Sistemas para la deshidratación de lodos y secado de fangos

• 1. Deshidratación de lodos y secado de fangos
• 2. Métodos para la concentración de los residuos líquidos
• 3. Comparativa entre proceso de concentración y secado de fangos
• 4. Consideraciones finales

1. Deshidratación de lodos y secado de fangos

Los efluentes industriales y urbanos contienen sólidos en suspensión de distinta naturaleza y tamaño. Durante el proceso de depuración de aguas residuales, estos sólidos son separados del agua para su posterior gestión, la cual se puede llevar a cabo mediante:

• Vertido controlado.
• Compostaje.
• Valorización como subproducto.

Estos residuos sólidos se presentan en forma de fango y son generados durante los siguientes procesos:

• Sólidos separados en tratamientos primarios, como son la clarificación por sedimentación o flotación por aire disuelto.
• Los sólidos generados por la coagulación y floculación de sustancias coloidales.
• Residuos procedentes de la digestión biológica de materia orgánica disuelta, que puede ser llevada a cabo por bacterias aerobias o anaerobias.

Los fangos resultantes de la separación de sólidos acostumbran a tener una baja concentración de materia seca, que raramente supera el 4–5 %.

Dado que la normativa prohíbe el vertido de estos lodos, es necesario deshidratarlos hasta alcanzar al menos un 30% de materia seca. El proceso de deshidratación permite reducir el volumen de los lodos, por lo que se minimizan los costes de transporte y de gestión final.

2. Selección de un proceso para la concentración de los residuos líquidos

La elección del método de deshidratación depende de factores como:

• Concentración inicial del fango: Fangos de baja concentración, como son los producidos en un decantador secundario (menor que 1 % MS), requieren un proceso intermedio de espesamiento antes de la deshidratación. En cambio, los generados mediante flotación por aire disuelto (DAF) alcanzan concentraciones adecuadas para su entrada al proceso de deshidratación sin necesidad de tratamientos adicionales.
• Naturaleza del fango: No es lo mismo deshidratar un residuo destinado a vertedero que otro valorizable (compost o subproducto). En el segundo caso, se justifica una mayor inversión tanto en el coste de la instalación como en el consumo energético.
• Espacio e impacto ambiental: La disponibilidad de espacio y los posibles efectos del fango producido (olores, vectores, filtraciones) condicionan la elección del sistema.
• Energía disponible: En industrias con excedentes energéticos (como vapor o agua caliente) puede ser más viable un sistema térmico.
• Ubicación geográfica: Las distancias a vertederos o restricciones ambientales locales también influyen a la hora de seleccionar una opción.

Los procesos más utilizados para la deshidratación de fangos son de dos tipos:

• Secado térmico.
• Secado mecánico.

2.1. Secado Térmico

Evaporación al vacío

Técnica altamente eficiente (>95 % de reducción volumétrica), basada en la evaporación del líquido a baja temperatura (30–40 °C) bajo condiciones de vacío. Permite la reutilización del agua condensada y la gestión segura del residuo concentrado.

Ventajas:

• Alta eficiencia.
• Recuperación de agua limpia y subproductos.
• Reducción de residuos.

Desventajas:

• Alto consumo energético.
• Inversión inicial elevada

Otras tecnologías térmicas

Existen otras tecnologías como son los tambores rotativos, los tornillos térmicos, o el secado solar, que es un proceso en desarrollo creciente.

Estos equipos se suelen utilizar en los siguientes escenarios:

• Cuando los residuos sólidos obtenidos tienen un valor añadido y pueden ser reutilizados como materia prima o sub-producto.
• Cuando el fango contiene una alta concentración de contaminantes peligrosos y debe ser enviado a vertederos especiales de alto coste.

Algunos ejemplos son: farmacéutica, galvanoplastia, curtidos, alimentación, tratamiento de lixiviados, etc.,

2.2. Deshidratación Mecánica

Filtro prensa

Sistema discontinuo que genera tortas de gran sequedad mediante presión hidráulica. Los filtros prensa son ampliamente utilizados en aplicaciones industriales, en tratamiento de aguas y en explotaciones mineras

Ventajas

• Alta sequedad, entre un 35–50%.
• Bajo consumo energético.
• Opciones manuales y automáticas.

Desventajas:

• Ciclos lentos.
• Requiere pretratamiento.

Filtro banda

Un filtro banda es un proceso continuo de menor coste y simplicidad operativa que un filtro prensa. Es una tecnología muy utilizada en la deshidratación de fangos orgánicos y de depuradoras urbanas.

Ventajas:

• Bajo coste.
• Operación continua.

Desventajas

• Menor rendimiento.
• Sensible a variaciones del fango.
• Menor sequedad de los fangos (15–25 % MS), lo que, en ocasiones, obliga a tratamientos complementarios mediante alguno de los siguientes procesos: mesas previas de escurrido, secados térmicos posteriores, etc.

Decanter centrífugo

Usa fuerza centrífuga para separar fases sólidas y líquidas. Es ampliamente utilizado para separación de aceites industriales y para la concentración de lodos procedentes de depuradoras urbanas.

Ventajas:

• Compacto.
• Rápido.
• Automatizable.

Desventajas:

• Consumo energético medio/alto.
• Mantenimiento elevado.

3. Comparativa entre procesos de deshidratación y secado de fangos

Como acabamos de comentar, los sistemas térmicos y los mecánicos son los más eficientes para la deshidratación de fangos procedentes de la depuración de efluentes.

A continuación, se muestra una tabla comparativa entre distintos procesos para la deshidratación y el secado de lodos:

Proceso	% MS	Consumo energía	Inversión	Lodos	Coste mantenimiento	Calidad del filtrado
Evaporación a vacío	≥ 95	Alto	Alta	Reciclables o tóxicos	Medio-Alto	Alta
Filtro Prensa	40 – 60	Bajo	Media	Espesados	Medio	Baja
Filtro Banda	20 – 30	Muy Bajo	Baja	Depuradora Urbana	Bajo	Baja
Centrífuga	30 – 50	Medio	Media-Alta	Diversos	Alto	Baja

Observamos que la selección del proceso más adecuado depende básicamente del tipo de residuo y de su posible valorización o toxicidad.

El secado mecánico por filtro prensa ofrece una gran eficiencia, ya que se obtiene una sequedad elevada con bajos costes de inversión e instalación, así como un consumo de energía bajo y un mantenimiento relativamente sencillo.

La evaporación a vacío es más adecuada cuando se desea valorizar el residuo, o cuando se necesita una elevada concentración del residuo debido a su peligrosidad o complejidad. En estos casos, se puede llegar a amortizar la inversión inicial y el elevado consumo energético.

Los filtros banda y las centrífugas son más aptos para elevados caudales de fangos simples como los procedentes de depuradoras urbanas. Proporcionan una concentración de lodos ajustada para vertederos estándar, y a unos costes de instalación y explotación relativamente reducidos.

4. Consideraciones finales

La depuración de aguas residuales genera fangos con baja concentración que deben transformarse en residuos sólidos estables para su manipulación y gestión. Las administraciones regulan su disposición en función de su peligrosidad y sequedad, exigiendo un mínimo del 30 % de materia seca.

Las plantas de tratamiento suelen incorporar sistemas de secado (mecánicos, térmicos o combinados) para cumplir estos requisitos. La combinación de tecnologías suele ser la opción más eficiente.

Algunas industrias, en lugar de invertir en estas instalaciones, optan por enviar sus residuos líquidos a gestores externos, lo que implica un mayor coste por tonelada tratada de lodos.