UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL
PROCESOS UNITARIOS INGENIERIA SANITARIA
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1. INTRODUCCIÓN. Enterrar los residuos sólidos urbanos ha sido, y es aún, la práctica más utilizada por las sociedades del mundo para su manejo. Se entiende por relleno sanitario a toda infraestructura donde se depositan los residuos sólidos en el suelo, los cuales se esparcen y compactan reduciéndolos al menor volumen posible (para que así ocupen un área menor) y para luego cubrirlos con una capa de tierra, compactándose nuevamente a fin de mejorar su adherencia e impermeabilización. Así mismo donde se controlan sanitariamente los líquidos, gases y vectores generados.
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Una vez se han enterrado los residuos sólidos es necesario minimizar los impactos de esta práctica. Para empezar, el agua que ha entrado en contacto con la basura recoge gran cantidad de las sustancias que originalmente estaban dentro del residuo, quedando de esa manera altamente contaminada. Esta agua se denomina lixiviado, y es uno de los líquidos más contaminados y contaminantes que se conozcan. El propósito del manejo del lixiviado es prevenir que los contaminantes del lixiviado se introduzcan en acuíferos subyacentes y en cualquier masa de agua superficial. Estas son suficientes razones como para evitar el contacto de lixiviados con la naturaleza, por ende se ve las posibilidades de tratarlos (ya que su origen es inevitable) mediante técnicas dependiendo de los parámetros que se encuentren como: DBO5, DQO, PH, Temperatura, DBO/DQO, SVT, Contenido de Nitrógeno y Fosforo, Metales, etc.
2. PROCEDIMIENTO NOTA: Datos tomados de ensayos hechos por sistemas de tratamiento biológico para el lixiviado producido en el Relleno Sanitario de Montevideo, Uruguay. Se busca hacer la comparación de parámetros a un efluente lixiviado de relleno sanitario tratado mediante procesos aerobios y anaerobios.
Parámetros importantes y aplicación de tratamientos
En esta oportunidad hemos tomado como punto de análisis un relleno sanitario donde el cociente entre la DBO 5/DQO del lixiviado es de 0.6, con este resultado podemos confirmar que el desecho es biodegradable y hacer uso de cualquier proceso biológico para tratar este lixiviado. También se debe tener en cuenta la composición de la basura, el clima del lugar donde se localiza el relleno sanitario, el tiempo que se encuentra depositado los desechos en el relleno sanitario y su forma de operación.
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Nótese que el pH es alto, el Fosforo es muy poco, el Nitrógeno esta en concentraciones suficientes y la presencia de metales y ácidos volátiles.
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Se trató mediante 3 métodos biológicos:
Tratamiento Anaerobio – UASB Se trabajó con una capa de lodos de 11,8L y un separador de gases, el reactor empezó a funcionar mediante un inoculo (un tercio del volumen) proveniente de un reactor anaerobio que trata un efluente de una fábrica de producción de levaduras. Se realizó un arranque con aumentos sucesivos de carga hasta alcanzar la máxima, manteniendo un caudal aproximadamente constante de 6 L/día. Los parámetros que se monitorearon durante el tratamiento fueron DQO, AVT y Alcalinidad, PH, DBO 5, Nitrógeno y la producción de gases.
Tratamiento Aerobio – Lodos Activados Se trabajó con 2 reactores de con un volumen total de 10L, mediante una aeración mediante una roca porosa ubicada en el fondo, el reactor cuenta con 2 cámaras, una de aeración y otra de sedimentación. Los parámetros que se monitoreo DQO, DBO 5, Solidos Suspendidos, Solidos sedimentables, IVL y OD. Nota: Inicialmente ambos reactores funcionaron en paralelo, luego en serie.
Tratamiento Aerobio – Biodiscos Se utilizó un sistema de biodiscos compuesto por cuatro módulos de doce discos cada uno con un diámetro de 29 cm y un espesor de 0.5 cm que fueron tratados con un material abrasivo a los efectos de facilitar una mejor adhesión de la biomasa. El sistema funcionó a una velocidad de 7 rpm con los cuatro módulos en serie. El seguimiento de los reactores se realiza mediante análisis de DQO, DBO5, Sólidos, Nitrógeno Amoniacal y Oxígeno Disuelto.
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3. RESULTADOS OBTENIDOS POR TRATAMIENTO
Tratamiento Anaerobio – UASB
La grafica muestra la eficiencia del proceso de remoción de materia orgánica a lo largo del tiempo, vemos que la remoción empieza a aumentar debido a que la carga aumentaba hasta que llego a 9kg DQO/m 3. día, la eficiencia era aproximadamente de 80% durante las primeras semanas, inclusive la proporción de AV. Luego vemos que el PH aumenta severamente en el lixiviado proveniente del relleno sanitario seguido de un incendio en la misma. Es probable que las cenizas producidas en el incendio sean la causa del aumento en el pH, que se mantuvo por más de un mes, pues no se registra disminución en la cantidad de AV. Con la concentración de Nitrógeno amoniacal del lixiviado a valores de pH tan elevados se alcanzan concentraciones de Amoníaco libre inhibitorias para los microorganismos. Se produjo en este período una salida neta de sólidos, especialmente Sólidos Volátiles. Se modificó asimismo el perfil de sólidos, quizá influido por el menor desprendimiento neto de gas, asentándose los mismos en el fondo del reactor. Por último, se ajustó el pH del lixiviado y se recuperó cierto porcentaje de eficiencia, hasta un 45% en remoción de DQO y un 60% en AV. No obstante, y muy probablemente debido al lavado y destrucción de microorganismos producido en la etapa anterior no logran alcanzarse los niveles de la primera. pág. 5
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Luego de estas experiencias se decidió realizar una re-inoculación del reactor y se comenzó nuevamente con un aumento progresivo de carga.
Tratamiento Aerobio – Lodos Activados Se contó con 2 reactores. Primero se hizo funcionar los 2 reactores en paralelo con un tiempo de residencia de 4.2 días. La concentración de entrada varió entre 7500 y 20000mg/L. Se trabajó con valores mayores a los recomendados (valores promedio entre 1 y 2 kgDQO/kgSSV.d) para no usar tiempos de residencia muy elevados que acaerrearan mayores costos en una escala real. Se quizo medir el parámetro de tiempo de residencia celular (tiempo medio de permanencia de los sólidos en el sistema), pero debido a la mala sedimentabilidad de los lodos generados fue imposible regular este parámetro.
Causa de la mala sedimentación puede ser la alta concentración del efluente a tratar, esto debido a que en etapas donde la concentración de DQO fue baja las características de sedimentación fueron buenas. La eficiencia de remoción de la DQO filtrado fue del orden del 55%.
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Para lograr un mayor tiempo de residencia celular se colocan ambos reactores en serie trabajando a un mismo caudal. No se solucionó el problema de la mala sedimentación ni aumento la eficiencia en la remoción.
Tratamiento Aerobio – Biodiscos Se trabajó con un caudal que varió entre 1.75 y 5.9 L/d, con una concentración de 7500 a 20000 mgDQO/L. Las variaciones se hicieron para determinar el valor de carga óptima (De las gráficas inferiores se conoce este valor entre 18000 y 20000mg DQO/L con una remoción del 90%). La remoción promedio fue de un 70%. Se destaca un crecimiento mucho mayor de microorganismos. A pesar de la composición variable del lixiviado el funcionamiento de los lixiviados no se vio afectado. El aumento de pH no generó complicaciones. Los sólidos en el efluente de salida de los biodiscos presentan buenas características de sedimentabilidad.
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4. ANALISIS DEL EXPERIMENTO Con las características del relleno sanitario en estudio, para cargas menores a los 10g DQO/L.d, es factible hacer uso de un reactor anaerobio; obteniendo remociones del orden del 80% para tiempos de residencia cercanos a 2 días. Entre las ventajas del proceso anaerobio están el no requerimiento de potencia, escasa producción de lodos y una mayor estabilización. Se hace necesario controlar el pH del lixiviado antes de entrar al reactor, ya que cuenta con un alto contenido de Nitrógeno amoniacal que puede provocar condiciones inhibitorias de amoniaco libre. Hubo pérdida de sólidos, lo que nos indica problemas en la sedimentación del lodo atribuible a la carencia de fósforo.
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Se recomienda un análisis más largo para estudiar la inhibición producto de los metales en el lodo.
El sistema de Lodos Activados presenta eficiencias de remoción de la DQO relativamente aceptables tiene inconvenientes con altas cargas de concentración. No se puede separar los sólidos del efluente debido a las malas características de sedimentación, quizás debido a la carencia de fósforo ya que la exigencia de fósforo es mayor para procedimientos aerobios.
En lo que respecta a tratamiento aerobio es más conveniente el uso de Biodiscos; presentan muy buenas eficiencias de remoción y es sumamente flexible a cambios en el caudal y concentraciones de entrada. También posee las ventajas propias del proceso, como lo son bajo de consumo de potencia, flexibilidad en la instalación y bajas necesidades de mantenimiento y control.
5. CONCLUSIONES Se considera preferible una combinación tanto de proceso anaerobio seguido de un proceso aerobio. En la etapa anaerobia se consigue na primera reducción de carga orgánica que se puede complementar luego con el sistema aerobio. En caso de problemas de funcionamiento de un reactor aerobio debido a sobrecargas o cambios en la composición, el sistema de biodiscos puede soportar estas variaciones. El usar un primer proceso anaerobio puede lograr una buena remoción sin los problemas que acarrean un proceso aerobio como lo son la producción de lodos y gasto de energía.
Los residuos sólidos tiene un gran contenido de sólidos inorgánicos como metales pesados o materiales de tipo arcilloso que pueden ser arrastrados en el lixiviado; esto podría afectar las propiedades del lodo, lo que afectaría sus características de sedimentación. Variaciones en el pH pueden generar condiciones inhibitorias para los microorganismos. Se recomienda un estudio de mayor duración para el estudio de los efectos de estos sólidos.
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En los lixiviados el fósforo se encuentra en cantidades menores a las recomendadas. Se recomienda investigar las consecuencias del agregado de Fósforo, éste podría influir en las características de sedimentación de los procesos aerobio y anaerobio.
6. BIBLIOGRAFIA
COMPARACIÓN DE TRATAMIENTOS AEROBIOS Y ANAEROBIOS APLICADOS A LIXIVIADO DE RELLENO SANITARIO
Borzacconi Liliana, López Iván, Arcia Esteban, Cardelino Luis, Castagna Alvaro, Viñas María Facultad de Ingeniería, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay.
TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS DE RELLENOS SANITARIOS
Eugenio Giraldo Universidad de los Andes, Facultad de Ingeniería, Colombia Revista de Ingeniería; N°14; Artículo 8.
MANEJO Y TRATAMIENTO DE RESIDUOS SOLIDOS
METODOS DE TRATAMIENTO Y DISPOSICION FINAL Ing. Válery Mautino Cano Universidad Nacional de Ingeniería, Lima- Perú, Facultad de Ingeniería Ambiental
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