GS a

Universidad Politécnica de Madrid

T E S J S

SECADO P E LODOS DE AO-TTAS r?ESTDD"ALES DOP. P T L T D 1

CXOM— EVAPO.P.ACTON !-TAT-JP.AL # — ERAS DE SECADO

•oor

José' Rubio* Bosch

T* scufila Técnica Suprrior de Ingenieros de Caninos

"O. r» v> s> 1 Th l a r i f r í e np.j.GS y •.-'"!iartos

Madrid, Septi.emhre 1,976

ii -

R E S U" M E N

El trabajo se ha. planteado, cono la recopila

ción de los datos obtenidos por el autor en el trans­

curso de cinco años de contacto diario con la Explota

ción y Mantenimiento de Estaciones Depuradoras de -

ATtias. Residuales dej Excmo. Ayuntamiento de Madrid, -

al correspondorle la responsabilidad de dirigir la era

presa contrat±sta. de dicho Servicio. Después el plantea

miento ha derivado a un trabajo de investigación, tan

to en el laboratorio, como sobre modelo.*? reales.

La. finalidad ey^ la da mejorar» Xa explota. —

ción. y suministrar al proyectista parámetros, rara la

correcta definición de un elemento importante dentro-

de una instalación de depuración. Las limitaciones -

del trabajo son las que imponen la investigación de-

un fenómeno en dependencia directa de las condiciones

climatológicas. Por otra parte la lógica, aunque no -

aconsejable, benevolencia con la iue juzgarnos nuestras

propias aportaciones originales a un tema. La autocrí

tica y la autolimitación es, difícil, poro se ha pro­

curado aplicar al máximo.

Las conclusiones más relevantes vneden ser:

- iii -

Fijar la rranulonetría del filtro en una talla

afectiva, entre 0,2 y 0,4 mm. y un coeficiente

de uniformidad menor de cuatro,

Determinar one 1? velocidad de drenaje oscila-

entre k l/n.2. hora las primeras 8 horas v i l /

m2. hora las restantes.

Se ha relacionado el secado de salidos en prjD

cesos industriales, con el seca.óo de lodos en

eras.

Se ha determinado que para una zona pareeida-

climatológicamente a Madrid el numero de ci —

clos de secado es de 12 por año.

Se han obtenido fórmulas teóricas, .ie nos —

dan la reducción de voli.'men 3/ el tiempo de du

ración de nn cilo de secado en unas condicio­

nes climatoló^icas dadas.

iv -

A G H A D P C I M TENT 0

Al director rie la te*sis.

A3 Exorno. Ayuntamiento de F-?adrid, en cnyns Depura

doras ha. realizado los ensayos.

A la emnresa en "Vfi presto mis servicios por I P S -

facilidades dadas para realizarla.

A las personas que han colaborado en los ensayos.

A la Escuela de Ingenieros de Caninos, por el espi_

ritu de superación que me inculcó en su día.

A mi familia.

- v -

I N D I C E

1. INTRODUCCIÓN

PRIMERA PARTS.- PRESENTACIÓN GENERAL

2. SECADO H E LODOS

2.1. Introducción

2.2. Definiciones y Teoría General

2.2.1. Lo^os

2.2.2. Constitución de los lodos

2.2.3. Características de los lodo

2.2,4,'Procedencia de los lodos

2.2.5. Cantidades de lodos

2.2.6. Manipulación de los lodos

2.3 • Deshidr?»tación de los lodos

2.3.1. Filtración. Leyes Generales

2.3.2. Eiltracion superficial

2.3.3* Filtración profunda

2.3.4. Filtración de lodos

2.3.5. Transmisión de calor. Leyes Generales

2.3.6. Centrifugación

2.3.7. Otros sistemas

- vi

2.4. Métodos de secado de lodos ^e

2.4.1. Naturales 45

2.4.2. Filtración mecánica 47

2.4.3. Centrifugación 57

SEGUNDA PARTID.- ERAS DE SECADO

3. REVISIÓN DE BIBLIOGRAFÍA SOBRE EE'S DE SECADO

3.1» Introducción 62

3.2. Eras de secado 62

3.2.1. Definición 62

3.2.J2. Descripción del proceso 63

3.2.3. P o m a de las eras 65

3.2.4. C-ranulonometría de la nasa fil - 67 traite.

3.2.5. Superficie necesaria 68

3.2.6. Humedad de Ion lodos 70

3.2.7» Retirada de lodos secos 72

3,2,8, Otros factores a considerar 74

3.3» Conclusiones 75

4 r>' r; 'p"!'P? 'Tj f.A C l O r í T~>E I O S P 'VEA.r 'ETECS PIJAm ' I Í E ^ T ' V L E S

DEL DIKEvSI0>rAD0 DE ERAS DE SECADO. 79

4.1, Introducción . f y

4.2. Descripción del proceso. 80

4.2.1. Volumen de lodos, * 80

4.2.2. Conducciones de lodo y llenado 82 de eras.

4.2.3. Separación por flotación de s¿[

lidos. 84.

- vil -

4.2.4. Filtración 85

4.2.5. Evaporación 86

h.2.6. Retirada de lodos 89

4.2.7. Renovación riel filtro 90

4,3• Determinación de parámetros 91

4.3.1. Introducción 91

4.3.2. Dimensiones de la era 92

4.3.3. Oranulometría del filtro 93

4.3.4. Reducción de volumen 99

4.3.5. Factores climatológicos 110

4.3.6. Humedad de los lodos 112

4.3.7. Calculo teórico del ciclo de

secado. 117

5. C0T-- LU.SX0'"r"íS 121

6. .R-ITU-IO -R "S\TA 125

7. A N E J O S

N5 1 Ensayos y cálculos de laboratorio.

1.1. Introducción 130

1.2. Ensayo de secado en laboratorio 130

1.3. Ensa^^o de sefru.imd.ento de reducción de

volumen de 3 os lodos vertidos a UTLPI - l4l

era de secado.

1.4. Ensayos para la determinación de hune

dades y sólidos de filtrarlo. 153

- viii -

1.4¿1 Seguimiento de secado de lodos

en eras expprinentales, 153

1,4.2. Seguimiento de sólidos de fil

trado en eras experimentales. 157

1.4«3» Seguimiento de secado de lodos

en eras de la estación depura­

dora de El Pardo y Manoteras. 158

5. Jvnsayos de determinación de velocida­

des de filtración. 159

2 Ensayos de franulometría de arenas.

1. Introducción 168

2. Definición de parámetros 168

3. Método ^e enspyo-, 169

4. Resultados 171

3 Datos climatológicos

1 Introducción 201

2. Cup.drod, resúmenes y curvas 201

1.

1.- I N T R O D U C C I Ó N '

1. INDRODUCCION

La depuración de las aguas residuales es una

necesidad del genero humano, para conservar el equili

brio del "ecosistema" de los seres vivos en la natura

leza.

El agua es un medio finito y por tanto hay -

que administrarlo. Hasta este siglo el problema podía

ser el abastecimiento. Los avances tecnológicos, "per­

miten transportar el agua hasta los núcleos urbanos -

desde puntos muy alejados y con grandes variaciones de

cotas topográficas.

El paso siguiente a considerar es la calidad

del agua <~ue se proporciona al usuario. De esta nece­

sidad nace la tecnología del Tratamiento del Agua. Se

consiguen correcciones de las características fisicas

y químicas del agua de forma que aguas de muy mala cal

lidad, se pueden transformar en aceptables, siendo el

prácticamente linico, factor económico el oue limita -

la aplicación de los procesos.

Una vez el usuario ve colmadas sus necesidades

olvida generalmente, que el agua la devuelve al medio

con materias que deterioran su calidad. Se ha producá,

do la CONTAMINACIÓN del agua.

El .incremento de consumo va ligado al grado-

de desarrollo y en cierto modo al de concentración ur

baña. Se presenta pues, el problema de grandes masas-

de agua contaminada que deteriora las corrientes de —

agua que servirán para usos posteriores. La contamina

ción del agua es un problema que afecta al medio de -

una forma considerable y por tanto se desarrolla, una

tecnología que pueda corregir este desequilibrio. Nace

pues la Depuración de aguas residuales e industriales.

En sur inicios se resume a simples depuraciones

físicas, decantaciones, que se muestran insuficientes

o muy costosas y se trabaja en la investigación de -

otros campos. Se recurre a la corrección química, fio

culación, pero el enorme costo hace que se siga, inves

timando y nace la depuración biológica. La combina --

ción de los tres métodos, fisleos, biológicos y ouirni

eos, es la base de la depuración de las aguas contami

nadas. Esta, consiste en esencia en eliminar los sóli­

dos incorporados a ella y en reajustar el equilibrio-

de oxigeno necesario para que exista la posibilidad -

de vida en ella.

La eliminación de los sólidos, se consigue por-

medio de una separación, física o química, del medio-

acuático, en forma de un concentrado con un alto por­

centaje de humedad. ICs decir una vez, separados los —

sólidos del agua, hay nue disponer el sistema de eli­

minar el concentrado resultante.

Las alternativas oue se presentan son simples.-

Una es conseguir un secado que los haga manejables e—

incluso reutilizables, otra el vertido a grandes masas

de agua, una vez estabilizadas (materia inerte). Esta

ultima alternativa no parece recomendable ya que para

conseguir, su total estabilización, es un proceso muy

dificil y siempre estaremos-aportando, materia conta­

minante.

Llegamos puós, a la alternativa de secar una -

matória que se encuentra diluida, en una cantidad ca­

si siempre inferior al ocho por ciento. Las técnicas—

son variadas y pasamos desde la incineración, hasta -

el secado natural, producido por la evaporación solar

y el filtrado en lecho de arena (ERAS DE SECADO)

Este último método, aunque el más primitivo y—

simple, ofrece un claro campo de aplicación, para, nú

cieos de población pequeños y más en una nación de -

clima muy soleado. Al iniciarse las técnicas de depu

ración de aguas residuales, el secado de lodos se -

hacia prácticamente, por eras de secado. Posterior -

mente se fué* mejorando las técnicas de secado, intro

duciendo elementos mecánicos míe provenían de proce­

sos industriales dondela separación sólido-liauido,-

era una parte esencial del proceso de fabricación. -

Métodos como la filtración mecánica por aplicación -

de presión (filtros prensa) o depresión (filtros pren

sa) muy usados en la industria se incorporan a la -

técnica de depuración de a.-Tuas residuales. El paso -

final en la eliminación de los lodos, ^nede estar -

en reducirlos a cenizas mediante la incineración. Se

reduce al minimo volumen y se elimina toda posibili­

dad de contaminación al poder asegurar una casi to -

tal inocuidad contaminante.

Parece pnos rjue las eras de secado han quedado

anticuadas y que no se debería tratar de ellas mas -

oué como una consideración histórica. Pero hay un -

factor, el económico, que las hace rentables para -

los núcleos de pequeña población.

Las eras de secado son tratadas en la mayoría-

de los textos de una forma siiperficial y sin profun­

dizar en su estudio. Por tanto considerando las nece

sidades de depiiración de los pequeños núcleos, la ±n

fluencia que tiene en el secado por este método la —

climatología y la noca o casi nula definición de los

parámetros básicos de diseño, esta tesis se propone

definir unos parámetros oue permitan al proyectista-

diseñar más eras funcionales y efectivas.

Para definir lasaras de secado se ha atendido

a los siguientes elementos:

- Definición de la granulonetría del filtro.

- Definición de la geometría de la obra civil.

- Definición de la superficie necesaria

La metodología seguida en la obtención de conclu

siones originales ha sido doble:

A) Recopilación de la experiencia del autor en los

cinco años de explotación de las Plantas Depura

doras del Tíxcmo. Ayuntamiento de Madrid como in

geniero de la empresa contratista de dicho ser­

vicio.

B) Ensayos v determinaciones realizados en el Labo

ratorio de la citada empresa y en la de la Escue

la de Caminos y en eras en modelo reducido cons

truidas especialmente para este trabajo.

Hay rue señalar que el fenómeno de secado por —

eras es un proceso natural y por t-mto hay oue contar—

con i?n factor, la. climatología, ^ue lo hace variable y

solo cuantificable de una forma relativa y por aproxi­

mación a otros fenómenos parecidos en la industria pe­

ro perfectamente controlados.

6.

PRXMERA PARTE

PRESENTACIÓN GENERAL

7.

Z. SEGADO DS LODOS

2. SECADO DE LODOS

2.1. Introducción

Se denomina "lodos" de aguas residuales a las

suspensiones, más o menos concentradas, de las subs

tancias contaminantes eliminadas de la fase liquida

en el proceso de depuración y substancias añadidas-

en el tratamiento para mejorarlo (reactivos)

Estas suspensiones una vez separadas del agua-

hay que darles un destino final. Pueden ser reutili

zados como abonos, o simplemente eliminados. La eli

minació*n puede ser mediante descarga a vertedero, -

vertido directo al mar, inyección en el suelo o in­

cineración. En los casos de reutilización o descar­

ga en vertedero es necesaria una concentración de -

la suspensión, es decir producir un SECADO,

2.2. Definiciones y Teoria General

2.2.1. Lodos.—

Cuerpos contaminantes eliminados de la fase 1±

quida, a lo largo del tratamiento de depuración de­

aguas, cualquiera que sea su naturaleza, mas o menos

concentrados en suspensiones acuosas.

2.2.2. Constitución de los lodos

— Materias granulosas minerales (arena, limo,

escoria, cascarilla) de elevada masa especí.

fica.

- Materias floculadas o gelificadas proceden­

tes generalmente de las partículas coloida­

les (orgánicas o minerales) que engloban un

Esta agua ligada necesita, para su liberación, una

energía suplementaria.

2,2*b. Procedencia de los lodos

Los fangos pueden proceder de los siguientes -

procesos de la depuración de agua:

a) Los sólidos densos, principalmente minerales se_

dimentados de aguas turbias de río, con o sin coagulación

b) Los sólidos floculentos, minerales y orgánicos-

sedimentados de aguas superficiales coaguladas o conten!

dos en las aguas de lavado de los filtros de agua.

c) Los sólidos'floculentos, principalmente minera­

les, precipitados por aireación o por productos químicos

de aguas que contengan hierro o manganeso en solución.

d) Los sólidos densos principalmente minerales, ob

tenidos como suspensiones espesas despuós de la precipi­

tación de aguas duras o despuós de la evaporación de aguas

salinas.

e) Los sólidos densos, principalmente minerales, -

obtenidos como arenillas en los desarenadores.

f) Los sólidos de tamaño considerable, principal -

mente orgánicos, obtenidos por las rejillas y tamices de

las aguas residuales.

g) Los sólidos flotantes, principalmente orgánicos

obtenidos como espumas o natas de las aguas residuales -

en los tanques de flotación, desnatado o de sedimentación.

h) Los sólidos que se sedimentan, principalmente -

orgánicos, obtenidos como lodos de los decantadores de-

aguas residuales.

2.2.5. Cantidades de lpdos

Laj estimaciones de las cantidades probables se

pueden basar en los análisis de las aguas que se -

van a tratar en las plantas de depuración. Los lo­

dos extraídos de los tanques de sedimentación y -

coagulación y de las aguas de lavado de filtros va

rian enormemente con la naturaleza del agua.

En estaciones de depuración de aguas residuales

domesticas, se puede hacer una estimación, a'partir

del numero de habitantes, teniendo en cuenta el —

proceso que se utiliza, ya que conociendo la con -

centración de solidos en las aguas, la retención -

que se obtendrá en el proceso y la concentración -

teórica de los fangos obtenidos se puede hallar -

los litros por habitante y día.

La experiencia obtenida en las plantas de Europa

y America, permite establecer la siguiente tabla -

(Im hoff)

2.2,6, Manipulación de los lodos

Lo ; lodos húmedos hay nue transportarlos desde

los lugares de obtención decantadores, desnatado—

res, rejillas y tamices) hasta los aparatos donde

se acondicionan para su eliminación (espesadores,

digestores, filtros, hornos, bombeos)

El transporte de lodos se realiza generalmente

por tubería, ya que es normal tener que sobreele­

varlos ya que su obtención, se realiza en las par

tes profundas de las instalaciones. La conducción

puede ser tambión por gravedad en canal abierto.

Hay que considerar que los lodos son sustancias

pseudohomogeneas y que por lo tanto su comporta -

miento hidráulico es complejo. Muchos de ellos son

fluidos no newtonianos con propiedades plásticas-

en lugar de viscosas. Por tanto su resistencia al

flujo será función de su concentración.

Su comportamiento hidráulico es complicado, d€í

bido a que la mayoría son tixotrópicos (sus propie

dades plásticas cambian durante la agitación y la

turbulencia) Los gases desprendidos durante el -

transporte dificultan el comportamiento hidráulico

En general persiste el flujo laminar o de tran

sición, a velocidades relativamente altas (0,5 a

1,4 rn/sg.) para, suspensiones espesas que circulen

en tuberias de 5 a 12 pulgadas.

A velocidades turbulentas se comportan en for­

ma similar a la del agua.

Una relación que nos da la perdida de carga —

para un regimen laminar de liauidos plásticos en -

tuberias (se basa en la fórmula de Poiseulle)

h.io. x. §*\ I í¡

en donde:

h = en metros

1 y d = longitud y diámetro

v = velocidad del lodo

tk 35 coeficiente de rigidez

t - esfuerzo cortante en el punto de fluencia

P = densidad

Los términos dentro del paréntesis, son análo­

gos a la viscosidad cinemática de un liquido newto

niano.

La tixotropía hace dificil la determinación de

*L Y % n o siendo satisfactorias las pruebas de vijs

f t cosimetría,

Para lodos espesos digeridos los valores de n

y T son 0,o3 y 0,1 y para los activados frescos de

baja concentración de solidos (Z fo) T no se puede-

medir £ n/p e s prácticamente la viscosidad cinemá­

tica del agua.

Los lodos frescos tienen una perdida de carga-

que varía entre 1,5 y ^ la del AGUA LIMPIA.

En regimen turbulento, la perdida de carga su­

fre un incremento de 1$ por cada Vf> de aumento en-

contenido de sólidos.

Las velocidades de transporte de fangos debe -

ran ser lo suficientemente altas para que no se —

produzcan sedimentaciones. Pero hay que considerar

que en algunas partes de la estación, no nos inte­

resa la rotura del floculo (ejem. Recirculación a

activación) En estos casos se recomienda los eleva

dores por aire que actúan al producir una variación

de presión

En el bombeo de lodos se utilizan para peque -

ñas velocidades bombas de pistón, de diafragma, he

licoidales y eyectores de aire comprimido. Para, ve

locidades mayores de 2 m/sg. se utilizan bombas cen

trífugas.

Se procurará que en las redes de transporte de

lodos exista la posibilidad de conectar a&ua a pre

sión para desatascarlas, ya que al interrumpir el-

funcionamiento se secan los lodos y las ostruyen.-

En esta misma linea de actuación es recomendable -

que vayan canalizadas por galerías visitables las—

tuberías enterradas ya que se facilita la repara —

ción.

2.3 • Deshidratación de los lodos

El componente principal de los lodos, es el

a p a , Un lodo tipo, puede contener el 95^ de agua, -

Por tanto la eliminación de ella es el objetivo primor

dial, para reducir su peso y volumen que facilitara su

manejo y evacuación. De la importancia del contenido -

de agua nos da una visión la figura 2,3.1 en la que se

representa la marcha decreciente del volumen del lodó-

por concentración y secado.

ESPESAMIENTO

PERDIDA DEL AGUA EN ESTANQUES DEFANGO

T-\ PERDIDA DEL AGUA Y SECADO EN ERAS

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 CONTENIDO DE AGUA %

ESTADO DEL LIOUIDO Y - _ . , - . _ „ _ . FANGO BOMBEABA CONSISTENTE DISEMINABLE

Pig. 2.3.1 Disminución del peso y volumen del

lodo, por perdida de su contenido-

de agua.

El agua está, en el fango en las dos condicio

nes de agua libre y agua ligada. La primera es drena -

ble, o se puede eliminar por decantación prolongada. —

El agua ligada la podemos suponer que se encuentra bajo

tres condiciones:

a) Agua retenida capilarmente.

b) Agua retenida dentro de cada partícula

(humedad de la partícula)

c) Agua perteneciente a las moléculas qui

micas, que constituyen las partículas.

Esta agua ligada, solo puede eliminarse con -

un aporte de energía, correspondióndole una energía de

enlace, tres veces superior a la de vaporización del —

agua pura. Para hacer transportables los lodos, hay -

que hacer desaparecer también parte de esta agua liga­

da.

Por tanto la deshidratación de los lodos se -

realizará, en las formas siguientes:

a) Filtración o drenaje simple sobre una-

membrana filtrante.

b) Filtración o drenaje mecánico, ya sea-

por medio de vacio o presión,

c) Evaporación por medio de aportación de

energía calorífica.

2.3.1 Filtración. Leyes Generales

La ley general nue rige el proceso de fil­

tración, es la de Darcy, que dice que la perdida de -

carga del fluido es proporcional a la velocidad de fil

tración.

V = K P = -ig P (2.3.1)

Siendo: V = velocidad de filtración

n = viscosidad dinámica

R = resistencia del medio

P = perdida de carga

La filtración podrá ser, superficial o pro-^

funda. Es superficial, cuando las partículas son superito

res al diámetro de los poros de la masa filtrante. Se -

forma entonces una torta de filtrado. Si los poros son­

de mayor tamaño que las particulas a filtrar, estas que

darán retenidas en el interior de la masa filtrante, -

llamándose entonces filtración en profundidad.

2.3.2 Filtración superficial

Si consideramos la filtración superficial -

la resistencia del medio R, de la ecuación de Darcy, -

será la suma de la de la torta Rg¿ más la de la membra­

na Rmm

La ecuación (2.3»b) se representa en la figura. 2,3.2

Fig. 2.3.2

Esta integración sólo es correcta en la medida

en que puedan considerarse constantes P, », r, C y

lo que no es exacto en el caso de P y n#

R m

Si se prolonga, durante un tiempo bastante lar

go la filtración de un volumen determinado de torta, —

se llega, en primer lugar, a un punto de ruptura de la

curva, más allá del cual la sequedad aumenta muy lenta

mente hasta alcanzar la sequedad límite de la torta.

r se expresa en S /g o en cm/g según -la. dimen—

sión elegida para P(g/cm o dinas/cm ) La segunda uni-

dad, la más utilizada, es 10 veces mayor que la prime

ra.

El valor de r aumenta con la presión, según

una ley de la forma

r = r 0^0,5 c 0 y s (2-3-5)

Generalmente asimilable a

r = r o •> cy ( 2 . 3 . 6 )

y r - son, respectivamente, los valores

de las resistencias específicas a 0 y 0,5 bares.

r o

r c se utiliza, generalmente, en la compara-

clan de diversos lodos.

r se denomina coeficiente de filtrabilidad a -

la presión P.

s es el factor de compresibilidad del lodo se­

gunda característica fundamental Cuanto menor es óste,-

mayor es el efecto de la presión en la velocidad de fijL

tración.

2.3#3 Filtración profunda

Los estudios matemáticos parten de las ecuacio

nes siguientes:

ecuación de Ison

— = PC (2.3.7) di

(valida en 1^ aproximación)

ecuación de Darcy

dP KV (2.3.8) di

En las cuales:

C — es la concentración de un agua en materias

en suspensión.

V — es la velocidad de filtración calculada so

bre una superficie perpendicular al flujo,

I — es la distancia de una sección cualquiera-

del filtro a la sección de entrada,

K — es el coeficiente de Darcy

P - es el coeficiente de filtración

P — es la perdida de carga

a) Balance de materias

Sea un elemento de lecho filtrante de longi­

tud di y de sección S, siendo C la concentración a la -

entrada y C 4 dC/dl la concentración a la salida. Sea -

q la masa de materias retenidas por unidad de volumen -

del lecho. El balance de materias se expresa por la -

ecuación siguiente:

(2.3.9)

SV dtC = SV dt { C 4 dC J di

( U X )

di) 4 S di dq

que, finalmente, equivale a:

•dC _ 1 d£ (2.3.10) di *"• V dt

Utilizando las ecuaciones (2.3.7) y (2.3.10) -

pueden determinarse el atascamiento del filtro y la con

centración de materias en suspensión del agua filtrada.

La ecuación (2.3.8) da el valor de la pórdida de carga.

Se plantea una dificultad por el hecho de —

que los coeficientes P y K son función del atascamiento

y deben establecerse hipótesis en relación con sus varia

clones.

b) Atascamiento de un filtro

El coeficiente de filtración P varía entre -

íicial P y O. Entre < o J

pone una variación lineal P = P

un valor inicial P y O. Entre estos dos puntos, se su-

\ i - a- j (2.3.11)

q) el atascamiento de la materia filtrante (masa

de sedimento por volumen unitario del lecho)

q l) valor máximo de q

Integrando las fórmulas (2.3.7) y (2.3.10) se

obtiene:

2- = 1 - e - A t (2.3.12) ql 1 4 e - At (Pol - 1)

con: A = __o o ql

c) Calidad del agua filtrada

Si L es la altura de la capa filtrante, se tiene

C C L

o (2.3.13) " - A t / Pol - 1) 4 e (e '

Si se desea cue el agua filtrada tenga una concen

tración igual o inferior a un valor determinado CT. , pue­

de calcularse el valor de t a partir de la ecuación ante­

rior, siendo conocidos los restantes factores.

d) Pórdida de carga

La variación de k, coeficiente de Darcy, es, por-

hipótesis, de la forma:

(2.3.1^) K K

o

1 4 (a - 1) q

Q l

1 - £ q l

Integrando la ecuación de Darcy, se obtiene:

P = K V y - . „ o > Po

que se descompone en dos términos:

— uno, K VI corresponde a un flujo clásico en me_

dio poroso no atascado;

- el otro corresponde al atascamiento de la capa-

filtrante.

Utilizando la ecuación (2.3.15) pueden estudiarse

las curvas de atascamiento y de pérdida de carga. IguajL

mente, puede calcularse el tiempo t necesario para al -

canzar el valor máximo P de pórdida de carga Pma__«

2.3.4 Filtración de lodos

La filtración de lodos ya sea natural o me­

cánica, responderá a la aplicación de la ley de Darcy —

oue se ha obtenido en la forma t_ = a + OV (2.3 • *0 según v

se ha definido anteriormente.

2.3»4.1 Resistencia especifica del lodo

La resistencia específica del lodo (o coefi

ciente de filtrabilidad a una presión diferencial de -

0,5 bar) es una magnitud esencial, eminentemente repre­

sentativa del lodo. El proceso de.acondicionamiento ten

drá por objeto reducir esta resistencia específica, de­

forma aue se acelere la filtración.

La resistencia específica, r, se expresa en

cm/g en el sistema C.G.S.

Influye en ella el porcentaje de materias coloida­

les que contiene el fango; en el caso de aguas residua

les urbanas, esta proporción de materias coloidales -

sigue sensiblemente la de las materias volátiles, y —

en la figura 2,3,3 se han representado "zonas" relati

vamente características de lodos frescos y lodos digje

ridos.

Resistencia especifica r(cm/g)

10 1 4

10 13

10

10

12

"// mí ,ié;¡lmm

40 50 60

primarios •activados

Fangos primarios frescos

70 80 % matarías orgánicas

Pig. 2.3*3 Resistencia específica de lodos

(fangos) urbanos

Teóricamente, la resistencia específica de -

un lodo es independiente de la mayor parte de las con­

diciones de secado; es una característica propia de la

materia, independientemente de su concentración.

Sin embargo, en la práctica, el valor carac­

terístico inmediatamente utilizable es el coeficiente-

de filtrabilidad R, para una presión diferencial dada;

en la mayoría de los casos, R es función de P.

2*3*^,2 Compresibilidad del lodo

Al aumentar la presión diferencial, se produ

ce, un cierre de los poros de la torta, que da lugar a

una resistencia mayor a la filtración. El coeficiente-

de compresibilidad del lodo interviene en la definición

del coeficiente de filtrabilidad, según la relación;

28.

R = 2 s r „ - PS •

En el caso de lodos minerales y granulosos, la

materia es prácticamente incomprensible y s = 0. Esto -

sucede con precipitados cristalinos (sulfato calcico -

carbonato calcico - fangos de descarbonatación, sin -

ayudante de floculación - tierra de infusorios, etc.) -

Puede trabajarse entonces a presiones diferenciales muy

fuertes. Los lodos procedentes de las aguas residuales-

urbanas tienen coeficientes de compresibilidad que va -

rian entre 0,7 - 0,8 para lodos frescos primarios, y -

Q$95 para lodos activados puros con muchas materias pro

teínicas.

Con muchos lodos orgánicos, existe una "presión

crítica" por encima de -la cual el cierre de los poros -

de la torta es tal que se hace imposible todo drenaje,-

Con lodos residuales urbanos, por ejemplo, no interesa-

prácticamente una presión de filtración superior a 15 -

bares.

2*3.k.3 Sequedad límite del lodo

Si se filtra un lodo a una presión diferencial

elevada (de 5 3L 15 bar), la curva de filtración t/v =

f (v) presenta la forma característica de la figura -

¿ . ¿ . ¿ .

Se observan tres partes en la curva:

- una parte rectilinea en la que se respeta la-

ley general de la filtración, como en el caso

de una presión diferencial menor (de 0,5 si 1

bar por ejemplo) La pendiente de la recta co­

rresponde a la definida anteriormente;

29.

una parte asistótica en la que, al aumentar

el tiempo de filtración, no aumenta el volu

men de filtrado, Una serie de fenómenos comple

jos, como son la compresión diferencial de-

la torta, el aumento de la viscosidad del —

filtrado, el atascamiento del medio filtran

te y la deformación de los aglomerados de -

la materia por efecto de la presión, produ­

cen este "blooueo"

una zona de enlace

Se define precisamente como "sequedad íirai-

la sequedad «de la torta o

un tiempo infinito de filtración.

te" ST , la sequedad «de la torta obtenida despuós de L

Mediante las curvas ST = f (p) puede deterrni

narse aproximadamente, en el caso de filtraciones a-

gra.n presión a la cual debe operarse para obtener la

sequedad deseada. La presión elegida deberá ser tal—

que el punto de funcionamiento se encuentre antes del

punto' de enlace esistente, si auieren mantenerse unas

condiciones de explotación aceptables (cadencia de -

filtración suficientemente rápida)

La sequedad límite será igualmente tanto más

elevada cuanto menor sea el contenido de materias co

loidales del lodo.

2.3.5 Transmisión de calor. Leyes Generales

El secado térmico es el procedimiento idó­

neo, para eliminar la humedad de los lodos. Hay que con

siderar que si no se utiliza de una forma general, es p

por el coste económico. Solo interesa en los casos en-

que se pueda utilizar el lodo desesecado, como recupera

ble para un proceso industrial, o que el volú*men sea —

factor predonimante en el proceso de eliminación. Los -

lodos de una gran aglomeración urbana sin posibilidad —

de vertido directo al mar, ni con vertederos a corta -

distancia, pueden hacer aconsejable la incineración dé­

los lodos. El estudio de la transmisión de calor, que -

a continuación se describe, es la teoria general de la-

ingenieria de procesos industriales básicos. Aunque para

esta rama de la tócnica, es elemental, se pretende que-

sirva de base para la explicación del secado natural de

lodos.

2.3.5*1 Energía calorífica

La idea de calor está supeditada a la idea

de su transmisión desde un cuerpo a otro de menor tempe*

ratura, pudiéndose, por lo tanto, definir el calor como

aquella forma de energía que se transmite gracias a una

diferencia de temperaturas. Sí dos cuerpos se hallan en

contacto, el calor se transmite del uno al otro directa

mente por conducción. Cuando no están en contacto tam -

bión hay transmisión de calor, bien sea por convección-

o por radiación.

Estos tres mecanismo, por los que se trans

mite el calor, pueden definirse de la siguiente manera:

Conducción es la transmisión de calor de -

una parte a otra del mismo cuerpo o de dos cuerpos que

eo onnifintmn en contacto físico, sin que tenga lugar -

Convección es la transmisión entre un punto

y otro de un fldido, entre un fluido y un sólido, o entre

dos fluidos, gracias al movimiento o mezcla de los flui­

dos considerados. Si el movimiento se debe únicamente a-

las diferencias de densidades producidas por las diferen

cias de temperaturas, el mecanismo recibe el nombre de -

convección natural, y si el movimiento se favorece por -

procedimientos mecánicos, se denomina convección forzada

Radiación es la tranmisión de calor oue tie

ne lugar por absorción de energía radiante. Los cuerpos-

emiten ondas electromagnéticas en todas direcciones, y -

a todas las temperaturas. La propiedad más inportante de

dichas ondas es la de transmitir energía. Cuando éstas -

inciden sobre un cuerpo, una parte resulta reflejada, -

otra es transmitida, y el resto se absorbe. Aunque las —

ondas absorbidas pueden transformarse en otras formas de

la energía, como sucede en las trasnformaciones fotoquí­

micas, por lo general se transfornan en calor. La luz es

energía radiante de este tipo, pero de menor longitud de

onda o mayor frecuencia. Las ondas electromagnéticas que

emite el Sol atraviesan el espacio en línea recta, pro -

porcionando a la Tierra luz y calor.

En realidad, la transmisión de calor se ve­

rifica, simultáneamente, por más de uno de los mecanis -

mos citados. En cualquiera de los casos, la velocidad de

transmisión se expresa como cociente entre un potencial-

térmico (diferencia de temperaturas) y una resistencia.

dQ __ Dif. de potencial _ T- - T -

dt Resistencia i/TTA "~

z VA (T± - T2) (2.3.16)

En donde

—^ = velocidad de transmisión calorífica (en Kcal/hora) dt en la dirección del punto 1 al 2.

t = tiempo (en horas)

T_ = temperatura en el punto 1 (en se)

T« = temperatura en el punto 2 (en ^c)

U ar coeficiente global medio de transmisión calorífica

(en Kcal/hora) (ec) (m2) .

A = superficie de transmisión en (m ) •

El producto del coeficiente global, U, por la su

perficie, A, es el inverso de la resistencia (l/UA). U es

una conductividad, o sea, el inverso de una resistividad,

y constituye un mótodo fácil para comparar y relacionar -

las velocidades de transmisión de calor.

2*3*5.2 Desecación de solidos

Consideremos el secado de un material -

poroso e insoluble, colocado en una bandeja aislada; el-

medio secante es aire caliente que circula sobre su su —

perficie y que proporciona directamente por transmisión

el calor necesario para la evaporación del agua y la ca­

lefacción del sólido. Si la velocidad del aire es tal -

que, virtualmente resulten inafectadas su temperatura, -

su humedad y su velocidad, se^obtienen unos resultados -

como los representados en la figura 2.3«5 que dan el -

de agua evaporada por hora y por kilogramo de salido

seco)

h-Periodo Periodo Periodo Periodo

•- ii * h i -*\*\0*\

XS=EXA

Contenido total en humedad, X. Kg/Kg

Pig. 2.3.5Velocidad de desecación en función de

la humedad total.

Se construye así la curva caracteristica de

la velocidad de desecación, curva que refleja el paso por

distintos períodos a medida que la humedad del sólido se

reduce desde un elevado valor inicial hasta el pequeño -

valor final, y que son los siguientes:

PERIODO I - Período inicial, durante el-

cual la velocidad de secado aumenta o disminuye rápida -

mente, desde un valor inicial. Su duración es relativa -

mente corta y en algunos experimentos no llega a obser -

varse, ' *

PERIODO I. - Primera etapa de secado, en -

la-cue la velocidad de desecación es constante.

nuye en mayar o menor proporción a medida que lo hace

el contenido en agua.

PERIODO III. - Este estado es inmediato al

Periodo II, aunque no siempre se diferencia claramen­

te de él; mientras dura, la velocidad de desecación -

disminuye proporcionalmente con la humedad y es dis -

tinta de la cue corresponde al Periodo II.

Prolongando el secado en estas condiciones,-

llega un momento en que la velocidad se hace cero. El

contenido mínimo de agua que puede alcanzarse con una

desecación de duración infinita se denomina humedad -

de equilibrio.

La humedad de equilibrio X, es el límite al-

que puede llevarse la desecación de una sustancia con

un medio secante de determinadas temperatura, humedad

etc., y depende de la naturaleza del sólido, de la -

temperatura del agente secante y de su humedad relat^i

va. Aun tratando.se de un sólido, es difícil encontrar

una ecuación general que ligue todas estas variables-

que, por otra parte, debe ser de tipo experimental. -

Cualquiera que sea la humedad del medio secante, la -

humedad de equilibrio de una substancia depende de -

ella misma. Las substancias no prorosas y muy insolu-

bles tienen humedades de equilibrio prácticamente nu­

las, mientras que. muchos productos orgánicos, como el

jabón, el cuero y la madera, poseen humedades de equi

librio que varían mucho con la temperatura y la humedad

del medio secante. De tres formas distintas puede es­

tar ligada al producto el agua que constituye su hume

dad de equilibrio, a saber, absorbida por él, reteni­

da en sus poros por fuerzas capilares, o combinada -

químicamente.

La humedad libre, F, es la diferencia entre it la humedad total", X y la de equilibrio, X, expresa -

das en kilogramos de arua por kilogramo de sólido se

co.

P = . X - X * (2.3.17)

Si la humedad total es X, la humedad libre,

P, será función de las mismas variables nue la de —

equilibrio, X. PJ1 valor de la humedad libre carece -

de significado si# con el no se conocen también la —

temperatura y la presión parcial del vapor de agua. -

del medio secante y la humedad de equilibrio del só­

lido. De ordinario, la humedad de equilibrio es peque

ña respecto a la humedad total, por lo que la hume -

dad libre varía rrriy poco al variar la temperatura y-

la humedad del medio secante.

Las velocidades de secado se suelen repre -

sentar en función de la humedad libre y no de la hu­

medad total, porque para cualquier materia, siendo -

constantes la temperatura y la humedad del medio se­

cante, la velocidad de desecación es cero cuando la-

humedad libre es también cero.

El Periodo I es esencialmente inestable y o

durante el mismo las condiciones del secado se ajus­

tan a las del rógimen estacionario representado por-

el Período I.

Si el salido inicialmente está frío, es decir,

por debajo de la temperatura de saturación abiabá" —

tica del agente secante, el mecanismo de la deseca­

ción se explica porque, debido a la transmisión de­

calor que tiene lugar desde los grases calientes a -

la superficie húmeda y fria del sólido, la tempera­

tura del agua se eleva y se evapora después tomando

también su calor latente del gas caliente, Bl calor

se aprovecha también para aumentar la temperatura de

la superficie y la temperatura media del sólido. El

agua se evapora porque la presión de vapor de agua-

que moja el solido es mayor que la presión presión-

parcial del vapor de agua en el medio secante, Al -

aumentar la temperatura de la superficie aumenta -

la cantidad de agua evaporada y disminuye la veloci

dad de transmisión calorífica hacia el sólido; desp

pues de poco tiempo, el calor transmitido es igual-

ai necesario para la evaporación del agua, y cuando

se alcanza la temperatura húmeda, la cantidad de —

arrua evaporada es constante.

Cuando la temperatura inicial del sólido es -

más alta que la temperatura húmeda del medio secan­

te el mecanismo dé regulación es el mismo; pero con

la excepción de que el calor latente necesario es -

mayor que el transmitido al sólido, por lo que la -

velocidad de desecación disminuye hasta llegar a la

del régimen estacionario.

Cuando la temperatura inicial del sólido sea -

la de saturación adiabática del medio secante no -

aparecerá el período inicial, por lo que el secado-

comenzará ya con una velocidad constante.

Periodo I, o periodo en que la velocidad de

secado es constante. Comienza cuando la humedad li­

bre es P_-f y termina cuando la humedad crítica es -

Pp/como indica la figura (2.3«5) Cuando la deseca­

ción se lleva a cabo en una bandeja aislada, este -

periodo se caracteriza por nue la velocidad de seca

do es uniforme y por que la temperatura en la super

ficie y en el interior del solido, es constante; Es

óste el periodo de redimen estacionario que se- al -

canza al final del Periodo X ,y se mantiene mientras o J

llegue a la superficie del producto (por capilari -

dad) la misma cantidad de agua que se evapora. Cuan

do no es así, la velocidad disminuye y termina el -

Período J de velocidad constante. Por tanto, su du­

ración depende fuandamentalmente del mecanismo por-

el que el agua se desplaza dentro del mismo sólido.

En los sólidos porosos e insolubles, este -

mecanismo puede ser producido por la acción capilar

Se supone que el menisco superficial de radio peque

ño ejerce una fuerza de capilaridad suficiente para

extraer el agua a travos de los pequeños e intrinca

dos canales interiores que terminan en las interfa-

ses gas—agua de radios mayores.

El agua eliminada de la superficie del sóli

do húmedo necesariamente debe ser reemplazada por -

aire que penetre en el sólido a travos de los cana­

les más anchos que están en conexión con los poros-

de la superficie. Debido a la complicada red de ca-

nalillos nue existe bajo la superficie del sólido,-

es posible one el aire entre tan sólo por unos cuan­

tos poros; de esta forma la humedad cerca de la su -

perficie permanece lo suficientemente elevada. SI -

agua, continuará ascendiendo a la superficie a travos

de cualquier sistema de canalillos entrelazados, ha_s

ta que todos los meniscos en el extremo inferior de-

la columna de agua tengan el mismo radio de curvatu­

ra que el pequeño menisco de la superficie desde el—

cual tiene lugar la evaporación. Una vez que se al -

canza este estado, la evaporación de una pequeña can

tidad de agua superficial hace que el nuevo menisco-

sea de menor sección y, entonces, la mayor fuerza de

capilaridad producida es suficiente para transportar

nueva cantidad de agua a la superficie. Esto ocurre-

efectivamente, pero los meniscos de los extremos in­

feriores de la columna de agua pueden pasar a travos

de estrechos conductos hacia cavidades mayores, con-

lo que disminuiría la tensión superficial para-mover

el agua hacia la superficie. Sin embargo, los menis­

cos de los canalillos superficiales volverían enton­

ces a su posición primitiva, lo que permitiría nue -

el proceso continuara.

Transcurrido cierto tiempo, ha de llegar-

un momento en que los radios de los meniscos de Ios-

extremos inferiores de la columna de agua de cualquie

sistema de canalillos sean aproximadamente iguales -

a los de los poros superficiales más pequeños; a par

tir de este momento cesará el desplazamiento del -

agua hacia la superfici.e a lo largo de estos peque -

ños conductos.

Según este mecanismo de transporte de agua, la

humedad critica es función no sólo de la substancia

que se seca, sino también de su espesor y de la ve­

locidad de secado.

Durante el período de velocidad constante la-

superficie mojada del sólido se comporta como una «

superficie de apua libre; el a^ua de la superficie-

ejerce una presión igual a la presión del vapor de-

agua, P , a la temperatura de la superficie. Así, —

para un medio secante con una temperatura T 'una —

presión parcial de vapor de agua p y una velocidad-

determinada, la velocidad de desecación puede expre

sarse por

dX = K M (P - P) (2.3.18)

A dt e

Análogamente, la velocidad de transmisión del

calor puede escribirse así;

<3

— = (hc + hr) (Tg - T l } v ( 2 # 3. 1 9) A

donde, h y h = coeficientes de transmisión del ' c J r

calor por convección y radiación

respectivamente.

T. = temperatura de la superficie del

sólido.

Puesto que la temperatura de la superfi

cié es fija durante el período de velocidad constante

admitiendo que el aumento de entalpia del agua evapo­

rada es ifTual al calor latente, se tendrá;

K S M v (P - P) = fhc 4 hr] (Tg - T±) (2.3.20)

* ^Ti

p = p - h + h • * __c r

K M XT. g v* i

(T - T±) (2.3.21)

El Período II es el'primero de velocidad -

decreciente y comienza con la humedad libre F_ y termina

3 (fig1» 2.3.5 ) • S e caracteriza por una disminu -

ción de la cantidad de agua evaporada por unidad de tiem

po, porque la superficie de evaporación se desplaza —

hacia la*, capas interiores del salido húmedo con la -

consiguiente reducción del radio de curvatura de Ios-

meniscos, Gomo el calor suminstrado no varía, la tempe

ratura en la nueva zona de evaporación aumenta hasta-

llegar a la de equilibrio, cuyo valor depende princi­

palmente de los radios de curvatura do los meniscos -

situados un poco por debajo de la superficie. A medi­

da que la desecación progresa, la "superficie mojada"

disminuye hasta hacerse igual a cero. Durante todo -

este tiempo la evaporación es subsuperficial, y así -

termina el Periodo II.

La segunda humedad crítica P„'lo mismo que la

primera F- / no sólo es una "propiedad" del prodiicto -

húmedo, sino que depende también de la velocidad de -

secado y del espesor del producto.

El Período III es el segundo de velocidad de­

creciente; se inicia en F~,cuando ha cesado el flujo -

capilar hacia la superficie, y continúa por mucho tiem

po hasta oue F = 0, en que la humedad del producto es-

la de equilibrio, X . Este período se caracteriza por-

existir evaporación subsuperficial exclusivamente, y -

como el agua que debe evaporarse cada vez está más le­

jos de la superficie, el calor necesario para su eva -

poración debe penetrar hasta el interior del producto-

parcialmente seco, cuya temperatura superficial se -

aproxima, pero no es igual, a la temperatura del gas -

secante, T /# La temperatura de la superficie de eva -

poración tiende a un valor de equilibrio, y está deter

minada, en principio, por el radio del menisco.

La desecación, en conjunto, puede estar formada

por todos los periodos descritos o sólo por uno o más -

de ellos, según las humedades inicial y final. Para to­

dos los períodos, las velocidades de transferencia de -

calor y de materia y los balances de calor y de materia

pueden expresarse matemáticamente. Sin embargo las -

ecuaciones resultantes son de poca utilidad práctica -

porque no se dispone de muchas de las propiedades im -

portantes, ni de los coeficientes de velocidad. Además-

la solución de tales ecuaciones sería demasiado compli­

cada y engorrosa para que resulten de valor práctico.

La curva de desecación correspondiente a un -

aire de ciertas características vale para determinar la

velocidad de secado en el período en que ósta es cons -

tante, aunque sean otras las condiciones del aire emplea

do. Basta tener en cuenta one la velocidad de desecación

es proporcional a la potencia 0,8 de la velocidad del -

aire y a la presión parcial determinante del transporte

de materia. El dato a conocer más importante es la hurne

dad crítica primera (la que determina el final del Perio

do I) .

2,3,6, Centrifugación

La centrifugación es una técnica, que produce

la separación de una mezcla sólido—liquido, basándose

en la aplicación de una energía cinética a partículas

de distinta, densidad que produce una separación, por-

agrupamiento de materias homogéneas,

Esta técnica se emplea por primera vez, en —

Alemania en el año 1.902. Después se fué mejorando, -

introduciendo ya la máquina de proceso continuo y el-

acondicionamiento de los lodos por procesos de flocu-

lación con polieléctrolitros.

La aceleración a one se someten las particu -

las, suele ser superior a la de la gravedad, en una —

magnitud que oscila de 1.000 a 3.000 veces. Para el -

cálculo de estos procesos, se aplica las fórmulas de­

mecánica clásica, siendo interesante definir la efica

cia de la máquina y la centrifu-rabilidad del lodo.

Se llama "centrifu^abilidad" de un lodo, a la

aptitud nue tiene la suspensión de poderse separar, —

por aplicación de energía cinética en dos fases bien-

definidas:

a) Liquido claro con un contenido de 100 —

mg/litro de materia sólida.

b) Torta sensiblemente homogénea de lodos.

Se ensaya en laboratorio y a una velocidad da

da y un tiempo dado se define las condiciones del li­

quido y torta.

2.3.7* Otros sistemas

Para la deshidratación de los lodos se pueden

emplear otros sistemas distintos a los descritos ante­

riormente, pero fundamentalmente el problema se centra

en eliminar, un tanto por ciento de agua muy elevado y

se recurre siempre a la filtración y evaporación. Se —

han diseñado procesos complejos, para lodos especiales

como piaeden ser los oue contienen una elevada propor —

ció*n de materias grasas, Se acondicionan los lodos con

sulfúrico y se actúa después por evaporación fracciona

da, o se les somete a chorros de vapor sobrecalentado.

También, se puede aplicar la técnica de "Lio-

filización". Dicho proceso es un secado discontinuo, —

consistente en sublimar directamente en vacio el hielo

contenido en un lodo congelado previamente.

2,4. Métodos de secado de lodos.'

2,4.1 Naturales

El medio natural de secado de lodos es el fil

trado sobre un medio poroso y la evaporación del agua

restante, hasta obtener un grado de humedad aceptable

para el fácil manejo de los mismos.

Esta operación, se puede realizar en Eras de­

secado o Estanques de lodos.

2.4.1. Eras de secado

El primer método es el objetivo de esta té*sis

y por tanto dejamos su descipción y estudio para la -

segunda parte, donde se hará una revisión bibliográ -

fica y una aportación de conclusiones originales, ba­

sadas en ensayos y estudio de las eras en funcionanien

to.

2.4.2.2. Estanques de lodos

Los Estanque de lodos, son balsas de tierra —

donde se seca el lodo digerido.

Su construcción es elemental, dado que se pue

•den hacer completamente de tierra. Pero hay que con -

tar con grandes extensiones de terreno, dado que la —

superficie necesaria es de cuatro veces la de la co­

rrespondiente a eras de secado. Hay que tener en cuen

ta que el terreno escogido, debe ser poroso, para —

que actué como filtro.

Los inconvenientes de este método es que:

12) Se contamina elacuifero. Mientras en la era

el drenado se devuelve al proceso de trata­

miento en este método no.

Hay que tener en cuenta, que el filtrado -

puede tener una contaminación en salidos, -

de más de 100 p.p.m.

2?) La dificultad de retirada o limpieza. Al no

ser una superficie completamente lisa, se -

hace difícil esta operación. Esta dificul -

tad, se puede paliar si se dispone gran can

tidad de terreno, y no ser necesaria su uti

lización, más que cada dos o tres años, dan

do tiempo a que se degrade totalmente la ma­

teria.

32) Gran extensión de terreno con un aspecto es

tótico muy desagradable, pues no hay que -

perder de vista, que lo que se vierte es -

agua residual concentrada.

La ventaja principal es su fácil mantenimien

to y los pocos gastos de explotación.

2.4.2 Filtración mecánica

La aplicación técnica de la teoría de filtra­

ción expuesta en el apartado 2.3 se concreta en la -

práctica en forzar el paso del agua., a través del ne

dio poroso y obtener así, nn rendimiento elevado.

La filtración mecánica puede ser:

a presión - filtros prensa

a vacio - filtros de vacio

2.4.2.1 Filtros de vacio

Fl tipo más usado para lodos de aguas residua

les, es el de tambor abierto. Existen otras técnicas

como pueden ser bandas porosas sobre las que se ejer

ce el vacio, pero el de tambor tiene la ventaja que-

es un proceso continuo.

El filtro giratorio de tambor está constitui­

do, esencialmente, por un cilindro rotatorio, sumer­

gido parcialmente en un depósito que contiene el lo­

do que debe filtrarse. El tambor está formado por -

yuxtaposición de cierto numero de compartimientos es

táñeos entre sí y recubiertos por una tela que sirve

de soporte de filtración. Cada sector está unido a -

el distribuidor por una tubería.

Fig. 2.4.1 Esquema de un filtro de vacio de tamb

La filtración se realiza mediante un giro-comple

to del tambor y pódenos distinguir las siguientes zo­

nas :

En la zona A, los sectores están unidos, a tra —

vas del distribuidor, con el elemento de producción —

de va.cío. El líquido aspirado es evacuado al exterior

a travé's de un recipiente de vaciado. La materia rete

nida sobre la tela se acumula formando la torta nue -

se va espesando.

La zona B es la zona de escurrido en la que con-

tintSa el drenaje de la torta sin aportación de mate -

ria, estando en comunicación los sectores con la bom­

ba de vacío (eventualmente, a una presión diferencial

superior a la que reina en los sectores anteriores).

La zona C es la zona de descarga. Esta' descarga-

puede realizarse:

- por insuflación de aire comprimido y rascador;

- po insuflación de aire y puesta a la atmósfera;

- por un sistema de hilos o de cadenas;

- por un rodillo prensor con el oue se completa, —

además, el escurrido por aplicación de una sobrje

presión complementaria;

- por sistema de tela saliente.

Con esta solución, se separa totalmente la tela-

filtrante del tambor, El cambio de curvatura asegura-

el desprendimiento de la torta, que se completa con -

un raspado de seguridad. El lavado de la tela se rea­

liza por medio de apua a presión (3 a k bar) inyecta­

da sobre las dos caras. El rodillo que efecttta el cam

bio de curvatura de la tela pi:ede estar animado, even

tualmente, de un libero golpeteo.

La filtración continua de los lodos se realiza,—

industrialícente, con vacíos de 300 a 600 mm. de mercu

rio. El espesor de la torta varía entre 5 y 20 mmm -

Los filtros de tela saliente pueden funcionar con tor

tas más finas, es decir, con lodos de resistencia es­

pecifica más elevada, gracias al lavado continuo de -

la tela, que limita considerablemente el peligro de —

atascamiento.

El tiempo de formación de la torta en un fil­

tro industrial es de unos minutos. La velocidad de —

rotación del tambor es del orden de 8 a 15 revolucio

nes por hora.

Las telas filtrantes utilizadas actualmente -

están constituidas por fibras, sintéticas. Su tejido

debe ser lo más regular posible, y el paso de malla-

superior a 150 u . Se ha utilizado, en lugar de te­

las filtrantes, una doble capa de resortes metálicos

con lavado exterior independiente. Esta solución, —

perfecta desde el punto de vista de un atascamiento-

presenta el gran inconveniente de producir filtrados

mvy cargados, debido al gran paso de malla, mientras

one los filtrados obtenidos con telas filtrantes son

claros y no ocasionan ninguna sobrecarga de la insta

lación cuando se recirculan. Los filtros de resorte—

por otra parte, son de explotación difícil, en el ca

so de lodos poco fibrosos, decreciendo notablemente—

su eficacia y perdiendo también su utilidad si los —

lodos contienen elementos gruesos, pues en el lavado

se separan los resortes introduciéndose entre ellos—

sólidos gruesos (que hacen que pierda homogeneidad —

la superficie de filtrado produciéndose huecos por -

donde se pierde todo el filtrado.

Con filtros de tela saliente, pueden considerar­

se, en primer?, aproximación, los rendimientos de pro­

ducción siguientes, si se trata de lodos residuales —

urbanos después de un acondicionamiento químico ade —

cuado:

lodos

lodos

lodos

lodos

lodos

lodos

dos

primarios

primarios

primarios

primarios

activados

primarios

frescos

digeridos

4 activados frescos

4 activados diferidos

solos, frescos

4 activados estabiliza

30

35

20

25

10

20

kg.

it

»»

1!

n

it

Estos rendimientos son del orden de 1.000 veces

superiores a las eras de secado.

La humedad de la torta procedente de lodos resi­

duales urbanos acondicionados químicamente varía entre

el 72 y 21 80 ?J, según la resistencia específica. Este

grado de humedad es menor en el caso de fangos minera­

les cristalizados.

Los lodos deben acondicionarse, químicamente. Ge

neralmente se usa cloruro férrico y cal. La dosifica -

clon varía según la naturaleza del lodo debiéndose rea

lizar experiencias en el laboratorio, para predimensio

narlo y corregir sucesivamente cuando vayan apareciendo

filtrados con una humedad muv alta.

La operación del filtrado es automática o semi-

automática. El operario se limitará a controlar la -

concentración del lodo entrante para variar la adición

de reactivos.

Los filtros de vacios se construyen con superfi

cies de alrededor de 50 m2, por unidad. Hay unos pe —

queños pero al ser una instalación costosa y compleja

solo se instala para grandes volúmenes de lodos y pa­

ra poblaciones de unos 50.000 habitantes en adelante.

Las bombas de vacio utilizadas son del tipo de­

anillo línuido. En el caso de aguas de aportación muy

duras, y en instalaciones importantes, puede preverse

un desendurecimiento o una descarbonatación del agua.

La duración de las telas puede alcanzar 3000 h.

de marcha. Las roturas pequeñas pueden repararse fá -

cilmente. Despüós de cierto tiempo de marcha, la cal-

de acondicionamiento atasca la tela por carbonatación

Es aconsejable efectuar operaciones periódicas de de­

satascado; se realizan fácilmente llenando la cuba de

filtro con una solución de ácido clorhídrico pásivado

y cepillando la.tela.

Durante las paradas, debe lavarse el-filtro.

Los filtros de vacio son de funcionamiento se—

guro y de construcción salida, pero su buena conser

vación va unida, normalmente, al cjidado general de

la instalación.

Pueden construirse de materiales muy variados.

Generalmente son de acero pero, en el caso de fangos

muy corrosivos o que plantean problemas especiales,

pueden construirse de acero inoxidable, acero eboni

tado, titanio, plomo, madera, resina, etc.

2.4.2.2. Filtración a presión

Los filtros prensa utilizados normalmente para

el secado de lodos, son del tipo de placas. Un fil­

tro está constituido, esencialmente, por una batería

de placas vericales yuxtapuestas y apoyadas fuerte­

mente, unas contra otras, por tornillos hidráulicos

dispuestos en uno de los extremos de la batería.

Fig. 2*h.2 Esquema de filtro prensa.

Sobre las dos caras acanaladas de estas placas

(de fundición o de materia moldeada) se aplican te­

las filtrantes. Los fangos a filtar llegan, a pre -

sión, a las cámaras creadas entre dos placas conti­

guas. El filtrado recuperado por los canales, en la

parte posterior de las telas, es evacuado por medio

de conductos dispuestos a través de las placas.

Las placas constan, ademá*s de orificios cuya -

alineación constituye los conductos de alimentación

de fangos. Estos orificios van dispuestos en el cen

tro o en la periferia de las placas. Con la alimen­

tación central parece conseguirse una mejor repartí

ción, por toda la placa, del caudal, de la presión y

por tanto, del drenaje.

Los conductos de evacuación del filtrado pue­

den estar en comunicación, de una placa a otra, o -

ser independientes para cada placa. Con esta ijltima

solución puede efectuarse un control visual de la —

calidad del filtrado y, con ello, de la rotura even

tual de una tela.

Los filtros prensa, de placas, pueden alcanzar

superficies de 400 mZ» con superficies unitarias de

placas de casi 2 m2. El mimero de placas llega, en-

ese caso, al centenar.

Las telas filtrantes son, generalmente, tejidos

de fibras sintéticas. La elección cuidadosa de la ca

lidad de la tela tiene una gran influencia en el ren

dimiento de una instalación de filtración a presión-

En algunos casos, la tela filtante no va montada di­

rectamente sobre la placa, sino sobre una tela sopor

te, más gruesa, con aspecto de fieltro, con lo que —

se consigue un reparto mejor por toda la superficie-

filtrante. La estanquidad del conjunto del filtro- -

prensa oueda asegurada por la presión, muy fuerte, -

de aplicación de unas placas contra otras. La presión

de filtración puede llegar a 23 bar, pero, para el -

secado de los fangos, muy rara vez interesa sobrepa­

sar una presión de 15 bar.

El espacio que existe entre dos placas, en su—

parte central hueca, corresponde al espesor de la —

torta. El espesor puede oscilar entre J>0 y 15 mm, se

grin la resistencia específica, más o menos elevada,—

del fango, y la duración fijada para el ciclo.

En algunos filtros prensa, se disponen unas -

membranas entre las telas, que pueden ponerse a pre­

sión, con aire comprimido, al final del periodo nor­

mal de filtración, de forma que se aplinue una sobre

presión uniforme complementaria sobre la toVta y se-

mejore la extracción del agua intersticial. Este ti­

po de filtro se utiliza con frecuencia en el caso de

extracción de un producto despuós del lavado de óste

Los filtros prensa pueden construirse con revés

timientos especiales, en el caso de suspensiones co­

rrosivas.

Las fases del proceso son:

- Llenado (10 a 20 ^ del ciclo total)

- Filtrado (introducción de la presión)

- Descarga (apertura del filtro y expulsión de las

tortas)

- Limpieza (se realiza cepillando y aclarando la -

tela)

La duración oscila entre 2 y 6 horas.

La gran ventaja del fi7 tro-prensa consiste en que

pueden obtenerse senuedades elevadas sin pórdida de raa

terias en la fase líouida. Gon lodos residuales urba —

nos,pueden alcanzarse sequedades comprendidas entre —

el 35 y 55 $ según la naturaleza del fango y el tipo —

y grado de acondicionamiento. Su producción puede va -

riar, en las mismas condiciones, entre 2 y 10 kg/m2.h.

En contrapartida, el inconveniente del filtro-pren

sa es su funcionamiento discontinuo. En los filtros de

placas, era necesario separar manualmente las placas,-*

en la fase de descarga, sobre guías deslizaderas, de —

forma oue se desprendieran las tortas, unas después de

otras. Últimamente se ha automatizado.

La utilización de filtros prensa requiere, una-

mayor atención al sistema de alimentación y por tanto

aumenta en complejidad su manejo. Son puós aconseja­

bles para grandes instalaciones, donde se pueda con­

tar con un personal de mantenimiento y explotación —

adecuado que pueda regular certeramente los siguien­

tes elementos:

— bombas de caudal regulable (membrana)

— depósitos de aire a presión con vaciado y llena

do cíclico.

— bombas volumétricas.

2.^.3 Centrifugación

Las centrifugadoras más utilizadas con lodos re

siduales procedentes del tratamiento de agua, son las

decantadoras continuas, de eje horizontal.

En estas decantadoras, se efectúan de forma con

tinua, tanto la alimentación como la evacuación del­

inquido claro y del sedimento. Están constituidas, -

esencialmente, por un tambor cilindro-cónico o cónico

de eje horizontal, que gira a gran velocidad, en cu­

yo interior, un tornillo helicoidal de extracción gl

ra, a su vez, a una velocidad ligeramente distinta.-

Este tornillo rascador se construye de acero especial

protegido, en toda su superficie en contacto con el—

fango, por una capa de metal de gran dureza.

Las decantadoras continuas se distinguen, en-

primer luírar, por su forma de alimentación: central

o tangencial, y por el sentido de recorrido de la -

suspensión bruta y del sedimento: el mismo sentido-

o sentido contrario.

1_1_1

l 1 l l 1

Pig, 2.^.3 esquena de centrifuga

La figura 2.^.3 representa, el esquema de una cen­

trifuga horizontal con recorrido de el sedimento, en-

sentido contrario al del agua de centrifugado. La ali

mentación tangencial se hace por 1. y el lodo se ex -

pulsa por 3« El agua se elimina por 2.

Los factores de construcción más importantes para

el buen funcionamiento de una decantadora qontinua, -

son:

- la forma geométrica del tambor,

- la velocidad de rotación del tambor

- la velocidad de rotación del tornillo

- el paso del tornillo.

El tambor debe ser cilindro-cónico; la parte ci­

lindrica corresponde esencialmente a la fase de decan

tación, y la parte cónica a la fase de transporte del

sedimento hacia su evacuación. En el paso de la parte

cilindrica a la parte cónica, el sedimento se encuen­

tra sometido a una fuerza de reflujo tanto menor cuan

to menor es el ángulo del tambor. Esta fuerza no debe

destruir la cohesión del fan^o espesado; en caso con­

trario, la extracción no será buena, o será de nuevo-

puesta en suspensión en el agua una cantidad importan

te de materia, seca.

Puede reducirse tambión la fuerza de reflujo -

disminuyendo la velocidad de rotación del tambor, pe­

ro no excesivamente, ya que la sequedad del sedimento

puede llegar a ser insuficiente.

60.

S E G U N D A P A R T E

E R A S D E S E C A D O

61.

3.- REVISION BIBLIOGRÁFICA SOBRE ERAS

DE SECADO.-

3, REVISION BIBLIOGRÁFICA SOBRE ERAS DE SECADO

3.1, Introducción .

El tema de las eras de secado, se expone en todos

los tratados de aguas residuales, como el primer méto­

do de secado de lodos, dándole poca importancia y limji

tandose a definir los principales parámetros, Pero al —

considerar las variables ^ue intervienen en su defini­

ción, es cuando aparece la importancia de una correcta

definición de cada una de ellas, para un correcto fun­

cionamiento del sistema. Por otra parte la observación

en la realidad de que hay eras cue funcionan perfecta­

mente y otras que no cumplen su cometido, es cuando -

aparece la necesidad de definirlas perfectamente,

3*2, Eras de secado

3,2,1. Definición

Son estanques con un fondo de arena sobre grava-

graduada , en los que se introducen los lodos para su -

sequedo. Dicho secado se produce por drenaje en el fil

tro y deshidratación por evaporación.

3.2.2. Descripción del proceso de secado

El lodo introducido en la era sigue el proceso-

de filtración y evaporación, de una ^orma carácteris —

tica. Este fenómeno esta descrito en el Manual de Sa —

neamiento de Poblaciones de Imhoff en la página 195 -

de una forma muy completa, siendo en general, no estu­

diado en las publicaciones revisadas. A continuación —

se incluye dicha descripción:

"Cuando se deja fluir sobre una era de arena al

fango digerido húmedo para su desecación, los gases con

tenidos en ól tienen una gran importancia. El fango ejs

taba en la solera del digestor, en donde se coloca el-

tubo de fanpos, que se encuentra, bajo la alta presión—

del agua, y por consiguiente tambión sus gases. Al ex­

traer el fanro y salir por el tubo pierde esa presión

las burbujas de gas se hinchan, y los gases que esta­

ban disueltos en el a ua de fango nued^.n libres. Así,

el fango que sale es espumoso y su peso es menor que—

el del agua.

Cuando el fango llega en ese estado a vina era

de secado, sobrenada en su propia agua. Esto se com —

prueba fácilmente en una probeta cónica.

Por tanto, el tango digerido conteniendo f^ases-

desprende su agua, hacia abajo, al contrario que el -

fango desgasificado que cede su agua hacia arriba. —

Cuando hay que elevar el fango a la era de secado no­

se deben emplear bombas de aspiración que puedan des­

gasificarlo. Se preferirán calderines, profundos de —

aire o elevadores de aire comprimido. También se pue­

de disponer un digestor secundario elevado en la era-

de secado. !>n digestores de una fase, provistos de —

instalación de recirculación, se puede dejar desean —

sar el fango en la parte más baja para que se espese—

allí y pueda formar nuevos gases, antes de sacarlo.

La separación del fango de la masa principal —

de su agua es un hecho desde el primer día. A continua

ción sigue la desecación por evaporación en la prime­

ra o segunda semana. Por el aspecto de las grietas de

secado se puede reconocer muchas veces cómo estaba —

constituido el fango líiquido. Pocas grietas y delga­

das se presentan en un fan^o pobre en agua y bien di­

gerido que al sobrenadar en su propia agua no necesi­

taba modificar demasiado su estructura y tínicamente —

sustituye su agua por aire. Grietas muy numerosas y —

de anchura- regular indican un fango digerido que por—

su contenido en fango activado o en coagulantes era —

muy rico en a. ua y no tenía más solución que la evapjo -

ración para desprenderse de una gran parte de su agua.

Pocas grietas y muy anchas indican un fango pegajoso

y mal digerido one solo se puede'secar por evapora -

ción durante un tiempo muy largo.

El Manual de Tratamiento de Aguas Negras del

Departamento de Sanidad del Estado de Nueva York, des

cribe también el fenómeno de la flotación, reseñando-

su importancia en la fase de drenaje que indica que —

suele durar las 12 o 18 primeras horas.

Para mejorar el drenaje se recomienda el uso

de floculantes (l kg. de alumina por 2 m3• de lodo)

3.2.3 Forma de las eras.

Las eras suelen ser rectangulares. La profun

didad de la balsa permitirá la introducción del lecho

de arena y la lamina de lodo que se vaya a desecar.

La superficie de era de secado se divide en-

módulos por las razones siguientes:

a) Operatividad: hay que tener en cuenta que el

lodo se va produciendo continuamente y que -

su eliminación se hace de una forma periódi­

ca, por tanto al tener que llenar la era hajs

ta una altura determinada, es necesario que con una

cantidad no muy grande de lortos (de 10 a 30 m3 • ) se

llene un módulo.

b) Drenaje: al existir un sistema de drenaje-

independiente para cada módulo el recorri­

do de una ^ota de agua desde el punto más-

lejano al tubo principal no debe de exce­

der de 3m*

- Imhoff recomienda que el rectángulo oscile

entre h y 6 m. de ancho, siendo la lóngi -

tud indefinida.

- Degremontfija cono limites 8 m. de ancho y

20 de longitud.

- Paz Maro to y Paz Casañé* fijan el ancho en­

tre k y 5 metros.

- Fair, G-eyer y Ckun recomiendan no sobrepa­

sar los 6 metros de ancho ni los 30 m. de­

longitud.

Todos estos autores suponen estas limitació

nes para pemueñas plantas y con un solo punto de aljL

mentación. Hay oue tener en cuenta aue las dimensio-

ríes se ven limitadas por la necesidad de un llenado

rápido, para que se pueda formar una capa de lodos-

considerable en reposo para que funcione el mecanís

mo de flotación,

3.2.4 Granulometría de la masa filtrante.

De.^remont propone una capa filtrante de arena

de "10 cm, de espesor de 0,5 a 1*5 rom., dispuesta -

sobre una capa soporte de 20 cm, de ^rava de 15 a -

25 mm."

El Manual del Justado de Nueva York da un espe

sor de capa soporte de JO cm, y una capa filtrante-

de 15 a 22,5 cm. de "arena limpia"

Pair solo indica ^ue la capa de "arena para -

filtro" tendrá un espesor de 10 a 16 cm, sobre una-

capa soporte de /»rava,

Imhoff la describe de la siguiente forma:

Las eras de secado están formadas por 25 cm.—

de.espesor de escoria o de cascote en tres capas, -

de modo oue la más gruesa, esto debajo, y la más fi-s

na, encima. Sobre la capa superior se pone otra de-

10 cm, por lo menos, de arena o de menLido de cok, -

En América se emplea arena de 0,3 a 0,5 mm. de tamaño

eficaz y coeficiente de uniformidad inferior a 5» La-

arena se va yendo poco a poco con el lodo.

P. Aarne Veselind (Treatament and Disposal of -

Wastewater Sludges) indica que se dispondrá 6 pulga -

das de "arena fina" sobre una capa de 3 pulgadas de —

"arena gruesa" colocadas sobré un soporte de grava -

fina, media y gruesa cada una de 3 pulgadas.

3»2«5» Superficie necesaria.

El cálculo de superficie necesaria se plantea —

de dos formas o partiendo de tablas oue nos dan dire£

tamente la superficie necesaria o a partir del void -

men de lodo producido (depende del proceso y la carga

contaminante del agua) y suponiendo el mimero de ve -

ees que se puede llenar una era al año con una altura

de lodo dado.

Jmhoff supone una altura de lodo de 20 cm, y -

oue se puede llenar 7 veces al ano una era. En este -

supuesto obtiene 0,067.m2. por habitante, equivalente

•a 15 habitantes por m2. suponiendo una producción de­

lodo de 0,26 l./ha^.dia en una instalación con solo -

una decantación primaria y digestión. Con lechos bac­

terianos obtiene 10 hab./m2. y con activación de lo -

dos 5 hab. /m2.

Degremont supone que el ciclo de secado es de un

mes (12 veces al año) pero advierte que la climatología

puede reducirlo a 3 o h veces al año.

Paz Maroto y Paz Casañé, consideran que la utili

zació*n normal de las eras es de 9 veces al año. Consi­

deran que un tratamiento de lodos activados requiere -

un metro cuadrado para 15 a 20 habitantes y para nues­

tro clima la media puede estar entre 20 y 35 habitan —

tes por metro cuadrado. -También citan las especifica -

clones dadas por los americanos, que coincide con las-

cifras dadas por cftros autores (Aarne Veselind, Manual

de Nueva York.

Las necesidades de superficie son;

HABITANTES POR METRO CUADRADO

TRATAMIENTO DESCUBIERTOS CUBIERTOS

Primario 10 lk

Lecho bacteriano .7 8

Lodos activados 6 8

Tratamiento qtlímico 5 7

El Manual de Tratamiento de Ar<?uas Negras (N*Y*)

indica que estas cantidades están calculadas para una

latitud comprendida entre los hO y h^9 debiéndose dis

minuir o aumentar en un 2^cfi> por debajo y por encima de

dichas latitudes.

En Inglaterra según Veselind varían los habi­

tantes por metro cuadrado de 3 a. 2, Es importante cons

tatar este dato dado la climatología de este pais, que

nos da la influencia de la humedad en el secado.

En cuanto a la altura de lodos nue se debe ver­

ter en las eras, oscila entre 20 y 30 cm,

- Veselind indica oue debe estar comprendido, en­

tre 6 y 12 pulrradas (l5t2k a 30th8 cm.)

- Imhoff y el Manual de Tratamiento de Aguas Me -

gras del Estado de Nueva York lo sitúan en 20 cm,

— Degremont indica que debe ser del orden de 30 cm,

— Paz Maroto y Paz Casañá* lo sitúan también en -

20 cm.

3,2.6, Humeda.d de los lodos.

Los lodos que se van a secar, tienen una hume­

dad muy variable dependiendo del proceso de depura —

ció*n seguido y sobre todo la existencia de un espesa

miento previo.

Para Vaseline la concentración de los lodos —

es la siguiente:

fo

Lodos primarios h - 8

Lodos primarios digeridos 6 - 1 0

Lodos activados 0,5-1,5

Lodos primarios más activa dos digeridos. 2 - h

Lodos químicos 0,5 - 1,5

Jmhoff da unas concentraciones más altas

Lodos primarios digerido 13

Lodos primarios más actj.

vados digeridos. 7

Fair propone las siguientes concentraciones:

*

Lodos primarios 295 - 5

Lodos primarios espesados 8 - 10

Lodos primarios diferidos 10 — 15

Lodos activados 0 , 5 — 1

Lodos primarios más activa

dos digeridos. 6 - 8

En cnanto a la humedad de los fan-os secos, los

autores Paz Maroto y Paz Casarle e Imhoff la sitúan en

un 551^

Degremont dice que pi^eden conseguirse se^ueda —

des hasta de un 65%,

El Manual del Estado de Nueva York afirma nue -

con una humedad de 60 al 70*f> la torta de lodo es mane

jable a pala.

3»2.7* Retirada de los lodos secos.

La retirada de lodos secos, se realiza general­

mente a mano, sobre todo en las plantas pemieñas,

Todos los autores recomiendan accesibilidad de

las eras y facilidad de almacenamiento y extracción.

En las grandes instalaciones se mecaniza la re

cocida, indicando De/^remont rué se incrementa en un

50^ la "capacidad industrial" de secado de las eras.

El Manual de Tratamiento de Apuas Negras del -

Estado de Nueva York da las indicaciones prácticas-

como :

- Si la retirada se hace a mano y con carretilla

hay oue disponer andenes para la circulación asi co

no de tablones para poder circular por la era.

- La mejor herramienta para la recocida a mano —

es un rastrillo con los dientes separados 2,5cm.

- Si entran camiones en las eras, grandes insta­

laciones, deben tener caminos de radadura de hormi­

gón. Los vehículos oruga no dañan los lechos.

La re-corrida mecanizada requiere una fuerte —

inversión ya que hay qi~e disponer un sistema que -

tenida un rascador que vaya separando el lodo de la-

arena y lo va almacenando en depósitos laterales. —

Es de ,<=rran complejidad.

Una vez separados del lecho se pueden cardar

directamente a camión o almacenarlos en tolvas espe

cialrnente • concebidas para ello. El transporte se ptie

de realizar por medio de cintas transportadoras de­

goma,

3.2.8, Otros factores, a considerar.

La lluvia es un factor oue se/jnn varios auto­

res, si no es excesiva, no tiene ^ran importancia en

el proceso de secado. Se abren-las grietas al iniciar

se el socado y la lluvia pasa directamente al filtro

de arena y al no producirse un lavado intenso se fil

tra el a m a a Tina *?ran velocidad.

El hielo, pp 'jn Paz Haroto y pas Casa ríe", pue­

de ser no perjudicial piies al deshelarse el lodo ce­

de su. humedad con ma^^or rapidez.

Otro factor considerado es la posibilidad de—

cubrición de las eras. Se indica oue se puede doblar

la capacidad de la instalación. Pero también hay pue

tener en cuenta nue la ventilación ha de ser perfec­

ta, pues si no, funciona mejor en tiempo seco una -

era abierta oue cerrada. La reposición de arena es —

un factor a considerar y solo en el Manual del Esta­

do de Nueva York fija en 2,5 cm. por año.

3*3* Conclusiones.

De la revisión bibiliog-ráfica anteriormente —

expuesta se pueden sacar las siguientes conclusiones:

le) El tema es tratado sin mucha profundidad en -

los textos de a ruas residuales.

22) Se consideran las eras de secado como el pri

mer método de deshidratacián de lodos y por—

tanto se recurre a la experiencia para, su d L

tensionado»

39) La forma de las eras se las dimensiona aten­

diendo al drenaje, cuando la limitación es -

operativa. Uo se pueden llenar continuamente.

4-s) La superficie necesaria es muy variable pues

oscila de 2 a 35 habitantes por metro cuadrado

de era. Bs decir se deja al proyectista un —

campo muy amplio, 17#5 veces, lo cual condu­

ce a infradimensionar las instalaciones.

5S) La altura de lodo sobre era se sitúa entre -

los 20 y 30 cm.

La pérdida de humedad de los lodos se debe

a un proceso de filtración-evaporación pe­

ro no se describe ni se estudia dicho meca

nismo. B'l efecto de la lluvia no se consi­

dera prácticamente y no se menciona la cli

matología, factor esencial en el secado de

salidos al aire libre por evaloración de —

arjua. mediante corrientes de aire seco.

El estudio de la filtración practicamente-

es nulo y no se define la granulómetría —

del medio poroso ni su necesaria reposición.

Las eras de secado de lodo se pueden consi

derar de escasa aplicación en las nuevas —

depuradoras, que se construyan para pobla­

ciones de más de 25*000 habitantes, no ocu

rre así, en las pequeñas poblaciones, ya -

que su instalación es obligada. Pero la -

existencia de ^ran cantidad de estos nil —

cieos, hace que crezca la importancia del-

saneamiento de sus a.puas. La perfecta depu

ración del a^ua residual, si la elimina -

ción de los lodos es deficiente, puede re­

percutir en una. evacuación periódica de un

efluente de lodos al cauce, P)sta operación

bastante frecuente, /anula todo el efecto-*

del tratamiento, pues aunrue digerido los

lodos, una contaminación tan elevada y en

poco tiempo hacen mucho más pernicioso su

efecto.

Perfeccionar e intentar mejorar los

parámetros, que definen un elemento de un

proceso técnico es una razón suficiente -

para que se inicie el deseo de realizarlo

por parte del autor, pero ademas en los —

cinco añas de actividad profesional en —

este campo, ha encontrado siempre que el-

tema de las eras de secado no era abordado

con la suficiente intensidad en las pub 11

cac.iones consultadas. Es decir al surgir-

una dificultad, (falta de superficie) e -

intentar corregirla se ha encontrado fal­

to de apoyo bibliográfico y al tener que—

redactar una tesis doctoral ha sido el mo

mentó de poder profundizar y desmenuzar,—

dentro de las limitaciones propias, y sa­

car conclusiones que puedan servir en fu­

turo a personas interesadas en el tema.

78 .

h PET" r )I rXN'A-CTPif P E T-OS PA"° • \ rH? 'T ,TS' ^ E T E A M ^ ^ T A L ^ S E E L

ET.r-TE'rSXO!EAEO DE " R A S PE SECADO..

h0 Determinación de los parámetros fundamentales del —

dimension^do de eras de secado.

4.1. TntrodnccAón,

Como contribución original al conocimiento del

tem?, se pensó en un principio en un desarrollo comparati­

vo con otros métodos de secado de lodos. Pero en el desa -

rrollo del trabajo fue" apareciendo paulatinamente la nece­

sidad de profundizar en la propia definición de las eras -

de secado. Dentro de su sencillez y las pocas variables -

que se manejan, un error de proyecto pnede repercutir en —

la no funcionabilidad y operatividad de la era.

Un tema que rápidamente destacó, por su impor­

tancia y lo poco estudiado que estaba, fue" la granulometrfa

del filero y las limitaciones de tamaño de la area.

El estudio de la superficie necesaria se trata

ba generalmente como consecuencia de una revisión de datos

empíricos. Apareció rápidamente la importancia qiie tiene —

la climatología en su definición y la posibilidad de cono­

cida ósta deducir el tiempo necesario de secado que junto—

con el voliimen de lodos a secar producidos nos darán la —

cantidad de superficie necesaria.

El fenómeno de evaporación planteó la duda de

oue era mats importante si el aporte de energía por ra

diación solar o el secado por corriente de aire a una

velocidad dada y con un ?rado de humedad variable.

El funcionamiento de la masa filtrante plan -

teó la duda de si se pod-^ia asimilar a un filtro len­

to de eiqnps potables.

Todas estas consideraciones conducen a afir­

mar ove procesos oue en el desarrollo de la técnica se

consideran rutinarios y de los cuales se tiene una -

gran experiencia con el tiempo pierden calidad en —

su ejecución y bajan los rendimientos. No quiere el—

presente trabajo revisar una experiencia rue se ha —

manifestado efectiva, sino aportar un estudio de ella

y sacar las consecuencias y conclusiones oue puedan -

orientar al proyectista y asegurar una aceptable ex -

plotación.

4.2. Descripción del proceso.

4.2.1. Volumen de lodos.

En cuanto al voli'nen de lodos hay que te­

ner en cuenta, one es una consecuencia ló/~ica del pro—

ceso a que se somete el agua residual. Influirá" también

el rendimiento del proceso. En la página 13 se incluye­

la ta.bla dada por Imhoff donde se establece la produc -

ción de lodos en litros por habitante y por día. Dichas

cifras contrastadas en las plantas del Ayuntamiento de­

Madrid nos parecen aceptables con dos pimtualizaciones:

le) La cantidad de lodo sin digerir, nos parece —

un poco alto. (30^1 de incremento sobre las cjl

fras obtenidas en la práctica) .

23) La reducción debida a la digestión es muy -

fuerte debido a que supone una fuerte concen­

tración, aparte de la destrucción de sólidos-

que se originan en el. proceso (0,65r")

Por tanto se puede tomar como cifra válida pa

ra un proceso de depuración biológica la cantidad de -

0,50 litros habitante dia y para oxidación total la can

tidad de 0,24 litros habitante y día.

Es decir que por habitante y año precisaremos

un voli'men de era igual a 182,5 litros y 87,6 litros -

respectivamente.

Insictirnos una vez más que este dato es conse

cuencia lógica de un proceso y por tanto al diseñar una-

Estación Depuradora se dispondrá de el en el momento -

en nue se plantee el problema del secado de los lodos,

4.2.2, Conducciones de lodo y llenado de eras.

Las conducciones de lodo deben ser lo más acce­

sibles posibles. Su principal enemigo son los atascos-

Por esta razan es recomendable la utilización, donde -

sea posible canales abiertos mejor que tuberias. Para-

su cálculo se puode tisar"l<? fórmula (2.2.1.) con las -

características de los lodos alli definidos en cuanto-

a viscosidad y densidad.

En las finirás ^.2.1 y 4.2.2. se muestra el ti­

po empleado de canaletas y arqueta de reparto y verte­

dero.

Es muy importante que el vertido se hapa sobre-

una superficie de hormigón y no sobre la arena. Se po­

dría producir un levantamiento de arena, al verter di­

rectamente, que podría lograr al cabo del tiempo la -

"perforación" del filtro. Es un detalle constructivo de

gran importancia.

SI llenado se realiza de una forma paulatina, -

como muestra la figura 4.2.3. y hasta, nue se llegue -

a la altura deseada o hasta nue llegan los lodos a la-

cota del canal, (fip. 4.2.4.)

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La velocidad de e^tr?da del lodo en la era debe

ser len4~a para oiie no produzca arrastres de arena.

Ss importantísimo que el sistema de conducción

y llenado asegure la homogeneidad del lodo y la perna

nencia en su interior del gas, tan importante para el

proceso de flotación.

4.2.3» Separación por flotación de sólidos.

Una vez el lodo rueda en reposo en la era, se

produce el fenómeno de desprendimiento de pases (fig.

^.2.5») nue produce una separación por capas de la -

nasa vertida (Pip* ^.2.6.)

??n los ensayos renlirados para la. redacción de

esta tósis se llepó a los siguientes resultados:

- Concentración del lodo 3>3/'

A los veinte minutos de iniciado el ensayo se

produjo el.fenómeno ouedando los 20 cm. iniciales de

lodos divididos en dos capas:

a) Capa de lodo concentrado al 7,8% de 14 cm. de

altura.

b) Capa de a-nía de 5 cm. de arrua con una concen­

tración del l,5r/.

• Sn la figura 4,2.6, se aprecia cue sobre la are

na se deposita una capa de sólidos decantados, cue di

ficultan la filtración. Producen un atascamiento del-

filtro. Los sólidos no penetran en la masa del filtro

más que décimas de milímetro,

4,2,4, Filtración.

Desde el inicio del proceso se produce una fil­

tración de" parte del agua que -contiene el lodo. Empie

za con una velocidad del orden de 3 a 9 litros por -

metro cuadrado y hora y a medida ^ue se va atascando-

el filtro va bajando hasta llegnr a estabilizarse en­

tre 0,5 y 1,5 litros por metro cuadrado y hora. SI -

filtrado rápido se produce en las primeras 6 horas y—

el lento hasta el tercer dia. En la figura 4,2.7* se-

aprecia la salida continua de liquido en la era. expe­

rimental y la poca, penetración de los sólidos en la -

masa de arena, Experimentalmente, se ha determinado —

que el a. ua que se pierde por filtración equivale apro

ximadamente a un 70% del vollamen de lodo filtrado. El

lodo con el que se realizó la comprobación tenía una-

concentración del bf:,. Por tanto la humedad relativa -

sería de:

3 0 - 4

30

0,86

Es decir que concuerda con la determinación ob

tenida en el Anejo 1 para ol ensayo (E 09.76) que ob

teníamos un lodo de 82^ de humedad. La diferencia del

4p con el ensayo, está en que con 100 horas de seca­

do ya ha perdido esta cantidad por evaporación.

El agua de filtrado según los resultados obteni

dos en el ensayo reflejado en el Anejo 1. apartado —

1.4.2. son inferiores en 100 p.p.m. en sólidos. Como

los lodos tenían una concentración de 33253 p.p.m. la

reducción es del 99,75?>

kt2.5» Evaporación

Por filtración hemos dicho iue se pierde el 707$

del a ir., pero para llegar ha una humedad del 55(^ he­

mos de eliminar todavía un 20'J« El tínico medio es la-

evaporación.

Podría parecer que se elimina por un aporte de r

energía calorifica solar por radiación. Pero el prin

cipal sistema de eliminación de humedad es el produ­

cido por el aire seco con una humedad relativa infe­

rior. El aire al pasar por la superficie de la era —

seca la torta de lodo. La capacidad de secado del —

aire en determinadas condiciones llegará hasta la hu

medad de equilibrio del lodo, Esta humedad sería a la

que se llegaría con un secado de tiempo infinito sin—

variar las condiciones.

Al secarse la superficie de la torta de lodo—

por capilaridad va subiendo el agua y se va secando —

toda ella. Este fenómeno está estudiado en el aparta­

do 2.3*5• de una forma teórica, suponiendo que se co­

noce el grado de hiimedad del aire de secndo y su velo

cidad de circulación.

En la práctica no se puede establecer una cur­

va característica de desecación, ya que varía el pro­

ducto a secar y las condiciones del aire de secado.

A3; b^jar la humedad del 80,f empiezan a apare­

cer unas grietas en la masa del lodo (fig. 4.2.8.) -

por donde se sigue activando el contacto lodo.

La influencia de la velocidad del aire en el—

seccido se ha constatado en el ensayo realizado con -

unas eras experimentales en las que las E.01 y E.02—

no podía penetrar el aire por ser cilindricas alarga­

das y las E.03 y E.04 que eran un cilindro aplastado

Las humedades a los catorce días eran respectivamen­

te (Anejo 1.4.1) del 75f> en las que no había airea -

ción y 5 ^ en las que si había.

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Segiítn las condiciones climatológicas se puede -

llegar a una humedad del 55?> en un periodo de 15 a 20

dias. Hay que tener siempre en cuenta que no se pue­

de bajar a una. humedad inferior a la del aire. Este-

es el factor climatológico que limita el secado.

k.2.6. Retirada de lodos.

Al llegar a una humedad del 6ofC se pueden mane_

jar los lodos a pala o rastrillo. Es-mejor la segun­

da herramienta, pues se pierde menos arena.

Generalmente si no hay escasez de eras, se sue­

len amontonar en una de ellas, donde sigue perdiendo

humedad, pudxend.o llegar a convertirse en pulvurulen

to. TamKien se suele utilizar en Estaciones más gran

desf tolvas de almacenamiento. Suelen ser elevadas, -

para poder cargar sobre camión por gravedad, Para -

acarrearlos a las tolvas,se usa generalmente cintas-

transportadoras de goma.

La retirada de lodos es una operación sencilla

si ha sido prevista por el proyectista. Por lo tanto

es recomendable dejar andenes amplios donde pnedfin -

maniobrar los vehículos.

Si la retirada es mecánica las eras pueden estar

a nivel del suelo. Pero si va a ser manual conviene -

que estén elevadas para que el esfuerzo para la carga.

a. camión sea minino,

k,2*7» Renovación del filtro.

Una ve?; utilizada la era hay que dejarla libre -

de restos de lodos secos. Rastrillar la arena y conse

."•uir una superficie lo más plana posible.

Con la retirada del lodo la capa de arena que —

está en contacto con ól se queda pecada y por tanto -

se pierde, Fs decir, hay que preveer una reposición -

de arena. Teniendo en cuenta cue el espesor de arena—

r-ue nneda negada es de unos dos milimetros, hay nue —

reponer 20 litros de arena por metro cuadrado de era.

Esta operación equivale al lavado y reposición-

de un filtro de agua potable¿ Cerno se ha podido apre­

ciar en los ensa.yos¿ los sólidos no penetran méis de —

dos milímetros en la masa del filtro, que son precisa

mente los nue.se pierden en la retirada, por tanto se

produce un lavado.

Es también conveniente nue entre dos ciclos de

secado, ~;e produzca, un lavado con a.TU a limpia de la-

era. Si se producen lluvias, quedan lavadas las eras-

de una forma natural.

4,3, Determinación de parámetros.

4,3.1» Introducción

La determinación de los parámetros de dise_

ño de las eras de secado se realiza, basándonos en dos

metodologías:

a) Recopilación de la experiencia del aufor,—

en la explotación de Estaciones Depuradoras

de A TU as Residuales,

b) Resayos de laboratorio y en eras en modelo

reducido realizadas

Es decir es una combinación, en nue la expe

riencia se contrasta y se razona pasando de ser un mé­

todo empírico a uno analíitico.

4,3.2, Dimensiones de, la era,

Wo existe ma's limitación que la de la opje

ratividad.

El drenaje se puede hacer satisfactoria -

mente con cualquier forma nue ten^a la. era. Todo es —

cuestión de calcular los diámetros de las conducciones

capaces de transportar los máximos caudales instanta —

neos.

Lo oue nos limita las dimensiones de las-

eras es :

a) Volumen ele lodo -ue podamos disponer de —

una vez,

b) Velocidad de circulación del lodo en la —

era para oue no se produzcan arrastres,

c) Posibilidad de formar en un tiempo corto—

un manto de lodos en el que se pueda pro­

ducir el fenómeno de la flotación, El --

tiempo idóneo pueden ser 10 minutos.

Un módulo ideal puede ser de 5 x 12 m. que

nos da una superficie unitaria de 60 m2, oue llenados-

basta una altura de 20 cm» representa una velocidad de

llenado de 25 l/sg, .

Las pendientes del fondo de la era serán -

corno mínimo del 3f-> para facilitar el drenaje.

Los muretes laterales no sobre-saldran, más

de 50 cm. sobre el lecho de arena, pues porjudicaría-

el efecto de secado producido por la corriente de ai­

re seco,

4.3 .3. Granulóme tría del filtro.

Se han realizado ensayos en los cue se ha —

determinado la ^ranulometría de las arenas usadas en—

El Pardo y ^anotaras.

La ^-.ranulometrias expuestas en el anejo n$2

nos indican r-ue un filtro idóneo, debe tener una talla

efectiva, entre 0,2 y 0,4 mm. y nn coeficiente de uni

formidad inferior a 4.

Con estas ¡^ranulometrías se han determinado

las velocidades de filtración obteniéndose la curva —

oue se representa en la fi T. 4.3.1. apoyándonos en —

los resultados relac.iona.dos en el anejo 1 apartado —

1.5.

De ella deducimos, que en las primeras 8 —

horas es de aproximadamente 4 litros por metro cuadra

do y hora y míe hasta los tres di^s siguientes.se man

tiene en 1 litro por metro cuadrado y hora.

Para estudiar el comportamiento de otras granulo

metrías, se construyeron las eras experimentales JS.Ol—

E.02. E.03 y E.O^ con áridos, tallas efectivas 0,23, -

0,79» 0,36 y 0,23. Los resultados obtenidos nos indi -

can que no se obtiene una mejora de resultados. La ve­

locidad de filtración prácticamente mejora un 50?J en—

los primaros instantes, pero después se iguala a la de

los otros ensayos.

Para reconsiderar estos resultados se realizó—

el siguiente experimento:

En cuatro conos Tmhoff se colocó cuatro granu-

lometrías diferentes.

N2 1. coeficiente de uniformidad 1,6*0

talla efectiva 0,79 mm.

N2 2. arena comprendida entre 3, ^ Y 1>7 ro^U

N9 3« gravilla comprendida entre 3»^ Y 7»8 mm.

N2 ¿+, ^ravilla superior a 7,S mm.

En la figura 4.3.2. se aprecia la ^ranulometrfa

/ de los áridos al Gstn.r los conos vacíos.

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97.

Se llenaron con un mismo lodo y se obtuvieron

los siguientes resultados:

• N9•1 funciona

dos hasta

N2 2 retención menor nue el anterior, ñero la masa

filtrante nuedo completamente inundada de só­

lidos,

N2' 3 prácticamente no funciono como filtro,

M"2 ¿i no retuvo nada,

I?n la finir?. ^«3»3« s e aprecia la fase inicial

del ensayo,

En la fimira 4,3.^» se p^.ede comparar el rendí

miento de la operación, por el voli'men de filtrado re­

corrido.

Por tanto como conclusión, se pueden a.dm±t±r —

arenas con una talla eficaz de 0,8 mm, y un coeficien­

te de uniformidad 2 como admisibles, sabiendo que su —

comportamiento no es el ideal.

perfectamente aunoue penetraron sóli

la grava,'

Un experimento interesante, ha sido el conprobar

el correcto funcionamiento cono filtro de una arena que

proviene del arenero de la Estación Depuradora de Mano-

teras. Corresponde al Ensayo E.01 y a la curva granulo-

métrica de referencia MA. 01.01.

Otro dato interesante es one en el ensayo E.03 —

se usó arena de filtro graduada para a^nias potables. —

Los resultados obtenidos nos indican oue no es necesa -

ria una arena de tan alta calidad, sobre todo teniendo-

en cuenta el factor precio.

Lúe.7o pódenos af?Lrmar o^e las limitaciones Impues

tas al principio de este ar^mrtPdo, se pueden cumplir —

con una arena ^e rio lavada o t^mbie'n con una arena de—

avlfinQro de Estación Depuradora.

Otra conclusión es cue no se puede aplicar la -

teoría de filtración de apuas potables, a las eras de -

secado por los sifuientes motivos:

a) La velocidad de filtración es bajisima 0,001m3/m2.

hora. Es decir 200 veces inferior.

b) La lámina de a. u.a es tambión mucho más pequeña

de 5 a 10 veces.

:) La capa de arena también guarda la misma relació n

a^ua filtrada, ño se piiede considerar agua

proceso de tratamiento.

Por tanto lo one en realidad ocurre es un dre

no pudiéndose hablar de depresiones, colmatado-

ltros en otras analogías,

4.3.^-. deducción de vo.li.1nen

El secado de los lodos lo one persigue es ha—

corlosírnanipulables. S^ consigue a. base de hacerlos —

perder hunod^d y también voli'nen,

T?s interesarte resaltar míe para a."1 "•unos usos

los lodos es necesario oue pierdan el aaia, cono por—

ejemplo si se van a reutilizar para abonos aerícolas,

Pero en otros casos, transporte a vertedero, no es in

prescindible. La ventaja del secado es pue reduce el—

voli'men de los lodos y con ello abarata el transporte

Para determinar la reducción de volumen se ha

hecho un seguimiento tanto en eras experimentales, -

como er^s en explotación. Los resultados se han rela­

cionado en el anejo 1 apartado 1.3.

Se ha podido determinar nue para eras de seca,

do con una altura de lodos entre 20 y 30 cm. en i.m —•

c 1 ima como e 1 de f 'a d r i d a. part i r d el dec in o d n. a, se -

lle^a a una radució*n del 757^; del volú'men inicial.

d) El

en

nado,

de fi

Todos los resultado? obtenidos se han grafiado

en un espacio semilofjarrftrnico, pudiéndose estimar —

one responden a una ley. eue se compone de tres lineas

rectas.

De las cero horas hasta las hS horas responde a

la ecuación

C = 0,93 - 0,15- loer.h. (4.3.1)

De las 48 horas hasta las 270

C = 1,71 - 0,061 log.h. (4.3.2.)

De las 270 horas en adelante C = 0,25

Coeficiente de reducción de volilmen

Tiempo en horas de la iniciación —

del proceso.

Estas curvas son las representadas desde la figu­

ra 4.3.6. a la figura 4.3• 14 donde se indica la referen­

cia a los ensayos que corresponden de los descritos en —

los anejos anejos 1 y 2.

Pódenos observar que el incremento de altura de

lodos sobre era retarda la consecución de la reducción

pero no la cuantía final. :?s decir el elevar el llenado

de una era nos va representar un incremento de tiempo —

de secado ñero la reducción de voluVnen va a ser la mis-

Siendo: C

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h,3»5* Factores climatológicos,

SI proceso de secado es natural. Por tanto —

hay oue contar que el conocimiento perfecto de la —

climatología de el lucrar para el nue se vaya a proyec

tar la. era será decisivo.

Los factores que infligen por orden de impor

tancia son:

le) Humedad relativa

2°) Temperatura

3 9) Evaporación

4 5) Precipitación

La humedad reítiva es el "factor decisivo, para

el secado. No se puede bajar ol prr>do de humedad de un

lodo por debajo de su valor.

Si observamos los.valores expuestos en el anejo

3, apartado 3.2.3» veremos que para una ?;ona análoga a

la de Madrid, si establecemos c<~>mo límite de humedad —

el 6ofj d^^d.e Octubre hasta Abril, no podremos secar lo

dos si consideramos la humedad nedla. Teniendo en cuen

ta que durante el dia' la humedad decrece, ver mínimas,

los meses inhábiles se reducen a los de Inyierno, Por—

lo tnnto podemos aceptar como media una. temporada de 8

meses hábiles en Madrid.

La tenp^ratiir?. in'fluye er cuanto a un secado—

por radición solar1. Para calcular su influencia apoyan —

donos en los resultados obtenidos en el laboratorio (ane

jo 1, apartado 1.2.) considerando Ins temperaturas máxi­

mas y medias obtenemos, oue los meses de invierno poco —

pueden secar, si no es por un efecto combinado con la -

evaporación por aire seco,

La evaporación es un dato climatológico que -

por ana lo fía nos puede dar la perdida de aqua total, sin

considerar el drenaje. En el anejo 3« apartado 3.2.8. se

da la evaporación media en Madrid. Si tomamos los meses-

ele Mar?o a Octubre obtenemos une evaporación media de -

las medias de 8 nm. Por t°nto para una altura de lodo de

2.0 cm, hemos sT7"n',°sto ^ue 1^ cm. se nlorden por drenaje.

Para una humedad de la torta de 55?' debe perder ^-3,3 mm»

por evaporación. Suponiendo una media r?e 8 mm. dia obte­

nemos 6 di^s de evaporación. Suponiendo ^ue la evapora —

ción no empieza ^e una manera efectiva, hasta -ue termi­

na la filtración y que esta dura cuatro dias, tenemos un

tiempo de secado de 10 dias. SenA recomendable suponerle

un rendimiento del 80r''.

La lluvia debe influir en el secado, poro con

una consideración, No se debe eliminar toda pon evapora­

ción, si no que la mayoría se drena. Cuando la duración—

del chubasco es corto aunque sea intenso prácticamente —

no influye en el secado, 3 a nu.e todo va al drenaje.

^••3»6# Hum^dad de' lo? lodos.

El estudio de la hu^ed-d de los lodos, lo —

pódenos sintetizar en la finirá ^••3»^-5t donde se in

cluye una Ctírva. General de Variación de humedad, a-

lo largo del tiempo, fruto de nuestra experiencia -

en las Testaciones Depuradoras de Madrid, cuyas medji

clones se han reflejado en el anejo 1 #

. De ella deducimos '•pe en la época en ^ue —

las condiciones climatológicas son favorables, se—

produce* un ~rado de humedad míe hace one los lodos

sean manejadlos a pala a los catorce dias. Porlo -

tanto suponiendo un factor* de ±nc±der-c±p. de lluvia

pue incre^nritG en dos días el ciclo y otro^ cuatro

para 1^ ^pt.T^.da y acondicionamiento de la. era, la

duración del ciclo es de 20 dias. Suponio^rio un pe_

riodo híCbil de 8 meses obtenemos cve se pueden re­

petir el ciclo 12 veces por año.

Este estudio se ha completado con tinos se -

guimionto.s en estufa y otros en eras experimenta -

les.

De los primeros, los de laboratorio, deduci_

mos oue las condiciones nue se dan en ellas, de -

continuidad de factores de ambiente, no se pueden-

aproximar a la realidad y por tanto no son "epre —

sentatlvos, solo nos pueden servir para estudiar —

113

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efectos de radiación ya ni/e no se produce una venti­

lación, Tastos datos se reco-en en figura ^.3«15 y en

el anejo. 1.

El ensayo con eras experimentales, nos con

firma la p-ran influencia del secado por aire.

En la. figura ^.3.17 se representa el ensayo

E.O^. con pp.redes muy bajas donde se puede desarro -

llar el secado por aire. En la figura ¿J-.3.18 vemos la

altura de las pnredes del cilindro que impiden la en

trad a. del aire.

A los catorce dias la E.04 tenía una humedad

del 5^f; y la E.01 del 75r/-» 3s decir, oue necesitaría

otros diez dia.s m''s de secp.do.

En las figuras kmJ.20 y ^.3.19 se muestra el

aspecto de unas eras con el lodo seco y un detalle —

Comparativo de una torta con un 37?' de humedad.

116

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^•3¿7* Cálculo teórico del ciclo de secado

Despuls de los ensayos realizados, podemos in­

tentar el proponer una formula teórica, nue nos de la

duración de un ciclo de secado.

Sea un fan^o de concentración C en ^ Suponga­

mos nue llenarnos la era h-^sta una altura h. El 70? se

evacuará por filtración. Suponiendo -ue no empieza la

filtración hasta nue ha tem^n^clo el drenaje de los —

ensayos realizados, obtenemos una velocidad de filtra

ción de 1,2 l/m2. hora. Lue^jo el tiempo que tardara —

en drenar en dias será:

h. 0,7 t = (b.3.3.)

2b. 1,2

Siendo: h milímetros

t = dias

Si la evaporación de la zona, es de e un m/dia

el tiempo de secado por evaporación del resto del agua

será para llegar a una humedad, del 55fi»

La altura de a~ua ^ue se debe perder por eva­

poración será la i?e resuelta de fijar nn& humedad fi

nal de la. torta.

Sea esta humedad de

in = 0,3 h - ch - d.c.h.

1 - d

= h 0,3 - c -d c

1-d (4.3.4.)

El tiempo e?i. dias necesario para realizar es

ci­ta evnnoración, será m dividido por jz, y multiplicado

poe 1.2. ya pue el fenómeno, no tiene el mínimo rendji

miento.

Por t-^nto la "^^r^uTa .^erar^l será;

0,7 h. 1,2 n. t _ 4 _

24 1,2 e

d. c . (( 0,3 - c )

1-d

^4.3.5.)

donde:

t = tiempo de duración d ° ! ciclo de secado en dias

h = altura de lodos en mm.

e = evaporación media diaria de la. zona en mm.

c = concentración del lodo en tanto por uno

d = humedad, final del lodo en tanto ^or uno.

119.

Aplicación al c?so de Madrid:

h = 200 rnm.

e = 8 mm./dia

c = 0,0b

d = o,55

1,2. 200 0,04.0,55 (0,3 - 0,04 - ) = 11,19

8 1 - 0,55 ^. ' " días.

Est?, cantj.dad habrá que • incrementarla en los días

necesarios para la, retirada y el incremento "ne pueda-

tener por influence, a < e la lluvia.

Siguiendo con el m i m o caso vanos a suponer, que

necesitados cuatro dias para vaciar y acondicionar y—

oue lo increméntanos en dos dias por influencia de —

lluvia. Total de ciclo de secado 18 dias. Como hemos-

supuesto 8 meses hábiles obtenemos que la podernos —

llenar 13 veces.

Lu.efo suponiendo una altura de 20 cm. de lodo —

la altura anual será de 2,60 m., es decir 2.600 1. — -

Como suponerlos ^ue e.1 lodo producido por habitante es

de 182,5 l/año obtenemos una'superficie necesaria de—

un metro cuadrado por cpda. ik habitantes, en el caso-

de depuración biológica por fangos activos y digestión.

0,7 200

2k 1,2

120.

Si considerados la depuración por oxidación to

tal, sería necesario rn netro cn?dr?do por cada 29 ha

bltantes.

1 2 1 .

5 . - C 0 N G L U S X C N B S

5 . CONO U. 1 3 J ON - S

Las eras de sec~do continúan siendo, un sist_e

ma vá*.l ido de deshidratación de lodo sobretodo, para —

pegueras poblaciones. (.•"Tenores de 20.000 habitantes)

El volr'rnen de lodos a secar es un dato que -

viene fijado por el sistema de depuración oue se eli—

j'a. Como cifras medias se pueden tomar 180 litros/ha­

bitante y por año en depuración por farros activos y—

digestión y 85 litros por habitante y año por el sis­

tema de oxidación total.

La aportación original al tena ha sido:

_ J)e t erm *? nar ^ue las dimana iones de las eras —

solo tienen la limitación de la operatividad—

se ha fijado un módulo aceptable de 6o m2.

- Pijar como talla efectiva de la arena la com­

prendida entre 0,2 y 0,^ mm, y un coeficiente

de uniformidad menor de ^.

- Pij'ar C'.no límite de talla efectiva. 0,8 mm, —

y coeficiente de uniformidad P por encima dé­

los chales la retención de sólidos es inacep­

table.

Determiner one la> velocidad ríe filtracion­

es de 1 l/m2. hora, excepto las 8 primeras

horas rue es de irnos h l/m.2. hora.

Se ha establecido nne se efectúa una reduc

ción de volumen de lodos del 7 5 * Se han ob

t e n i d o l a s leyes otie fijan esta reducción:

1 a 48. hor?s: c = r,vj » ^

h8 a 270 •» : ^ = ^ " °' 6 1 l 0"- h*

^ rionr!e h = tieí!ipo en horas de duración del

~n donde h = ti<^Po en hor*s de duración del

c = co^floie^e de reducción de vo-

- Se ha relacionado el secado de sólidos, en -

procesos industriales al secado de lodos en­

eras .

- Se ha dado capital importancia a la humedad-

relativa del n i r e ambiente, dado oue no se -

puede conseguir humedades por secado inf erijo

res a ól# También se ha relacionado la evapo»

ración media del ambiente con e1 secado-

Se ha 11 ef^P.do de una f o n a experimental ha esta

blecer 12 ciclos de secado por año, para la zo­

na de Madrid.

Se ha obrenido una fórmula teórica one nos da -

el tiemno de secado

0,7 h. 1,2 h. d.c * - 4 ( 0,3 - c )

24 1,2 e 1-d

t = tiempo de duración del ciclo de secado en días

h =" altura de lodos en mm,

e = evapora.ción media de la 'zona en dias.

• c = concentración de lodos en ta^to por uno,

d = humedad final en tanto por uno.

De la aplicación de estas conclusiones, se ha ob

tenido rvje para la zona de Madrid, sería necesario un —

metro cuadrado de era por cada ib habitantes en un tra­

tamiento de fangos activos 3/ 29 í?^ra una oxidación tota

125.

6.- B I B L I O G R A F Í A

126.

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7 . - A N E J O S

129.

A N E J O N-° 1

E N S A Y O S Y C A L C U L O S D E L A B O R A T O R I O

1.1 INTRODUCCIÓN

Se ha recopilado en este anejo, todos los datos,-

métodos y ensayos que sirven de base para las conclusio

nes expuestas en la tesis. No se pretende hacer una re­

copilación de los métodos de ensayo de laboratorio si -

no, dados por conocidos estos, reflejar las particular!

dades de cada caso y dejar constancia de los resultados

intermedios obtenidos para que sirvan de comprobación -

de la fiabilidad de las conclusiones y también para que

se puedan sacar canclusiones oue quizá no sean utiles -

para este trabajo.

r rABORATORXO (E.8.76) 1.2 ENSAYO DE SECADO EN h V

^BOT:?;a[TOH:ro ^.«.76;

Consiste el ensayo ^_ , , . . . # en la determinación de perdida

de humedad de un lodo, dG la Estación Deouradora de El-

Pardo (Madrid) compuesto p o r f a n pos primarios y biol<5Si eos diferidos anaerobicamente,

Se utilizaron tres estufas que se mantenían, a -

tres temperaturas medias, de 20, 30 y 37?C, introducien

dose una muestra duplicada en cada una de ellas.

Para determinar la perdida de agua se utiliza, -

papel de filtro, un embudo BUMSEN y un ERLENMEYER de -

forma que se pueda recoger el filtrado.

CONCENTRACIÓN DE LODOS:

70 mi. de Pango pesan 3,7^50 - papel 2,6902

70 mi. de Fango pesan 3,7^3^ - papel 2,6676

Tomando la medida

70 mi 2,6789

100 mi 3,827 g$ = 38,27 g/1.

Peso de la masa lodo y agua = 103,1373 g/100 mi

Fundamento de pesada:

Ante la imposibilidad de obtener, una ba

lanza que pesando, más de 400 g (que es lo oue pesa un-

embudo BUMSEN corriente, más un ERLENMEYER de 250 mi. -

como soporte) puede obtener una precisian, mínima de dje

cimas de gramo, el sistema que usaré para la determina­

ción de la humedad de la pasta sera:

13.- Hacer la filtración en el embudo.

22#— Para efectuar la pesada se extraerá la -

pasta, formada con el papel de filtro pr£

viamente colocado en el embudo.

32.— Qudando todo el papel impregnado de lodo-

y no pudiendo diferenciarlo, se numerará-

132.

Peso del Volumen de Temperatura Volumen de * i ^ J.» />^ filtrado -

n _ papel»- lodo media 00 0~ . . Referenc. v r * en 30 mint.

1 0,9522 100 ml. 20 . 1 9 ml.

2 0t9kZZ 100 ml. 20 29 ml.

3 1,0122 100 ml. 30 29 ml.

4 • 1.0430 100 ml. 30 28 ml.

5 1,0635 100 ml. 37 22 ml.

6 0.8951 100 ml. 37 28 ml.

Papel utilizado para la filtración Albet n2 238

133

PESADAS Y RESULTADOS

Peso muestra Peso muestra Humedad Referencia y papel (gr.) (gr.) %

PRIMERA PESADA A LAS 14 HORAS DE

HABER INICIADO EL EXPERIMENTO.-

1 33,7641.

2 33,211b

3 32,4050

b 33,^051

5 10,2979

6 5,9092

32,8119

32,2692

31,3928

32,3621

9,2344

5,Ol4l

88,33

88,1

87,8

88,1

58,5

23,6

SEGUNDA PESADA A LAS 23 HORAS

1 30,7320

2 30,3977

3 28,4105

4 29,4611

5 5,0942

6 4,8139

29,7798

29,^555

27,3983

28,4181

4,0307

3,9188

87,1

87,

86

86,5

5,0

2,3

13**.

TERCERA PESADA A LAS 39 HORAS

1 27,8000

2 28,2535

3 21,1235

4 23,5*93

26,8478

27,3113

20,1113

22,5063

85,7 1

85,9

80,9

82,99

CUARTA PESADA A LAS 90 HORAS

1 2 2 , 4 7 1 3

2 2 3 , 4 9 0 0

3 15,8588

* 18,8818

21,5191

22,5*78

14,8466

17,8388

82,2

83,0

7*, 2

78,5

QUINTA PESADA A LAS 96 HORAS

1 20,5708

2 22,0825

3 14,7001

4 17,6283

19,6186

21,1403

13,6879

16,5853

80,5

81,9

72,0

73,9

SEXTA PESADA A LAS 112 HORAS

1 16,7665

2 19,4634

3 12,9658

* 15,53*7

OBSERVACIÓN*: En este intervalo del secado en los ensayos 3 Y *

15,8143

18,5212

11,9536

14,4917

75,8

79,3

67,9

73,6

135.

SÉPTIMA PESADA A LAS 137 HORAS

1 15,6717

2 18,55^3

3 7,5339

k 9,8077

Ib,7195

17,6121

6,5217

8,76h7

7b

78

bl,3

56,3

OCTAVA PESADA A LAS l60 HORAS

1 10,7109

2 13,2531

3 5,1183

b 6,1713

9,7587

12,3109

4,1061

5,1078

60,8

68,9

6,8

25

NOVENA PESADA A LAS 185 HORAS

8,b295

10,8395

3,967b

3,9b87

5b,6

6b,7

3,5

3,0

1 9,3817

2 11,7817

3 b,9796

b b,9917

DECIMA PESADA A LAS 208 HORAS

1 6,7709 5,8187 3b,2

2 89962b 8,0202 * 52,2

136.

(B.09.76)

Ensayo análogo al anterior en cuanto a temperaturas.

Los lodos se tornearon a las 100 horas de secado en una

era experimental. La altura de lodos era al iniciar el .

ensayo de 20 cm. y cuando se tomo de 4,5 cm.

En este ensayo, la Rf. 1. corresponde a colocar

el lodo envuelto en un papel de filtro y los demás so­

bre un plástico.

Peso de los plásticos:

1,1928 + 5,03hk = 6,2272 gms.

1,1909 gms.

1,1945 gms.

1,173^ gms.

Temperatura de los ensayos:

Rf. 1 y Rf. 2 estuvo sometido a una temperatura -

media de 202 c. y la Ref. 3 y Hef. 4 a 302 c.

Referencia - 1

» - 2

- 3

1» - h

PESADAS Y RESULTADOS

n ¿> • üoon mnpstra - Peso muestra Humedad Referencia Feso muest-i:**

y soporte (#r. gr« *

Primera pesada a las 0 horas

M - 1

N - 2

N - 3

N - 4

N - 1

N - 2

N - 3

N - ^

N - 1

N - 2

tf - 3

N - h

lh3t 12.86

1^7,2531

117,2310

132,8723

136,901^

l46,0621

116,0365

131,6939

85,39

75,27

83,83

83,51

Secunda pesada

139,5454

144,2564

104,6C37

120,8055

133,3182

1^3,0655

103,4l42

119,6321

85,00

74,75

81,85

81,85

Tercera pesada a las 38,5 horas

134,7481

140,9^16

83,8531

106,3566

128,5209

139,7807

82,6586

105,1832

84,84

74,16

77,30

79,36

138.

Cuarta pesada a las @$ horas

1

2

3

4

116,8483

125,7418

66,4466

88,0308

110,6211

124,5509

65,2521

86,857b

81,92

70,95

71,72

75,00

Quinta pesada a las 122 horas

1

2

3

4

112,2514

121,8584

46,7419

64,9044

106,0242

120,6675

b5,5b7^

63,7310

81,14

70,06

58,81

65,93

Sexta pesada a las 135 horas

1

2

3

4

10^,5505

119,3880

35,68h3

51,4069

101,3233

118,1971

34,4898

50,2335

80,27

69,44

45,60

56,7^

Séptima pesada a las 164 horas

1 101,3926 95,1654 ,78,99

2 107,6418 106,4473 66,06

139.

Octava pesada a las 180 horas

1 87,2349 81,0077 75,32

2 99,6312 98,4403 63,30

Novena y ultima pesada desecación total a 1002 C

1

2

3

4

26,2176

37,3090

19,9540

22,8831

19,9904

36,1181

18,7595

21,7097

A continuación se incluyen fotografías relativas a

ensayos donde se aprecia el método seguido.

CO

- - p i

o

l a CD CO CD O A) a o a» 3 H H a* o »1 p rt-O ^ O

W • o oo

k ON

O

rt-P

a CD

H O a o 01 o a1

•d PJ •a CD M

H»

H rt-

O

• O .

• SI ON

(0 rt-C H) PI

CD

to CD O p) a o

i t

1.3» Ensayo de seguimiento de reducción de voliinen de

los lodos vertidos a una era de secado.

Para realizar este ensayo, se ha procedido

de la siguiente forma:

a) La reducción de volumen se ha medido deter

minando las alturas de lodos, sobre las -

eras de secado.

b) Se ha seguido la evolución, hasta que se -

ha constatado lúe no se producía una reduc

ción de voli'men apreciable.

Se han medido alturas en cmtro eras, de la

Estación Depuradora de SI Pardo (Madrid) y en cuatro-

maquetas de era reducidas de las siguientes caracte -

rísticas:

E.01 Cilindro de plástico opaco de 30 cm. de -

diámetro y 1 metro de profundidad.

El filtro de arena corresponde a la granu-

lometría de referencia M.A.01.01 correspon

diente a una arena del arenero de la Esta­

ción Depuradora de Manoteras. En el anejo-

2 se estudia su granulometría.

E.02. Cilindro de plástico de las caracterís­

ticas dimensiones cue el anterior. La -

granulómetría del filtro corresponde a-

una arena (Rf. CH.20.01) estudiada en -

el anejo 2, de uso industrial para cho­

rreo.

E.03. Cilindro de plástico transparente de 40

cm. de altura y una superficie de 0,372

m2.

El filtro corresponde a una arena usada-

en aguas potables, para filtros rápidos.

Se ha estudiado su granulometría en el -

anejo 2 (Rf. FP. 01.Ol)

E.04. Cilindro de plástico transparente de 0-

cm. de altura y 0,78 m2, de base. La are

na usada corresponde a una de rio lavada

y de granulometría estudiada en el anejo

2 con la referencia (PP. 01.Ol)

Hay que hacer notar que los ensayos E.01

y'E.02 introducen un efecto destacable. Al ser de po>

co diámetro y mucha altura reducen el efecto de seca

do por aire y por tanto se reduce a una filtración -

y una evaporación producida por el aporte de energía

calorífica solar.

1 ^ 3 .

A continuación se,adj

se da:

12) Perdida de altura en c

22) Coeficiente de volumen

relación del volumen a

to al volumen inicial.

tan las tablas en que

ntínetros.

reducido. Es decir la

un tiempo dado respec

lkk4

Referencia E. 01

Axtura de lodos inicial (a) 21 cm,

b a

6. ALTURA DE LODOS GRADO DE REDUC

HORAS EN (CM.) CION.-

0,00

0,25

2,25

^,25

6

9

ih

18

26

30

h2

56"

68

lOh

152

217

2ho

21

20

18,5

17,5

17

- 17

16,9

16,8

16

15

lh

13,5

12

7,5

7

6,5

6,5

1,0

0,95

0,88

0,83

0,81

0,81

0,80

0,80

0,76

0,71

0,67

0,6h

0,57

0,36

0,33

0,31

0,31

145

HORAS

Referencia E. 02

Altura de lodos inicial (a) 19,4 cra#

b a

6. ALTURA DE LODOS GRADO DE REDLTC

EN (cm.) CION.-

0 19,4 1,0

0,25 1S,4 0,25

2,25 16,9 0,87

h,25 16,1 0,83

6 15,2 0,78

9 1^,9 0,77

14 14,6 0,75

18 14,6 0,75

26 14,4 0,74

30 14,4 0,74

42 13,4 0,69

56 13,4 0,69

68 10,4 0,54

152 6,4 0,73

217 6,2 0,32

240 6,2 0,32

1 4 6 .

HORAS

O

2

4

6

9

14

18

18

26

30

kZ

56

68

io4

152

217

2ho

R e f e r e n c i a E . 03

A l t u r a de l o d o s i n i c i a l (a) 1 9 , 5 cm.

6 . ALTURA DE LODOS

EM (cm.)

19,

18

17,

16,

16

15

15 -JO

15

14

14

13,

12,

11

8,

5Í

5;

5

5

5

,2

,7

• 5

,5

.5

GRADO

CXON.-

1.

o,

o,

o,

o,

o,

o,

o,

o,

o,

o.

o

0

0

0

0

0

b a DE REDUC

00

92

90

85

82

,77

,77

,77

,77

,71

• 71

,68

,66

,56

,44

,28

,28

1^7.

Referencia E. 04

Altura de lodos inicial (a) 20 cm.

b a

6. ALTURA DE LODOS GRADO DE RSDUC

HORAS EN (cm.) CION.-

0

2

k

6

9

lh

18

26

30

h2

56

68

lOh

152

217

240

20

18,5

17,5

16,5

16

15,5

15,5

ib,5

1^,5

13,5

12,5

10,5

8,5

6,5

\ 5

4.5

1,00

0,92

0,87

0,82

0,80

0,77

0,77

0,72

0,72

0,67

0,62

0,52

0,42

0,32

0,22

0,22

Ih8.

HORAS

Referenda P. .02

Altura de lodos inicial (a) 39 era. b a

6. ALTURA DE LODOS GRADO DE REDUC

EN (cm.) GJON.-

0 39 1,00

.2 37,5 0,96

4 36,5 0,93

9 33,6 0,86

18 30,6 0,78

56 29,5 0,75

68 28 0,71

104 26 0,66

152 25 0t6k

217 1^,5 0,37

2ho 12,5 0,32

300 12,5 0,32

408 11,0 0,28

MOTA: Llovió* dos dias

Referencia P. 04

Altura de lodos inicial (a) 30 era,

b

6. ALTURA DE LODOS GRADO DE REDUC

HORAS EN" (cm.) CTON.-

0

'1,25

5

2k

48

72 •

96

120

192

2k0

30

29

29,24

18

16

1^,5

14

13,5

10

9

1,00

0,96

0,80

0,60

0,53

0,48

0,47

0,45

0,33

0,3

150.

HORAS

Referencia P.05

Altura de lodos inicial (a) 25 cm.

6. ALTURA DE LODOS

EN (cm.)

b a

GRADO DE REDUC

CTON.-

0

1,25

5

2k

48

72

96

120

192

240

25

24

19

15

14

12,5

12

11,5

9

8

1,00

0,96

0,76

0,6o

0,56

0,50

0,48

0,46

0,36

0,32

R e f e r e n c i a P . 0<5

Altura de lodos inicial (a) 15 cm,

b a

6. ALTURA DE LODOS GRADO DE REDUC

HORAS EN (cm.) CION.-

0

1,25

5

2h

kS

72

96

120

192

15

14

11

7

5,5

5

*.5

h

3

1,00

0,93

0,73

0th6

0,36

0,33

0,30

0,26

0,20

1 5 2 .

o w CD

T 5 CD

ti

ü

• H

<D

153.

1.4. Ensayos para la determinación de humedades

y sólidos de filtrado.

1.4.1. Seguimiento de secado de lodos en eras ex­

perimentales.

Dichas eras son las definidas en el apar­

tado 1.3 como E.01, E.02, E.03. E.04)

Determinación de sólidos en suspensión del

lodo utilizado:

Para las eras E.01 .- E.02 y 2.03.:

Referencia B.

peso papel 1,^99^ g^r.

100 mi. de lodo desecado a 1002 durante 16

horas.

Peso seco k.82b7 grms. incluido papel.

peso materia seca 3,3253 grsm.

concentración 33,25 gr./litro equivalente

al 3,3Í

15^.

Para E. 04

Referencia A

Peso papel 1,4966

100 mi. de lodo desecado a 100 2 durarte 16 ho

ras.

peso seco incluido papel ht8h999

peso materia seca 3,3533

concentración 33,53 gr./litro equivanente al

3,3^.

Parte superior de la torta de lodos que se for

ma a partir de los 10 minutos (tomada a las 18

horas)

Referencia C

poso papel 1,45^1 gr,

tara más salido retenido 9,2850 gr.

100 mi. de lodo desecado a 100$ durante 20 }io-

ras.

concentración 78,30 gr,/litro equivalente a -

- Agua, que se separa de la torta de lodo y se va

filtrando (tomada a las 18 horas)

155.

Referendla D

peso papel 1.5^3^- /

100 ni. de agua filtrada y desecada a 100 2 duran

te 20 horas,

I.6988 gr, tasa más salidos.

Concentración 1,55^ gr/litro equivalente a 1,5$

Humedad determinada a las 100 horas de secado.

Referencia E.O^.l.

Peso húmedo del lodo y tara lUjf1286gr.

peso de lodo 136,901^ gs. -

peso de salidos 19,9904 gr.

humedad 85,39

Referencia E.04.2

peso húmedo de lodo y tara 1^7,2531 gs.

peso lodo 146,0621 gs.

peso solidos secos 3^,1181 gs.

humedad 75,27Í>

Referencia E.0^.3

peso húmedo de lodo y tara 117,2310 gs.

peso de lodo 116,03^5 r?s#

peso de salidos secos 1817595 %& 0

humedad 83,83?$

156.

Referencia B.Cb.h

peso húmedo de lodo y tara 132,8723 gs#

peso de lodo 131,6989 ¿?s.

peso de sólidos secos 21,7097 gs•

humedad 83,5.1/$

MEDIA DE HUMEDADES A LAS 100 HORAS 82%

Humedad determinada a las 2hh horas

Referencia Tara Tara y muestra Tara y muestra Humedad

(gs.) húmeda (gs.) seca fer.) (^)

69,^3

73,00

82,63

79,^9

E.04

E.03

E.02

E.01

52,7^1

52,b738

51,7602

^9,5187

81,6085

125,7724

102,9116

101,0712

61,5586

72,2621

60,6^21

60,0921

Humedad determinada a los 1^ dias

E.O^

E.02

B.01

51,75^1

52,7^19

52,h683

86,8392

86,lh70

90,8k73

6?,58h2

63,1188

61,7508

5h,88

68,93

75,81

157,

1.4.2 Seguimiento de salidos de filtrado en eras

experimentales .

mi. Tara más solidos

Referencia Tara filtrados retenidos Concentración

A las dos horas de iniciar el ensayo

E.01

E.02

E.03

E.04

26,0270

25,5017

27,1^77

25,b279

50

50

50

50

26,0317

25,5090

27,1515

25,^307

94 mg/l

lhó '»

76 »

56 »

A las seis horas de iniciar el ensayo

E.01 25,7028 50

E.02 30,2228 50

E.03 26,0522 50

E.Ob 2h,h25Ur 100

25,7062

30,2272

26,0539

2h,k26l

68

117

34

7

mg/1.

11

11

11

A las dieciocho horas de iniciar el ensayo

E.01 25,8805 50

E.02 25,8385 50

E.03 26,376k 50

E.oh 25,0223 100

25,8825

25,8h39

26,3779

25,0229

ho

108

30

6

mg/1.

11

11

11

158.

1.4.3 Seguimiento de'secado de lodos en eras de la

estación depuradora de El Pardo y Manoteras,

Referencia Tara Tara y muestra Tnra y muestra Humedad

(g-r.) húmeda (g&.) seca (gr.) (#)

A los cinco dias

P.4

P.5

P.6

48,1368

h8,6035

hk,5535

107,2553

119,6483

86,0812

56,0389

58,3027

50,3963

86,63

86,34

85,93

A los catorce dias

P.2 49,5109 108,9^90 63,6209 76,26

(observación: con cinco dias de lluvia)

P.l 52.U536 87,3687 72,9836 58,79

A los veintiim dias

P.8 48,6016 72,7899 57,77^1 62,00

A los treinta dias

M.l4 . 51,7381 62,7609 57,6635 h6,2h

A los cuarenta y cinco dias

P.l 50,2820 72,3717 6h,o609 37,62

1.5» Ensayos de determinación de velocidades

de filtración.

Para la determinación de la velocidad de fil

tració*n de el medio poroso se ha recurrido a la medi­

ción en un tiempo dado de la cantidad de filtrado sa­

biendo de antemano la superficie correspondiente.

Para ello se han hecho las siguientes deter­

minaciones:

A) Ref. S. 01

Era experimental 3.01 definida en el aparta­

do 1.3» de este anejo.

Superficie total drenada 0,0706 m2.

12) Medición a las 26 horas de iniciado el proce

so:

1,2 cm3• en un minuto equi

valente a 1,102 l/m2. hora

2§.) Medición a las 45 horas:

1,4 cm3• en un minuto equi

va lente a 1,190* l/m2. hora

3?) Medición a las 77 horas:

1 cm3. en un minuto equi­

valente a 0,849 l/m2. hora

l6o.

4e) Medición a las ,120 horas

Simple g-oteo inapreciable

B) Ref. E.02

Era experimental E.C2 definida en el aparta

do 1.3 de este anejo.

Superficie total drenada 0,0706 m2.

1°) Medición a las 26 horas

1,^ cm3• en un minuto equi

valente 1,190 l/m2. hora

2?) Medición a las 4 5 horas

0,8 cm3. ^n un minuto eoui

valente 0,679 l/m2. hora

3 5) Medición a las 77 horas

1,1 cm3• en un minuto equi

valente 0,93^ l/m2. hora

h9) .Medición a las 120 horas

Goteo inapreciable

C) Ref. E.03

Era experimental E,03 definida en el apartado

1.3.

Superficie total drenada 0,3728 m2%

12) Medición a las 15 horas

78 cm3 • en 10 minutos eqtil

valente 1,255 l/m2# hora

2 2) Medición a las 26 horas

^$5 cm3. en 1 minuto equi­

valente 0972k l/m2. hora

32) Medición a las 4 5 horas

3 cm3. en un minuto equi­

valente 0,482 l/m2. hora

42) Medición a las 77 horas

5 cm3• en un minuto equi­

valente 0,804 l/m2. hora

59) Medición a las 120 horas

Goteo inapreciable

D) Ref. E.04

Era esperimental E,0h definida en el apartado

1.3.

Superficie total drenada 0,7766 m2 #

12) Medición a las 15 horas

110 cm3• en diez minutos

equivalente a OtShS l/m2. hora.

22) Medición a las 26 horas

7 cm3. en un niinuto equi

valente a 0,5^0 l/m2. hora

32) Medición a las 4-5 horas

6 cm3. en un minuto equdL

valente a 0,463 l/m2# hora

4s) Medición a las 77 horas

11 cm3• en un minuto equi

valente a 0,850 l/m2. hora

52) Medición a las 120 horas

Goteo inapreciable.

E) Ref. P.04

Era de secado en la estación depuradora de El

Pardo, superficie total 60 n2.

Altura de lodos 30 cm.

is) Medición a los diez minutos de iniciado el pro

ceso.

163.

8 Renuncios - 430 cm3«

5 " 300 »

5 •» 270 "

Velocidad de filtración = 4,000.l/m2. hora

22) Medición a la hora de iniciado el proceso

5 segundos - 26*0 cra3 •

5 " - 270 "

5 " 26o »

Velocidad de filtración = 3tl60 l/m2, hora

35) Medición a las 5 horas

6 sepundos - 360 cm3 •

6 » 370 "

6 » 300 "

5 » ¿iOO «•

Velocidad de filtración = 4,766 l/m2. hora

4?) Medición a las 24 horas

10 segundos - 125 cm3•

10 " - 130 "

10 " - 130 »

Velocidad de filtración = 0,769 i/m2# hora

5e) Medición a las 48 horas

En 20 segundos 220 cm3. equivalente a 0,66 l/m2,hora

Medición a las 72 horas

indicios pero no 'hay posibilidad de medirlo

Ref. P.P5

Era de secado de la estación depuradora kJe El

Pardo superficie total 60 m2,

Arena de gramilonetria definida en el anejo 2

con la referencia P.05 01

Altura de lodos 25 cm,

) Medición a los 10 minutos de iniciado el proceso

5 segundos - 350 cm3•"

3 " - 320 y

Velocidad de filtración = 5,933 l/m2. hora

) Medición a la hora de iniciado el proceso

3 segundos - 280 cm3•

3 » - 270 »

3 " 270 »

Velocidad de filtración 5,^6 l/m2. hora

) Medición "a las 5 horas

3 segundos - 250 cm3.

3 " - 2¿/-0 "

3 " - 220 "

Velocidad r>e filtración ^,733 l/m2. hora

) Medición a las Zh horas

10 segundos - 100 cm3•

10 •» - 100 »»

10 " - 100 "

Velocidad de filtración 0,67 l/m2# hora

) Medición a las h8 horas

En 2o segundos 1^0 omj.

Velocidad de filtración C,420 l/m2# hora

) Medición a las 72 horas

Indicios

Ref. P.06

Era de secado de la Estación Depuradora de

El Pardo superficie total 60 m2.

Arena de granulómetria definida en el anejo

2 con la referencia P.06 01

En este ensayo hay que multiplicar el resul

tado obtenido, por un factor de corrección-

ya que no se podia recocer todo el filtrado

y la medición es imorecisa.

Altura de lodos 15 cm.

166.

Medición a la hora de haber comentado el pro

ceso,

3 secundo - l80 cm3•

3 " - l4o "

3 " - 180 »»

Velocidad de filtración corregida (f«l,4)

4,666 l/m2. hora

Medición a las 5 horas

3 segundos - 170 cm3 •

3 " 180 »

2 » 120 »

Velocidad de filtración corregida 4,2^0 l/n2#hora

Medición a las 24 horas

10 segundos - 86 cm3.

10 »» - 84 '»

10 " - 80 "

Velocidad de filtración corregida 0,599 l/m2.hora

Medición a las 48 horas

20 segundos - 45 cm3 •

Velocidad de filtración corregida Ot162 l/m2.hora

Medición a las 72 horas

Indicios

167.

A N E J O NS 2

ENSAYOS EE OEA>rULO?TE'nETA n E AEENAS

2,-:l, Introducción

Siendo parte esencial de una era de secado

de lodos, el medio poroso que efectúa la filtración,

era necesario la determinación de sus parámetros re­

presentativos,

Al disponer de eras en funcionamiento con­

tinuo durante varios años, y bajo el control del au­

tor durante los illt irnos cinco, parece necesario acom

pañar los ciatos prácticos con determinaciones teóri— t

cas. Un ejemplo a constatar es nue las eras de seca­

do, funcionan bi^n con arena de rio de Madrid. Inte­

resante es definir esta arena, ya que nos proporcio­

na el dato de ave se pvede aplicar cualquier arena -

de iguales características,

2.2, Definición de parámetros,,

El material filtrante, se ha caracterizado

siguientes factores:

Curva granulon^trica:

Curva representativa de los porcentajes en

peso de los granos que pasan a través de —

las mallas de una serie de tamices normal!

zados.

por los

a)

169.

Talla efectiva: corresponde al paso de malla

que deja pasar uh 10$ en peso.

Coeficiente de uniformidad: relación de las -

tallas correspondientes a los porcentajes 60-

y 10 de la curva granulóme"trica.

Paso de malla correspondiente al tamiz por el que nasa 60%,

Paso de malla correspondiente al tamiz por el que pasa 10%

2,3, Método de ensayo.

La toma de nuestras de las arenas de las eras

se ha realizado de la siguiente forma:

• — En cada era se ha tomado una muestra por cada

h m2» procurando nue fuera representativa de-

todo el estrato.

— Se procede a un cuarteo con las muestras reco

¿jido y se envasa -j kgc. en una bolsa de plástjL

co que se envía al Laboratorio,

- En el Laboratorio se vuelve a cuartear y se -

somete a tamizado.

b)

c)

C U =

El tamizado se realiza con los tamices normaliza

dos de la serie A.S.T.M. E - 11 - 39.

Los utilizados en estos ensayos son:

'TAMIZ NUM--P.0 VACIO JWTrre MALLAS fam.)

3

6

12

20

25

30

4o

50

70

80

7,86o

3,360

1,680

0,84o

0,710

0,590

0,420

0,297

0,210

0,177

La muestra elegida, se somete a un tamizado de

la columna de tamices, que- encajan unos con otros a un

movimiento de rotación y chorue, hasta que se observa

que no aparecen finos por el iiltimo.

Las cantidades retenidas en cada ta^ilz, se pesan

en una balanza de precisión, afinando basta* las cente­

simas de .a-ramo.

Una vez obtenidas las pesadas, se confecciona la

tabla de las mismas y se obtiene los granos .r»ue pasan—

por cada tamiz y se halla el tanto por ciento respecto

al total.

Con estos datos se representa una curva en la -

oue los pasos de malla, están en escala logarítmica y—

los porcentajes en escala normal. F,n dicha curva se -

halla el paso correspondiente al 10$ y 60$.

iL*ÍL« Resultados

A continuación.se relaciona una tabla resumen de

las granulómetri^s realizadas, cada una de las curvas—

y sus tablas correspondientes, asi como cuatro foto^ra

fias donde se puede apreciar la toma de muestras, Ios-

tamices y la operación de tamizado.

1 7 ? ,

1 7 3 ,

174.

T A B L A R E S U M E N ' D E G R A N U L 0 M E T P. I A

PASO EN mm. PASO EM mm.

REPEPEFCJA P.10 P. 60

P . 02.01

P. 0 5 . 0 1

P . 0 6 . 0 1

P . 0 8 . 0 1

P . 0 9 . 0 1

P . 9 .01

P 2 . 0 1 . 0 1

M. 0 6 . 0 1

M. 0 8 . 0 1

M. 1 4 . 0 1

M.i-: .01

M A . 0 1 . 0 1

C H . 2 0 . 0 1

C H . 0 1 . 0 1

P P . 0 1 . 0 1

0 , 2 4

0 , 2 4 .

0 , 2 0 9

0 , 4 6

0 , 3 0

0 , 2 9

0,23

0,22

0 , 2 3 5

0 , 1 9

0 , 2 1 5

0 , 2 3

0 , 7 9

0 , 4 3

0,365

1,25

1 , 0 0

0 , 8 3

1,85

1 , 0 2

1 , 1 9

0 , 9 5

0 , 6 ?

0 , 7 3

0 , 4

0 , 6

0 , 7

1 , 2 6

0,80

0,12

5,20

4 , 1 6

3,97

4 , 0 2

3 , 4 0

4 , 1 0

4 , 1 0

3 , 0 4

3,53

2 , 1 0

2,79

3 , 0 4

1 , 5 9

1 , 8 6

1 , 9 7

COEFICIENTE UFI

PORMIDAD.-

175.

ANÁLISIS GRANULOMETRICO DE LAS

ARENAS DE LAS ERAS DE SECADO

REFERENCIA

OBSERVACIONES

PESO DE LA MUESTRA , ¿PP, §7. &91.

TAMIZ N2 ¿,'S.T.M.

3

6

12

20

25

30

ho

50

70

CANTIDAD RETEÑÍ DA EN EL TAMIZ-EN GRAMOS.-

•

-

9,51

25,75

29,73

14,96

7,70

9,9b

7,80

6,h7

CANTIDAD QUE PA SA POR EL TAMIZ EN GRAMOS.-

120,67

111,16

85,^1

55,68

bo,72

33,02

23,08

: 15,28

8,81

PORCENTAJE QUE PASA POR EL TA MIZ.-

100

92,11

70,77

h6tlk

33,7^

27,36

19,13

12,66

7,30

TALLA EFECTIVA P.t¿b. pp...

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD .?!??

177

ANÁLISIS GRANULOMSTRICO'TÜS LAS

ARENAS DE LAS ERAS DE SECADO

REFERENCIA PrP?sP2-. .

OBSERVACIONES

PESO DE LA MUESTRA i1.1.2/.1?. ??f •

TAMIZ N2

3

6

.12

20

25

30

40

50

70

CANTIDAD RETEÑÍ DA EN EL TAMIZ-EN GRAMOS.-

*

—

6,4o

21,82

22,69

14,88

8,37

11,46

9,7^

8,27

CANTIDAD QUE PA SA POR EL TAMIZ

. EN GRAMOS.-

112,13

105,73

83,91

61,22

46,34

37,97

26,51

16,77

8,50

PORCENTAJE QUE PASA POR EL TA MIZ . -

100

9^,29

74,83

5^,59

41,32

33,86

23,64

14,95

7,58

TALLA EFECTIVA .°.K2Á .Wl:

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD Au^A

H r t

t?>;

179.

ANÁLISIS GRANUL0M2TRICO GE LAS

ARENAS DE LAS ERAS DE SECADO

REFERENCIA

OBSERVACIONES

PESO DE LA MUESTRA

TAMIZ N2 A.S.T.M.

3

6

12

20

25

30

40

50

70

80

CANTIDAD RETEÑÍ DA EN EL TAMIZ-EN GRAMOS.-

•

7

3,7

18,8

23,1

16,7

11,1

15,8

8,2

6,3

6,1

CANTIDAD QUE PA SA POR EL TAMIZ EN GRAMOS.-

115,3

111,6

92,8

69,7

53,0

41,9

26,2

. 17,9

11,6

5,5

PORCENTAJE QUE PASA POR EL TA MIZ.-

100

96,8

80,4

6of4

46,0

36,3

• 22,6

15,5

10,1

4,8

TALLA EFECTIVA ..0,209..

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD ..3»37 ....

ANÁLISIS GRANULOMETRICO DE LAS

ARENAS DE LAS ERAS DE SECADO

REFERENCIA ?7??.#PÍ. .

OBSERVACIONES

PESO DE LA MUESTRA ¿7?/££.???•

TAMI2 Nfi CANTIDAD RETEÑÍ DA EN EL TAMIZ-EN GRAMOS.-

21,59

55,17

38,09

21,98

10,11

11,61

6,08

3 , ^ 2

CANTIDAD OVE PA SA POR EL TAMIZ EN GRAMOS.-

173,66

173,66

152,07

96,90

58,81

36,83

26,72

15,11

9,03

5,61

PORCENTAJE QUE PASA POR EL TA MIZ.-

100

100

87,56

55,79

33,86

21,21

15,38

8,70

5,20

3,23

TALLA EFECTIVA . P«,£& pipi,

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD . . ¿+, P? , . . .

& 6 7 a 9 10v 5 6 7 - 8 9 10* 5 6 7 8 9 10*

1 0 0

; ': " : ! : ': : ':

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ANÁLISIS GRANULOMETRICO ÜE LAS

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PESO DE LA MUESTRA . }•??* P?. . .

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3«1 Introducción

Dado que todas las mediciones de comportanien

to de eras, se han realizado en las estaciones depura

doras del .ixcmo, Ayuntamiento de Madrid, parece convje

niente adjuntar los datos climatológicos de dicha zo­

na.

Para ello se ha recurrido a los Anuarios Ksta

dísticos de dicho Ayuntamiento y se han recocido Ios-

datos del periodo 1.970 a 1.972. El periodo abarcado-

nos ÓFI unos datos medios suficientes para relacionar­

las experiencias obtenidas con la climatoloria media-

del lupar.

Los datos aportados, son los que ha continua

ción se relacionan, debiendo destacar los apartados -

referentes a Temperaturas, Humedades y Evaporaciones.

3.2. Cuadror, resúmenes y curvas.

Los cuadros y curvas climatológicos son:

1.- Presión atmosférica a 02 mm.

1.1 media mensual

1.2 media de I P S máximas v

1.3 media de las mínimas

202.

2.- Temperaturas a 0$ C

2.1 media mensual

2.2 media de las máximas

2.3 media de las mínimas

3»- Humedad relativa media f¡

h,- Precipitación en mm0

hi.1 media mensual

4.2 numero de días

4.3 minero de días en los que la precipita

ción es de nieve.

5•- Nuvos i d a d

5.1 dias despejados

5.2 dlü'.s nuvosos

5*3 dips cubiertos

6.- Insolación

6.1 horas de sol

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7.- Evaporación media mm.

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