Optimización de la remoción de patógenos presentes en lodos de plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas mediante el secado térmico

Abstract

Este trabajo de investigación tuvo como finalidad evaluar la aplicación de un deshidratador rotativo a escala piloto para eliminar humedad de lodo residual y disminuir el contenido de patógenos presentes. Las corridas experimentales fueron realizadas en la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Santa Clara, utilizando como muestra de estudio al lodo húmedo sacado después de la centrifugación. La implementación de esta tecnología pretende reducir costos de transporte del lodo al relleno sanitario y evaluar su posible reutilización como fertilizante. El secador piloto instalado en planta estuvo compuesto por un tanque de agitación inicial, alimentador rotacional, tambor de secado, calentador de aire, separador tipo ciclón y un absorbedor de partículas finas. Todo el sistema fue controlado mediante un panel electrónico donde la temperatura y el tiempo de permanencia del lodo dentro del equipo son indicados. El lodo fue secado a distintas temperaturas (120°C, 150°C y 200°C) y tiempos de permanencia del lodo (20 minutos, 40 minutos, y 1 hora). Asimismo, la recolección de muestras fue tomado después de 20-30 minutos iniciada la operación para asegurar que sean representativas. El desarrollo experimental comprendió el secado en planta (junto con réplicas de algunos), análisis en laboratorio de la planta, análisis químicos y microbiológicos en laboratorio externo. El lodo tuvo un contenido inicial de agua promedio de 86%, 9% de sólidos suspendidos volátiles y 5% de sólidos suspendidos no volátiles; la humedad mínima alcanzada fue de aproximadamente del 18% a una temperatura de 200.0°C y 1 hora de tiempo de permanencia del lodo dentro del tambor de secado. Todas las condiciones operativas evaluadas mostraron un contenido mínimo de humedad especialmente en los rangos de 150°C y 200°C, el efecto del tiempo de permanencia no fue significativo. La muestra de lodo inicial no contuvo Huevos de Helmintos, pero si una alta concentración de E. Coli (4 x 105 -1.6 x 107), siendo necesario el adicionamiento de cal hidratada para poder estabilizar la muestra a pH alrededor de 12. Pruebas en laboratorio fueron realizadas para determinar el porcentaje de cal hidratada necesaria (9.09%). Finalmente, las concentraciones de nutrientes y metales fue medida en el lodo deshidratado, para evaluar ventajas y desventajas de su aplicación como fertilizante.

This research work aimed to assess the application of a pilot scale rotary scale dryer in dehydrating sludge alongside pathogen concentration. The experiments were developed at Santa Clara wastewater treatment plant, using the sludge obtained after centrifuge. The implementation of this technology intends to reduce transport cost of the sludge to the landfill and assess its possible reuse as a fertilizer. The pilot scale dryer, installed in the plant was comprised by an initial agitation tank, a feeding screw conveyor, dryer drum, air heating system, cyclone, and a water filter. Al the system was controlled with an electronic panel where temperature and residence time of the sludge within the equipment were set up. The sludge was dried at different temperatures (120°C, 150°C and 200°C) and residence time (20 minutes, 40 minutes, and 1 hour). Additionally, the sampling was developed after 20-30 minutes to ensure representative sampling operation. The experimental development consisted in the plant dryer (including replicate experiments), the plant laboratory analysis, chemical analysis, and microbiological analysis in external laboratory. The wet sludge had an initial average moisture of 86%, 9% suspended volatile solids and 5% non-suspended volatile solids, while the minimum moisture achieved was 17.74% at 200°C and 1 hour of residence time. Every operating condition showed a minimum moisture content between 150°C and 200°C, while the effect of time was not significant. The initial sludge did not contain Helminth Eggs, but a high content of Escherichia Coli (4e5 to 1.6e7), which required the addition of hydrated lime to stabilise the sample to 12 pH. Experimental tests were developed to determine the concentration of hydrated lime needed (9.09%). Finally, the nutrient and metal concentration were measured in the dehydrated sludge to assess advantages and disadvantages in its application as fertilize.