El contenido de sustancia seca (DS) es un parámetro clave en la tecnología del agua y las aguas residuales y describe la proporción de sustancias sólidas en un medio en relación con el peso total. Se expresa en porcentaje (%) o en gramos por kilogramo (g) y describe la masa de los sólidos restantes después de que el agua se haya eliminado completamente por evaporación.
El contenido de materia seca proporciona información importante sobre la consistencia de lodos, suspensiones o concentrados y es una base para la evaluación, planificación y optimización de procesos en el tratamiento de aguas y aguas residuales.
Índice
Antecedentes técnicos
El contenido de materia seca comprende la masa total de sólidos, que puede estar formada por componentes inorgánicos y orgánicos:
Componentes orgánicos:
- Sustancias degradables como biomasa, grasas, proteínas y carbohidratos.
- Caracterizada por lodos de depuradora, desechos orgánicos o residuos industriales.
Componentes inorgánicos:
- Minerales, metales, sales y productos inorgánicos de precipitación.
- Se utiliza con frecuencia en el tratamiento químico de aguas residuales o en el tratamiento de residuos del tratamiento de agua potable (por ejemplo, lodos de cal).
El contenido de materia seca se determina vaporizando toda el agua libre y ligada a una temperatura definida (normalmente 105 °C) en el laboratorio.
Determinación del contenido de materia seca
Método gravimétrico
El procedimiento normalizado conforme a la norma DIN EN 12880 se lleva a cabo en varios pasos:
- Se pesa una muestra definida del medio que se va a analizar.
- La muestra se seca en una estufa de secado a 105 °C hasta que no se produzcan más cambios en la masa.
- La muestra seca se pesa de nuevo.
- Se forma el cociente de la muestra húmeda y la seca.
Termogravimetría
- Los procesos automatizados utilizan analizadores termogravimétricos que miden continuamente el cambio de masa durante el secado.
Sistemas de medición en línea
- Los sensores modernos miden el contenido de materia seca en tiempo real, por ejemplo mediante microondas o tecnología NIR (infrarrojo cercano), especialmente en procesos industriales.
Importancia del contenido de materia seca en la práctica
Control de procesos en el tratamiento de aguas residuales
- El contenido en materia seca de los lodos de depuradora es un indicador importante de la eficacia de procesos como:
- Estabilización de los lodos: Un mayor contenido de materia seca indica que queda menos agua en los lodos, lo que facilita su estabilización y almacenamiento.
- Deshidratación de lodos: El rendimiento de las centrifugadoras, las prensas de cinta o los filtros prensa de cámara se evalúa en función del contenido de materia seca.
Foto: Nuestro filtro prensa de cámara ALMA CFP para deshidratar lodos de depuradoras de aguas residuales
Evaluación de materias primas y residuos
- El contenido de materia seca se utiliza para clasificar los lodos y residuos, especialmente para su utilización o eliminación:
- Producción de biogás:
- El contenido de materia seca es crucial para dosificar los sustratos y determinar el rendimiento de gas.
- Combustión:
- Un alto contenido de materia seca reduce la energía necesaria para el secado antes de la utilización térmica.
- Producción de biogás:
Dimensionamiento de sistemas
- El diseño de bombas, depósitos y tuberías depende en gran medida del contenido de materia seca:
- Niedriger TS-Gehalt (< 5 %): Schlammeigenschaften ähneln Flüssigkeiten; Transport mittels Kreiselpumpen.
- Contenido medio de materia seca (5-15 %): Las propiedades de la bomba cambian; se requieren bombas helicoidales excéntricas especiales.
- Alto contenido de materia seca (> 15 %): Se requiere manipulación de sólidos; sistemas de transporte como sinfines o cintas transportadoras.
Requisitos medioambientales
- El contenido de materia seca es un parámetro relevante para el cumplimiento de los requisitos legales:
- Ordenanza sobre lodos de depuradora:
- Definición de valores límite para la materia seca de los lodos de depuradora apta para la utilización agrícola.
- Eliminación de residuos:
- Requisitos mínimos para el contenido de materia seca antes del vertido o la utilización.
- Ordenanza sobre lodos de depuradora:
Proceso para aumentar el contenido de materia seca
1. proceso de drenaje
- Objetivo: Reducir el contenido de agua y aumentar el contenido de materia seca.
- Procesos mecánicos:
- Centrifugadoras: Alto rendimiento de deshidratación, se puede alcanzar un contenido de materia seca del 20-30 %.
- Filtros prensa de cámaraMáxima deshidratación con valores de materia seca de hasta el 40 %.
- Prensas de cinta: Adecuadas para grandes caudales, valores de TS entre 15 y 25 %.
- Procesos térmicos:
- Secado directo (por ejemplo, secador de tambor) para alcanzar valores de materia seca > 90 %.
2. tecnologías de compactación
- Prensas de tornillo: Reducción mecánica del contenido de agua mediante compactación.
- Hidrociclones: Separación de sólidos y líquidos por fuerza centrífuga.
3. acondicionamiento de lodos
- Floculante:
- Adición de polímeros o coagulantes (por ejemplo, sales de hierro o aluminio) para mejorar la drenabilidad.
- Estabilización con cal:
- Adición de cal viva (CaO) o cal hidratada (Ca(OH)2) para ligar el agua y estabilizar los lodos.
Foto: Centrifugadora decantadora para deshidratar los lodos de nuestra planta de biogás anaerobio ALMA BHU GMR
Ventajas de controlar el contenido de materia seca
Mayor eficacia:
- Procesos optimizados en el tratamiento de lodos y el tratamiento de aguas.
- Reducción del consumo de energía en los procesos de aprovechamiento térmico.
Reducción de costes:
- Minimización de los costes de transporte y eliminación gracias al menor peso del agua.
Beneficios medioambientales:
- Reducción del volumen y la masa de residuos que deben eliminarse o reciclarse.
Conclusión
El contenido de materia seca es un parámetro esencial en la tecnología del agua y las aguas residuales industriales. No sólo sirve como indicador de la calidad de los lodos y residuos, sino que también es la base para la optimización de los procesos y la eficiencia de los recursos. El control y el ajuste específicos del contenido de materia seca permiten diseñar eficazmente los procesos de deshidratación, transporte y utilización, lo que ofrece ventajas tanto económicas como ecológicas. Mediante el uso de tecnologías modernas y aditivos químicos, los operadores de plantas pueden controlar eficazmente el contenido de materia seca y optimizar de forma sostenible sus procesos.
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