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/)
Enlaces de Referencia
- Por el momento, no existen enlaces de referencia
Polo del Conocimiento
Revista Científico-Académica Multidisciplinaria
ISSN: 2550-682X
Casa Editora del Polo
Manta - Ecuador
Dirección: Ciudadela El Palmar, II Etapa, Manta - Manabí - Ecuador.
Código Postal: 130801
Teléfonos: 056051775/0991871420
Email: polodelconocimientorevista@gmail.com / director@polodelconocimiento.com
URL: https://www.polodelconocimiento.com/