Las características varían en función del origen de los sólidos y del fango, de la edad del fango y de los tipos de procesos a que han estado sometidos.
Muchos de los constituyentes químico, incluidos nutrientes, son de gran importancia a la hora de considerar la evacuación final del fango tratado y del líquido extraído del fango durante su tratamiento.
Las características de los fangos son de gran importancia si se quiere hacer la incineración de estos (contenido energético), si se quiere reutilizar para abono, o por si se quiere hacer la digestión anaerobia del fango para extraer biogás, ya que se tienen que tener en cuenta la composición en metales pesados, pesticidas, hidrocarburos, alcalinidad, etc.
Los elementos traza, merecen una especial atención, ya que son unos componentes con pequeños metales pesados.
13.1.3. Cantidad
La cantidad de fangos varía ampliamente dependiendo de diversos factores. Por eso, se ha de dimensionar el tratamiento de fangos considerando: (1) tasas medias y punta de producción de fango, y (2) la capacidad de almacenaje potencial de las unidades de tratamiento de la planta.
En los tanques de aireación y de sedimentación se pueden almacenar temporalmente, cantidades limitadas de sólidos. La capacidad de almacenaje se puede utilizar para absorber las puntas de carga de corta duración. En los casos en que no se utilicen digestores, el proceso de tratamiento de fangos, como el bombeo o espesamiento de fangos, pueden tener que ser diseñados basándose en las direcciones de máxima producción diaria. Las cantidades totales de fangos a tratar se determinan mediante una serie de balances de sólidos del proceso de tratamiento.
El volumen del fango depende principalmente del contenido en agua, ya que normalmente el 90% en peso es agua, y sólo el 10% es de fango. Con la siguiente ecuación se puede calcular el peso específico global si la materia está formada por sólidos fijos (minerales) y sólidos volátiles (orgánicos):
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L /L∙ O = R /R∙ O /∙ O Donde:+ L es el peso de los sólidos.
+ /L es el peso específico de los sólidos.
+ O es la densidad del agua.
+ R es el peso de los sólidos fijos (materia mineral) + /R es el peso específico de los sólidos fijos.
+ es el peso de los sólidos volátiles.
+ / es el peso específico de los sólidos volátiles.
Y para calcular el volumen del fango podemos hacer uso de:
' = L
O∙ /y ∙ tL Donde:
+ L es el peso de los sólidos secos.
+ /y es el peso específico del fango.
+ tL es la fracción de sólidos expresada en tanto por 1.
Pero para realizar un cálculo aproximado, cuando el contenido en sólidos es conocido, sólo hace falta recordar que el volumen es inversamente proporcional al porcentaje de materia sólida contenida en el fango, según la siguiente relación:
'D 'M =
tM tD Donde:
+ 'D y 'M son los volúmenes de fango.
+ tD y tM son los porcentajes de materia sólida.
13.2. Captación de Fangos
El fango que se produce en las plantas de tratamiento de aguas residuales se tiene que transportar, para tratarlo, de un punto a otro de la planta, en condiciones variables entre un fango líquido o espuma, hasta un fango espeso. El fango se puede bombear fuera de la planta para tu tratamiento especializado en otros centros. Puede
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ser necesario utilizar tipos diferentes de bombas para cada tipo de fango.
Las bombas que más se utilizan para el transporte de fangos son las bombas de émbolo, de cavidad progresiva, centrífugas, de vórtice, de diagrama, de pistón a alta presión, y de émbolos rotativos. A parte de estos, también se han utilizado otro tipo de bombas, como las peristálticas, o del tipo de las bombas utilizadas para el bombeo de hormigón.
Para las espumas, las que se suelen utilizar más son las bombas de diagrama, y las centrífugas.
13.3. Pretratamiento de Fangos
Si se quiere conseguir que la llegada del fango a la línea de fangos sea constante y homogénea, a veces hace falta dilacerar, desarenar, mezclar y almacenar el fango.
La dilaceración del fango es un proceso en el que los sólidos de gran medida son cortados triturados en partículas más pequeñas para evitar obturaciones en los equipos rotatorios. Se necesita dilacerara en el bombeo con bombas de cavidad progresiva, centrífugas de camisa maciza, en filtros prensa, en el tratamiento térmico y en el oxidado con cloro.
Si no ha habido un sistema de desarenado antes del decantador primario, o este no funciona bien, es conveniente eliminar las arenas que hay en el fango. La forma más utilizada de extraer la arena del fango es aplicar una fuerza centrífuga para separar la arena del fango orgánico (desarenadores de ciclón)
El fango generado en el tratamiento primario, secundario y avanzado (si se da el caso), tienen características diferentes dependiendo de donde vengan. El fango primario tiene sólidos sedimentables, el fango secundario tiene sólidos biológicos y cantidades adicionales de sólidos sedimentables, y el fango del tratamiento avanzado contiene sólidos biológicos y sólidos de origen químico. Por lo tanto, hace falta mezclar el fango para conseguir que la alimentación a los siguientes procesos de tratamiento sea uniforme, La mezcla de los fangos obtiene mayor importancia en los casos en los que se tenga tiempo de retención cortos. La mezcla de los fangos se puede hacer de diferentes maneras: (1) en tanques de decantación primaria, (2) en cañerías, (3) en instalaciones de tratamiento de fangos que procuren
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largos tiempos de retención, y (4) en un tanque de mezcla independiente. Las plantas de capacidad inferior a 3800 m3/d, la mezcla se suele hacer en los decantadores primarios. En las plantas de grandes dimensiones, la eficacia óptima se consigue espesando los fangos en unidades independientes antes de proceder a su mezcla. Para asegurar una mezcla adecuada, los tanques de mezcla suelen estar equipados con mezcladores mecánicos y deflectores.
El almacenamiento de fango tiene una gran importancia en el tratamiento de fangos. Este se tiene que hacer para eliminar las fluctuaciones de la producción de fango y permitir la acumulación de estos durante periodos en los que las plantas en que los tratamientos siguientes estén fuera de servició (fines de semana, turnos de noche, máquinas inoperativas...). El almacenado de los fangos, es importante en los procesos de estabilización con cal, tratamiento térmico, deshidratación mecánica, secado y reducción térmica, para los cuales es importante asegurar que la alimentación sea de caudal uniforme.
Las plantas pequeñas suelen almacenar los fangos en los decantadores y en los digestores (almacenaje corto), y las plantas grandes suelen hacerlo en tanques de mezcla y almacenaje independiente (almacenaje largo). El almacenaje largo, puede ser de horas o hasta días, pero no es conveniente que el tiempo sea superior a 3 días, porque el fango se podría comenzar a deteriorar, y aumentaría la dificultad del proceso de deshidratación.
13.4. Concentración o Espesamiento
El espesado es un proceso que se utiliza para aumentar el contenido de sólidos del fango por eliminación de partes de la fracción líquida de este. Se puede realizar mediante procedimientos físicos, que incluyen el espesado por flotación, centrifugación y filtros de banda por gravedad.
13.4.1. Aplicación
La reducción del volumen de fango resulta beneficiosa para los procesos de tratamiento subsiguientes como la digestión, deshidratación, secado y combustión, desde los siguientes puntos de vista: (1) capacidad de tanques y equipos necesarios, (2) cantidad de
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reactivos químicos necesarios para el condicionamiento del fango, y (3) cantidad de calor necesario para los digestores y cantidad de combustible auxiliar necesario para el secado o incineración, o por ambas.
En grandes proyectos en los que el transporte se tiene que hacer con conducciones grandes y a gran distancia, la reducción del volumen de fangos, puede comportar reducciones de diámetro y económicas de las cañerías, y también reducir costes de bombeo. La reducción del volumen es deseable en los casos en el que se transporta fango líquido en un camión cisterna por su aplicación directa al terreno como acondicionador de suelos.
El espesado del fango se realiza de alguna u otra forma en todas las plantas de tratamiento (decantadores primarios, instalaciones de tratamiento de fangos, o unidades especialmente diseñadas). Si se utilizan las unidades independientes especialmente diseñadas, los caudales de sobrenadantes producidos se suelen retornar a la cabecera de las instalaciones de tratamiento. En pequeñas plantas, el espesado de fangos con unidades independientes no se hace por su elevado coste.
13.4.2. Equipamiento de Espesado
Espesado por gravedad
Se realiza en un tanque similar al utilizado en un tanque de sedimentación convencional (normalmente son de tanques circulares). El fango diluido se conduce a una cámara de alimentación central. El fango alimentado sedimenta y compacta, y el fango espesado se extrae por la parte inferior del tanque. Los mecanismos de recogida de fangos convencionales consisten en dispositivos que remueven el fango lentamente, promueven la abertura de canales para proporcionar salida al agua y favorecen la densificación. El sobrenadante se retorna a la cabecera de la planta. El fango espesado que se recoge al fondo del tanque, se bombea a los digestores o equipos de deshidratación (se hace necesario tener un determinado volumen de almacenaje). A veces, para aumentar el rendimiento del proceso se añade agua de dilución y, ocasionalmente, cloro.