Respuesta rápida: Las plantas municipales producen aproximadamente 70–90 g de sólidos secos por persona por día. Las plantas industriales varían mucho más, porque los lodos químicos procedentes de la coagulación a menudo superan a los lodos biológicos. Dimensione en función de los sólidos secos por día y luego convierta a volumen de torta; nunca en función del caudal de entrada.
Flow no te dice casi nada
Dos plantas que tratan los mismos metros cúbicos por día pueden producir cantidades de lodos que difieren varias veces. El caudal determina el tamaño de las bombas y las tuberías. La cantidad de lodos se deriva de la carga de sólidos y materia orgánica que llega, más los productos químicos que se dosifican para eliminarlos.
Entonces la pregunta debe reconstruirse como tres números separados:
- Sólidos secos por día — biológico más químico, en kg MS/d
- Sequedad de torta — ¿qué porcentaje de ese pastel son sólidos después del deshidratado?
- Volumen del pastel — lo que realmente pagas por almacenar, transportar y desechar
Municipal: empezar por las personas
Para las aguas residuales domésticas, las cargas de diseño per cápita son el punto de partida más fiable. Las directrices de diseño de la Minnesota Pollution Control Agency utilizan 0,20 lb TSS (91 g) y 0,17 lb BOD₅ (77 g) por persona por día como mínimos de diseño.
Trabajando esos a través de la captura primaria y el rendimiento secundario da aproximadamente 70–90 g de sólidos secos por persona por día En total, se dividen aproximadamente 60/40 entre lodo primario y lodo activado residual. Por lo tanto, una planta para 50,000 personas produce del orden de 3.5–4.5 toneladas de sólidos secos por día.
Dos advertencias sobre las cifras per cápita. Suponen aguas residuales genuinamente domésticas: los vertidos industriales al alcantarillado rompen esa suposición de inmediato. Y las cifras nacionales publicadas no son comparables entre regiones, porque algunas dividen por la población conectada y otras por la población total.
Industrial: comenzar desde la carga, luego añadir los productos químicos
No existe un atajo per cápita para los efluentes industriales. Los sólidos biológicos provienen de la carga orgánica realmente eliminada, y el rendimiento depende en gran medida del tiempo que los lodos permanecen en el sistema.
La edad del lodo lo es todo. La capacitación de operadores del DEP de Pensilvania proporciona tiempos de retención de lodos de 3,5–10 días para lodos activados convencionales contra 20–30 días para aireación extendidaUna retención más prolongada significa que una mayor parte de la biomasa se consume por decaimiento endógeno, por lo que la aireación extendida produce aproximadamente entre la mitad y un tercio de los sólidos residuales por kg de DBO eliminada.
Como verificación a nivel de operador, la capacitación sobre lodos activados de Michigan EGLE utiliza 0,7 lb de sólidos por lb de BOD eliminado sobre una base de sólidos suspendidos totales para operación convencional. Úselo como una verificación de cordura sobre una cifra de diseño, no como una cifra de diseño en sí misma: es de retención corta, con base en SST, e incluye sólidos inertes arrastrados con el afluente.
El lodo químico es el que sorprende a la gente.
Aquí es donde fallan las estimaciones industriales. El coagulante no desaparece: precipita y se incorpora al lodo.
El piso estequiométrico es sencillo. La conversión de alumbre en hidróxido de aluminio produce aproximadamente 0,26 kg de sólidos secos por kg de alumbre; la conversión de cloruro férrico a hidróxido férrico produce aproximadamente 0,66 kg por kg de FeCl₃Esos son mínimos: solo cuentan el hidróxido, no el fosfato coprecipitado, los orgánicos adsorbidos ni los sólidos afluentes atrapados.
Los valores medidos confirman el orden de magnitud. Un estudio de 2016 en Desalinización y tratamiento de agua medido 0,40–0,82 mg de lodo por mg de FeCl₃ dosificado en efluentes aerobios y anaerobios. Una banda de diseño práctica de 0,4–0,8 kg DS por kg de FeCl₃ es defendible.
Ejecute la comparación y el punto se vuelve obvio. Con 80 mg/L de cloruro férrico se generan alrededor de 53 mg/L de sólidos químicos. Una etapa biológica que elimina 200 mg/L de DBO con un rendimiento observado de 0,3 produce alrededor de 60 mg/L. Con esa dosis, ambos ya están en el mismo orden de magnitud, y la dosificación industrial con frecuencia es mucho mayor.
El mismo estudio de 2016 encontró que por encima de aproximadamente 80 mg/L de FeCl₃, la relación entre sólidos volátiles y sólidos totales desciende a alrededor de 0,5. El lodo se vuelve mitad mineral. Eso importa por partida doble: el lodo mineral es más pesado y se deshidrata de manera diferente al lodo biológico.
De sólidos secos a volumen de torta
Los sólidos secos por día son un número de ingeniería. El volumen de la torta es el número por el que se te factura.
La conversión es:
Volumen de torta (m³/d) = sólidos secos (kg/d) ÷ [ densidad aparente de la torta (kg/m³) × fracción de sólidos ]
La densidad aparente de la torta se considera comúnmente en el rango de 1.050–1.250 kg/m³, hacia el extremo superior para tortas acondicionadas con cal o hierro con un alto contenido mineral. Utilizando 1.100 kg/m³, una tonelada de sólidos secos ocupa aproximadamente:
- 4,5 m³ al 20 % de sólidos secos
- 3,6 m³ al 25 %
- 3,0 m³ al 30 %
- 2,6 m³ al 35 %
Pasar la torta del 20 % al 30 % de sólidos secos reduce el volumen de transporte en aproximadamente un tercio, para la misma masa de sólidos. Cuando la eliminación se cobra por volumen, ese es el argumento comercial a favor de la filtración a presión expresado como aritmética y no como una afirmación.
¿Qué sequedad de pastel puedes alcanzar realmente?
La hoja informativa de la EPA de EE. UU. sobre filtros prensa de placas empotradas reporta sólidos de torta de 45–50 % para lodo primario más lodo activado residual, y hasta un 55 % para el lodo terciario tratado con cal.
Lea la nota de acondicionamiento antes de planificar en torno a esas cifras. El mismo documento especifica 10–30 % de cal y 5–7,5 % de cloruro férrico sobre una base de peso seco para alcanzarlas. La cal y el hierro pasan a la torta como masa inerte, por lo que parte de ese alto porcentaje son sólidos añadidos en lugar de agua eliminada. Con acondicionamiento de polímeros únicamente, la misma fuente da aproximadamente 45 % para sólidos primarios y 35 % para lodos primarios más lodos activados residuales.
A modo de comparación, la hoja informativa de la EPA sobre filtros prensa de banda indica un 20–35 % para lodos primarios crudos más lodos activados residuales, y un 12–22 % para lodos activados residuales digeridos anaeróbicamente. La diferencia entre la filtración por banda y la filtración a presión es real, y es más amplia en los lodos que peor se deshidratan.
Una línea más citable que vale la pena conocer: la hoja informativa de la EPA afirma que los filtros prensa de placas empotradas son rentables para plantas por debajo de aproximadamente 4 MGD (unos 15.000 m³/d).
Qué enviar para un presupuesto de lodos
- Población servida, o caudal de proceso y COD/BOD y TSS del afluente
- Si el alcantarillado recibe descargas industriales, y de qué industrias
- Tipo y dosis de coagulante, y cualquier adición de cal
- Edad del lodo o modo de aireación, si la etapa biológica ya existe
- Si el lodo se digiere o se espesa antes del deshidratado
- Cómo se cobra la eliminación: por peso o por volumen
Relacionado: ¿cuántas placas filtrantes necesitas?, Dimensionamiento de filtros prensa para lodos municipales según la población, y prensa de filtro versus prensa de tornillo. Equipo relacionado: Filtro prensa de cámara y Filtro prensa de membrana.
Preguntas frecuentes
¿Cuánto lodo produce una planta de tratamiento de aguas residuales por día?
Las plantas municipales producen aproximadamente entre 70 y 90 gramos de sólidos secos por persona al día. Una planta para 50.000 personas produce alrededor de 3,5 a 4,5 toneladas de sólidos secos diarios. Las plantas industriales varían mucho más, porque la dosis de coagulante y la carga orgánica determinan la cifra, más que la población.
¿Puedo estimar los lodos a partir del caudal?
No. Los tamaños de flujo determinan las bombas y las tuberías, no la cantidad de lodos. Dos plantas que tratan volúmenes idénticos pueden producir masas de lodos varias veces diferentes según los sólidos influentes, la carga orgánica y la dosificación química. En su lugar, estime a partir de los sólidos secos por día.
¿Cuánto lodo produce el cloruro férrico?
Aproximadamente de 0,4 a 0,8 kg de sólidos secos por kg de cloruro férrico dosificado, según los valores medidos. El límite estequiométrico es de 0,66 kg por kg, contando solo el precipitado de hidróxido. El alumbre produce alrededor de 0,26 kg por kg sobre la misma base.
¿Pesa más el lodo químico que el lodo biológico?
A menudo sí, en plantas industriales. Con 80 mg/L de cloruro férrico, los sólidos químicos ya son comparables a los sólidos biológicos procedentes de la eliminación de 200 mg/L de DBO. Por encima de esa dosis, el lodo se vuelve aproximadamente mitad mineral, lo que cambia tanto su masa como su comportamiento en el deshidratado.
¿Cómo convierto los sólidos secos en volumen de torta?
Divida los sólidos secos por día entre la densidad aparente de la torta multiplicada por la fracción de sólidos. Utilizando 1.100 kg por metro cúbico, una tonelada de sólidos secos da aproximadamente 3,0 metros cúbicos de torta al 30 % de sólidos secos, o 4,5 metros cúbicos al 20 %.
¿La aireación prolongada produce menos lodos?
Sí, aproximadamente la mitad a un tercio del lodo activado convencional por kg de DBO eliminada. La razón es la edad del lodo: la aireación prolongada opera de 20 a 30 días frente a los 3,5 a 10 días de la convencional, por lo que la descomposición endógena consume más de la biomasa.
Envíe su población o carga de proceso, dosis de coagulante y base de disposición, y calcularemos con usted la cantidad de lodos y el volumen de torta: solicitar un presupuesto de lodos y encolado.
Referencias: US EPA — Hoja informativa sobre la prensa de filtro de placas empotradas (832-F-00-058), US EPA — Hoja informativa sobre espesamiento por gravedad (832-F-03-022), Agencia de Control de la Contaminación de Minnesota — Directrices para la Determinación del Caudal de Diseño y la Carga.
Volumen de torta por tonelada de sólidos secos
| Sólidos secos de la torta | Volumen de torta por tonelada de sólidos secos (densidad aparente 1.100 kg/m³) |
|---|---|
| 20% | aproximadamente 4,5 m³ |
| 25% | aproximadamente 3,6 m³ |
| 30% | aproximadamente 3,0 m³ |
| 35% | aproximadamente 2,6 m³ |