Las plantas de tratamiento de aguas residuales suelen utilizar dispositivos espesantes para aumentar la concentración de sólidos al final de un paso de proceso particular dentro del proceso de lodo activado. El espesamiento del lodo aumenta su contenido de sólidos y reduce el volumen de agua libre, minimizando así la carga unitaria en los procesos posteriores como la digestión y la deshidratación.
Los procesos de espesamiento más utilizados incluyen el espesamiento por gravedad, la flotación por aire disuelto y el espesamiento por tambor giratorio. El espesamiento por centrifugación también es cada vez más común. El tipo de espesamiento seleccionado generalmente está determinado por el tamaño de una planta de aguas residuales, sus limitaciones físicas y el proceso posterior.
AES puede ofrecer espesamiento por gravedad, espesamiento por flotación por aire disuelto (DAF), espesamiento centrífugo y espesamiento de tambor giratorio, según la aplicación del proceso y la disponibilidad de espacio.
- Espesamiento por gravedad: Este proceso implica la concentración de lodos delgados a lodos más densos en tanques circulares especiales diseñados para este propósito. Su uso se limita en gran medida al exceso de lodo acuoso del proceso de lodo activado. También se puede utilizar para concentrar lodos en tanques primarios o una mezcla de lodo primario y lodos activados en exceso antes de la digestión a alta velocidad.
El tanque de espesamiento está equipado con paletas verticales de movimiento lento construidas como una valla de estacas. El lodo generalmente se bombea continuamente desde el tanque de sedimentación al espesador que tiene una tasa de desbordamiento baja, de modo que el exceso de agua se desborda y los sólidos del lodo se concentran en el fondo. Se mantiene una capa de lodo mediante una eliminación controlada que puede ser continua a baja velocidad. Mediante este método se puede producir un lodo con un contenido de sólidos del 8 al 10 por ciento o más. Esto significa que con un lodo original del dos por ciento, se han eliminado aproximadamente cuatro quintas partes del agua y se ha logrado uno de los objetivos en el tratamiento de lodos.
Un espesador por gravedad tiene un diseño similar a un tanque de sedimentación convencional, pero tiene una pendiente de piso más empinada. Los tanques varían de 6 a 20 m de diámetro y la profundidad del agua lateral (SWD) puede variar de 3 a 4 m. La pendiente del piso varía de 1: 4 a 1: 6 según el tipo de lodo, el tiempo requerido para el espesamiento y el volumen de almacenamiento para absorber la carga máxima de sólidos. La pendiente más pronunciada reduce los problemas de rastrillado al proporcionar más gravedad. A continuación se muestra una vista en sección transversal del espesante por gravedad típico.
- Flotación de aire disuelto: El objetivo de la flotación-espesamiento es unir una burbuja de aire diminuta a los sólidos suspendidos y hacer que los sólidos se separen del agua en dirección ascendente. Esto se debe al hecho de que las partículas sólidas tienen una gravedad específica más baja que el agua cuando se adhiere la burbuja.
La flotación por aire disuelto depende de la formación de burbujas de pequeño diámetro que resultan del aire liberado de la solución después de ser presurizada a 40 a 60 psi. Dado que la solubilidad del aire aumenta con la presión, se pueden disolver cantidades sustanciales de aire. En la práctica actual de flotación, se utilizan dos enfoques generales de presurización: (1) Carga de aire y presurización de efluente clarificado reciclado o algún otro flujo utilizado para dilución, con posterior adición al lodo de alimentación; y (2) Carga de aire y presurización del líquido de dilución combinado y el lodo de alimentación.
El aire en exceso de la solubilidad disminuida, resultante de la liberación del flujo presurizado en una cámara a presiones casi atmosféricas, sale de la solución para formar las diminutas burbujas de aire. Los sólidos del lodo flotan por las burbujas de aire que se adhieren y se enredan en las partículas de flóculo. El grado de adhesión depende de las propiedades superficiales de los sólidos. Cuando se liberan en el área de separación del tanque de espesamiento, los sólidos flotantes se elevan en condiciones análogas a las de la sedimentación por gravedad y pueden denominarse separación obstaculizada o flotación. Las partículas que se mueven hacia arriba forman una capa de lodo en la superficie del espesador de flotación.
Las variables principales para el espesamiento por flotación son: (1) Presión, (2) relación de reciclaje, (3) concentración de sólidos de alimentación, (4) período de retención, (5) relación aire-sólidos, (6) tipo y calidad del lodo. , (7) tasas de carga hidráulica y de sólidos, y (8) uso de ayudas químicas.
De manera similar a la sedimentación por gravedad, el tipo y la calidad del lodo a flotar afecta el rendimiento de la unidad. El espesamiento por flotación es más aplicable a los lodos activados, pero se pueden lograr concentraciones de flotación más altas combinando lodos primarios con lodos activados. Se pueden lograr concentraciones iguales o mayores combinando lodos en unidades de espesamiento por gravedad.
- Centrifugación: Se ha demostrado que la centrifugación es capaz de espesar una variedad de lodos de aguas residuales. Las centrífugas son una unidad compacta, simple, flexible e independiente. Tienen las desventajas de altos costos de capital, mantenimiento y energía y, a menudo, una baja eficiencia de captura de sólidos si no se utilizan productos químicos para los lodos biológicos.
El espesamiento centrífugo es la aceleración de la sedimentación mediante el uso de fuerza centrífuga. Las centrífugas se utilizan comúnmente para espesar WAS (lodo activado residual). Normalmente, el lodo primario no se alimenta a la centrifugadora, ya que puede contener material abrasivo. Además de ser eficaces para espesar, tienen la ventaja adicional de que requieren menos espacio, menos olor potencial y requisitos de limpieza.
- Espesante de tambor giratorio:
El espesador de tambor rotatorio consta de los siguientes componentes: marco estructural de acero inoxidable, sistema de distribución de lodos, tambor de filtrado, sistema de lavado del tambor de filtrado, sistema de accionamiento del tambor, juego completo de cubiertas, panel de control eléctrico (opcional).
El agua fluye a través de la superficie del tambor y el lodo es transportado por el tornillo en espiral a lo largo del tambor y finalmente sale por el extremo del tambor. El lodo se conduce al interior y a través del tambor sobre el borde del flujo. El tornillo en espiral transporta el lodo a lo largo del tambor y finalmente sale del tambor. El tornillo en espiral mezcla los lodos lentamente dentro del tambor para que el agua pueda salir de los lodos de manera muy eficaz. La posición horizontal del espesante se puede elevar hasta 10 grados. El lado de salida es más alto. La limpieza de la superficie del tambor se realiza mediante chorro de agua a presión. Hay un tubo de boquilla dentro de la cubeta del espesador de tambor para el lavado de la superficie. El lavado funciona según el programa de temporizador ajustable. El espesador de tambor es de construcción cerrada y compacta, lo que hace que el equipo sea fácil de ubicar y evita las molestias por olores y salpicaduras.
La selección del espesador de tambor se realiza de la siguiente manera:
El tipo de lodo, la concentración de DS de entrada, la concentración de salida requerida, el contenido de materia orgánica, el material de construcción que consiste en el eje central, el tornillo en espiral y la superficie del tambor evita el flujo directo de lodo a través del tambor desde el principio hasta el final. La velocidad de rotación del tambor se puede ajustar mediante un convertidor de frecuencia.
