Curso: Gestión Integral del Agua

Modulo Gestión de lodos residuales

Expositor: Paula Andrea Hoyos C

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Tratamiento primario: Asentamiento de sólidos ü Sedimentadores primarios: remoción de los sólidos suspendidos y DBO en las aguas

residuales, mediante el proceso <sico de asentamiento en tanques de sedimentación ü Tamices

Tratamiento secundario: Los procesos biológicos, o secundarios, se emplean para converAr la materia orgánica fina coloidal y disuelta en el agua residual en floc biológico sedimentable y sólidos inorgánicos que pueden ser removidos en tanques de sedimentación. Los mas comunes:

ü Procesos de lodos acAvados ü Lagunas aireadas ü Filtros percoladores ü Biodiscos ü Lagunas de estabilización

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Tratamiento terciario: Los mas comunes ü Filtración ü Lagunas ü Tierras húmedas construidas ü Remoción de nutrientes ü Desinfección

LODOS RESIDUALES- QUE SON?

Los lodos son los subproductos obtenidos en las plantas de tratamiento de aguas residuales, tanto de aguas urbanas como industriales.

CONTAMINANTES GENERALES

La calidad de los lodos depende f u n d a m e n t a l m e n t e d e l a concentración de cuatro grupos de contaminantes principales: "  Metales "  Nutrientes y materia orgánica "  Contaminantes orgánicos "  Agentes patógenos

METALES MÁS COMUNES

Zinc (Zn), cobre (Cu), níquel (Ni), cadmio (Cd), plomo (Pb), mercurio (Hg) y cromo (Cr).

Su potencial de acumulación en los tejidos humanos y su biomagnificación suscitan preocupaciones.

Los metales están siempre presentes, en concentraciones bajas en las aguas residuales industriales , en la litósfera, hidrósfera y atmósfera

NUTRIENTES Y MATERIA ORGÁNICA

Su peligrosidad radica en su potencial de eutrofización para las aguas subterráneas y superficiales. Sin embargo, se pueden considerar como ferAlizantes valiosos al igual que la materia orgánica

AGENTES PATÓGENOS

Las bacterias, los virus (especialmente enterovirus), los protozoos, los trematodos, los cestodos y los nematodos.

Los residuos de animales sacrificados o muertos accidentalmente, los desechos hospitalarios y funerarios, entre otros, pueden elevar la carga y la diversidad de patógenos en el afluente.

Para que cualquier verAdo de lodos sea seguro, se precisa la eliminación o la inacAvación eficaz de estos patógenos.

COMO SE CLASIFICAN LOS LODOS?

Por su contenido de agua "  Lodos líquidos: cuyo contenido en

agua es superior al 80%. "  Lodos plásAcos o paleables: su

contenido en agua es inferior al 80%, por lo que pueden ser manejados mediante pala y transportados en camiones de caja abierta. "  Lodos sólidos: cuyo contenido en

agua es inferior al 60%.

COMO SE CLASIFICAN LOS LODOS?

Porsucomposiciónquímica:"  Lodos orgánicos: alto contenido

compuestos orgánicos "  Lodos inorgánicos: alto contenido

compuestos inorgánicos "  Lodos tóxicos y peligrosos: lodos

que Aenen caracterísAcas de peligrosidad

IDENTIFICACIÓN DE PELIGROSIDAD DE LOS LODOS

•  CONOCIMIENTO TECNICO

•  PRUEBAS FÍSICO - QUÍMICA DE LOS RESIDUOS O DESECHOS GENERADOS (caracterización analíAca CRETIVB)

LISTADOSEPA,ONU,COMUNIDADEUROPEA,BASILEA

NFPA704

HOJASDESEGURIDAD

INCOMPATIBILIDADQCA

Balances de masa

Herramienta que permite establecer cualitaAva y cuanAtaAvamente, para un proceso o servicio, los insumos uAlizados (materias primas, agua, energía, etc.), los productos, subproductos y residuos o desechos generados.

CONOCIMIENTO TÉCNICO

Por lo general, las listas son amplias, hacen referencia a los procesos de origen y a la naturaleza del residuo. Porque Lista Residuos?

ü Facilidad de idenAficación en lista y obtener el

código. ü Generadores y Autoridades Ambientales uAlizan

el mismo lenguaje.

Cómo se dividen las listas de residuos? Usualmente por la fuente de generación de los residuos (proceso, acAvidad o corriente),o por los consAtuyentes que poseen.

LISTAS DE RESIDUOS

COMUNIDAD EUROPEA (EL CER) "  La lista está divida en 20 categorías

principales, que abarcan todo Apo de residuos peligrosos y no peligrosos.

"  Presenta 850 Apos de residuos, entre los cuales alrededor de 400 son clasificados c o m o r e s i d u o s p e l i g r o s o s . Pa r a idenAficarlos, el código se complementa con un asterisco situado al lado derecho.

LISTAS DE RESIDUOS

01 05 05* Lodos y residuos de perforaciones que conAenen hidrocarburos.

Los Respel deberán tener u n a o m á s d e l a s caracterísAcas definidas como H1 a H13 y una o más de las propiedades que se i n d i c a n e n t a l e s caracterísAcas.

LISTADO ONU

CODIGO CARACTERISTICAS

H1 Explosivos

H3 Líquidos inflamables

H4.1 Sólidos Inflamables

H4.2 Sustancias o desechos suscepAbles de combusAón espontánea

H4.3 Sustancias o desechos suscepAbles de combusAón espontánea

H5.1 Oxidantes

H5.2 Peróxidos orgánicos

H6.1 Tóxicos agudos

H6.2 Sustancias infecciosas

H8 Corrosivos

LISTADO ONU

CODIGO CARACTERISTICAS

H10 Liberación de gases tóxicos en contacto con el aire o el agua

H11 Sustancias tóxicas (con efectos retardados o crónicos)

H12 Ecotóxicos

H13 Sustancias que pueden, por algún medio, después de su eliminación, dar origen a otra sustancia

LISTADO ONU

RESIDUOS SOLIDOS PELIGROSOS

TIPO F( fuentes no especificas)

FOO1

Solventes halogenados agotados y usados en

desengrase y lodos de la recuperación de estos

solventes

FOO4

Solventes no halogenados agotados y usados en desengrase y lodos de la recuperación

de estos solventes

FOO7

Soluciones de baños agotados de electro

deposición

FO10

Lodos de los baños de reposición de baños de aceite de operaciones de calentamiento de

metales

LISTADO EPA

RESIDUOS SOLIDOS PELIGROSOS

TIPO K ( fuentes especificas)

KOO1

Lodos de fondo de no de AR de procesos que emplean

creosotas y/o pentaclorofenol

KOO2

Lodos de fondo de no de AR de procesos de pigmentos

amarillos y naranja a base de cromo

KO43

Residuos de producción de 2,6 Diclorofenol

KO67

Lodos y capas de ánodos electroliAcos de producción

primaria de Cinc

KO20

Residuos pesados de desAlación de vinilcloruro y

monomero de VC

K047

Aguas rojas y rosadas de la producción de TNT

KO60

Lodos de cal amoniacal de pagado de operaciones de

cocción

KO49

Sólidos desechados de aceite emulsificados de refinería de

petróleo

LISTADO EPA

El Convenio de Basilea controla el movimiento transfronterizo de los residuos peligrosos listados en los anexos, que a conAnuación se reproducen.

"  Anexo I: Categorías de desechos que hay que controlar "  Anexo II: Categorías de desechos que requieren una consideración especial "  Anexo III: Lista de caracterísAcas peligrosas "  Anexo IV: Operaciones de eliminación "  Anexo VIII ó LISTA A: Enumera desechos que se caracterizan como peligrosos. "  Anexo IX ó LISTA B: Enumera desechos que NO se consideran peligrosos.

CONVENIO DE BASILEA

Anexo I Anexo III

Explosivos, líquidos inflamables, sólidos inflamables, sustancias o desechos suscepAbles de combusAón espontánea, sustancias o desechos que en contacto con agua emiten gases inflamables, oxidantes, peróxidos orgánicos, tóxicos, sustancias infecciosas, corrosivos, liberación de gases tóxicos en contacto con el aire, ecotóxicos, sustancias que generan desechos que pueden lixiviar algún desecho con la caracterísAcas antes mencionadas.

Listas de caracterísAcas de peligrosidad Categorías Parte 1: lista de 18 Apos de corrientes o procesos que generan desechos considerados peligrosos (denominados Y1 a Y18). Ej: Y3 -Desechos de medicamentos y productos farmacéuAcos. Parte 2: lista de 27 elementos o compuestos cuya presencia determina que el desecho sea peligroso (Y19 a Y45). Ej: Y36 corresponde Asbestos (polvo y fibras)

CONVENIO DE BASILEA

Anexo VIII o Lista A, que enumera desechos que se caracterizan como peligrosos, Ej.

"  A1060 Líquidos de desecho del decapaje de metales.

"  A2010 Desechos de vidrio de tubos de rayos catódicos y otros vidrios acAvados.

"  A3040 Desechos de líquidos térmicos (transferencia de calor).

"  A4040 Desechos resultantes de la fabricación, preparación y uAlización de productos químicos para la preservación de la madera.

CONVENIO DE BASILEA

El Anexo IX o Lista B, incluye desechos que no se consideran peligrosos, a menos que contengan materiales incluidos en el Anexo I en una canAdad tal, que les confiera una de las caracterísAcas de peligrosidad del Anexo III. Incluyen:

"  A1:Desechos metálicos o que contengan metales.

"  A2:Desechos que contengan principalmente consAtuyentes inorgánicos, que puedan contener metales o materia orgánica.

"  A3:Desechos que contengan principalmente consAtuyentes orgánicos, que puedan contener metales y materia inorgánica.

"  A4:Desechos que puedan contener consAtuyentes inorgánicos u orgánicos.

CONVENIO DE BASILEA

T Tóxico T+ Muy Tóxico

C Corrosivo

F Fácilmente Inflamable

F+ Extremadamente Inflamable

COMUNIDAD EUROPEA (LISTADO DE FRASES R, S Y ROMBOS)

N Peligroso para el medio ambiente

E Explosivo

O Comburente

Xn Nocivo Xi Irritante

COMUNIDAD EUROPEA (LISTADO DE FRASES R, S Y ROMBOS)

NORMA NFPA 704

PeligroparalaSalud4-Mortal3-Extremadamentepeligroso2-Peligroso1-Ligeramentepeligroso0-Materialnormal

Temperaturasdeignición(inflamabilidad)4-Pordebajode22°C.3-Entre22°Cy37°C.2-Entre37°Cy93°C. 1-Porencimade93°C. 0-Noquema.

PeligrosespecíficosPolimeriza POxidante OXIÁcido ACIDÁlcali ALKNouseAGUA W

PeligrodeRadiación

Inestabilidad 4-Puededetonarfácil/. 3-Puededetonarcon Impacto,

caloroagua.2-Cambioquímicoviolento.1-Inestablesisecalientaopresiona.0-Estable.

1Salud

Inflamabilidad

Inestabilidad

3 0

Peligros Especiales

W

NORMA NFPA 704

HOJAS DE SEGURIDAD

DETERMINACIÓN PELIGROSIDAD

ANÁLISIS DE CORROSIVIDAD

PRINCIPIO DEL METODO: La muestra que contenga mas de 20% en agua se le mide directamente el pH ,de lo contrario la muestra es mezclada con agua grado reacAvo y el pH de la solución acuosa resultante es medido este valor se compara con los valores extremos de ph menor de 2 o mayor de 12 . Si el valor del ph esta en este rango se considera que el residuo no es corrosivo.

PROCEDIMIENTO: Calibre el instrumento

La muestra es suelo

o residuo

Adicione 20 ml de H2O a 20 g de suelo y agite por 5 minutos

Adicione 20 ml de H2O a 20 g

de residuo y agite por 5 minutos

Deje la suspensión por 15 min.

Es el residuo higroscópico

Repita el experimento con 40 ml de H2O

Hay mulAfase

Decante fase aceitosa y tome la en fase acuosa

Mida el pH sumergiendo el electrodo

Deje la suspensión por 1 h.

Esta determinación se realiza para determinar sialgunodelossiguienteselementosevolucionancomogasesalmanipularloslodosoresiduos:

" ACIDO CIANHIDRICO, HCN.METODO 9010 A EPA

El residuo será considerado reacavo si Cianurodesprendidoesmayorde250mg/Kgderesiduo

" ACIDO SULFIHIDRICO , H2S, METODO 9030 A, 9030B

ElresiduoseráconsideradoreacavosielH2SCianurodesprendidoesmayorde250mg/Kgderesiduo

ANÁLISIS DE REACTIVIDAD

INFLAMABILIDAD SÓLIDOS, MÉTODO 1030 EPA

El Material a evaluar se coloca sobre un tren de pólvora de 250 mm. Se coloca una fuente de ignición en uno de los extremos, para determinar si la combusAón se puede propagar en una longitud de 200 mm , en un Aempo determinado.

La lixiviación mide la capacidad de liberación de una sustancia tóxica a parAr de un residuo cuando éste está someAdo a unas condiciones determinadas. En general el test de lixiviación consiste en mantener el residuo inmerso en agua e ir analizando la calidad de ésta.

TOXICIDAD-TEST DE LIXIVIACIÓN

Referido a la capacidad que Aene un contaminante de producir daño sobre los organismos presentes en los componentes ambientales.

Son perjudiciales o fatales para otras especies diferentes al hombre o para la integridad ecológica de sus hábitat.

ECOTOXICIDAD

EN RESUMEN

LODOS COMUNES- PTAP

Están compuestos fundamentalmente por las materias presentes en el agua cruda y que por oxidación, coagulación y precipitación han sido retenidas en los sedimentadores y filtros, así como por sustancias procedentes del coagulante y otros reacAvos como cal, permanganato, carbón, que se han empleado en el tratamiento.

PUNTOS PTAP DONDE SE PRESENTAN LOS LODOS

" Desarenadores: En esta etapa los lodos presentan, en general arcilla y arena. " Sedimentadores: En esta etapa la composición química del

lodo depende del coagulante y químicos auxiliares empleados en etapas previas. Coagulantes metálicos. Pueden ser de tres Apos : ü Sales de aluminio (Sulfato de aluminio, sulfato de

aluminio amoniacal y aluminato de sodio). ü Sales de Hierro. ü Compuestos varios, como el carbonato de magnesio.

"  Filtros: Los lodos de esta etapa Aenen una misma composición que los generados en la sedimentación

LODOS COMUNES- POZO SEPTICO

Reciben a diario diferentes clases de aguas: grises y negras. Desperdicios provenientes de inodoros, duchas, lavamanos, cocinas, albercas, lavadoras y pisos. Estos verAdos son ricos principalmente en materia orgánica y grasas. En los sistemas de drenaje y dentro de los pozos sépAcos habitan billones de bacterias que en condiciones ópAmas pueden degradar esos compuestos.

LODOS COMUNES- POZO SEPTICO Los problemas se presentan cuando se acumulan capas de grasa y lodos que no permiten que el proceso de descomposición ocurra de forma natural, causando que parte de esos materiales sean arrastrados hacia el campo de infiltración hasta colapsar el pozo sépAco. S u s t a n c i a s c o m o b l a n q u e a d o r e s , desinfectantes de baños, detergentes, y jabones también contribuyen a disminuir la población de bacterias y por lo tanto, alteran el ciclo de descomposición natural.

LODOS COMUNES- PTAR

El tratamiento de los lodos producido en estas plantas consta de tres fases (primaria, secundaria y terciaria).

Estos lodos están formados por sustancias

contaminantes y peligrosas para la salud, por ese moAvo deben ser tratados.

Los extraídos de los procesos de tratamiento de las aguas residuales domésAcas e industriales Aenen un contenido en sólido que varía entre el 0.25 y el 12% de su peso.

LODOS COMUNES- PTAR TIPOS "  Lodo primario: Es producido durante los procesos

de tratamiento primario de las aguas residuales. Esto ocurre después de las pantallas y desarenado

y consiste en productos no disueltos de las aguas residuales.

La composición del lodo depende de las caracterísAcas del área de recogida de las aguas. Generalmente conAene una gran canAdad de material orgánica, vegetales, frutas, papel, etc. en un estado inicial de descomposición.

La consistencia se caracteriza por ser un fluido denso con un porcentaje en agua que varía entre 92 % y 96 %.

LODOS COMUNES- PTAR TIPOS "  Lodo secundario: El lodo secundario es rico en lodo acAvo.

"  Lodo terciario: Lodo terciario se produce a través de procesos de tratamiento posteriores, con adición de agentes floculantes. "  Lodoac?vo:Estelodoseproduceeneltratamientobiológicodelagua(reactorbiológico).Se produce por la interacción de bacterias ymicroorganismos, que requieren oxigenoparavivir,crecerymul?plicarseyconsumenmateriaorgánica.Normalmenteeste lodoesta en forma de floculos que conaenen biomasa viva y muerta además de partesmineralesyorgánicasadsorbidayalmacenada

LODOS COMUNES- PTAR TIPOS " Biosólido: Lodos orgánicos estabilizados en un digestor anaerobico con alto valor nutricional que resultan del tratamiento de las aguas re s i d u a l e s p ro c e s a d a s . Adicional a esto posee un alto valor calorífico.

PRODUCCIÓN DE BIOSOLIDOS EN COLOMBIA

CLASIFICACIÓN DE BIOLODOS DE ACUERDO AL CONTENIDO DE METALES PESADOS

METAL CLASE1mg/kg

CLASE2mg/kg

As 41 75

Cd 39 85

Cr 1200 3000

Cu 1500 4300

Pb 300 840

Hg 17 57

Ni 420 420

Se 36 100

Zn 2800 7500

CLASIFICACIÓN POR CONTENIDO DE PATÓGENOS O CALIDAD MICROBIOLÓGICA

" Biosólido clase A: son aquellos que han recibido un tratamiento drásAco de desinfección,

casi siempre por secado a altas temperaturas que van desde los 105ºC a los 200ºC. Los biosólidos clase “A”, en lo que se refiere a su carácter microbiológico son seguros en su manejo y pueden emplearse sin restricciones de manera similar como se hace con los biosólidos clase 1 anteriormente mencionados.

" Biosólido clase B: son aquellos que han recibido un tratamiento de desinfección menos estricto. Por ejemplo, cuando los lodos residuales son esparcidos en un terreno y se dejan secar en forma natural por acción de los rayos ultravioletas de la luz solar disminuyendo del contenido de patógenos. Esta clase solo debe emplearse en siAos restringidos, donde no haya acceso al público en general, como por ejemplo en siAos en reforestación. .

INDICADORES DE CONTAMINACIÓN BIOSOLIDOS EN COLOMBIA

Los biosólidos de Clase A, pueden ser usados sin ninguna restricción (cul?vos de consumo directo). LosbiosólidosdeclaseBpuedenserusadosenrecuperacióndesuelos,plantacionesforestales,cul?vosquenose consuman directamente y cobertura de rellenos sanitarios; sin embargo, las concentraciones deindicadores de contaminación fecal limitan su aprovechamiento por un ?empo en cul?vos agrícolas deconsumodirectocomolashortalizas.

LODOS COMUNES- LODOS PAPELEROS

• PosiAvas

• NegaAvas

• No es considerado residuo peligroso • Posee un alto poder calorífico • El contenido inorgánico puede ser aprovechado en diversos procesos

• Material putrescible, genera malos olores • El alto contenido de humedad hace di<cil su manejo (Reología) • Tiene cierto contenido de metales pesados que pueden lixiviar • Los grandes volúmenes de generación hace que se consideren residuos especiales

CARACTERISTICAS

CARACTERIZACIÓN LODOS PAPELEROS

Promedio Máx.. Min.

Al2O3 8.52 12.95 4.08

SiO2 11.05 16.46 5.64

Fe2O3 1.33 2.27 0.39

TiO2 0.60 0.81 0.38

CaO 21.43 29.60 13.27

MgO 0.58 0.80 0.36

Na2O 0.07 0.13 0.00

K2O 0.18 0.18 0.17

PPC1.000°C 56.06 57.49 54.62

TOTAL 99.82

HUMEDAD 69.70 71.90 67.50

COMPOSICIÓNQUÍMICAENBASESECA; (%pp)

Datos obtenidos de Familia año 2002 y Colpapel año 1997

LODOS COMUNES- CURTIMBRES

Están consAtuidos por productos orgánicos e inorgánicos. Los orgánicos pueden provenir de la p i e l o d e l o s m a t e r i a l e s empleados en la fabricación del cuero. La canAdad es de 20-25 gr. de materia proteica y de 10-20 gramos de materia grasa, por cada kilo de piel fresca trabajada.

SUSTANCIA %

Materia Seca 38.3

pH solución acuosa 9.1

Residuo voláAl (materia orgánica) 39

Carbón orgánico (Springler Klee) 21

Nitrógeno total 2.1

Anhídrido fosfórico (P2O5) 0.42

Oxido de Potasio (K2 O) 0.01

Carbonato de Calcio 41.4

Cromo hexavalente NEGATIVO

Cromo trivalente (extraído con ácido clorhídrico 6N) 2.23

CARACTERIZACIONESLODOSCURTIMBRES

Fuente:CuraembreSantaCroceSullArno

LODOS COMUNES- GALVANIZADO

Son producidos por el tratamiento de aguas provenientes del desengrasado y el decapado, por lo que conAenen óxidos resultantes del proceso de limpieza, sales de hierro, aluminato férrico, entre otros contaminantes como metales pesados producto de la electrolisis y cianuro.

Otros residuos contenidos en el lodo, son polvo, parzculas metálicas y sustancias que no son contaminantes, como residuos de cartón, alambres, cortes de metal.

LODOS COMUNES- INDUSTRIA AUTOMOTRIZ

Generalmente conAenen Ni, Pb, Zn, Cd , Cr, Cu, polvo y parzculas metálicas

T i e n e n u n a h u m e d a d d e aproximadamente el 12%