desólidos a separar. De manera aproxi-mada, puede considerarse que unacentrífuga horizontal procesa el 50% desu caudal nominal con agua al alimen-tarse con suspensiones del 2 al 4%SST. Por otro lado además de las con-sideraciones hidráulicas, los equipospresentan una limitación de carga desólidos aplicable, que depende funda-mentalmente de la naturaleza de losfangos a deshidratar. Así, para unmodelo comercial puede establecerseel siguiente ejemplo.

Como puede observarse, la cargaen sólidos tolerable depende mucho dela naturaleza del fango a separar, asícomo del acondicionamiento químicoprevio.

Previamente al proceso de centrifu-gación conviene estudiar el fango adeshidratar conociendo su contenidoen %SST y su decantabilidad. Un pará-metro sencillo de control es el denomi-nado IVF o índice volumétrico de fan-gos, que mide la relación entre: elvolumen ocupado de fango en ml, porun litro de suspensión decantada en uncono Inhoff a los 30 minutos (V30’) y sucontenido en SST.

(6)

Si IVF< 100 el fango espesa fácilmente

sin acción de floculantes.

Si IVF> 200 el fango precisa un intenso

acondicionamiento químico.

Por otro lado cuanto mayor conteni-do en materia inorgánica en un fango,respecto a la materia orgánica, en

general, será más fácilmente decanta-ble en la centrífuga. Esto puede medir-se en base al contenido de SST (sóli-dos secos totales) y los SSV (sólidossecos volátiles).

Un fango orgánico bien digeridoprocedente del tratamiento de aguasresiduales, presentará relaciones(SSV/SST)×100 del orden del 50 al70% y permitirá alcanzar óptimos rendi-miento de secado y clarificación, pre-sentando un 20 al 25% de sólidossecos en el producto final obtenido.

En cualquier caso todos los siste-mas de deshidratación mediante centrí-fuga horizontal, para fango de trata-miento de aguas residuales, precisande un acondicionamiento químico pre-vio a la entrada al equipo. Este procesopersigue flocular las partículas en sus-pensión, consiguiendo que aumentende tamaño y presenten mayor diferen-cia de densidad respecto al seno dellíquido, de manera que, como se indicóen la ecuación (1) y (3) aumente lavelocidad de sedimentación y consi-guientemente mejore la sequedad yclarificación del proceso.Este acondi-cionamiento se realiza mediante la adi-ción de polielectrolitos orgánicos.

En general, lo más frecuente sueleser la utilización de polímeros catióni-cos, dado que los coloides de las sus-pensiones a deshidratar en las plantasde tratamiento de aguas residuales, alos valores de pH usuales, suelen pre-sentar restos de carga negativa. El flo-culante neutraliza parcialmente dichacarga permitiendo la agregación de laspartículas formando flóculos y separan-do líquido libre clarificado.

Esto puede ser ensayado en ellaboratorio o a pie de planta medianteun “jar test”, hasta conseguir el efectode separación adecuado, determinandoel tipo y la dosis precisa de polímero.Estas concentraciones suelen situarseentre los 200 a 500 ppm de floculanterespecto a la suspensión a deshidratar.

Otro test de laboratorio que permiteprever el funcionamiento y la capacidadde separación de un equipo industrialconsiste en usar una pequeña centrífu-ga de tubos de laboratorio, en la cual setrabaja a 2.500–3000 r.p.m. calculandola relación siguiente:

Técnicas de proceso

En contracorriente: los sólidos y ellíquido separados circulan en sentidocontrario. En estos equipos el tamborse alimenta en la parte central. Las par-tículas gruesas y pesadas que decan-tan rápidamente, son inmediatamenterecogidas por el transportador, reco-rriendo el camino más corto posible.Las partículas más finas y ligerassiguen su camino y separan en unazona exenta de gruesos. Sin embargoesta diferencia de movimientos puedeprovocar turbulencias que arrastrenfinos con el clarificado.

En equicorriente: los sólidos y ellíquido circulan en el mismo sentido y eltambor se alimenta al lado de la des-carga de líquidos. Los sólidos gruesosy pesados son conducidos a través delrecorrido longitudinal de la zona de cla-rificación. El efecto de arrastre de finopor turbulencias es menor.

La diferencia entre ambos equiposreside en la forma del tornillo sin fintransportador y el punto de aplicaciónde la suspensión a separar. Las venta-jas fundamentales de los equipos enequicorriente, es que permiten clarificarsuspensiones de partículas finas y pre-sentan menor consumo de floculante.

Un componente de las máquinas atener en cuenta en la explotación es eldiafragma regulador, posición (9) de laFigura 1. Regulando esta pieza sevaría la profundidad de la zona sumer-gida del tornillo y tambor, por el fluido aseparar. Si se desean altos grados desecado, la zona sumergida, expresadacomo diámetro interno mojado, serágrande. Esto conllevará peor clarifica-ción. Es decir se consigue sequedaddel sólido a costa de mayor grado deturbidez en la salida de líquido, y vice-versa usando diámetros interiorespequeños. Estos diafragmas son ajus-tables por el usuario del equipo.

Las limitaciones de las centrífugasson: el caudal y la carga de sólidos apli -cada. Por lo tanto, es necesario teneren cuenta ambas variables para dimen-sionar el equipo de proceso adecuado,en función de las especificaciones delfabricante. Es frecuente que la capaci-dad hidráulica de los equipos suelaestar referida al funcionamiento conagua. Deberá tenerse en cuenta que elfuncionamiento con lodos disminuyedicha capacidad hidráulica en la medi-

Tratamiento de Lodos

Carga en sólidos SST

aplicable

Capacidad hidráulica

250 kg/h6 m3/h

80Kg/h8m3/h

Fango digerido, contenido sóli-dos 3-5% SST

Fango activo biológico 0,6-1,0% SST

(7)

Siendo:

Vc = Volumen en % ocupado por el lodo

en el tubo de la centrífuga.

SST = Sólidos secos totales

Si Vc / SST < 10 se conseguirá buena deshi-

dratación en la planta.

Si Vc / SST > 10 se conseguirá mala deshi-

dratación en la planta.

De esta manera, ensayando dosis ytipos de floculantes, es posible aproxi-marse al comportamiento esperado enla centrífuga industrial.

Por otro lado es conveniente conse-guir un flóculo que no se vea alteradopor la fuerza de cizalla de la centrífuga.Dichas fuerzas se desarrollan en elmomento en el que el flóculo tropiezacon el tambor y adquiere su velocidad.Se recomienda el uso de floculantes decadenas ramificadas que permitendotar al flóculo de una estructura queserá más resistente que la proporcio-nada por floculantes de cadena lineal,soportando mejor el esfuerzo cortantede la centrífuga. De una manera apro-ximada puede simularse el efecto delequipo industrial mediante un ensayode laboratorio, en el que se someta elflóculo conformado químicamente a laacción de una batidora de cocina con-vencional durante unos 3 segundos. Siel resultado es la rotura de los flóculos,bien conformados inicialmente, serápreciso cambiar a un floculante máseficiente.

Mediante estas sencillas pruebaspueden determinarse las condicionesde operación físico-químicas para elarranque de la planta, el dimensiona-miento de la misma o las correccionesde proceso necesarias.

Desde el punto de vista de la explo-tación, es fundamental que el fango adeshidratar presente la mayor homoge-neidad físico-química posible. En cier-tos casos esto puede forzarse con sis-temas de mezcla aplicados al fangoseparado y espesado en un tanque pul-món posterior al espesador, e inmedia-tamente previo a la centrífuga.

Por otro lado es preciso disponer detiempos de residencia adecuados para

el fango dentro del espesador, evitandoestados de asepsia tales que propor-cionen al fango características lipófilas,esto es, poca carga eléctrica residual.En este estado no floculará y consi-guientemente empeorará marcada-mente el rendimiento de la centrífuga.No se recomiendan tiempos superioresa las 8 horas de residencia.

Alternativamente, un fango orgánicocorrectamente digerido y que ha dismi-nuido el contenido en materia orgánica,permitirá conseguir buenos grados desequedad.

Los fangos que están a caballoentre la primera situación y esta última,deshidratarán peor. Esto puede corre-girse mediante la adición de coagulan-tes seguidos de floculantes. Sin embar-go esta solución es costosa desde elpunto de vista de implantación y explo-tación además de exigir una correctaincorporación de los reactivos al fango.

Por lo que respecta a la deshidrata-ción de fango físico-químico primario,los autores han detectado situacionesen las que debido a un exceso de coa-gulante inorgánico en el tratamiento pri-mario, la carga del coloide se transfor-maba a positiva, con lo que eranecesario usar floculantes de carganegativa, situación contraria al acondi-cionamiento habitual de fangos a cen-trifugar. Como se ha indicado estos epi-sodios se originan por sobredosis decoagulantes en el tratamiento físico-químico previo.

Otros problemas detectados enmontajes industriales han sido los efec-tos abrasivos de las arenas sobre laspartes móviles de los decanters. En ins-talaciones sin desarenadores previos ocon malos rendimientos de eliminaciónde arenas (y otros sólidos abrasivos),se han detectado problemas agudos dedesgaste. Para garantizar la vida de losequipos el contenido en arena no serásuperior al 3% del contenido en SSTdel fango y con partículas cuyo tamañosea menor de 200 mµ.

La incorporación del polímero allodo es otro de los puntos importantes atener en cuenta en el diseño y explota-ción del proceso. Para facilitar esto, seusa un mezclador a la salida de labomba de alimentación de lodos, conaporte de agua, que permita regular laconcentración de sólidos adecuada a laentrada a centrífuga. Este mezclador,así como la longitud del tramo entre el

mezclador y centrífuga debe permitir lafloculación del lodo. En ciertos casos,cuando la reología del fango lo precisa,ha resultado oportuno dividir la adicióndel floculante y añadir una parte en laalimentación a la bomba centrífuga y laotra al mezclador a su salida. De estaforma se aprovechará el efecto de mez-cla del equipo de bombeo, sin originarexceso de esfuerzo cortante sobre elflóculo.

Los parámetros y variables del pro-ceso que proporcionan el ajuste delpunto de funcionamiento óptimo dela centrífuga son:

Caudal hidráulico de entrada delfango: regulable mediante la carrera defuncionamiento de la bomba de lodostipo “mohno” de alimentación a la cen-trífuga.

Dosificación de polielectrolito:regulable mediante la bomba de adiciónde poli al mezclador previo a la entradaa la centrífuga.

Contenido en sólidos en la suspen -sión a centrifugar: regulable medianteel caudal de la bomba de alimentacióny la adición de agua, si fuera necesario,al mezclador. Deberá tenerse en cuen-ta que esta dosificación externa deagua de red incrementa el caudalhidráulico. El caudal total que entra alequipo separador debe ser compatiblecon este y dentro de la recomendacióndel fabricante.

Diferencial de giro: en ciertos equi-pos se autorregula mediante sistemaseléctricos o hidráulicos presentes en lamáquina.

Altura de mojado del tambor: ajus-table mediante el diafragma.

Tipo y dosificación de polielectrolito:capacidad floculante del mismo y resis-tencia del flóculo a la cizalla.

El análisis sistemático de todosestos parámetros y variables a pie deobra permite la obtención del puntoóptimo de funcionamiento, originandoun fango de una sequedad adecuada yun líquido clarificado hasta un conteni-do de sólidos controlado. Así, la obten-ción de altos grados de sequedad ybuenos clarificados suelen exigir bajoscaudales hidráulicos y viceversa.

Tratamiento de Lodos

Fango

Floculación

Deshidratado

Fango Clarificado

Medidor de turbidez o de cargas eléctricas

Floculante(Polielectrolito orgánico)

Tratamiento de Lodos

Algunos problemas de operación:

Reología del fango: ciertos tipos de fluidosdenominados no Newtonianos varían su vis-cosidad con la fuerza de cizalla. La obtenciónde un lodo reopéptico supone que aumentesu viscosidad al esfuerzo de corte, lo queimplicará que la velocidad del diferencialdeberá ser lo menor posible, así como el cau-dal de proceso respecto al de un fluido tixo-trópico o newtoniano.

Variación en las características físico-químicas del fango a decantar: esto sesoluciona con sistemas de homogeneizaciónprevios a la entrada de fango a centrífuga. Deotra manera el procesado de fangos requieresupervisión constante, y un continuo ajuste delas condiciones y parámetros del proceso.

Presencia de sólidos: plásticos, metales,arenas o materiales extraños en el fango.Estos “cuerpos” extraños originarán disfuncio-nes graves como vibraciones, elevaciones detemperatura, abrasiones y desgastes, quefinalmente causarán la rotura del equipo. Paraello, aguas arriba de la deshidratación seránecesario incluir sistemas de desbaste y tami-zado adecuados.

Poca diferencia de densidad entre lasfases a separar. Esto origina una mala des-hidratación. Se corrige aditivando química-mente el fango hasta conseguir flóculos den-sos. Este fenómeno suele aparecer en fangosprimarios con altos contenidos en materiagrasa, caso frecuente en las aguas de indus-trias agroalimentarias. Se soluciona fácilmen-te con un buen acondicionamiento químico, yen casos agudos, caudales de proceso muybajos. Esto deberá tenerse en cuenta en eldimensionamiento de los equipos.

Procesado de suspensiones cuyascaracterísticas químicas no son compati -bles con los materiales de la centrífuga:líquidos corrosivos o concentraciones deabrasivos en suspensión.

Consideraciones de higiene y seguridad

Estos equipos si no están debidamenteinstalados pueden llegar a originar cierta con-centración de nieblas o aerosoles en las salasde proceso, por lo que en caso de su monta-je en recintos cerrados, éstos deberán estarconvenientemente ventilados y tomar las pre-cauciones adecuadas en función de la natu-raleza del lodo. Otro problema puede ser laacumulación de gases como SH2 o metanodentro del edificio del equipamiento, debido acondiciones anaerobias extremas del lodo adeshidratar.

En las figuras siguientes se presentan diagramas de bloque y un dia-grama de flujo de proceso, típicos:

Circuito de regulación de la dosificación de floculante según la concen-tración de entrada, Figura 2a .

Circuito de regulación para la dosificación automática de floculante,Figura 2b .

Deshidratación de fangos, Figura 3 .

Diagrama de flujo de una instalación y dimensionamiento del proceso

Figura 2a. Circuito de regulación de la dosificación de floculante según la concentración deentrada.

Fango

Floculación

Deshidratación

Fango Clarificado

Medidor de la concentración de entrada

Floculante(Polielectrolito orgánico)

Figura 2b. Circuito de regulación para la dosificación automática de floculante.

Figura 3. Deshidratación de fangos.

El equipamiento que conforma unaplanta de este tipo está compuestopor:

Bomba de transporte de lodos de des-plazamiento positivo, flujo constante(no pulsante) y caudal regulable. Debe-rá dimensionarse al 130% del caudalnominal hidráulico de la centrífuga.

Caudalímetro medidor de flujo dellodo a centrifuga.

Unidad de preparación de polielectro-lito, para diluciones entre el 2 y el4/1000 del producto puro. El polielec-trolito concentrado puede ser líquido osólido. El primer tipo permite prepara-ciones casi instantáneas, el segundorequiere tiempos de humectación ade-cuados hasta conseguir el estado físicode agregación preciso.

Bomba de dosificación de polielectro-lito con caudalímetro.

Cámara de mezclado de lodo conpolielectrolito y aporte de agua de dilu-ción, para regulación de la concentra-ción de sólidos en el fango a centrifugar.

Centrífuga decantadora descrita.

Tornillo transportador de los fangosdeshidratados que abandonan la cen-trífuga y que los conduce hasta conte-nedor o silo de almacenamiento final.

Todos estos componentes puedencomercializarse como una unidadpaquete integral, dimensionado y mon-tado por empresas especializadas.

A continuación se incluye un ejem-plo de dimensionamiento de proceso:

Sea un tratamiento biológico aero-bio de mezcla completa aplicado al tra-tamiento de las aguas de una industria,cuyo caudal diario sea de 400 m3 y laconcentración media de DBO5 d e5.000 mg/l. Trabajando en baja cargamásica se generarán de manera orien-tativa 0,70 Kg SS/Kg DBO5 eliminado yconsiderando una DBO5 máxima devertido final de 50 mg/l, la cantidad enDBO5 eliminada por día será 1.980 KgDBO5, lo que supone una producciónde 1.386 Kg SS/día.

La concentración del licor mezclapurgado puede situarse en el 0,8% conuna densidad de 1,006 Kg/l. El tiempode extracción prefijado será de 8 h/día yel volumen extraído diario 173 m3/ d í a .El caudal de extracción de fango enexceso será de 22 m3/hora a espesador.

El espesador concentrará los fan-gos hasta una concentración del 3,5%,lo que supone la producción diaria de40 m3/día con una densidad de 1,04Kg/l. El caudal de fango a deshidratarserá, para un tiempo de procesado de 8horas, de 5 m3/hora. La centrífugadeberá responder a un caudal hidráuli-co nominal (medido con agua) de 10m3/hora y la carga de sólidos aplicadaserá de 175 KgSS/hora. Con estosparámetros quedará definida la centrí-fuga. Un modelo comercial, al caudalindicado admite una capacidad de sóli-dos de hasta 250 Kg/h, con lo que elequipo cumplirá las demandas de pro-ceso planteadas en este ejemplo.

Por lo que respecta a la dosificaciónde polielectrolito, para una dosificaciónde 200 mg/l ó 6 Kg poli/Tn SS propor-ciona un consumo horario de este reac-tivo concentrado de 1 Kg/hora. A unadilución del polielectrolito del 2/1000 enla línea de preparación supone un con-sumo horario de 500 litros/hora. Por lotanto al caudal de fango a entrada a lacentrífuga, de 5.000 l/hora, habrá quesumarle este otro caudal de polielectro-lito diluido. La entrada neta al decanterserá de 5.500 l/h. Finalmente, conside-rando un contenido en sólidos en elfango extraído de la centrífuga del 25%,la producción diaria de lodo deshidrata-do será de 5,6 m3. Este dato corres-ponde al fango en exceso purgado,espesado y deshidratado producidodiariamente en la EDAR, en las condi-ciones de operación descritas en esteejemplo.

Los autores han centrado la aten-ción de esta comunicación en el proce-so de deshidratación mecánica de fan-gos de plantas de tratamiento de aguasresiduales urbanas e industrialesmediante el uso de centrífugas horizon-tales también denominadas “decanters”.

Se ha planteado una comparaciónde esta técnica frente a las otras alter-nativas de deshidratación mecánicacomo son los filtros prensa y filtrosbanda.

Se han descrito los principios físicosde funcionamiento de los decanters ylas partes mecánicas más relevantes,desde el punto de vista de la explota-ción de estos equipos. Se ha atendido alas consideraciones de diseño funda-mentales para el dimensionamiento deuna máquina que cubra una necesidadindustrial determinada.

Se han indicado diferentes técnicasde laboratorio útiles para la definiciónde las condiciones de proceso, asícomo para los ajustes precisos en plan-ta durante los arranques o cambios decondiciones de los fangos.

Se han definido diagramas de flujo yde proceso de la línea de deshidrata-ción, e indicado los parámetros quegobiernan el correcto rendimiento deesta tecnología: caudal hidráulico apli-cado, dosificación de floculante, cargade sólidos aplicados a la máquina, dife-rencial de giro, altura de mojado, natu-raleza y dosificación del floculante.

Se han indicado algunos problemasde operación frecuentemente encontra-dos en la práctica: variabilidad del lodoa deshidratar, arrastre de sólidos ymateriales abrasivos, reología delfango, poca diferencia de densidadentre las fases a separar, incompatibili-dad química de los lodos a deshidratarcon los materiales de las máquinas, asícomo consideraciones de higiene yseguridad.

Finalmente se ha expuesto un casopráctico, describiendo un modo de cál-culo para el dimensionamiento del equi-po y la cantidad de lodo deshidratadofinalmente obtenido.

Los autores han tratado de aportarsus experiencias en la aplicación deesta tecnología al secado de fango enindustrias agroalimentarias (lácteas,mataderos, conserveras, etc.), quími-cas y EDARES urbanas, a lo largo dediferentes obras por ellos ejecutadas enlos últimos años.

Conclusiones

Tratamiento de Lodos