Efficiency of ultrasonic treatment for secondary sludge disintegration in Bergisch Gladbach, Germany

Abstract

La digestión anaerobia es uno de los procesos más comunes usados para la estabilización de lodos. Una conocida alternativa para mejorar esta práctica e incrementar la producción de biogás es el uso de desintegración con ultrasonido del lodo como pretratamiento del proceso anaeróbico. La planta de tratamiento de aguas residuales de Bergisch Gladbach, en Alemania, decidió probar esta tecnología en una planta piloto para estudiar los efectos reales sobre sus lodos, considerando su implementación en la gran escala. La planta piloto consistió en dos reactores de 60 litros de capacidad cada uno, con un tiempo de retención de sólidos de 30 días. Los efectos del ultrasonido fueron probados usando un reactor de escala laboratorio operado con una frecuencia de 20 kHz y dos diferentes niveles de energía, los cuales definieron las fases del proyecto, baja energfa y alta energfa, alrededor de 300W y 500W respectivamente. Diariamente se trató un litro de lodo secundario durante dos minutos bajo estas condiciones, para luego ser alimentado al reactor 1, mientras que el reactor 2 permaneció como control. Parámetros como la produoción de gas, la temperatura, sólidos totales y volátiles, ácidos orgánicos, reservas alcalinas y pH fueron medidos continuamente para controlar el desempeño de la digestión anaerobia en ambos sistemas. Adicionalmente, caracterfsticas flsicas fueron estudiadas en el lodo tratado y en el no tratado con el ultrasonido, tales como la deshidratabilidad, la viscosidad asr como un análisis bajo el microscopio. Al finalizar el proyecto, no hubo evidencias claras de los efectos del tratamiento con el ultrasonido sobre el proceso de digestión del reactor 1. La producción de gas para este sistema fue ligeramente superior que la del reactor de control solo al final del proyecto, lo cual no establece claramente si es un efecto del ultrasonido aplicado. Por otro lado, las características físicas del lodo sufrieron ciertos cambios como efecto de la desintegración con el ultrasonido, mejorando en cierta forma la deshidratabilidad y la viscosidad. Se realizaron cálculos de energía - costos que permiten analizar los beneficios de la implementación del sistema en la gran escala en la planta de tratamiento.