Tratamiento biolgico complementario para lixiviados como alternativa para mitigar la contaminacin ambiental. Caso: botadero Curgua

 

Complementary biological treatment for leachates as an alternative to mitigate environmental pollution. Case: botadero Curgua

 

Tratamento biolgico complementar para o lixiviado como alternativa para mitigar a poluio ambiental. Caso: Aterro sanitrio "Curgua

 

 

Jos Gerardo Len-Chimbolema I

gerardo.leon@espoch.edu.ec

https://orcid.org/0000-0001-9202-8542

 

Byron Fabin Andrade-Borja II

byfab05@gmail.com

https://orcid.org/0000-0001-7857-7342

 

 

Correspondencia: gerardo.leon@espoch.edu.ec

Ciencias tcnicas y aplicadas

Artculo de investigacin

 

 

*Recibido: 20 de abril de 2021 *Aceptado: 18 de mayo de 2021 * Publicado: 17 de junio de 2021

 

                               I.            Doctor en Qumica, Master en Proteccin Ambiental, Docente Investigador, Escuela Superior Politcnica de Chimborazo, Facultad de Ciencias, Riobamba, Ecuador.

                            II.            Ingeniero en Biotecnologa Ambiental, Tcnico Ambiental, Curimining S.A, Riobamba, Ecuador.


Resumen

Con el propsito de atenuar los considerables problemas de contaminacin que se han generado debido a descargas sobre el ro Guaranda, provenientes del botadero Curgua, este estudio tuvo como objetivo principal disear un sistema de tratamiento biolgico complementario para lixiviados.

El proceso general para el diseo de este sistema consta de tres etapas: i) caracterizacin, ii) simulacin y iii) diseo. La primera etapa consisti en la identificacin y caracterizacin de los lixiviados durante tres meses: noviembre, diciembre (2016) y enero (2017); los datos fueron obtenidos del sistema de drenaje del botadero de Curgua y posteriormente, trasladados para ser analizados en el laboratorio de la Empresa Pblica Municipal de Agua Potable y Alcantarillado de Guaranda (E.P-EMAPA-G). En la segunda etapa se realizaron simulaciones de los diversos procesos a escala de laboratorio para obtener datos precisos y especializados sobre las muestras analizadas y el sistema a implementarse. Finalmente, en la tercera etapa, llamada tambin etapa de diseo, se dimension el reactor biolgico SBR, as como tambin todas las operaciones unitarias complementarias como: filtros, sedimentadores, desarenadores, tanque de desinfeccin.

Palabras clave: Biotecnologa; contaminacin ambiental; lixiviado; tratamiento biolgico.

 

Abstract

In order to mitigate the considerable pollution problems that have been generated due to discharges on the Guaranda River from the Curgua dump, this study's main objective was to design a complementary biological treatment system for leachates.

The general process for the design of this system consists of three stages: i) characterization, ii) simulation and iii) design. The first stage consisted of the identification and characterization of the leachates during three months: November, December (2016) and January (2017); the data was obtained from the drainage system of the Curgua dump and later transferred to be analyzed in the laboratory of the Municipal Public Company of Potable Water and Sewerage of Guaranda (E.P-EMAPA-G). In the second stage, simulations of the various processes were carried out on a laboratory scale to obtain precise and specialized data on the samples analyzed and the system to be implemented. Finally, in the third stage, also called the design stage, the SBR biological reactor was dimensioned, as well as all the complementary unit operations such as: filters, settlers, grit traps, disinfection tank.

Keywords: Biotechnology; environmental pollution; leachate; biological treatment.

 

Resumo

A fim de mitigar os considerveis problemas de poluio que tm sido gerados devido s descargas no rio Guaranda a partir da lixeira "Curgua", o principal objectivo deste estudo era conceber um sistema de tratamento biolgico complementar para o lixiviado.

O processo geral para a concepo deste sistema consiste em trs fases: i) caracterizao, ii) simulao e iii) concepo. A primeira etapa consistiu na identificao e caracterizao de lixiviados durante trs meses: Novembro, Dezembro (2016) e Janeiro (2017); os dados foram obtidos do sistema de drenagem do aterro de Curgua e posteriormente, transferidos para anlise no laboratrio da Empresa Pblica Municipal de gua Potvel e Esgotos do Guaranda (E.P-EMAPA-G). Na segunda fase, foram realizadas simulaes dos vrios processos escala laboratorial para obter dados precisos e especializados sobre as amostras analisadas e o sistema a ser implementado. Finalmente, na terceira fase, tambm chamada fase de concepo, o reactor biolgico SBR foi dimensionado, bem como todas as operaes unitrias complementares, tais como: filtros, tanques de decantao, desarenadores, tanque de desinfeco.

Palavras-chave: Biotecnologia; poluio ambiental; lixiviados; tratamento biolgico.

 

Introduccin

Es importante conocer que los lixiviados son todos aquellos lquidos que han entrado en contacto con residuos slidos, ya sea debido a la humedad, precipitaciones o escorrentas, adems se puede decir que son muy complejos y altamente contaminados. As tambin, la generacin de caudal puede depender de la edad del botadero, la diversidad de la composicin de los residuos, o simplemente el diseo del mismo (lvarez & Surez, 2006). Actualmente, ya existen varios antecedentes de tratamientos de lixiviados, tanto aerobios como anaerobios. En este contexto, se pueden sealar entre los tratamientos aerobios ms extendidos los lodos activados, lagunas aireadas, el reactor de biodiscos o RBC -Contactor Biolgico Rotante (Martnez, 2005) (Luna, 2008). Por otro lado, si abordamos los tratamientos anaerobios de lixiviado, se debe indicar que el sistema que mayor difusin ha tenido es el reactor UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), el cual ha reportado excelentes resultados (lvarez & Surez, 2006).

Es absolutamente obvio que el aumento en la generacin de residuos slidos urbanos est directamente relacionado con el constante crecimiento poblacional, ocasionado, por tanto, que botaderos y rellenos sanitarios generen cada vez ms lixiviados. Por este motivo, es preciso que sean tratados adecuadamente antes de su descarga final a las fuentes hdricas. Se han planteado muchas alternativas, teniendo entre las principales los humedales artificiales, lagunas aerobias, recirculacin del lixiviado, entre otras. En gran parte del mundo, las incesantes reformas a los lmites permisibles de descarga y deterioro de los sitios determinados para la disposicin final ha llevado a que los tratamientos vayan convirtindose en insuficientes para la adecuada depuracin y reduccin del impacto en el ambiente. En este orden de acontecimiento, en los ltimos aos se han estado estudiando y desarrollando tratamientos mucho ms efectivos, cuya innovacin se basa en tecnologas de membranas, osmosis inversas, microfiltracin, y nanofiltracin (Garca, Ferrer & Moline, 2008).

El botadero de Curgua, en la actualidad cuenta con un tratamiento convencional para los lixiviados el cual consta nicamente de un tanque recolector y tres celdas readecuadas para que funcionen como filtros. Debido a esto, el mtodo dispuesto en este momento no es el adecuado si lo que se busca es disminuir las cargas contaminantes que existen en el rio Guaranda, donde los lixiviados son finalmente descargados.

 

Metodologa

Como ya se mencion previamente, la investigacin consta de tres etapas. La primera ser la identificacin y caracterizacin de los lixiviados recolectados del sistema de drenaje del botadero de Curgua y trasladados al laboratorio de la E.P-EMAPA-G. La segunda etapa es fundamental ya que en esta se llevan a cabo, a escala de laboratorio, todas las simulaciones de los procesos. En la etapa final se procede al dimensionamiento del reactor biolgico SBR y de todas operaciones unitarias complementarias que permitiran reducir, acorde a los ensayos de laboratorio, los parmetros fuera de norma aproximadamente en un 95%.

 

Fundamentacin Terica

Residuos slidos urbanos y botaderos

Los residuos slidos urbanos son los que se originan en actividades domsticas, comerciales y todas aquellas que no estn clasificadas como peligrosas. Debido a sus caractersticas, no son separados por componente, mezclndose en un solo conglomerado que trae consigo considerables problemas de contaminacin (SENPLADES, 2015).

Los botaderos son lugares especficos para la disposicin final de residuos, caracterizados por su desorden y nula planificacin. Debido a su naturaleza, presenta un riesgo fsico-biolgico elevado por los residuos sin compactacin adecuada y sin tratamiento; la sobreacumulacin excesiva de material tambin genera olores desagradables, gases y lixiviados que afectan a los moradores del sector (Najera Aguilar, 2009).

 

Lixiviados

El lixiviado es el lquido generado de los procesos de degradacin de los residuos y de la percolacin producida en rellenos sanitarios y botaderos, acarrea consigo una serie de compuestos txicos convirtindolo en un importante pasivo ambiental. Estn compuestos mayoritariamente por materia orgnica, nitrgeno, fsforo, patgenos y varios metales pesados que suelen alcanzar valores mximos en los primeros aos de formacin de un botadero (lvarez & Surez, 2006).

Es importante caracterizar completamente un determinado lixiviado ya que solo as, se podr determinar el tratamiento ms adecuado para la depuracin del mismo. Estos tratamientos pueden ser:

         Tratamientos fsicos: su objetivo es eliminar los elementos contaminantes sin alteracin alguna a la composicin del lquido, utilizando sistemas a gravedad, diferencia de densidades, entre otras.Algunos de los ms conocidos son las rejillas, sedimentadores, desarenadores, y filtros.

         Tratamientos qumicos: su objetivo es alterar las condiciones qumicas del lquido, hasta lograr desestabilizar las sustancias nocivas, produciendo de esta manera una desinfeccin (DAS-Argentina, 2017). Algunos de los ms conocidos son la coagulacin- floculacin y la desinfeccin.

         Tratamientos biolgicos: su objetivo es aprovechar la capacidad natural de ciertos microorganismos de asimilar materia orgnica/nutrientes, para conseguir la eliminacin de componentes contaminantes presentes en el lquido (Evitech, 2017). Algunos de los ms conocidos son los Reactores USAB y Reactores SBR.

 

 

Caracterizacin del Botadero Curgua

Est ubicado en las coordenadas 17M, 721907.60 m E, 9818982.11 m S, en la provincia Bolvar, cantn Guaranda, junto a la ribera del ro Guaranda. El rea aproximada dispuesta actualmente para este botadero es de dos hectreas, dividida en dos sectores denominados rea antigua y rea nueva. Cuenta con ocho chimeneas para expulsar el gas metano producto de la descomposicin de los desechos slidos y adems cuenta con un sistema de drenaje para los lixiviados desde los sectores, conectadas por medio de una tubera PVC de 50m y 30m hacia la primera caja de recoleccin, la cual se encuentra enlazada por medio de una tubera de 3 pulgadas a la segunda caja de recoleccin ubicada a 12m; sta a su vez se enlaza a un tanque de recoleccin ubicado a 45m. Posteriormente, los lixiviados recolectados pasan por tres celdas (filtros) de 10.000 L de capacidad, en las que, con ayuda de carbn actividad, se da la eliminacin de ciertos elementos, finalizado este proceso, se procede a hacer la descarga.

El botadero lleva funcionando desde hace 20 aos con varias carencias, a da de hoy, an no exista ninguna plataforma impermeabilizada que cuente con un sistema de recoleccin de lquidos que permita la captacin de lixiviados hacia un tratamiento adecuado. El agua proveniente de las precipitaciones, las escorrentas y la descomposicin de la materia orgnica se infiltra hacia niveles freticos, ubicndose bajo el botadero y posteriormente, desembocando en el ro Guaranda. La Direccin Provincial de Salud de Bolvar ya ha realizado llamados de atencin a la Municipalidad de Guaranda en mltiples ocasiones, respecto su precario sistema de tratamiento y anomalas referentes a la disposicin final de los lixiviados generados en el botadero.

El caudal en este botadero no es constante y su flujo es pequeo, as que para poder medirlo se utiliz un mtodo conocido como aforo volumtrico, el cual consista en el tiempo de llenado de lixiviado en un recipiente de un volumen determinado. Las mediciones fueron realizadas en tanque recolector del sistema de drenaje que posee el botadero, durante los meses de noviembre, diciembre (2016) y enero (2017).

De igual manera, el muestreo de los lixiviados se llev a cabo a la salida del tanque recolector del sistema de drenaje, donde se tomaron muestras simples en recipientes plsticos de cinco litros. Estas muestras se trasladaron posteriormente al laboratorio de control de calidad de la E.P-EMAPA-G para ser analizados. Para la caracterizacin de los lixiviados, se aplic los mtodos HACH detallados en la siguiente tabla:

 

Tabla 1: Descripcin de los parmetros fsico-qumicos y microbiolgicos

Parmetro

Mtodo

Equipo

Color

Cobalto platino

Colormetro

Turbiedad

Seal de dispersin de luz (90) nefelomtrica primaria y una seal de dispersin de luz transmitida

Turbidmetro 2100P HACH

pH

Mtodo 8156 Medidor de electrodo de pH

pH meter Sension 1 HACH

Slidos Totales Disueltos

Mtodo 8160 Medicin Directa

Conductivity Sension 5 HACH

Conductividad

Mtodo 8160 Medicin Directa

Conductivity Sension 5 HACH

Aluminio

Mtodo 8020-Aluminn

Espectrofotmetro DR-2800 HACH

Dureza

Titracin complejometrica

Titulacin por conteo de gotas

Fluoruro

Mtodo 8029

Espectrofotmetro DR-2800 HACH

Manganeso

Mtodo 8149-PAN

Bario

Mtodo 8014- Turbidimetric

Cobalto

Mtodo 8078-1-(2 piridilazo)-2-naftol(PAN)

Cromo total

Mtodo 8024

Hierro

Mtodo 8008- FerroVer

Molibdeno

Mtodo 8036-cido mercaptoactico

Bromo

Mtodo 8167- DPD

Cloruros

Mtodo 8113- Tiocianato Mercrico

Cobre

Mtodo 8506-Bicinchoninato

Cromo Total

Mtodo 8024- Oxidacin alcalina por hipobromito

Fosfatos

Mtodo 8048-cido ascrbico PhosVer 3

Nitrgeno amoniacal

Mtodo 8155- Salicilato

Fluoruros

Mtodo 8029- SPANDS

Sulfatos

Mtodo 8051-SulaVer 4

Nquel

Mtodo 8150-1-(2 piridilazo)-2-naftol(PAN)

Plata

Mtodo 0491- Silver 4

Fotmetro PF-12

Zinc

Mtodo

Plomo

Mtodo 0091-Blei 5

Cianuro

Mtodo 0311- Cyanid 08

Demanda Biolgica de Oxgeno-DBO5

Mtodo 985822-Wilker

Demanda Qumica de Oxgeno-DQO

Mtodo 985027-Dicromato de potasio

Oxgeno disuelto

Mtodo 082- Sauerstoff 12

Coliformes totales

Filtracin de Membrana 0.45

Filtracin al vaco

Coliformes fecales

Fuente: Estndar Mtodos y Departamento de control de calidad de la E.P-EMAPA-G,2017/ Andrade, 2017.

 

Pruebas de tratabilidad Etapa de simulacin

Previo a la etapa de diseo, las pruebas de tratabilidad fueron de suma importancia. Estas se realizaron en el laboratorio de la E.P-EMAPA-G, a travs de la implementacin de una planta piloto, considerando tambin las unidades complementarias a implementar al diseo actual. Se utilizaron cinco contenedores de 16 L conectados por una tubera de PVC de 1 pulgada y una serie de accesorios que permitan el paso de los lixiviados por cada uno de los procesos. Cada recipiente fue concebido para simular una operacin unitaria considerada previamente: filtros, desarenador, sedimentador, tanque de desinfeccin y reactor biolgico. En el caso de este ltimo fue necesario hacer uso de un compresor en el proceso de aireacin, verificando de cierta manera, la eficiencia del sistema propuesto.

 

Resultados

Para el rediseo de la planta de tratamiento actual posterior a las pruebas realizadas se implement los siguientes procesos:

         Rejillas: slidos de gran tamao quedan retenidos, evitando afectaciones a los procesos posteriores.

         Desarenador: slidos de menor tamao y arenas que logran pasar el sistema de rejillas decantan por gravedad.

         Reactor biolgico: eliminacin de materia orgnica presente en los lixiviados por accin de los microorganismos y del oxgeno proveniente del sistema de aireacin, reduciendo la DBO y DQO.

         Sedimentador: dispositivo para la remocin de lodos generados del tratamiento biolgico mediante procesos de sedimentacin.

         Tanque de desinfeccin: dispositivo para la eliminacin de patgenos presentes en el lixiviado, utilizando como desinfectante el hipoclorito de calcio (HTH).

         Lecho de secado: consiste en la deshidratacin de los lodos derivados del desarenador, del sedimentador y del reactor biolgico.

 

 

 


Figura 1: Diseo para planta

Fuente: Andrade, 2017

 

Dimensionamiento del Sistema

De manera general se puede sealar que los clculos de ingeniera, fueron llevados a cabo con las ecuaciones obtenidas de la revisin bibliogrfica, considerndose los criterios tcnicos comprobados que mejor se adaptasen a las condiciones reales del proyecto.

Para el clculo de la poblacin futura (Pf) se us el mtodo geomtrico de crecimiento poblacional, partiendo de una poblacin inicial (Pa) de 103164 habitantes y la tasa media anual de crecimiento de 1,95% (INEC, 2010). Con un horizonte de 20 aos, requerimiento de EP-EMAPA-G, se tiene una poblacin futura de 151.800 habitantes.

As tambin, para el clculo y dimensionamiento del reactor biolgico, las consideraciones tcnicas usadas son las del Manual de Diseo de Sistemas de Tratamiento de Aguas Residuales de la Direccin Tcnica de la E.P-EMAPA-G (Brito, 2012), el cual, a su vez est basado en el libro Proyecto de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales, donde fueron sugeridos ciertos parmetros como el dimetro, la profundidad y los coeficientes de correccin y eficiencia. Adicionalmente, tambin se defini necesaria la determinacin de: carga volumtrica, volumen del reactor, tiempo de retencin, entre otros.

Aforaciones de Caudales

Las aforaciones realizadas de los lixiviados generados en el botadero de Curgua durante los tres meses de prueba dando como resultado lo siguiente:

 

Tabla 2: Promedio de las aforaciones mensuales del caudal de lixiviados

Mes

Promedios Q(L/s)

Noviembre 2016

0.72

Diciembre 2016

0.75

Enero 2017

0.73

Caudal promedio

0.73

Caudal promedio mayorado

0.95

Fuente: Andrade, 2017

 

El caudal promedio es de 0,73L/s, sin embargo, para consideraciones de diseo se considera un incremento del 30% (requerimiento de la E.P-EMAPA-G) el mismo que va a ser usado para los diseos futuros.

Resultados de la caracterizacin fsico-qumica y microbiolgica inicial de lixiviados

La caracterizacin fsico-qumica y microbiolgica, muestra que las descargas estn sobrepasando los lmites mximos permisibles establecidos en el Acuerdo Ministerial 097-A tal como se evidencia en la siguiente tabla:

 

Tabla 3: Caracterizacin fsico-qumica y microbiolgica inicial de lixiviados

PARMETROS

UNIDAD

LIM. PERM.

PROM.

NOVIEMBRE

PROM.

DICIEMBRE

PROM. GENERAL

COLOR

UTC

Ina. En dis

941

893

917

TURBIEDAD

NTU

.

612,13

657,61

634,87

pH

6. - 9

8,65

8,218

8,434

CONDUCTIVIDAD

mS/cm

.

5,714

5,958

5,836

SLIDOS TOTALES DISUELDOS

mg/L

1600

611,55

534,44

573,00

SLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES

mg/L

130

160,20

161,60

160,90

TEMPERATURA

C

3

19,60

19,37

19,49

NITRGENO TOTAL

mg/L

50

64,19

62.,13

63,16

FOSFATOS (P-PO₄ )

mg/L

10

5,50

6,31

5,91

NITROGENO AMONIACAL (NH₃N)

mg/L

30

25,31

22,70

24,00

SULFATOS (SO₄ )

mg/L

1000

21,60

21,60

21,60

FLUORUROS (F)

mg/L

5

13,77

14,54

14,15

HIERRO TOTAL (Fe)

mg/L

10

6,54

6,77

6,66

MANGANESO (Mn ⁺)

mg/L

2

0,41

0,46

0,44

CROMO (Cr ⁺⁶)

mg/L

0,5

0,45

0,44

0,45

COBRE (Cu)

mg/L

1

0,31

0,31

0,31

DUREZA TOTAL (CaCO₃)

mg/L

712

732

722

ALUMINIO (Al ᶟ⁺)

mg/L

5

0,031

0,042

0,036

CLORUROS (Cl)

mg/L

1000

867,39

783,38

825,39

NIQUEL (Ni)

mg/L

2

0,92

0,77

0,84

COBALTO (Co)

mg/L

0,5

0,43

0,44

0,44

PLOMO (Pb⁺)

mg/L

0,2

0,009

0,008

0,008

ZINC (Zn⁺)

mg/L

5

0,68

0,74

0,71

PLATA (Ag⁺)

mg/L

0,1

0,008

0,008

0,008

CIANURO (CN)

mg/L

0,1

0,45

0,50

0,48

BARIO (Ba⁺)

mg/L

2

1,74

1,67

1,71

BORO (Ba)

mg/L

2

0,72

0,71

0,72

BROMO (Br)

mg/L

.

0,007

0,008

0,008

MOLIBDENO (Mo⁶⁺)

mg/L

.

0,008

0,007

0,008

CROMO TOTAL (Cr)

mg/L

.

0,81

0,75

0,78

OXGENO DISUELTO (O₂)

mg/L

.

1,73

1,58

1,65

DBO₅

mg/L

100

880,78

901,49

891,14

DQO

mg/L

200

1509,40

1465,60

1487,50

COLIFORMES TOTALES

NMP/100 mL

.

6784

6322

6553

COLIFORMES FECALES

NMP/100 mL

200

3820

2820

3320

Fuente: Andrade, 2017/ Departamento de control de calidad de la E.P-EMAPA-G, 2017

 

La caracterizacin de los lixiviados, proceso de suma importancia, evidencio la remocin de diferentes parmetros en cada una de las operaciones implementadas, una vez aplicados los procesos piloto se obtuvieron como resultado los siguientes valores:

 

Tabla 4: Resultado de los lixiviados despus del tratamiento propuesto

PARMETROS

UNIDAD

LIM. PERM.

PROMEDIO DE LOS MESES DE ESTUDIO

LIX. TRATADOS

COLOR

UTC

Ina. En dis

917

5

TURBIEDAD

NTU

.

634,87

3,06

pH

6. - 9

8,434

7,68

CONDUCTIVIDAD

mS/cm

.

5,386

0,25

SLIDOS TOTALES DISUELDOS

mg/L

1600

573,00

42,67

SLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES

mg/L

130

160,90

17,00

TEMPERATURA

C

3

19,49

14,97

NITRGENO TOTAL (N)

mg/L

50

63,16

34,58

FOSFATOS (P-PO₄ )

mg/L

10

5,91

0,94

NITROGENO AMONIACAL (NH₃N)

mg/L

30

24,00

1,67

SULFATOS (SO₄ )

mg/L

1000

21,60

2,0

FLUORUROS (F)

mg/L

5

14,15

0,38

HIERRO TOTAL (Fe)

mg/L

10

6,66

0,56

MANGANESO (Mn ⁺)

mg/L

2

0,44

0,083

CROMO (Cr ⁺⁶)

mg/L

0,5

0,45

0,21

COBRE (Cu)

mg/L

1

0,31

0,02

DUREZA TOTAL (CaCO₃)

mg/L

722

124

ALUMINIO (Al ᶟ⁺)

mg/L

5

0,036

0,018

CLORUROS (Cl)

mg/L

1000

825,39

198,34

NIQUEL (Ni)

mg/L

2

0,84

0,14

COBALTO (Co)

mg/L

0,5

0,44

0,20

PLOMO (Pb⁺)

mg/L

0,2

0,008

0,006

ZINC (Zn⁺)

mg/L

5

0,71

0,42

PLATA (Ag⁺)

mg/L

0,1

0,008

0,007

CIANURO (CN)

mg/L

0,1

0,48

0,02

BARIO (Ba⁺)

mg/L

2

1,71

0,95

BORO (Ba)

mg/L

2

0,72

0,24

BROMO (Br)

mg/L

.

0,008

0,007

MOLIBDENO (Mo⁶⁺)

mg/L

.

0,008

0,008

CROMO TOTAL (Cr)

mg/L

.

0,78

0,39

OXGENO DISUELTO (O₂)

mg/L

.

1,65

5,25

DBO₅

mg/L

100

891,14

18,03

DQO

mg/L

200

1487,50

25,97

COLIFORMES TOTALES

NMP/100 mL

.

6553

˂1

COLIFORMES FECALES

NMP/100 mL

200

3320

˂1

Fuente: Andrade, 2017/ Departamento de control de calidad de la E.P-EMAPA-G, 2017

 

Remocin de contaminantes en el tratamiento de lixiviados

La remocin de varios parmetros, en general vara entre el 94% y el 97%, por lo que el lixiviado tratado cumple efectivamente con los valores permisibles mximos.

Reduccin del color: fue del 99,45% gracias a la constitucin del medio filtrante considerado a nivel piloto, reteniendo las partculas de menor granulometra en los espacios intersticiales, reduciendo el color de 917 a 5 UTC (Envitech, 2014).

Reduccin de la turbiedad: fue del 99,51%, gracias al buen funcionamiento del desarenador, del reactor biolgico y del sedimentador. Las partculas de menor granulometra son retenidas en los espacios intersticiales del lecho filtrante, reduciendo la turbiedad de 634,87 a 3,06 NTU (Envitech, 2014).

Remocin de los slidos suspendidos totales: fue del 89,43% gracias al buen funcionamiento del desarenador, del reactor biolgico y del sedimentador, reduciendo los slidos suspendidos totales de 160,9 a 17 mg/L (Envitech, 2014) (OPS/CEPIS/05.158, 2005).

Remocin del nitrgeno total: fue del 45,25%, debido a que los microorganismos que estn presentes en el reactor biolgico generan todo un proceso de nitrificacin el cual oxida al nitrgeno orgnico en nitrato reduciendo este parmetro de 63,16 a 34,58 mg/L (Queralt, 2004).

Remocin de fluoruros: fue del 97,31% gracias al buen funcionamiento del reactor. Las partculas de menor granulometra quedan retenidas en medios filtrantes, disminuyendo de 14,15 a 0,38 mg/L (Sancha Antua, 2013).

Remocin del Cianuro: fue del 95,83%, gracias al buen funcionamiento del reactor biolgico, produciendo una reduccin en este parmetro de 0,48 a 0,02 mg/L (Evitech, 2014).

Reduccin de la DBO5: del 97,98%, gracias al buen funcionamiento del reactor biolgico, produciendo una reduccin en este parmetro de 891,14 a 18,03 mg/L (Queralt, 2004).

Remocin de la DQO: fue del 98,25% gracias al buen funcionamiento del reactor biolgico, produciendo una reduccin en este parmetro de de 1487,50 a 25,97 mg/L (Queralt, 2004).

Remocin de coliformes fecales: fue del 99,97%, gracias a que en el tanque de desinfeccin se realiza la dosificacin de hipoclorito de calcio, con lo cual se produjo la reduccin de los patgenos de 3320 a <1 NMP/100mL (OPS/CEPIS/05.158, 2005).

 

Resultados de la determinacin de los parmetros de diseo

Realizados los clculos de diseo obtuvimos los siguientes resultados:


Tabla 5:
Diseo del Reactor Biolgico

Parmetro

Smbolo

Unidad

Valor

Volumen del reactor

V

m3

4,24

Tiempo de retencin

Tr

Horas

8

Carga volumtrica

Cv

KgDBO/m3

0,08

Edad del fango

Ef

Das

5,41

Oxigeno real

OR

KgO2/da

4,59x10-6

Potencia a instalar

Pcv

Kw

62,82

Altura del reactor

h

m

2

Altura de difusores

hd

m

0,5

Dimetro del reactor

Dr

m

3

Fuente: Andrade, 2017

 

Tabla 6: Diseo del Canal

Parmetro

Smbolo

Unidad

Valor

Volumen del reactor

A

m2

0,35

Tiempo de retencin

R

m

0,19

Carga volumtrica

B

m

0,5

Edad del fango

H

m

0,7

Fuente: Andrade, 2017

 

Tabla 7: Diseo de Rejillas

Parmetro

Smbolo

Unidad

Valor

Velocidad de aproximacin

Vap

m/s

0,57

rea entre las rejillas

Ar

m2

1,28x10-3

Longitud sumergida

L

m

3,62x10-3

rea de la seccin transversal de flujo

Af:

m2

3,2x10-3

Nmero de barras

Nb:

----

20

Prdida de carga a travs de las rejillas

hc:

m

0,036

Fuente: Andrade, 2017

 

Tabla 8: Diseo del Desarenador

Parmetro

Smbolo

Unidad

Valor

Velocidad de aproximacin

Vs

cm/s

0,19

Nmero de Rerynolds

Re

.

0,08

Tiempo de retencin

t

min

26

Capacidad del desarenador

C

m3

4,12

Superficie del Desarenador

As

m2

2,06

Longitud

L

m

2,50

Base

B

m

1,20

Altura

H

m

3

Fuente: Andrade, 2017

 

Tabla 9: Diseo del Sedimentador

Parmetro

Smbolo

Unidad

Valor

rea superficial

As

m2

8,21

Longitud

L

m

5,72

Velocidad horizontal

Vh

m/s

0,042

Tiempo de retencin

T0

Horas

3,80

Altura total

Ht

m

1,65

Altura del agua sobre el vertedero

H2

m

4,87𝑥10−3

rea de los orificios

Ao

m2

9,5𝑥10−4

rea del orifico

ao

m2

3,14𝑥10−4

Nmero de orificios

n

Unidades

30

Posicin de altura de la pantalla difusora

H

m

0,9

Espacio entre filas

a1

m

0,18

Espacio entre columnas

a2

m

0,15

Volumen del sedimentador

V

m3

12,67

Fuente: Andrade, 2017

 

Tabla 10: Diseo del tanque de Desinfeccin

Parmetro

Smbolo

Unidad

Valor

Volumen del tanque.

V

m3

12,24

Altura del tanque

Ht

m

1,6

Longitud

L

m

5

Ancho

B

m

1,5

Fuente: Andrade, 2017

 

Tabla 11: Diseo del Lecho de Secado

Parmetro

Smbolo

Unidad

Valor

Per-cpita de los slidos.

Ps

gss/hab.da

0,087

Per-capital de slidos en suspensin

C

Kg/da

13,21

masa de slidos

Msd

 

4,29

Volumen diario de lodos digeridos

VLD

L

34,38

rea del lecho

AL

m2

0,75

Ancho del lecho

BL

m

3

Longitud del lecho

LL

m

6

Volumen del tanque

VT

m3

6,5

Intervalo de tiempo para desalojar los lodos

Td

Horas

14

Fuente: Andrade, 2017

 

Conclusiones

En el marco de mitigacin la contaminacin ambiental generada por el botadero de Curgua, se dise de un sistema biolgico complementario para el tratamiento de lixiviados generados, para ello fue necesaria la determinacin del caudal y la caracterizacin fsico-qumica y microbiolgica de los mismos. Durante este ltimo proceso se determin que parmetros como el color, turbiedad, slidos suspendidos totales, nitrgeno total, fluoruros, cianuro, DBO5, DQO, coliformes totales y coliformes fecales, presentaron los siguientes valores que sobrepasan los lmites mximos permisibles, establecidos en el Acuerdo Ministerial 097A, generando un grave problema de contaminacin hdrica, particularmente en el ro Guaranda.

Pudo determinarse que el proceso biolgico apropiado para el tratamiento de lixiviados, en este caso particular, es un reactor SBR, debido a que funciona con flujos discontinuos y en presencia de elevadas concentraciones de contaminantes (caractersticas encontradas en el botadero de Curgua). Es importante mencionar que, como un valor agregado se tiene que la implementacin de un sistema de este tipo es relativamente econmica y no requiere grandes inversiones de parte de la comunidad o del GAD Municipal de Guaranda. Los calculados de ingeniera efectuados, apoyados en los datos obtenidos de las pruebas de tratabilidad definieron que el reactor SBR tendra una capacidad de 17,67 m3, siendo necesaria la implementacin de unidades complementarias para su funcionamiento pleno y ptimo. Entre estas unidades tendramos un desarenador (4,12 m3), un sedimentador (12,87 m3) y un tanque de desinfeccin (12,24 m3).

Los resultados tambin definieron un caudal de diseo de 0,95L/s y un ndice de biodegradabilidad de 0,6; con estos parmetros se construy un reactor piloto, reduciendo notablemente parmetros como el color, la turbiedad, los slidos suspendidos totales, el nitrgeno total, los fluoruros, cianuro, DBO5, DQO, coliformes totales y coliformes fecales en porcentajes que fueron del 94 al 97%. Ms especficamente se puede sealar la remocin de la turbiedad, color, DBO5 y DQO en un 70%, 4%, 97,98% y 98,25% respectivamente.

En definitiva, se ha demostrado que, con todo este conjunto de estas consideraciones, el efluente tratado a ms de garantizar un tratamiento correcto y responsable con el medioambiente y las personas, cumplira satisfactoriamente la normativa ambiental vigente y pudiere ser descargado directamente a cualquier cuerpo hdrico sin generar impacto ambiental alguno.

Se recomienda que la presente propuesta sea considerada e incluida dentro del sistema de gestin integral de los Residuos Slidos en el botadero de Curgua, y posteriormente, con las adecuaciones pertinentes, adaptarse a otros botaderos del cantn y del pas.

 

Referencias

1.              lvarez Contreras, A., & Surez Gelvez, J. H. (2011). Tratamiento biolgico del lixiviado generado en el relleno sanitario El Guayabal de la ciudad San Jos de Ccuta. Revista Cientfica Ingeniera y Desarrollo, 20(20), 95-105.

2.              Brito, M. (2012). Manual de Diseo de Sistemas de Tratamiento de Aguas Residuales E.P-EMAPA-G. Guaranda.

3.              Luna, C. MD (2008). Sistemas de tratamiento para lixiviados generados en rellenos sanitarios. (Monografa).

4.              DAS-Argentina. (2017). Tratamiento de Efluentes. Argentina. Obtenido de http://www.das-argentina.com.ar/tratamiento-fisico-quimico-aguas-residuales.html.

5.              Envitech, C. Filtracion mediante membranas para el tratamiento de aguas residulaes. Obtenido de https://blog. condorchem. com/membranastratamiento-aguas-residuales.

6.              INEC. (2010). Fascculos Censales [en lnea]. Ecuador, 2010. Obtenido de http://www.ecuadorencifras.gob.ec/documentos/web-inec/Bibliotecas/Fasciculos_Censales/Fasc_Cantonales/Bolivar/Fasciculo_Guaranda.pdf

7.              Martnez Delgadillo, S. A. (2005). Tratamiento de aguas residuales con Matlab (No. 04; TD745, M3.).

8.              Najera-Aguilar, H. A. (2009). Lixiviados.

9.              OPS, O. (2005). Gua para el diseo de desarenadores y sedimentadores.

10.          Queralt, R. (2004). Tecnologa del agua.

11.          Sancha, M. (2013). Caracterizacin Fsico-Qumica Y Microbiolgica De Un Proceso De Tratamiento De Vertedero. Universidad De Oviedo, 197. http://digibuo.uniovi.es/dspace/bitstream/10651/23352/6/TFM_MelaniaSanchaAntua.pdf

12.          SENPLADES (2015). Programa Nacional De Gestin Integral De Desechos Slidos. The Effects of Brief Mindfulness Intervention on Acute Pain Experience: An Examination of Individual Difference, 1(593 2), 17. http://suia.ambiente.gob.ec/documents/10179/254996/Informe+Gestion+detallado+MAE-PGNIDS+2010-2013.pdf/0b66f1c8-98bc-430a-bdab-75f8e7afeed0

 

 

2020 por los autores. Este artculo es de acceso abierto y distribuido segn los trminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribucin-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/)

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