Ingeniería de aguas residuales/Destino final de fangos
1. GESTIÓN INTEGRAL DE LAS DEPURADORAS
[editar]Con la construcción de las primeras estaciones depuradoras, el principal objetivo a conseguir era la depuración de las aguas.
Hoy en día, el problema de contaminación de las aguas se encuentra en su mayor parte solucionado, conforme se han ido desarrollando nuevas técnicas, tanto a nivel urbano como industrial, los procesos se han ido mejorando, con el objeto de obtener las mejores calidades y máximos rendimientos en los efluentes que se vierten al medio en unas condiciones tales que no produzcan impactos en el medio ambiente que los rodean ni supongan un riesgo para los humanos y animales.
Sin embargo, estos procesos de depuración generan una serie de residuos, los conocidos lodos de depuración, cuyo fin es el de retener los contaminantes antes arrastrados por las aguas.
Así pues, cuando se plantea la gestión integral de las aguas residuales, no nos podemos olvidar de los lodos. Su gestión adecuada es indispensable para que todos los esfuerzos realizados con anterioridad sean válidos. La calidad de los residuos obtenidos, en cuanto a su composición química y física, debe tenerse en cuenta, e incluirse dentro de los planes de gestión de las depuradoras, cuyo funcionamiento no debe reducirse sólo a la calidad de las aguas.
Es cierto, que dentro de la preocupación de los gestores actuales de las estaciones depuradoras, entendiendo como tales tanto a las administraciones públicas como a las diversas empresas adjudicatarias de los servicios de explotación de las mismas y a los propios industriales, se encuentra en la búsqueda a una solución real y con futuro para el destino final de estos lodos, con el mínimo impacto ambiental y que permita a su vez la valorización de las materias que contienen.
2. ¿QUÉ SON LOS LODOS?
[editar]Los lodos son compuestos de subproductos recogidos en las diferentes etapas de descontaminación de las aguas residuales. Su producción resulta de un proceso de acumulación consecutivo de tres fenómenos combinados:
- la producción de microorganismos
- la acumulación de materias en suspensión minerales
- la acumulación de materias orgánicas no biodegradables en las condiciones de trabajo
Una característica muy importante de los lodos es la fuerza con la que el agua está ligada a la materia seca que contienen. Una parte del agua se presenta como agua libre, pero la mayor cantidad del agua adicional requiere de fuerzas externas para ser eliminada.
En general, sus principales características son:
- Sequedad: 20-30%
- Materia orgánica: 60-80%
- Materia inerte: 40-20%
- Nitrógeno: 3-5%
Escaso contenido en macroelementos (P y K)
Posible presencia de metales pesados
Microorganismos patógenos: bacterias, parásitos intestinales y virus
Existen dos grandes tipos de lodos:
Urbanos:
Generados durante el tratamiento de las aguas residuales de origen doméstico. Poseen un contenido en materia volátil elevado (70% de la materia orgánica seca). En lo que concierne a su producción, se parte de la estimación de que un habitante produce entre 15-20 Kg de materia seca/año ( 0,2 Kg de MS/m3 de agua depurada).
(FALTA FIGURA)
Industriales:
Generados durante el tratamiento de las aguas industriales y sus características dependen de la naturaleza de las actividades industriales asociadas. Por ejemplo, las industrias agroalimentarias producen lodos orgánicos, mientras otros lodos industriales son esencialmente minerales y contienen elementos traza metálicos (lodos hidróxidos) u orgánicos. Su producción alcanza los mismos niveles que la de los lodos urbanos.
3. PLAN NACIONAL DE LODOS 2001-2006
[editar]Resolución 14 de Junio de 2001 de la Secretaría General de Medio Ambiente, publicado en BOE nº 166, Jueves 12 de Julio de 2001.
3.1 Marco legal de referencia
[editar]Normas de carácter agronómico
[editar]Posibilidad de uso como abonos y enmiendas orgánicas en suelos
Directiva 86/278/CEE, relativa a la protección del medio ambiente y en particular de los suelos en la utilización de lodos con fines agrícolas.
[editar]Establece los contenidos máximos de metales pesados en los lodos destinados a uso agrícola, así como en los suelos objeto de estas aplicaciones
Prohíbe la aplicación en algunos cultivos, al tiempo que establece plazos para su aplicación en los cultivos autorizados.
Considera la necesidad de mantener un código de buenas prácticas agrícolas a fin de garantizar la protección del suelo y de las aguas superficiales y subterráneas.
Determina la realización de analíticas de lodos y suelos, obliga a facilitar información al usuario y a mantener un registro de los puntos de aplicación, sin llegar a definir a quién corresponde la caracterización de los suelos.
Establece los métodos oficiales para la caracterización de los lodos así como para el muestreo y análisis de los suelos objeto de aplicación.
Real Decreto 1310/1990 del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación
[editar]Por el que se transpone la Directiva 86/278 a nuestro ordenamiento jurídico interno y se regula la utilización de lodos de depuración en el sector agrario
Incorpora íntegramente el texto de la norma (para algunos metales en suelos aplica criterios más estrictos)
Orden de 26/10/1993 del MAPA sobre utilización de lodos de depuración en el sector agrario
[editar]Desarrollo del R.D. 1310/1990 del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación
Obligación de facilitar al órgano competente información semestral sobre producción, características y puntos de aplicación (Ficha Semestral de Explotación Agrícola)
Orden de 22/11/1993 de la Consejería de Agricultura, Pesca y Alimentación por la que se desarrolla en el ámbito de la Comunidad Autónoma de Andalucía el R.D. 1310/90 y Orden 26/10/1993
Directiva 91/676/CEE transpuesta al Derecho español mediante el R.D. 261/1996 de 16 de febrero, contra la contaminación producida por nitratos procedentes de fuentes agrarias.
[editar]Normas aplicables a residuos
[editar]Los lodos de depuración son considerados como residuos no peligrosos y se encuentran incluidos en el Catálogo Europeo de Residuos (CER) con el código 190805.
- Directiva 91/156/CEE de 18 de marzo de 1991, relativa a residuos transpuesta al Derecho español mediante la Ley 10/1998 de 21 de abril de Residuos
- Decisión de la Comisión 94/3/CE, de 20 de diciembre de 1993, por la que se establece el Catálogo Europeo de residuos (CER), incorporado a nuestro ordenamiento por la Resolución del Ministerio de Medio Ambiente de 17 de noviembre de 1998.
Introducen en nuestro ordenamiento jurídico algunos nuevos principios de gestión que hay que respetar, como el de priorización y el de responsabilidad del productor.
Otras normas
[editar]A las instalaciones para la gestión de lodos les es de aplicación la Directiva 96/91/CEE relativa a la prevención y al control integrados de la contaminación (IPPC), que entre cosas contempla la utilización de las mejores técnicas disponibles (BAT / MTD) en las actividades de gestión de lodos de depuración.
El desarrollo de la MTD aún no se ha elaborado.
3.2 Situación actual y previsiones
[editar]Al parecer se han encontrado con muchas dificultades en la realización del Plan debido a la falta de datos existente por la reticencia a proporcionar información por parte de los gestores de los lodos, por lo que existen muchas deficiencias.
Aunque no se dispone en España de datos cuantitativos verificados y comprobados ni sobre la generación de lodos ni sobre su gestión, la producción de lodos en 1998 estuvo entorno a 800.000 Toneladas de materia seca, lo que equivale, en términos de residuos (lodo deshidratado), a unos 3,5 millones de toneladas. Estos lodos fueron destinados a:
| Uso agrícola | 51% |
| A vertedero | 22% |
| Incinerado | 4% |
Para el año 2005 se estima que la producción de lodos será de 1.547.976 t de materia seca, repartidas por CCAA de la siguiente manera:
| Comunidad autónoma | t m.s./año |
|---|---|
| Andalucía | 312.500 |
| Aragón | 41.000 |
| Asturias | 36.000 |
| Baleares | 29.000 |
| Canarias | 54.000 |
| Cantabria | 18.000 |
| Castilla y León | 81.000 |
| Castilla la Mancha | 56.000 |
| Cataluña | 200.000 |
| Ceuta | 1.200 |
| Comunidad Valenciana | 130.000 |
| Extremadura | 36.000 |
| Galicia | 90.000 |
| La Rioja | 8.000 |
| Madrid | 178.000-342.862 |
| Melilla | 1.100 |
| Murcia | 37.000 |
| Navarra | 11.314 |
| País Vasco | 63.000 |
| España | 1383.114-1.547.976 |
3.3 Equipamientos e infraestructuras existentes en la actualidad en España
[editar]3.3.1 Plantas de compostaje =
[editar]3.3.2 Plantas de secado térmico =
[editar]| Cataluña | Reus
Vilaseca-Salou Blanes Manresa Teia |
| Castilla- León | Burgos |
| Baleares | Ciudatella
Felanitx Sa Pobla Ariany |
| Valencia | Aspe
Pinedo |
| Madrid | Madrid (2)
Guadalix de la Sierra |
| Navarra | Pamplona
Estella |
| Región de Murcia | Cañadahermosa |
| Cataluña | Banyoles
Granollers Montornés del Vallés Sabadell |
| Castilla- León | Valladolid |
Están previstas nuevas plantas en Asturias, Mataró y Rubí (Cataluña), León (Castilla-León), Valencia (Valencia), Bahía de Mallorca (Baleares), Madrid y Butarque (Madrid).
Se estima en unas 680-700.000 t/año de lodos deshidratados la capacidad total de tratamiento en España.
3.3.3 Plantas de digestión anaerobia
| Cataluña | Reus
Sabadell Girona Lleida |
| Navarra | Pamplona
Estella Olite-Tafalla |
Existen otras en proyecto en Andalucía (Jerez) y La Rioja (Logroño y Haro).
3.3.4 Plantas de incineración
| Andalucía | Córdoba |
| Aragón | Zaragoza |
| Valencia | Pinedo |
| País Vasco | Galindo |
La capacidad total de estas plantas es del orden de 200.000 t/año de lodos de deshidratados.
3.4 Posibilidades tecnológicas de reutilización y valorización de los Lodos de Depuradora
[editar]Tres son los principales usos posibles de lodos:
Aplicación al suelo con fines de fertilización y reciclaje de nutrientes y de la materia orgánica
Valorización energética, incluyendo biometanización
Depósito en vertedero
Este es el orden de prioridad en que se debe decidir el destino final de los fangos
El Plan Nacional de Lodos, siempre que los lodos cumplan los requisitos legales, incluidos los que puedan establecerse en el futuro (bajo contenido en metales pesados y otros contaminantes orgánicos, así como patógenos y exista disponibilidad de suelo apto para su aplicación) considera que la opción más sostenible es el reciclaje de nutrientes y materia orgánica mediante su aplicación al suelo.
3.5 Objetivos ecológicos del Plan
[editar]Los objetivos que se persiguen con el Plan son los siguientes:
Reducción en el origen de la contaminación de los lodos
Caracterización de los lodos generados en España antes del 2003
Valorización de al menos el 80% de los lodos antes del 2007
Aplicación agrícola de al menos un 25% de los lodos compostados, antes del 2007
Valorización en usos agrícolas de al menos el 40% de los lodos tratados anaeróbicamente o sometidos a otros tratamientos, antes del 2007
Valorización energética del 15% de lodos antes del 2007
Reducción a un máximo del 20% de los lodos depositados en vertedero antes del 2007
Creación de un sistema estadístico y bases de datos sobre lodos y su gestión, para su integración en el futuro Inventario Nacional de Residuos.
3.5.1 Medidas que se adoptarán para lograr los objetivos
[editar]Puesta en práctica de un programa de prevención para reducir la contaminación en origen de los lodos
Puesta en práctica de un programa de caracterización sistemática de los lodos y un programa de muestreo de suelos receptores
Ayudas a la construcción de plantas de compostaje de lodos
Apoyo a la implantación y mejora de otras líneas de tratamiento de lodos
Ayudas a la construcción de centros de recogida y almacenamiento intermedio de lodos
Elaboración de códigos para la correcta gestión y aplicación de los lodos en los suelos, a realizar en colaboración con el MAPA y las CCAA
Promoción del uso de lodos en terrenos públicos (cultivos, jardines, etc)
Ayudas a las iniciativas tendentes a la búsqueda de nuevos usos de lodos
Programa de I+D+I para apoyar, técnica y científicamente, las actuaciones anteriores. (tecnologías de tratamiento, optimización de alas aplicaciones…)
Ayudas a los programas de divulgación, formación y concienciación ciudadana tendentes a ampliar la demanda de lodos, en particular por parte del sector agrario
Ayudas a la elaboración de un sistema informativo y de bases de datos de generación y gestión de lodos
3.6 Presupuesto y financiación:
| Concepto | Programa | Nº | Inversión (MM Ptas) | Inversión (M Euros) |
| Prevención | Reducción contaminación en origen | 5.000 | 30.050,61 | |
| Valorización agrícola | Caracterización analítica de lodos y muestreo de suelos | 3.500 | 21.035,42 | |
| Inversiones en Infraestructura | Plantas de compostaje (capacidades 5.000÷25.000 t de m.s. al año) * | 40 | 11.400 | 68.515,38 |
| Medidas de corrección del impacto ambiental en tratamientos térmicos y pretratamientos | 4.000 | 24.040,48 | ||
| Centros de recogida y almacenaje
|
60 | 6.000 | 36.060,73 | |
| Apoyo a la implantación y mejora de otras líneas de tratamiento de lodos
|
45.000 | 270.455,45 | ||
| Adaptación y mejora de Plantas de incineración de lodos
|
4 | 1.200 | 7.212,15 | |
| I+D:Mejoras de las prácticas ambientales | Desarrollo de nuevos usos de LD | 1.000 | 6.010,12 | |
| Elaboración de códigos, directrices técnicas, promoción del uso en terrenos públicos y búsqueda de nuevos usos de los lodos y otras | 1.000 | 6.010,12 | ||
| Sensibilización y formación | Sensibilización pública y concienciación ciudadana | 400 | 2.404,05 | |
| Formación de personal especializado | 400 | 2.404,05 | ||
| Control estadístico | Creación y mejora de sistemas de información y bases de datos | 250 | 1.502,53 | |
| TOTAL | 79.150 | 475.701,08 |
Las actuaciones que se desarrollen al amparo del Plan se financiarán mediante:
Fondo de Cohesión
Fondos Estructurales de la Unión Europea
Aportaciones presupuestarias de las Administraciones Públicas competentes
Contribuciones de los agentes, organizaciones o personas legalmente responsables del coste de la correcta gestión ambiental de los residuos
4. SECADO TÉRMICO DE LODOS
[editar]4.1 Características de principales tecnologías aplicadas
[editar]El proceso de secado térmico se realiza aportando la energía térmica necesaria para eliminar el agua del fango hasta el límite para el que se haya diseñado (normalmente alrededor del 90% de sequedad en el fango).
Las necesidades térmicas para evaporar 1 kg. de agua a partir de una temperatura de 20 °C son 20 kcal., sin embargo en la práctica este valor depende de la eficiencia de cada tipo de secador, como término medio se puede considerar un consumo de unas 750 kcal/kg. de agua evaporada.
El secado térmico permite transformar un producto pastoso (20÷35% de materia seca) en un producto seco, generalmente en forma de pelets o bolas de entre 1 y 3 mm, que puede ser empleado como:
Corrector orgánico para mejorar la estructura del suelo en la agricultura, si sus características de composición (especialmente en cuanto a metales pesados) lo hiciesen apto para este fin.
Combustible de baja calidad, en general en cementeras, incineradoras de basuras y plantas térmicas, con un valor calorífico equivalente aproximado de 4 kg. pelets = 1 litro de gasoil.
Cuando no existe otra alternativa que llevar los fangos a vertedero también minimiza el impacto ambiental ya que se eliminan los lixiviados que pudiera generar y se alarga la vida útil del vertedero.
4.2 Tipos de secadores
[editar]En casi todos los secadores, hay que evitar la llamada fase pastosa alrededor del 50% de humedad, que provoca formación de apelmazamientos y trastornos en el transporte del fango. Para superar esta fase pastosa es por lo que se recircula fango ya seco, aumentando la sequedad del fango hasta un valor superior a este límite de pastosidad.
En función de la forma de transmisión del calor hay dos tipos de secadores:
Convección: un gas caliente (aire, gases de escape…) transmite directamente el calor a la materia a secar. La gama de temperaturas del gas es muy variable.
Contacto: los sólidos a secar son calentados por contacto con una superficie caliente (indirecta) por medio de vapor o aceite térmico.
Los secadores de convección necesitan una gran superficie de fango expuesta a la corriente de gases caliente. En la mayoría de los casos, es necesaria una mezcla de fango deshidratado y de fango ya seco, para conseguir formar pequeñas bolas que ofrecen mayor superficie de contacto con el gas y conseguir además una mezcla con el 55% de sequedad para evitar así la fase plástica.
En función de si los gases de combustión entran o no en contacto con el fango a secar:
Directos: los gases de combustión entran en contacto directo con el fango a secar
Indirectos: cuando es por convección indirecta el calor de los gases de escape se traspasa a través de un intercambiador de calor al aire que, una vez calentado, será el que aporte la energía térmica suficiente para llevar a cabo el secado. Los de contacto son todos indirectos.
A continuación se relacionan los principales equipos secadores disponibles en el mercado:
4.2.1 Secador de tambor (convección)
[editar]El fango deshidratado se acondiciona previamente mezclándolo con fango ya secado. Se introduce en el tambor juntamente con el gas caliente. El fango avanza a lo largo del tambor de distintas formas:
Desplazamiento mecánico: por la rotación del tambor, debido a la incorporación de deflectores en su interior o por gravedad.
(Tecnologías Swiss Combi )
Desplazamiento neumático: la propia corriente del gas desplaza el fango.
(Tecnología Andritz)
4.2.2 Secador de cinta o banda (convección)
[editar]Se alimenta el fango extrusionado dándole forma de pequeños espaguetis los cuales se depositan sobre una cinta perforada, esta cinta avanza dentro de un túnel donde se le expone a una corriente de gases
calientes. En este mismo sistema cabría diferenciar ciertos tipos por la temperatura de los gases, pudiendo llegar a funcionar a muy baja temperatura (55 °C).
(Tecnología STC)
4.2.3 Secador de lecho fluidificado (convección)
[editar]El fango se introduce en una cámara llena parcialmente del material que hará de lecho, el propio fango seco, por el fondo de esta cámara se inyecta un gas caliente, normalmente aire, que crea unas turbulencias que mantiene en suspensión la mezcla lecho-fango. Debido al calor del gas y a la turbulencia el fango se seca. En algunos equipos de esta tecnología se añade otra fuente de aportación de calor a través de intercambiadores de calor sumergidos en el lecho fluidificado.
(Tecnología Austrian Energie)
4.2.4 Centrífuga (convección)
[editar]Se alimenta directamente con fango espesado. Combina la deshidratación del fango por efecto de la fuerza centrífuga en una primera fase, con propiamente el secado en una fase posterior dentro del mismo equipo por medio de un flujo de aire caliente a contracorriente. Es un sistema extremadamente simple lo que reduce la necesidad de algunos equipos periféricos.
(Tecnología Humoldt)
4.2.5 Secador de estrato delgado (contacto-convección)
[editar]Este equipo también conocido por turbosecador, está formado por una camisa caliente de forma cilíndrica dentro de la cual gira un rotor con palas que obliga al fango deshidratado a ponerse en contacto con esta camisa, formando una fina película. El calor se aporta a esta camisa mediante la circulación por su interior de aceite térmico o vapor. El fango se calienta por contacto con la camisa y por convección con el aire caliente que circula por el interior del tambor. El tiempo de permanencia es de pocos minutos.
4.2.6 Secador de disco (contacto)
[editar]El secador consiste en un tambor horizontal, en cuyo interior giran lentamente unos discos huecos a través de los cuales circula el aceite térmico o el vapor de agua. El fango, que entra que entra mezclado con fango seco por uno de sus extremos, avanza a lo largo del tambor gracias a unos deflectores colocados en los propios discos y en el tambor que tienen la doble misión de hacer avanzar el fango y evitar que se pegue a las paredes del secador.
(Tecnología Stord)
4.2.7 Secador vertical de bandejas (contacto)
[editar]Hay una serie de pisos circulares huecos por donde circula el elemento calefactor. El fango a secar juntamente con el ya seco mezclado en proporción adecuada, entra en el secador por la parte superior. Un sistema de paletas colocadas en la superficie hacen que el fango vaya avanzando desde el exterior hacia el centro del piso cayendo al inferior y en éste el movimiento del fango es desde el centro hacia la periferia.
(Tecnología Seghers)ayudemen ustedes quiero saber la disposicion de los lodos industriales
5. OTRAS ALTERNATIVAS PARA LA GESTIÓN DE LODOS DE EDAR
[editar]5.1. Lodos como materia prima para la construcción
[editar]Una alternativa para el destino final de los lodos lo constituye el sector de la construcción, que por sus grandes necesidades de materias primas puede absorber la práctica totalidad de los lodos generados por el tratamiento de aguas residuales del país. La inertización de los mismos en matrices cerámicas permite obtener materiales aptos para la construcción.
A juicio de Joan Cusidó de la Universidad Politécnica de Cataluña existen importantes oportunidades de negocio en la valorización cerámica de los lodos de depuradora y potabilizadora. Los productos finales han demostrado una perfecta adecuación a las normativas técnicas para su uso en la construcción.
Las plantas para producción de materiales cerámicos a partir de estos lodos tienen un mayor coste de implantación debido a los sistemas de depuración de gases de la cocción cerámica, necesarios para cumplir los requerimientos ambientales. Asegura Joan Cusidó que la amortización de esta tecnología de tratamiento de gases se alcanza antes del primer año de funcionamiento de la planta contando con el valor del producto y las subvenciones por eliminación de lodos a través de su incorporación como materia prima en la obtención de productos de construcción.
5.2 Lodos para la restauración de espacios afectados por actividades extractivas
[editar]Una alternativa para el destino final de los lodos lo constituye el empleo de los mismos para restauración y acondicionamiento de espacios afectados por actividades extractivas.
Este empleo del lodo se está poniendo en práctica en Cataluña bajo la dirección del Sr. Esteve Serra Rodríguez, Jefe de la Sección de Restauración de Actividades Extractivas de la Dirección General de Patrimonio y del Medio Físico de la Generalitat de Cataluña.
Se realiza la recuperación de minas a prados y terreno forestal, siendo también posible la recuperación para la agricultura. Los lodos se depositan mezclados con tierras que pueden ser totalmente infértil pero debe tener al menos un 20% de fracción fina (<2mm). Tan sólo es necesaria una aplicación en el momento inicial, el lodo se descompone rápidamente, se forman colonias de lombrices y no se necesita hacer siembra, al cabo de aproximadamente un año la vegetación es uniforme.
Con este mismo fin puede usarse en taludes de carreteras y autopistas.