El contenido de humedad del lodo es un número de transporte antes que un número de proceso
Una torta deshidratada es en su mayor parte agua. Con un contenido de humedad del 80 %, cuatro quintos de la masa que sale por la puerta de la planta son agua que ya fue tratada, bombeada, dosificada y prensada, y que ahora se transportará a un sitio de disposición y se pagará de nuevo a la llegada. El contenido de humedad del lodo se expresa como la proporción de la masa de la torta que es agua, así que una cifra más baja significa menos agua y más sólidos en la misma tonelada de material. Esa única cifra fija la masa de la torta, y la masa de la torta fija casi todo lo que está aguas abajo de la unidad de deshidratación.
La planta no puede elegir dejar de producir sólidos. Puede elegir cuánta agua viaja con ellos, y el rango del que puede elegir lo fijan la ruta de deshidratación y el lodo, y no el deseo. La aritmética que sigue es la razón por la que vale la pena discutir la elección.
Tómese una planta que produce una tonelada de sólidos secos al día, que es una unidad cómoda porque no cambia con el resultado de la deshidratación. Con 80 % de humedad la masa de la torta es de cinco toneladas; con 65 % es de aproximadamente 2.9 toneladas. Unas 2.1 toneladas al día, más del 40 % de la masa que de otro modo se cargaría y se transportaría, dejan de existir como algo que transportar. A lo largo de un año de operación eso es del orden de 780 toneladas de material evitadas. La cifra depende solo de los sólidos secos y de los dos contenidos de humedad, así que se mantiene cualesquiera que sean los precios locales; léase como un método desarrollado y no como una especificación para su planta.
Las dos cifras, y aquella sobre la que se escribe una garantía
El contenido de humedad del lodo no es lo mismo que el contenido de sólidos secos, y los dos son complementarios: 80 % de humedad es 20 % de sólidos secos, y 65 % de humedad es 35 % de sólidos secos. La cifra de sólidos secos es aquella sobre la que normalmente se escribe una garantía de deshidratación, porque es la cantidad que la planta produce y no puede cambiar, mientras que la cifra de humedad es la que decide la masa y, por lo tanto, el costo de transporte del lodo y la tarifa de entrada.
Ambas cifras son promedios, y eso importa más de lo que parece. Una torta con 80 % de humedad en promedio y una torta que oscila entre 75 % y 85 % producen la misma masa anual y un contrato de transporte distinto: un camión cisterna se carga hasta un límite de masa o un límite de volumen, el que restrinja primero, y una carga húmeda alcanza el límite de masa con el tanque aún parcialmente vacío. La constancia vale la pena pagarla por separado de la sequedad, y un contrato que no las distingue la paga dos veces.
Cómo un cambio en el contenido de humedad del lodo se convierte en un costo
El cálculo tiene cinco pasos, y solo el último de ellos necesita un precio.
- Fijar la producción de sólidos secos en toneladas por día. Proviene de la planta y no del resultado de la deshidratación, así que es la misma para ambas tortas.
- Convertir cada contenido de humedad en una masa de torta: la masa de torta es igual a los sólidos secos divididos entre uno menos el contenido de humedad, con el contenido de humedad escrito como decimal.
- Restar una masa de torta de la otra para obtener la masa evitada por día y luego multiplicar por el número de días que la planta opera al año.
- Convertir la masa en viajes. Aquí deciden el volumen del contenedor, el límite de masa del vehículo y las reglas viales de la jurisdicción, y la respuesta varía entre países.
- Aplicar los costos unitarios que corresponden al sitio: transporte por viaje o por tonelada, más la tarifa de entrada, que en la mayoría de las jurisdicciones se cobra por tonelada de material recibido y, por lo tanto, se cobra de nuevo por cada kilogramo de agua que aún queda en la torta.
Nótese lo que no está en la lista: un precio. Nada en la aritmética es específico de un país, y las dos cifras de las que depende una cotización, la tarifa de transporte y la tarifa de entrada, son las dos que el sitio tiene que aportar. Lo que el cálculo sí aporta es el multiplicador, que es la masa de material evitada por cada kilogramo de agua extraída en la prensa. El costo de disposición del lodo de la ruta más seca es esa masa multiplicada por las dos tarifas locales.
Qué limita cuán seca puede quedar una torta
Una humedad más baja no es gratis y no es ilimitada. El agua en el lodo se encuentra en cuatro lugares: como agua libre entre los flóculos, como agua intersticial retenida en la estructura del flóculo, como agua ligada a las superficies de las partículas y como agua dentro de las células. La deshidratación mecánica elimina las dos primeras y parte de la tercera. La fracción intracelular no sale en absoluto bajo presión, y ninguna prensa ni centrífuga la alcanzará sin un paso térmico.
- Tipo de lodo: un lodo primario mineral y granular se deshidrata más que un lodo biológico ligero e hidratado, y un lodo mixto queda entre los dos.
- Acondicionamiento: el tipo y la dosis de polímero deciden cuánta del agua libre e intersticial puede liberarse, y la dosis se fija sobre el lodo que se tiene en mano y no sobre la máquina.
- Tipo de máquina y presión de operación: una prensa de tornillo, una prensa de banda, una prensa de placas y marcos y una centrífuga alcanzan cada una una banda diferente sobre el mismo lodo.
- Consistencia de la alimentación: una máquina alimentada con un lodo diluido produce una torta más húmeda, así que la etapa de espesamiento previa fija el techo que puede alcanzar la etapa de deshidratación.
- Ruta de disposición: cuando el sitio receptor cobra por tonelada y vuelve a secar la torta a la llegada, la cifra de humedad traslada el costo de una parte a la otra en lugar de eliminarlo, y vale la pena verificar cuál.
Deshidratación de lodos de aguas residuales: de dónde vienen los últimos puntos
La brecha entre 80 % y 65 % no es el mismo trabajo que la brecha entre 65 % y 60 %. La primera es una cuestión de acondicionamiento y selección de máquina en la mayoría de los lodos; la segunda se compra con dosis, presión y tiempo de máquina, y en un lodo biológico blando puede que no sea alcanzable por medios mecánicos en absoluto. En la deshidratación de lodos de aguas residuales la secuencia habitual es extraer el agua en dos etapas y no en una, porque extraerla antes de la prensa es más barato por kilogramo que extraerla en la prensa.
Dos restricciones limitan la elección, y tiran en direcciones opuestas con la suficiente frecuencia como para merecer mención. La primera es comercial: cuando el sitio de disposición cobra por masa, la sequedad paga, y cuando cobra una tarifa fija por carga, la ganancia está en los viajes y no en las toneladas. La segunda es la propia planta, porque el agua extraída en el paso de deshidratación regresa a la cabeza de la planta como filtrado o centrado, con sólidos, amoniaco y fósforo. Una torta más seca concentra esas cargas en un volumen menor de licor de retorno, y es en la etapa biológica donde hay que tratarlas.
La torta de lodo deshidratada es un producto con especificación
Una vez que la torta sale de la unidad de deshidratación, deja de ser agua de proceso y pasa a ser un material con contrato: una masa, un rango de humedad, una consistencia y, cuando se aplica al terreno, un conjunto de límites de calidad. El flete y la tarifa de entrada se cobran contra esas propiedades y no contra el tratamiento que realizó la planta, y por eso unos pocos puntos de humedad pesan más en la conversación comercial que en el diseño del proceso.
También explica un desacuerdo común. Una planta mide su torta y obtiene un número; el sitio receptor mide la misma carga y obtiene otro. El punto de muestreo, el tamaño de la muestra, el método de secado y el tiempo entre el muestreo y el pesaje mueven cada uno la cifra unos pocos puntos, así que el contrato necesita decir qué método se usa antes de necesitar decir cuál es el número.
Errores comunes
- Comparar cotizaciones por la tarifa de transporte y olvidar la tarifa de entrada, que es la parte que se cobra por tonelada y por lo tanto escala con el agua que queda en la torta.
- Fijar una meta de sequedad sin verificar si el lodo puede alcanzarla. Una meta fuera de alcance para el lodo que se tiene en mano se paga en polímero y tiempo de máquina y aun así no se cumple.
- Citar una cifra de humedad sin decir si es un promedio diario, una muestra puntual o una cifra contractual, y si está en base húmeda o en base seca.
- Olvidar la carga de retorno. Una torta más seca significa un filtrado más concentrado que regresa a la cabeza de la planta.
- Dimensionar el transporte con el caudal de la planta en lugar de con la masa de la torta, que cambia cada vez que cambia el resultado de la deshidratación.
- Dejar fuera la variación estacional. La calidad del lodo y el desempeño de la deshidratación cambian a lo largo del año, y un contrato construido sobre el mes más fuerte se queda corto de capacidad en el más débil.
Autoverificación antes del próximo contrato de disposición
- ¿La producción de sólidos secos se declara en toneladas por día, por separado de la masa de la torta?
- ¿Ambas cifras de humedad de la comparación se declaran sobre la misma base y se miden con el mismo método?
- ¿Se ha calculado la masa de la torta con ambos contenidos de humedad, y a partir de ellos la masa anual evitada?
- ¿La cifra de transporte se expresa por viaje o por tonelada, y se ha identificado el límite restrictivo del vehículo y del contenedor?
- ¿La tarifa de entrada se cobra por tonelada y se ha aplicado a ambos casos y no a uno?
- ¿Se ha confirmado la posibilidad de alcanzar la torta más seca sobre el lodo real, en lugar de suponerla a partir de una tabla de máquinas?
- ¿Se ha contabilizado la carga extra del licor de retorno allí donde la etapa biológica tiene que tratarla?
De una cifra de humedad a una máquina que la alcanza
La aritmética anterior fija cuánto vale un punto de sequedad en este sitio; no dice qué máquina entregará ese punto con este lodo. Las páginas de equipos de deshidratación de lodos exponen lo que alcanzan una prensa de tornillo, una prensa de banda y una prensa de placas y marcos con una alimentación dada, y la guía para seleccionar equipos de deshidratación de lodos va del tipo de lodo, el volumen y la torta objetivo a una máquina. El artículo sobre lechos de secado de lodos y deshidratación mecánica cubre la decisión de ruta cuando el terreno y el clima forman parte de la respuesta. La humedad de torta que alcanzará su lodo, y la dosis de polímero que requiere para llegar a ella, se confirman con la fábrica para su tipo de lodo y su sequedad objetivo, en lugar de leerse de una tabla general.