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¿Vale la pena medir el nivel de fangos en el tratamiento primario?
INFORME PRÁCTICO
SISTEMA DE CONTROL DE PROCESO
ELIMINACIÓN DE FANGOS PRIMARIOS
SONATAX SC
Utilizando medidas de nivel de fango y de concentración de sólidos, la
eliminación del fango primario de los decantadores primarios puede
optimizarse para ajustarse a las condiciones hidráulicas y atmosféricas. La
eliminación relacionada con la carga facilita una alimentación más uni-
forme del digestor y una tasa más constante de producción de gas
para las centrales térmicas urbanas de cogeneración. Si no se emplean ni los
pre-espesadores ni el pre-espesamiento mecánico, puede reducirse de forma
significativa el volumen de fango. Esto es sumamente beneficioso en
cuanto a los ahorros en la energía de bombeo y la energía térmica para el pro-
ceso de digestión.
Autores:Christian Schweizer- Abwasserzweckverband
(Asociación de Aguas Residuales)
Breisgauer Bucht
Uwe Karg- Ing. Dipl., Química
- Productos de aplicación de
proceso de HACH LANGE
HL_SonataxSC_ES_DOC043.61.30028_10.indd 1HL_SonataxSC_ES_DOC043.61.30028_10.indd 1 20.4.2009 14:44:2420.4.2009 14:44:24
23 % de reducción en el volumen de lodo mediante el control del nivel de fango
FANGO PRIMARIO_ELIMINACIÓN2
Función de los decantadores
primarios
En una E.D.A.R. convencional, los
decantadores primarios son un vínculo
entre las etapas de tratamiento biológi-
co y tratamiento del fango (Fig. 1). Los
decantadores primarios operan normal-
mente de acuerdo con dos métodos.
En el caso de un funcionamiento redu-
cido con sólo unos pocos decantado-
res primarios, el objetivo es reducir el
tiempo que el agua residual permanece
en la fase de tratamiento primario. Esto
significa que hay una mayor cantidad
de compuestos de carbono biodegra-
dables disponible para la desnitrifica-
ción aguas arriba.
En el caso de estaciones depuradoras
con digestión anaerobia y utilización del
gas de (tanque) digestor para la gene-
ración de electricidad, se tiende a incre-
mentar la retención de compuestos de
carbono mediante el máximo número
de decantadores primarios. Estos com-
puestos están entonces disponibles
para la producción de gas de digestor.
A continuación se describe cómo la
eliminación de fangos primarios en una
planta con un número alto de decan-
tadores primarios se puede adaptar a
unas influencias hidráulicas y estacio-
nales variables. Esto se alcanza sin pre-
espesadores estáticos o métodos de
espesamiento mecánicos.
Control basado en tiempo
Si una E.D.A.R. tiene más de un decan-
tador primario, la distribución hidráulica
puede ser problemática. Si el fango se
elimina utilizando solamente un progra-
ma de control basado en tiempo, en uno
de los decantadores el fango permanece
demasiado tiempo (acidificación) o bien
es extraído antes de que esté suficiente-
mente espesado. Otro problema es que
los cambios en las cargas de sólidos de
entrada, p. ej. como resultado de un lar-
go periodo de tiempo seco, se registran
demasiado tarde.
La Fig. 2 muestra cómo el nivel de
fango en la tolva para lodos de un
decantador primario aumenta como
consecuencia del funcionamiento del
rascador y las variaciones de la carga
entrante. El nivel vuelve a descender
cada vez que se elimina el fango pero
fluctúa sobremanera en el transcurso
del día. Si el nivel de fango cae de
forma considerable, se extrae un lodo
primario cada vez más diluido y se
bombea un innecesario gran volumen
de agua al interior del digestor.
Fig. 1: Vínculo entre el tratamiento biológico
y el tratamiento de fangos: los decantadores
primarios.
www.hach-lange.es
Estación de depuración de
aguas residuales de Forchheim
Capacidad: 600.000 h-e
Personal: 58 empleados; mínimo
siempre 2 presentes
Tanque de
aireación:
Decantadores
primarios:
Digestor:
Secado:
Utilización de
gas:
60 L/h-e
8 × 1.780 m3 = 13.744 m3
3 × 8.000 m3
2 secadores de disco
Central térmica (BTPS)
626 kW + 716 kW
AGENCIA MEDIOAMBIENTAL FEDERAL ALEMANAAumento de la eficacia energética de las E.D.A.R.: Balance térmicoSi los fangos activados no están secos, la
demanda de calor depende principalmente de
la energía necesaria para calentar los fan-
gos sin tratar para la digestión (70 a 80 %
aprox.) y de las pérdidas de radiación térmica
del digestor (10 a 20 % aprox.). La energía
requerida para calentar los fangos sin tratar
depende del aumento de Ta necesario y, sobre
todo, del volumen de fango. Mientras que el
aumento de Ta sólo puede verse afectado en
grado muy limitado (p. ej., reduciendo la Ta
del digestor en invierno), el volumen de fango
depende de forma considerable del grado de
pre-espesamiento del fango sin tratar.
El contenido de residuo seco del fango prima-
rio se puede reducir hasta un 5 % mediante
un pre-espesamiento estático en la etapa de
tratamiento primario.
[www.bundesumweltamt.de; Publikationen;
Textos 11/08; Página 56 de 222].Fig. 2: Eliminación temporizada de fangos primarios. Cuando el nivel en las tolvas para lodos es
bajo, un innecesario gran volumen de agua entra en el digestor.
0102030405060708090
100110120130140150160170180
13:00:00´08.04.07
17:00:00´08.04.07
21:00:00´08.04.07
01:00:00´09.04.07
05:00:00´09.04.07
09:00:00´09.04.07
13:00:00´09.04.07
17:00:00´09.04.07
21:00:00´09.04.07
01:00:00´10.04.07
05:00:00´10.04.07
09:00:00´10.04.07
Eliminación temporizada de fangos primarios controlada
Alt
ura
del
fan
go (
cm)
Niveles de fango altamente fluctuantes en la tolva
Eliminación de fangos
HL_SonataxSC_ES_DOC043.61.30028_10.indd 2HL_SonataxSC_ES_DOC043.61.30028_10.indd 2 20.4.2009 14:44:2620.4.2009 14:44:26
473365
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
3
Control del nivel de fango
La medida del nivel de fango en todas
las tolvas de los decantadores primarios
y la purga del lodo, de modo automáti-
co, llevan a que todos los decantadores
tengan el mismo nivel de fango (Fig. 3).
Los diagramas de los decantadores
primarios pueden tomarse como base
para determinar si las tolvas están llenas
o si todavía pueden alojar más fango.
Con la ayuda de otra medida de sólidos
con una sonda SOLITAX sc en la línea
de purga del fango, puede calcularse
la carga eliminada y ajustarla según
la entrada actual. También es posible
(mediante el uso del volumen de alma-
cenamiento de las tolvas) lograr una
distribución uniforme de la carga elimi-
nada. Incluso se puede conseguir un
aumento del contenido de residuo seco.
Si el almacenamiento en las tolvas en la
etapa de tratamiento primario se ajusta
según las unidades operativas aguas
abajo, se debe tener mucho cuidado de
que no se produzca deterioro alguno en
todo el proceso de digestión.
Especialmente en verano, se debe
controlar el tratamiento primario para
cerciorarse de que no existe tendencia a
la flotación.
Fig. 5: Fácil instalación gracias a sistemas de
fijación variables. El punto de medida óptimo
depende del diseño de la tolva y debe determi-
narse llevando a cabo medidas comparativas.
Fig. 6: El método ultrasónico y la limpieza mecá-
nica mediante rasqueta aseguran la obtención
de valores de medida fiables y estables.
-23 % con
SONATAX
Fig. 7: Clara reducción del volumen de lodo
Fig. 3: Las medidas de nivel de fango aseguran unos niveles iguales en las tolvas, tasas constantes
de eliminación de fangos y tasas constantes de carga de los digestores.
020406080
100120140160180200220240260280300320340
11:00:00´13.08.08
13:00:00´13.08.08
15:00:00´13.08.08
17:00:00´13.08.08
19:00:00´13.08.08
21:00:00´13.08.08
23:00:00´13.08.08
01:00:00´14.08.08
03:00:00´14.08.08
05:00:00´14.08.08
07:00:00´14.08.08
09:00:00´14.08.08
Niveles de fango iguales en las tolvas
Alt
ura
del
fan
go (
cm)
Eliminación de fangos
Fig. 4: El contenido de residuo seco de la entrada a los digestores y la producción de gas de diges-
tor no han sufrido prácticamente cambio alguno. (línea azul: fango primario + exceso de fango)
Volúmenes de fango y producción de gas
900
850
800
750
700
650
600
550
500
(m2 /d)
01.01.06
31.01.06
02.03.06
01.04.06
01.05.06
31.05.06
30.06.06
30.07.06
29.08.06
28.09.06
28.10.06
27.11.06
27.12.06
26.01.07
25.02.07
27.03.07
26.04.07
26.05.07
25.06.07
25.07.07
24.08.07
23.09.07
23.10.07
22.11.07
22.12.07
21.01.08
20.02.08
21.03.08
20.04.08
20.05.08
19.06.08
19.07.08
18.08.08
17.09.08
17.10.08
16.11.08
16.12.08
450
400
350
300
16000
15000
14000
13000
12000
11000
10000
9000
8000
7000
6000
5000
4000
Gas
de d
igest
or
(m3/d
)
Fan
go m
3/d
Fango primario -23 %
Producción de gas -4 %
Fango primario
m3/d
Eliminación de fangos primarios mediante nivel de fango
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La medida del nivel de fango ahorra 100 kWh de energía térmica al día
DO
C0
43
.61
.30
02
8.A
pr0
9
FANGO PRIMARIO_ELIMINACIÓN
“Las condiciones del fango en la purga de
los decantadores primarios se ve afectada
por las variaciones de la carga de entrada
en la planta; una purga excesiva dificultará
en gran medida el tratamiento de fan-
gos, mientras que el caso contrario puede
provocar obstrucciones frecuentes en el
accionamiento de purga. El medidor de
nivel SONATAX sc permite el conocimiento
preciso de la altura de manto de fango en
el decantador, facilitando el control preciso
del comienzo o régimen de la operación
de purga. En combinación con la sonda de
sólidos SOLITAX sc, que nos permite cono-
cer la concentración instantánea del fango
purgado, se puede optimizar sin dificultad
el proceso de digestión de fangos primarios,
consiguiendo un considerable ahorro ener-
gético."
Carlos Merino
Process Product Manager
HACH LANGE S.L.U.
Bibliografía- www.umweltbundesamt.de; Publikationen; „Steigerung der Energieeffizienz auf kommunalen
Kläranlagen“; Texte 11/08 (Publicaciones; “Incremento de la eficiencia energética en EDARs
municipales"; Texto 11/08)
- HACH LANGE Informe práctico “La tecnología de medida de proceso óptima para la degradación
de N y P"
- ATV-DVWK Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V., Leitfaden
Nr. 2-14, Betrieb von Abwasseranlagen, Die Stickstoffbilanz im kommunalen Abwasser
(Asociación alemana para Aguas, Aguas Residuales y Residuos, Guía Nº 2-14, Plantas de trata-
miento de aguas residuales, balance de nitrógeno en aguas residuales municipales) 01/2003
Comparación
En los periodos del 12.11.06 al
11.11.07 (eliminación controlada
por temporizador) y del 12.11.07 al
09.10.08 (eliminación controlada según
el nivel de fango) se produjo
- una reducción de alrededor del 23 %
en el volumen de fangos primarios,
- un aumento del residuo seco en el
fango primario, de aprox. 5,1 % a
aprox. 6 %, y
- casi ningún cambio en la producción
de gas de digestor (-4 %); véase la
Fig. 4.
Mientras la carga permaneció cons-
tante se produjo una significativa
reducción en el volumen de fango
eliminado que debe bombearse hasta
la instalación de deshidratación. En la
misma medida se redujo asimismo la
energía térmica requerida para calentar
el fango primario hasta la temperatura
del digestor. Si esta energía térmica se
obtiene directamente del gas de diges-
tor, el gas de digestor que se ahorra
de este modo puede utilizarse para
generar electricidad adicional.
Conclusión
Sí, vale la pena medir el nivel del fango
durante la etapa de tratamiento pri-
mario en Forchheim. De cada uno de
los cuatro decantadores primarios se
eliminan cada día 108 m3 menos de
fangos primarios. La carga permanece
igual, mientras que el contenido de
residuo seco aumentó casi un 20 %.
Como resultado, los digestores utilizan
aprox. 100 kWh menos de energía
térmica.
Es posible que también mejoren las
características de deshidratación del
fango digerido.
Para más información, visite
www.klaerwerk.info.
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