PROGRAMA GRADUADO EN CIENCIAS AMBIENTALES · Guzmán. Gracias por tu apoyo, gracias por...
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UNIVERSIDAD DEL TURABO Escuela de Ciencias y Tecnología PROGRAMA GRADUADO EN CIENCIAS AMBIENTALES PO BOX 3030 GURABO, PUERTO RICO 00778-3030 TEL (787)743-7979 EXT 4014, 4255 FAX EXT 4114
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UNIVERSIDAD DEL TURABO Escuela de Ciencias y Tecnología
PROGRAMA GRADUADO EN CIENCIAS AMBIENTALES
PO BOX 3030 GURABO, PUERTO RICO 00778-3030 TEL (787)743-7979 EXT 4014, 4255 FAX EXT 4114
UNIVERSIDAD DEL TURABO
USO BENEFICIO DE LOS LODOS DE ALCANTARILLADO SANITARIO A TRAVES DE LA COMPOSTA: PROYECTO PILOTO DEL
MUNICIPIO DE BARRANQUITAS
Por
Ruth L. Pagán Alvarado, REM B. S., Agronomía y Suelos, Universidad de Puerto Rico Recinto de Mayagüez
TESIS
Escuela de Ciencias y Tecnología
Universidad del Turabo Requisito parcial para el grado de
Maestría en Ciencias
en Ciencias Ambientales (Especialidad en Manejo Ambiental)
Gurabo, Puerto Rico
mayo, 2007
UNIVERSIDAD DEL TURABO
Una tesis sometida como requisito parcial para el grado de Maestría en Ciencias
USO BENEFICIO DE LOS LODOS DE ALCANTARILLADO SANITARIO A
TRAVES DE LA COMPOSTA: PROYECTO PILOTO DEL MUNICIPIO DE
BARRANQUITAS
Ruth L. Pagán Alvarado, REM
ii
Copyright 2007 Ruth L. Pagán Alvarado. All Rights Reserved.
Dedicatoria
Este trabajo de investigación se lo dedico primeramente a DIOS. Gracias a El que
me llenó de fuerza, sabiduría y paciencia, gracias a EL pude alcanzar mi objetivo y pude
culminar con júbilo esta etapa de mi vida. Le doy gracias a DIOS por darme la
oportunidad de tener a mi lado seres tan valiosos como lo son mis padres; Andrés y
Ruth Elsa; sin ustedes no sería nada. Papi y Mami, gracias por su apoyo incondicional,
por estar conmigo siempre y creer en mí. También doy gracias por mis hermanos: Giny,
Andy, Caly y mis sobrinos: Andy Jr., Roberto André, Carlos Andrés, Andrea Paola,
Fransheska Marie y Carla Rubí son mi tesoro. Gracias a toda mi familia, los amo
mucho.
Toda gloria y honra para mi SEÑOR JESUS.
iii
Agradecimiento
Durante esta investigación fueron muchas las personas que colaboraron conmigo.
Primeramente, quiero agradecer de forma especial la ayuda del Ingeniero y Profesor
Pedro Modesto. Modesto fue mi guía, mi asesor, la persona que estuvo día a día, mes
tras mes junto a mí preparándome para el gran día de la defensa de tesis. Gracias por
tu tiempo, por tu sabiduría y por tu sentido del humor muy particular. Siempre te
recordaré como uno de los mejores educadores. También agradezco la ayuda de la
Doctora Teresa Lipsett y la Profesora Ruth Vallejo, gracias por sus recomendaciones y
por apoyar siempre al estudiante. Agradezco a la coordinadora estudiantil, Ivelisse por
siempre ayudarme con mis matrículas. Además le doy gracias al doctor Fred Schaffner
por su colaboración.
Agradezco de una forma especial a mis colaboradores y asesores de AAA por
atenderme siempre de forma incondicional. Al Agrónomo Johnny Guardiola el más que
sabe de composta de biosólidos en Puerto Rico y Johnny Rivera administrador número
uno de la planta de aguas usadas de Barranquitas, gracias a ambos, por su carisma y
por su tiempo.
También quiero agradecer a mi compañera de estudio y amiga Nimia Ivanés
Guzmán. Gracias por tu apoyo, gracias por acompañarme durante todo el proceso.
Además le agradezco a la Agrónomo Jeannette Zea y su hijo Johnathan por su cariño y
hospitalidad durante todos mis años de estudio. Gracias mi prima Agnellys Pagán por
su compañía. Finalmente agradezco a todas las personas y amistades que siempre me
apoyaron.
iv
Tabla de Contenido
página
Lista de Tablas…………………………………………………………………………….……viii
Lista de Figuras …………………………….………………………………………….............ix
Lista de Apéndices…….. …………………………..……………………………………...…...xi
Abstract………………...………………………………………………………………...…...…xii
Resumen ……………………………………………………………………….......................xiii
Capítulo Uno: Introducción ……………………………………………...…...……...…………1
Planteamiento del Problema ……………………………………………...………......6
Hipótesis ………………………………………………..…………………………….…7
Preguntas Investigativas ………………………………………………...…………….7
Justificación ……………………………………………………...……………………...7
Marco Conceptual o Teórico …………………………………………………..……...8
Capítulo Dos: Revisión de Literatura………. …………...……………………………...…...12
Contaminación de agua…………………………………………………………….…15
Tratamiento para las aguas ……………………………..……..…………………….17
Planta de Tratamiento…………………………………………………………………18
Clasificación de los lodos……………………………………………………………..36
Capítulo Tres: Metodología ……………………………………………...…………………...45
Procedimiento …………………………………………………………………………46
Capítulo Cuatro: Presentación de Resultados …………………………...……………..….49
Introducción ……………………………………………………………………………49
Resultados ……………………………………………………………………………..51
v
Capítulo Cinco: Discusión …………………………………………...………………………..64
Discusión de resultados ……………………………………………………………...65
Conclusiones …………………………………………………………………………..66
Recomendaciones …………………………………………………………………….67
Limitaciones ……………………………………………………………………………68
Literatura Citada ……………………………………………………..………………………...71
Apéndices …………………………………………………………………………...………….72
vi
Lista de Tablas
página
Tabla 2.01. Comparación Métodos de composta………………………28
Tabla 2.02. Comparación de costos de composta……………………..29
Tabla 2.03. Concentraciones permisibles de contaminantes composta clase A y clase B mg/Kg base seca de peso………………………………………………..………….42
Tabla 2.04. Frecuencia y números señalados.…………………………44
Tabla 4.05. Generación y disposición de lodos en Puerto Rico año 2006……………………………………………………...52
Tabla 4.06. Informe caracterización química para biosólidos de la planta de aguas usadas de Mayagüez……………..59
Tabla 4.07. Informe caracterización química para biosólidos
de la planta de aguas usadas de Barranquitas………….61 Tabla 5.08. Condiciones físicas y químicas para la composta……….65
vii
Lista de Figuras
página
Figura 1.01. Foto aérea Planta de tratamiento de aguas usadas de Barranquitas …………………………...…...……3
Figura 1.02. Fotos tanques de aereación Planta
Barranquitas, en diciembre de 2006 …………………...…..4
Figura 1.03. Foto clarificadores planta de Barranquitas, en diciembre de 2006……………………….……………………5
Figura 1.04. Fotos prensa y lecho de secado planta de
Barranquitas, en diciembre de 2006 ………………….……6 Figura 1.05. Foto Pila Estática Planta de composta de
Mayagüez, diciembre 2006 ………………………………..10
Figura 1.06. Diagrama del proceso de composta de Mayagüez ……………………………………...……….......11
Figura 2.07. Foto Planta de composta de Mayagüez, diciembre de 2006………………………………………...…21
Figura 2.08. Foto Pila Estática, suministrada por la A.A.A., Planta de composta de Mayagüez, diciembre de 2006……………………….……………..……24
Figura 2.09. Foto Pila Aereada Pasiva, suministrada por la
A.A.A., Planta de composta de Mayagüez, diciembre de 2006 ………………………………………..…24
Figura 2.10. Foto suministrada por la A.A.A., Planta de composta de Mayagüez, diciembre de 2006 …………………………..…………………..………25
Figura 2.11. Foto suministrada por la A.A.A,
Planta de composta de Mayagüez, diciembre de 2006 …………………………………………………..…..26
Figura 2.12. Foto sistema de aereación de la Planta de
Mayagüez, diciembre de 2006 …………………………….26
vii
Figura 4.13. Foto filtro prensa de la planta de tratamiento de Barranquitas, diciembre de 2006 ………………….……..50
Figura 4.14. Foto lecho de secado de la planta de tratamiento de Barranquitas diciembre de 2006 …….…..50
ix
Lista de Apéndices
página
Apéndice Uno: Glosario de Términos………………………………………73
x
Abstract
Ruth L. Pagán Alvarado, REM (MS, Environmental Science)
The beneficial use of sewarage sludge: Pilot Project in the municipality of Barranquitas.
(May/2007)
Abstract of a master’s thesis at the Universidad del Turabo.
Thesis supervised by Professor Pedro Modesto and Dr.Teresa Lipsett Ruiz, Ph.D.
No. of pages in text 100
Puerto Rico, with one of the world’s highest population densities has created other
problems, such as environmental contamination and waste management. Improperly
managed solid waste are sent to landfills that are not prepared to receive them for
processing in accordance to federal standards. Other solid wastes that are improperly
managed are those generated by water treatment plants.
According to EPA report 40 CFR 503 for 2006, it was status that PRWSA (Puerto
Rico Water and Sewage Authority) disposed of 23,162 metric tons of dry sludge.
This investigation’s importance is to provide benefits for the environment, protect
human health and above all reduce the amount of unmanaged waste sent to our
landfills. Processed sewage sludge to be used as compost is beneficial for soil
composition and cost-reduction and goes in accordance with EPA practices since the
80’s. This investigation used the sludge produced at Barranquitas’s Water Treatment
Plant.
xi
Resumen
Hoy en día Puerto Rico es catalogado como uno de los países con mayor
densidad poblacional. El crecimiento poblacional trae consigo grandes problemas
ambientales como la contaminación del agua, del aire y el mal manejo de los
desperdicios sólidos entre otros. Los desperdicios sólidos son llevados a los vertederos
de la Isla. Sin embargo los mismos no están debidamente preparados para recibir estos
pues no cumplen con las normas y estándares federales y carecen de espacio. Como
parte de estos desperdicios tenemos residuos provenientes de las plantas de
tratamiento de aguas residuales de Puerto Rico. Estos desperdicios se les conoce como
lodos de alcantarillado sanitario.
La Autoridad de Acueducto y Alcantarillado (AAA) es la agencia reguladora
encargada de la administración de los sistemas de suministro de agua potable y
responsable de la operación de las plantas de tratamiento de aguas residuales o aguas
usadas. Esta posee sesenta y tres (63) plantas de tratamiento; seis (6) plantas de
tratamiento primario y cincuenta y siete (57) secundario. Según el reporte requerido por
EPA ( Agencia Federal de Protección Ambiental por sus siglas en inglés) 40 CFR 503
del Año 2004 la AAA dispuso catorce mil ochocientos treinta y dos (14,832) toneladas
métricas de lodo seco, esto distribuído entre vertederos y composta. Sin embargo, para
el año 2005 esta cantidad aumentó. La A.A.A. dispuso diecisiete mil trecientos noventa
y dos (17,392) toneladas métricas de lodo seco.
La importancia de esta investigación es aportar un beneficio al ambiente, proteger
la salud humana y más importante reducir los desperdicios que llegan a nuestros
vertederos los cuales ya están comprometidos en cuanto a su capacidad para recibir
desperdicios.
xii
Desperdicios como los lodos de alcantarillado sanitario se procesaran utilizando
como alternativa la composta, estos lodos tienen un gran beneficio para el suelo.
En este caso se utilizaremos como instrumento para esta investigación la planta
de tratamiento de aguas residuales del municipio de Barranquitas. El uso beneficio o
recuperación del recurso es una práctica fomentada por la EPA (Agencia Federal de
Protección Ambiental por sus siglas en Inglés) desde los comienzos de la década de los
años 80. Es ahora cuando toma más relevancia desde los altos costos del manejo y
disposición de desperdicios. La re-utilización del producto que recibe la composta, ha
sido avalada por la EPA como práctica aceptable de beneficios considerables para el
ambiente.
xiii
1
Capítulo Uno
Introducción
En esta investigación estudiaremos la situación actual de la generación de lodos
de alcantarillado sanitario y la disposición final de este material. Utilizaremos como
marco de referencia o instrumento de medición el proyecto de composta de Mayagüez,
para estudiar la posibilidad de convertir el lodo o cieno sanitario generado en la Planta
de Aguas Servidas de Barranquitas en composta. Evaluaremos la práctica de composta,
las ventajas y desventajas de este proceso y explorar si esta práctica es
económicamente viable. Estudiaremos si este producto o abono orgánico se puede
utilizar para la fertilización de suelos y en la producción de plantas ornamentales.
Puerto Rico es el segundo País del hemisferio americano con mayor densidad
poblacional y el número once del mundo. El País se enfrenta a tres (3) grandes
problemas ambientales en los próximos años, la contaminación del agua que es la
fuente para el consumo humano, el inadecuado manejo de los desperdicios sólidos
y la pérdida del hábitat natural. Se reconoce que el aumento de población ha sido
considerable por los últimos años y esto trae consigo la generación de más desperdicios
sólidos y líquidos.
A los desperdicios líquidos que resultan de las aguas usadas se les considera
aguas residuales (AAA, 2003). Estas son las aguas que nosotros desde nuestro
hogares o las industrias y los comercios desechan. Las aguas residuales tienen la
particularidad de que son aguas con una apariencia turbia y que contienen material en
suspención. Cuando son frescas, su color es gris y tiene un olor a moho. Luego el color
cambia gradualmente a negro obteniéndose un olor fuerte y altamente desagradable.
En ese momento se les llama aguas sépticas.
Las aguas se desplazan componiéndose de una parte sólida y otra líquida. Entre
1
2
los sólidos encontramos sólidos orgánicos como las grasas, proteínas, material fecal,
inorgánicos como la arena, grava, tierra y microorganimos vivos como las bacterias,
virus y hongos. También tenemos gases (óxidos, sulfuro de hidrógeno, gas carbónico),
estos últimos dos podrían causar enfermedades a través de los patógenos. El material
orgánico se puede descomponer por el proceso llamado degradación natural. Sin
embargo, el agua que arrastra material con microorganismos debe ser tratada y
acondicionada adecuadamente.
Las aguas son llevadas por gravedad a lo que conocemos como planta de
tratamiento de aguas residuales o aguas usadas. La Planta de Tratamiento de Aguas
Usadas es utilizada para llevar a cabo la purificación del agua. Esta recibe las aguas
servidas llamadas afluente para extraer el material contaminante y luego descartarla en
un cuerpo de agua receptor. Esta agua llevada desde la Planta hasta el cuerpo receptor
se le llama efluente. Este último se le añade cloro antes de ser descartado, la función
del cloro es como desinfectante, es decir elimina microorganismos como: bacterias y
virus presentes en el agua que causen enfermedades. Las aguas antes de ser
descartadas se le remueven los sólidos.
Los sólidos que genera este proceso son acondicionados y estabilizados mediante
un proceso controlado. La descomposición de estos sólidos se hace mediante la
presencia de bacterias que se alimentan de la materia orgánica formando así sólidos
más simples e inertes. Luego los sólidos son secados al sol, se convierten en un
material de color negro llamado lodo de alcantarillado sanitario. Finalmente se disponen
a vertederos municipales o se utilizan para llevar a cabo composta.
En los Estados Unidos hay más de ciento setenta mil (170,000) sistemas públicos
de tratamiento de aguas usadas (EPA, 2006).
3
Figura 1.01. Foto aérea Planta de tratamiento de aguas usadas
de Barranquitas.
Puerto Rico hoy en día posee 63 plantas de tratamiento de aguas usadas. En el
municipio de Barranquitas desde el 1992 se opera una Planta Nueva de Tratamiento de
Aguas Usadas o lodos activados la cual está ubicada en la carretera número 719 en el
barrio Helechal, Sector Hoya Honda. Las aguas del sistema de alcantarillado llegan a
una estación de bombas (planta vieja) y a una distancia aproximada de media milla por
llega por gravedad alcanza la Planta nueva.
La población del municipio de Barranquitas según Censo del 2000 era de
aproximadamente veintiocho mil novecientos nueve (28,909) habitantes, de esta
población un 40% están conectados al sistema de alcantarillado sanitario. Es decir
aproximadamente once mil quinientos sesenta y tres (11,563) personas están
conectadas al sistema de alcantarillado. Es importante mencionar que en este municipio
no existe ninguna fuente industrial o de fábricas.
La planta en asunto de nuestro estudio recibe en total aproximadamente 1.514
4
millones de litros al día. Las aguas pasan por un sistema de pre tratamiento o
tratamiento primario. Este se utiliza para remover todo sólido inorgánico. Las aguas
pasan por una parrilla, triturador y luego un desarenador. En la parrilla se remueven los
sólidos de aproximadamente 4.51 centímetros, las grasas, partículas de madera y
algunos plásticos. En el triturador pasa toda partícula pequeña. En el desarenador las
partículas pesadas del fondo se extraen con aire a través de un aereador. Se divide el
material inorgánico del material orgánico. El material inorgánico como los sólidos
pesados como la arena, grava o piedra se remueven, pasan a un lecho de secado y
luego se llevan al vertedero municipal. El material orgánico pasa a los dos (2) tanques
de aereación que posee la Planta.
Figura 1.02. Fotos tanques de aereación Planta Barranquitas,en
diciembre 2006.
Estos tanques de aereación tienen la capacidad de 1.136 millones de litros cada
uno es aquí donde comienza el tratamiento secundario.
Luego pasan a dos (2) clarificadores, estos tienen una capacidad de 227,100 litros
cada uno, 3.66 metros de profundidad y 7.62 metros de diámetro en donde se
sedimentan los lodos. En la parte superior hay un brazo colector que recoge la nata o
5
escoria. Aquí se eliminan los gases volátiles y se acondicionan los lodos.
Figura 1.03. Foto clarificadores planta de Barranquitas,
diciembre de 2006.
El lodo pasa a la presa, en este proceso se utiliza un coagulante. Luego los lodos
pasan por una correa movible a una caja de almacenaje y luego se disponen al
vertedero. Estos lodos deben tener menos de un 20% de humedad, el parámetro para
cumplimiento en 40 CFR 503 (Estándares federales para uso y disposición de aguas
usadas o lodos) es hasta un 35% de humedad. Para verificar este porciento de
humedad antes de disponerlos al vertedero se llevan al laboratorio de la planta del
municipio de Cayey, dicha evaluación no tarda más de dos (2) días. También se
depositan los lodos a un lecho de cemento de 0.3048 metros ó 30.5 centímetros con
arena, gravilla, piedra y un tubo perforado para secado al sol.
Es aquí en esta parte del proceso de tratamiento que se recuperarían los lodos
con el proceso de composta para reutilizar su potencial como recurso.
6
Figura 1.04. Fotos prensa y lecho de secado en Barranquitas,
diciembre de 2006.
Plantamiento del Problema
Las Plantas de Tratamiento de Aguas Usadas en Puerto Rico generan
aproximadamente entre 1.483 millones de kilogramos y 1.739 millones de kilogramos de
material seco o sea de cieno sanitario al año, según el reporte requerido por la
reglamentación de la Agencia Federal de Protección Ambiental (EPA por sus siglas en
Inglés) contenidas en el 40 CFR 503 durante los años 2004 y 2005 respectivamente.
Hoy en día la mayor parte de este material se está depositando en los rellenos
sanitarios de Puerto Rico. La mayoría de estos están limitados de espacio y deficientes
en su operación. Por eso es importante reconocer el uso beneficio que pueden tener
estos lodos para reducir el volumen de material que de otra manera terminaría en los
vertederos. Todo este material se puede recolectar y llevar a una planta y tratarlos
adecuadamente. La práctica que estudiaremos será la de composta como método de
disposición final de los lodos de alcantarillado sanitario. Esta investigación es cuasi
experimental ya que se aproxima a las condiciones de un experimento verdadero en un
ambiente que no permite el control y/o la manipulación total de la(s) variable(s) bajo
consideración. Como no se puede controlar todas las variables deberemos conocer las
amenazas a la validez interna y externa del diseño del experimento y tratar de controlar
7
las mismas, aunque no siempre es posible.
Esta investigación también es una exploratoria/descriptiva ya se preocupa por las
condiciones o relaciones existentes; los puntos de vistas; las actitudes actuales;
percepciones referentes a diferentes fenómenos del diario vivir. El objetivo principal es
presentar y describir el proyecto en cuestión. En este caso describiremos el proyecto de
composta de Mayagüez considerando implantar el mismo concepto o similar pero a
menor escala en Barranquitas.
Hipótesis
La práctica de composta de lodos de alcantarillado sanitario es una alternativa
práctica y económicamente viable para la reducción y manejo adecuados de estos
desperdicios.
Preguntas Investigativas
1. ¿ Es el método de disposición de lodos de la planta de Barranquitas el más
efectivo y práctico y cómo compara ello con el resto de Puerto Rico?
2. ¿ Es este método de disposición el más ambientalmente seguro y amigable?
3. ¿ Estarán los vertederos de Puerto Rico aptos para recibir los lodos producidos
en las plantas de tratamiento?
4. ¿ Es la composta un método efectivo, práctico y económicamente viable que
fomente la sustentabilidad?
5. ¿ Cuán económicamente viable son las propuestas como estas dirigidas al
manejo de los desperdicios sólidos en Puerto Rico?
Justificación
Debemos considerar prácticas de reutilización de recursos para evitar que
diferentes materiales lleguen a los vertederos y que a su vez obtengamos de esto el
mejorar nuestra calidad de vida, conservando nuestro ambiente y encontrando
alternativas costo efectivas para el beneficio del Puerto Rico. La práctica de composta
8
es una de ellas. Utilizando esta práctica obtendremos un material orgánico estabilizado
que podría para ser utilizado en la producción de plantas ornamentales.
La Planta de Tratamiento objeto de este estudio será la del municipio de
Barranquitas. La misma produce anualmente 4 millones de kilogramos de material seco,
aproximadamente 30.58 metros cúbicos al mes. Es importante señalar que junto a este
proyecto se podrían integrar otras plantas de tratamiento de aguas usadas de los
municipios adyacentes a Barranquitas.
Marco Conceptual o Teórico
Los residuos sólidos o semisólidos de las aguas usadas conocidas como aguas
negras son llamados lodos, cieno o residuos de plantas de tratamiento. Estos residuos
también se le conocen como biosólidos. Los biosólidos son el producto de las plantas
de tratamiento de aguas usadas y es el término actualmente utilizado en la industria de
tratamiento de aguas. Las características específicas de estos materiales varían, según
la naturaleza del proceso de tratamiento (Tchobanglous, 1998). Estos biosólidos
contienen aproximadamente 93 a 99 porciento de agua con sólidos y sustancias
disueltas presentes en las aguas sucias o añadidas durante el proceso de tratamiento
de biosólidos. La cantidad de lodos que se produzca y los tratamientos o métodos a los
que se expongan afectará la decisión a tomar en el manejo de los desperdicios sólidos
municipales.
El uso y la disposición de los biosólidos comienza en la planta de tratamiento de
aguas usadas. El tipo o nivel del tratamiento de las aguas usadas tiene un efecto en el
tipo, cantidad y calidad de los biosólidos generados. El pre tratamiento o tratamiento
primario de las aguas usadas provenientes de industrias puede aumentar
considerablemente la calidad de los biosólidos, altos niveles de tratamiento aumentan
las concentraciones de contaminantes en los biosólidos. En los procesos de aguas
usadas que envuelven la adicción de químicos para precipitar sólidos como: ácido
9
férrico, cal y polímeros pueden resultar en concentraciones altas de químicos en los
biosólidos. La EPA recomienda la composta como una alternativa de estabilizar y
reducir los patógenos en los biosólidos y que resulta en un buen acondicionamiento al
suelo.
En los Estados Unidos encontramos varios ejemplos de cómo algunas
comunidades han tenido éxito en programas dirigidos al manejo de los biosólidos y sus
beneficios. Cada programa enfatiza en la importancia de la educación para obtener la
aceptación de la comunidad. Estos casos se obtuvieron de la oficina de agua de la EPA
en su Programa de Premiación del Uso beneficioso de los biosólidos (EPA, 1999).
En la cuidad de King en Washington en sus plantas de tratamiento secundario en
Seattle y Renton produjeron 88,160 kilogramos de material seco de desperdicios sólidos
al año, este se trató con digestión anaeróbica. La digestión anaeróbica es la
fermentación microbiana en ausencia de oxígeno que da lugar a una mezcla de gases
como por ejemplo metano y dióxido de carbono, conocido como biogas y a una
suspención acuosa o lodo que contiene componentes difíciles de degradar. Luego los
lodos obtenidos clase B se utilizaron para la fertilización de los suelos y se llegó a
mercadear el producto con una marca comercial.
En la cuidad de los Angeles California el uso de los biosólidos comenzó desde
1928, tenían una planta en Carson que servía a cinco (5) millones de personas y
trataban 1,900,000 metros cúbicos al día de aguas usadas. En Austin, Texas reciclan
biosólidos desde 1986. En el programa de reciclaje de biosólidos recibían 1,900,000
metros cúbicos al día de aguas usadas ó 220,000 kilogramos de material seco diario
provenientes de 3 plantas de tratamiento de aguas usadas. El 55% de los biosólidos era
mezclados con residuos de patio y de árboles se clasificaban como biosólidos clase A y
el otro 45% se clasificaban clase B. Esta cuidad también demostró los beneficios de
este material compostado utilizando para incrementar la calidad de la vegetación de esa
10
zona.
En Puerto Rico existe un proyecto innovador de manejo y producción de composta
en Mayagüez, Puerto Rico. Este proyecto tiene como propósito el procesar el material
vegetativo y los cienos de plantas de tratamiento de aguas usada adyacentes para
convertirlo en composta. Este material se puede utilizar para acondicionar el terreno. Se
utiliza el método de Pilas estáticas aereadas. Este método consta de: transformación
biológica de desperdicios sólidos, instalación para compactar biosólidos recibidos de la
planta de tratamiento, desperdicios de patio son triturados para ser utilizados como
agente abultador. Este agente abultador es luego mezclado con los biosólidos para
crear volumen.
La construcción de esta Planta comenzó en el año 1985 y se ha reconstruido en
tres ocasiones por varias razones, finalmente esta construcción terminó para diciembre
del 2002. Este proyecto se ubica en el barrio Maní en el municipio de Mayagüez justo al
lado de la Planta de Tratamiento de Aguas Usadas y cerca del aereopuerto de ese
mismo municipio. La misma recibe aproximadamente 890,000 kilogramos de biosólidos
al mes. El método utilizado para la composta es el de Pilas Estáticas Aereadas. Su
primer producto o composta realizada fue el 15 de mayo de 2003.
Figura 1-05: Foto Pila Estática Planta de Composta de
Mayagüez, diciembre de 2006.
11
Diagrama de Proceso
Planta de Composta MayaguezPor: Ing. Josefine Molina, M.S
Biofiltro
Madera
Composta
Piedra
Mezclador
madera y
cieno
A razón de
3:1
Cieno de Planta
de Alcantarillado
Con proceso de filtroprensa
A un 18% de humedad
Se realizan las muestras de laboratorio para patógenos. La
frecuencia de muestro depende de la capacidad de la planta para
generar composta según la reglamentación.
Pilas de Fermentación
Con Biofiltros
Cernidor
Pilas de Curado
Los “Blowers” extraen aire
y el biofiltro logra las temperaturas
de fermentación por approximadamente 21dias.
3 dias consecutivos a más de 55 C y 14 dias a
más de 40 C
Los Blowers añaden aire al material.
Aproximadamente por 30 dias.
Diagrama de Proceso
Planta de Composta MayaguezPor: Ing. Josefine Molina, M.S
Biofiltro
Madera
Composta
Piedra
Mezclador
madera y
cieno
A razón de
3:1
Cieno de Planta
de Alcantarillado
Con proceso de filtroprensa
A un 18% de humedad
Biofiltro
Madera
Composta
Piedra
Mezclador
madera y
cieno
A razón de
3:1
madera y
cieno
A razón de
3:1
Cieno de Planta
de Alcantarillado
Con proceso de filtroprensa
A un 18% de humedad
Cieno de Planta
de Alcantarillado
Con proceso de filtroprensa
A un 18% de humedad
Se realizan las muestras de laboratorio para patógenos. La
frecuencia de muestro depende de la capacidad de la planta para
generar composta según la reglamentación.
Pilas de Fermentación
Con Biofiltros
CernidorCernidor
Pilas de Curado
Los “Blowers” extraen aire
y el biofiltro logra las temperaturas
de fermentación por approximadamente 21dias.
3 dias consecutivos a más de 55 C y 14 dias a
más de 40 C
Los Blowers añaden aire al material.
Aproximadamente por 30 dias.
El proyecto de Mayagüez es un modelo innovador de reciclaje de biosólidos en
Puerto Rico. A través de este modelo recomendaremos un proyecto similar en el
municipio de Barranquitas. Recomendaremos el diseño de una planta de reciclaje de
biosólidos, basándose en la cantidad de lodo generado en la planta de Barranquitas. El
fin es lograr la reducción del volumen de desperdicios que llega al vertedero, recuperar
y reutilizar los biosólidos a través de la composta.
Figura 1.06. Diagrama de proceso planta de composta de Mayagüez.
12
Capítulo Dos
Revisión de Literatura
Hoy en día nuestra sociedad es una industrial y de servicio. Las industrias, las
actividades de construcción, la disposición ilegal de basura y las aguas usadas han
contaminado lagos, ríos y acuíferos (López, 1999).
Por esto para el 1952 se estableció una política pública gubernamental sobre los
recursos naturales, mediante la adopción de la Constitución del Estado Libre y Asociado
citado en el Artículo VI, Sección 19, “Será la política pública del Estado Libre y Asociado
la más eficaz conservación de sus recursos naturales, así como el mayor desarrollo y
aprovechamiento de los mismos para el beneficio general de la comunidad”.
Sin embargo no es hasta 1970 se crea la Ley #9 del 18 de junio de 1970 conocida
como la Ley de Política Pública Ambiental. Esta Ley #9 fue sustituída el 22 de
septiembre de 2004 por la Ley #416. Esta ley pretende una deseable y conveniente
armonía entre el hombre y su medio ambiente; fomentar los esfuerzos que impedirán o
eliminarán daños al ambiente y la biósfera y estimular la salud y bienestar del hombre.
Además en el 1970 es que se crean tres agencias de gobierno como la Junta de
Calidad Ambiental, el Departamento de Recursos Naturales y Ambientales y la
Autoridad de Desperdicios Sólidos, todas estas se encargarían de velar y legislar en pro
de la conservación del ambiente. En esta misma década 1970 se crearon la mayoría de
las leyes federales para la protección del ambiente como: Ley Política Pública Ambiental
(1970), Ley de Agua Limpia (1972), Ley Agua Potable (1974). La principal agencia
federal que administra las leyes ambientales es la “Environmental Protection Agency”
(EPA por sus siglas en inglés).
Los desperdicios humanos, domésticos e industriales tienen que ser tratados
antes de ser descargados en los cuerpos de agua, sino estos desperdicios
13
contaminarían el agua y esto representaría una amenaza para todos los usarios de ella.
La EPA administra la Ley de Agua Limpia o “Clean Water Act” (CWA) (1972), Ley Fedral
Control de Contaminación Ambiental o “ Federal Water Pollution Control Act” (1987)
esta se encarga de restaurar y mantener la integridad química, física y biológicamente
íntegras las aguas del País. También reglamenta las descargas de contaminantes
tóxicos y no tóxicos en las aguas.(33U.S.C.A.§Á1251 et seq. véase resumen en la
§13.02). Esta ley ordena que se desarrolle un plan entre las agencias federales y los
estados, requiriéndo que se dé la debida atención al mejoramiento de la calidad del
agua para proteger la vida acuática, los peces y la vida silvestre y para la utilización de
dicha agua como potable, para uso agrícola e industrial y otros.
Existe un Programa llamado Programa Nacional de Descarga y Eliminación de
Contaminantes “National Polluntant Discharge Elimination Systems (NPDES por sus
siglas en inglés), el mismo está diseñado para reglamentar las fuentes precisas que
descargan directamente en aguas navegables de los Estados Unidos y sus territorios.
Este también reglamenta, mediante permisos, descargas de agua de lluvia provenientes
de la industria y de los municipios, como le llamamos aguas de escorrentías o aguas
pluviales. El programa tiene dos (2) componentes: el primero restringe la cantidad de
contaminantes que pueden ser descartados a base de unas guías de efluentes
existentes, con el segundo componente se exige determinada tecnología para el
tratamiento de las aguas, de acuerdo con la categoría de la industria y el año. Por
ejemplo hay tres (3) tipos de tecnologías, Mejor Tecnología de Control o “Best
Practicable Control Tecnology”, (BPCT), Mejor Tecnología Convencional o “Best
Conventional Tecnology”(BCT) y Mejor Tecnología Económica Disponible o “Best
Available Tenology Economically Achievable” (BAT).
Un reporte de supervisión conocido como “Discharge Monitoring Report” (DMR),
se le requiere a cada persona que obtenga un permiso. Persona, se define en el
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programa NPDES como, una empresa, individuo, corporación pública o privada .El
“DMR” contiene un resumen de los reportes de las descargas mensuales, pruebas de
laboratorio y resultados. Se requieren reportes de incumplimiento en situaciones en que
ocurran descargas que violen el permiso, que indique el período en que ocurrió el
incumplimiento y la fecha en que se espera estar en cumplimiento. También la
descripción de los planes diseñados para minimizar o eliminar los incidentes de
incumplimiento. Estos informes tienen que ser firmados por un oficial de alto rango de la
empresa con una certificación de que su contenido es correcto. Los reportes de
emergencias se exige en varias situaciones: notificar a la EPA dentro de 24 horas de
ocurrir cualquier incumplimiento relacionado con las descargas de contaminantes
tóxicos, amenazas al agua potable o daños a la salud humana, desvío: el no tratar las
aguas o eliminar su contaminante, de ser necesario, cuando es permisible para evitar
pérdida de la vida o daños a la propiedad y por último contratiempos: notificar lo más
rápido los inclumplimientos temporeros, a causa de factores que no están al alcance de
la persona que posee el permiso. También este programa reglamenta mediante
permisos las descargas de agua de lluvia provenientes de la industria o de los
municipios, conocidas como aguas de escorrentías o aguas pluviales.
Existe el Reglamento de Estándares de Calidad de Agua del 1974 según
enmendada el 23 de junio de 2003 clasifican las aguas de Puerto Rico según sus usos
específicos y establece estándares de calidad de agua para la protección de todos los
cuerpos de agua. Las clasificaciones de los cuerpos de aguas superficiales son:
• SA - aguas para protección de especies
• SD – aguas para servir agua potable a la población
• SB – aguas para la recreación – contacto humano directo
• SC – aguas para contacto indirecto, pesca, bote y protección de especies
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• SE – aguas de valor ecológico excepcional
• SG1 – aguas para el uso de agricultura y potable
• SG2 – aguas subterráneas con una alta concentración de sólidos
disueltos
Otro programa de suma importancia lo es el de Control de Fuentes Dispersas. Las
Fuentes dispersas son las aguas usadas que no salen por un tubo o lugar específico
sino que están dispersas en el suelo. También se le llaman aguas de escorrentías que
se recogen en el alcantarillado de aguas pluviales. En la agricultura, las aguas de riego
contaminan con los plaguicidas y lamentablemente terminan en los cuerpos de agua. En
la construcción, las aguas se contaminan por la sedimentación. Las aguas
contaminadas no provienen directamente de una fuente como lo es el tubo de aguas
negras, las aguas están dispersas.
Contaminación del agua
Se puede definir la contaminación de las aguas como: alterar las propiedades
naturales de un cuerpo de agua de forma que ocasione daño o sea prejudicial a la salud
humana, o a la de los animales o plantas, o cause malos olores o impurezas, o altere
adversamente sus propiedades físicas, químicas, microbiológicas o radioactivas, de tal
modo que interfiere con el disfrute de la vida o de la propiedad o viole los criterios y
normas de pureza que se establece en la reglamentación para la Junta de Calidad
Ambiental (31L.P.R.A. §§1311-1396).
Los contaminantes en el agua pueden ser catalogados como: (JCA, 2003).
• Agentes patógenos: Bacterias, virus, protozoarios, parásitos, desechos
orgánicos.
• Desechos que requieren oxígeno: Los desechos orgánicos pueden ser
descompuestos por bacterias que usan oxígeno para biodegradarlos.
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• Sustancias Químicas Inorgánicas: Ácidos, compuestos de metales
tóxicos, estos envenenan el agua.
• Sustancias Químicas Orgánicas: Petróleo, plásticos, plaguicidas,
detergentes.
• Nutrientes como nitrógeno y fósforo: Estos ocasionan el crecimiento
excesivo de plantas acuáticas que después mueren y se descomponen,
agotando el oxígeno y causando muerte de especies marinas.
• Sedimentos o material suspendida: Partículas insolubles de suelo que
causan turbidez y que son la mayor fuente de contaminación.
• Sustancias Radioactivas: Pueden causar defectos congénitos y provocar
cáncer.
• Basura Doméstica: Desperdicios generados por las personas en sus
hogares y en los comercios.
• Calor: Descarga de agua en exceso de 32°- 38° C que disminuyen el
contenido de oxígeno.
Los efectos de la contaminación del agua son:
• Muerte de vida acuática desde organismos invertebrados, unicelulares y
peces.
• Riesgo potencial a la salud humana por la presencia de sustancias que
afectan la salud, como los nitratos, el cadmio.
• La descarga de aguas residuales industriales al sistema de alcantarillado
puede provocar corrosión, incrustación y obstrucción, condiciones para la
formación de gases tóxicos o inflamables e interferencias en el proceso
biológico de plantas de tratamiento de agua potable.
• La descarga de aguas residuales industriales a los cuerpos de aguas
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superficiales puede provocar graves efectos en loa flora y fauna acuática
de los ríos y lagos.
• El agua contaminada puede transmitir una serie de enfermedades que
pueden ser mortales de acuerdo a la severidad y cantidad de agua
contaminada ingerida
Tratamiento para las aguas
Las descargas domésticas están definidas como descargas de aguas usadas
provenientes de residencias, comercios, instituciones e instalaciones similares. También
se le conoce como aguas sanitarias.
En siglos pasados uno de los muchos problemas lo era la ignorancia, falta de
legislación y de importancia de cómo disponer de los desechos humanos, se
contaminaban las Fuentes de agua potable que eran los ríos, lagos y manantiales.
Surgieron muchas epidemias debido al consumo del agua. Entonces las cuidades se
comenzaron a organizar e idear medios para disponer de los desperdicios y regularlos
con leyes muy simples para así proteger la salud de los cuidadanos. Los primeros
intentos de disponer de los desperdicios humanos se realizaron mediante el
enterramiento de éstos en terrenos fuera de la comunidad. Luego el hombre inventó el
recoger y transportar los desperdicios por medio de zanjas y llegaban a los cuerpos de
agua. Así aparecen las letrinas y los pozos muros. Pero el aumento en la población iba
era notable y requirió la implantación de otros métodos que garantizaran la salud
humana. Entonces surgen los sistemas de alcantarillado sanitario con redes de
conductos soterrados y luego se fueron modernizando hasta lo que tenemos hoy en día.
La primera razón para tratar el aguas usadas es la de proteger la salud y el
bienestar de la comunidad. Los objetivos del tratamiento de las aguas usadas incluyen:
prevención de enfermedades, evitar la contaminación de los cuerpos de agua y la
conservación de las aguas para sus diferentes usos. El tratamiento de aguas usadas es
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el proceso por el cual los sólidos son parcialmente removidos y cambiado de un estado
complejo a minerales o sólidos orgánicos relativamente estables.
Planta de Tratamiento
En Puerto Rico las aguas residuales son tratadas por medios de varios procesos
realizados en lo que llamamos Plantas de Tratamiento. Una planta de tratamiento es
una facilidad administrada por la Autoridad de Acueductos y Alcantarillado que se
encarga de tratar adecuadamente las aguas usadas de Puerto Rico y disponer del
material obtenido al final del proceso. El tratamiento utilizado para las aguas residuales
en Puerto Rico es el tratamiento terciario. El tratamiento terciario es el procedimiento
más completo para el tratamiento de aguas residuales, se conoce como el proceso
mediante el cual el agua residual y el lodo biológico o microorganismos presentes en el
medio son mezclados y aereados en unos tanques de aereación, los flóculos biológicos
formados en este proceso se sedimentan en un tanque de sedimentación. La aereación
en este proceso es de suma importancia ya que se consigue obtener una mezcla
completa y agrega oxígeno al proceso.
Como resultado de la sedimentación por gravedad que ocurre en las plantas de
tratamiento surgen los lodos. Durante la clarificación de los sólidos suspendidos
descienden al fondo de los sedimentadores donde son concentrados. El lodo que se
recoge en el fondo de los clarificadores tiene concentraciones que fluctúan entre 0.5 y
2.0 por ciento por peso de los sólidos en el agua. En las plantas de tratamiento se
producen dos tipos de lodos, los cuales hay que disponer de forma segura. Estos son:
• Lodos primarios
• Lodos secundarios
El manejo de los lodos consiste en una reducción de su volumen y estabilización
de la materia orgánica putrescible. Hay varias formas de cumplir con ambos objetivos, y
se requiere que intervengan varios procesos antes de que se puedan disponer de los
19
lodos. Comienza con el pretratamiento de los lodos que consiste en la acumulación de
los mismos en un tanque de almacenamiento para luego disponer de ellos. También se
pueden unir los lodos primarios y secundarios con el propósito de producir un lodo
homogéneo. Luego el espesamiento es utilizado para la reducción del volumen de los
lodos mediante la concentración de estos. En los lodos primarios estos son bien
concentrados y putrescibles. En los lodos secundarios no son tan concentrados como
los primarios y presentan problemas para concentrar y desaguar. Es por esta razón que
mezclar ambos lodos para lograr una homogenización de los mismos. Para espesar los
lodos en las plantas de tratamiento se utilizan los siguientes equipos:
• Espesador por flotación, requiere disolver aire a presión en una cámara
de contacto, liberar al entrar al tanque de flotación para que se formen
burbujas microscópicas que a su vez harán que los sólidos del agua
floten y se concentren en la superficie.
• Espesador por gravedad, es esencialmente un clarificador. Diferencia
principal radical en los rastrillos rotatorios del fondo y romper los puentes
que se forman entre las partículas de lodos, lo cual ayuda a su
concentración. El mantenimiento del espesador por gravedad es igual a
un clarificador. Es importante conocer el nivel del manto de la planta o los
pies de lodos que hay en un clarificador.
En la estabilización, los lodos se pueden tornar anaeróbicos por la material
putrescible y su contenido de bacterias. Esto causa olores objetables, la formación de
gases combustibles y peligrosos. La estabilización significa convertir en una materia
inerte, no putrescibles, incapaz de sostener actividad biológica y que no pueda producir
ni gases, ni olores. Los lodos se pueden estabilizar de varias formas: (EPA, 1999)
• Digestión aeróbica: envuelve la estabilización biológica de biosólidos en
forma abierta o cerrada usando bacterias aerobias para convertir los
20
sólidos orgánicos en dióxido de carbono, agua y nitrógeno. Patógenos,
olores y el potencial de generar olores se reducen en este proceso. La
operación a altas temperaturas como 55°C o 131°F de la digestión
aeróbica comenzó más popular porque esta produce biosólidos con un
bajo nivel de patógenos y alto contenido de sólidos.
• Digestión anaeróbica: envuelve la estabilización biológica de biosólidos
cerrada para reducir en contenido orgánico, masa, olores, el potencial de
generar olores se reducen en este proceso y el contenido de patógenos
de los biosólidos. Las bacterias anaeróbicas que crecen en un ambiente
libre de oxígeno convierten los sólidos orgánicos en dióxido de carbono,
metano (cual puede recuperarse y usarlo para energía) y amonia. La
digestión anaeróbica se opera a 35°C o 95°F, pero también opera a altas
temperaturas mayores de 55°C o 131°F para fomentar la reducción del
contenido de sólidos y patógenos en la estabilización de los biosólidos.
• Estabilización química: aumenta las características estructurales de los
biosólidos estabilizados, generalmente reduce los patógenos y olores y
provee una fuente de limo que ayuda a neutralizar los suelos ácidos ( pH
menor de 6). También eleva el pH que ayuda reducir la acción biológica
y los olores y reduce la movilidad de metales pesados.
• Incineración: envuelve secadores activos y pasivos para remover el
agua de los biosólidos y destruir patógenos. Para biosólidos generados
en tratamiento secundario generalmente no produce olores objetables
cuando se almacena seco.
• Composta: es la descomposición de la materia orgánica por la acción de
microorganismos en un ambiente que controla el tamaño y porosidad de
21
la pila facilitando el aumento en temperatura( típicamente desde 55° a
60°C o 131° a 140°F ) para destruir los patógenos. La mezcla y los
niveles de oxígeno de este proceso son controlado para reducir el
potencial para producir olores. Durante el proceso, los biosólidos son
degradados a un material excelente para acondicionar el suelo con
propiedades con un pH de 6.5 a 8, el cual conduce al crecimiento y
reduce la mobilidad de metales. La composta envuelve la mezcla de los
biosólidos con un agente abultador (viruta, madera, árboles) para la
descomposición aeróbica (presencia de oxígeno).
Figura 2.07. Foto de Composta de la Planta de Mayaguez,
diciembre de 2006.
El compostaje es otra forma de reclamar para reuso estos lodos y consiste en la
descomposición controlada de forma orgánica que resulta en un material estable. La
composta es el proceso por el cual los lodos (biosólidos) son estabilizados en la
presencia de oxígeno a través de acción bacteriana y otros microorganismos. Los
biosólidos deshidratados son mezclados con aserrín, madera picada o viruta que actúan
como agente abultador o sea componente para la mezcla, absorbiendo el agua e
incrementando la porosidad de la mezcla. La mezcla es compostada por 21 días y
curada por un período de 30 días. Altas temperaturas (55° C o 103˚ a 150 ˚ F) se
22
generan durante el proceso pasteurizando la mezcla. Las bacterias que intervienen es
este proceso son las termofílicas. El resultado es un producto parecido al suelo. Los
objetivos generales de la composta son:
• Transformar materiales orgánicos biodegradables en material
biológicamente estable y durante el proceso reducir el volumen original
del desperdicio.
• Destruir patógenos, huevos de insectos u otro organismo o semilla de
yerbajos que puedan estar presentes en el desperdicio.
• Retener nutrientes importantes como el nitrógeno, fósforo y potasio.
• Producir un producto que ayude en el crecimiento de las plantas y mejore
la calidad de los suelos.
Las ventajas de esta práctica son:
• Descompone desperdicios orgánicos a través del proceso microbiano
• La composta puede ser transportada y utilizada para beneficio agrícola
• Composta que no es utilizada se puede reusar
• Composta clase A se puede vender para uso de gramas, jardinería, etc
donde no hay restricciones.
• Composta terminada incorporada e el suelo aumenta propiedades de
fertilización
Las desventajas de esta práctica son:
• El proceso requiere una fuente de nitrógeno y una fuente biodegradable
de carbón para proveer aereación ello se conoce como la razón carbón -
nitrógeno ( C:N o 3:1 ).
• La masa compostada va a ser mayor al final que a la entrada.
• Se necesita plan de mercadeo para una operación de composta éxitosa
23
• Composteros deben incluir costos para disponer composta no utilizada
en otras facilidades.
Algunos de los usos del material elaborado de una composta son: fertilizante
agrícola, acondicionador de suelo, prevención erosión del suelo, fertilización de
bosques, reduce espacio en vertederos, puede ser comportado, múltiples usos para
jardinería.
En los Estados Unidos existen dos (2) métodos principales de compostaje. Se
pueden clasificar como agitado o estático. En el método agitado, el material a
compostar es agitado periódicamente para introducir oxígeno, para controlar la
temperatura y mezclar el material para obtener un producto uniforme. En el método
estático, el material a compostar queda estático y el aire es soplado a través de todo el
material.
Existen varias técnicas para llevar a cabo la composta. Algunas de estas son:
• Pila estática
• Pila aereada pasiva
• Volteado
• Sistema en contenedor
• Pila aereada estática
En el sistema de Pila Estática los ingredientes se mezclan en una sola pila. Este
método es el más económico. Tienen que estar bien mezcladas las pilas para garantizar
compostación, no requiere de mucha labor. Se utiliza mayormente con hojas y estiércol.
Necesita largo tiempo de terminado, aproximadamente 1 año, se voltea 1 vez/mes.
Además necesita poco equipo para su operación.
24
Figura 2.08. Foto Pila Estática, suministrada por la A.A.A.
Oficina de Composta de Mayagüez, diciembre 2006.
Otro sistema es el Pila aereada pasiva. En este proceso los ingredientes se
mezclan en una sola pila. La mezcla inicial debe ser homogénea y de buena porosidad.
El aire se mueve a través de tubos insertados. Requiere poco capital y poco equipo. El
tamaño 3.04 metros de ancho 1.22 metros de altura. Tubos 1.27 centímetros. Distancia
entre tubo 30.48 - 45.72 centímetros. El tiempo aproximado es 6 meses más el tiempo
de curado.
Figura 2.09. Foto Pila aereada Pasiva suministrada por la
A.A.A. Oficina de Composta de Mayagüez, diciembre 2006.
En el sistema de volteado, los biosólidos y el agente abultador se mezclan y
forman pilas abiertas. Las pilas se voltean frecuentemente para introducir oxígeno
25
dentro de la pila y garantizar la humedad adecuada. Necesita tener espacio suficiente
para compostar los ingredientes formando filas largas de material mezclado.
Dimensiones típicas de 0.91-1.82 metros de alto, 3.04- 3.65 metros de largo. Requiere
monitoria de temperatura inicial de 55°C y medidas de la actividad de la pila para
determinar las frecuencias del volteo. El “turner” o volteador realiza una mejor calidad
de volteo en la composta que los “loaders” o cargador frontal pero son altos en costo. El
“loader” tiende a formar bolas y mayor trabajo del operador. El tiempo podría ser de
menos de tres meses, dependerá del volteado.
Figura 2.10. Foto suministrada por la A.A.A. Oficina de
Composta de Mayagüez, diciembre de 2006.
El sistema en contenedor es la opción más costosa. Permite que toda la operación
sea encerrada. Los olores son capturados y tratados en un biofiltro. Permite optimizar el
proceso a través de continua monitoria y control del proceso. Se obtiene composta en
corto tiempo. Requiere mantenimiento rutinario. La mejor opción para composta de
residuos de comida y cercano a lugares de vivienda.
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Figura 2.11. Foto suministrada por la A.A.A. Oficina de
Composta de Mayagüez diciembre de 2006.
El sistema más común lo es Pila aereada estática . En esta los ingredientes se
mezclan y se forman en una fila larga o pila rectangular. Al finalizar la construcción se
cubre con composta terminada, madera o aserrín (capa de 9 a 15 centímetros) para
aislar olores. La aereación por abanicos internos aereadores para forzar aereación.
(tiempo, temperatura). El tamaño general 2.74 - 5.48 metros de ancho, 0.91 – 2.44
metros de alto, 21.34 – 27.43 metros de largo y se monitoria frecuente y personal.
Tiene que cumplir con patógenos 3 dias@55˚C y para vectores 14 días entre 40-45 ˚C .
Figura 2.12. Foto sistema de aereación de la planta de
Mayagüez, diciembre de 2006.
27
La composta de pila aereada estática fue desarrollada por el Departamento de
Agricultura Federal y la Estación Experimental de Beltsville, Maryland. Originalmente se
desarrolló para la composta aeróbica de lodos de aguas usadas. El aeréado estático en
el sistema de pilas consiste en una rejilla para aerear la material orgánico. La pila
generalmente mide 2.13 a 2.44 metros. Una capa de composta para tapar la parte
superior de la pila para la insulación y control de olores. Cada pila provee un soplador
individual para un mayor control en la aereación. Para suplir aire se usa un drenaje
plástico corrugado desechable. El aire es introducido para proveer oxígeno necesitado
para la conversión biológica y para controlar la temperatura dentro de la pila. La
operación del soplador o aereador es controlado con un reloj o por microcomputadoras.
El material se composta por un período de tres (3) a cuatro (4) semanas. Para
mejorar el proceso y controlar los olores se necesita una facilidad completamente
cerrada.
La composta volteada es un método viejo, que se utiliza de forma simple. Se
construye por la formación de material orgánica para ser compactada dentro de 2.43 a
3.048 metros de alto. Este sistema necesita tres (3) a cinco (5) años para la
degradación completa y puede emitir malos olores por consecuencia de las reacciones
anaeróbicas.
La composta de aguas usadas o lodo proveniente de las plantas se ha practicado
desde el 1970 al 1980, esto ha sido reciente. El mezclar el lodo con una fracción
orgánica de desperdicios sólidos municipales es beneficioso. Los lodos de las plantas
de tratamiento típicamente contienen sólidos de tres (3) a ocho (8) porciento. Con una
razón de 3:1 mezcla de composta de desperdicios sólidos municipales con lodo es
recomendado. Se puede intentar los dos (2) procesos estático o agitador.
Los métodos o técnicas de composta se pueden comparar a base de la labor
necesaria, el tiempo de duración para obtener el producto final, la monitoría y el equipo
28
necesario.
Tabla 2.01. Comparación métodos de composta.
Métodos de
composta
Labor Tiempo Monitoria Equipo
Pila Estática Poca 1 año Poca poco
Pila Estática
Pasiva moderada 6 meses moderada poco
Pila Estática
Aereada moderada 2 mes constante mucho
Volteado constante
3 meses o
menos constante Regular
En Contenedor Regular
3 meses o
menos regular Mucho
Los métodos de composta también se evalúan según la cantidad de dinero a
invertir durante la etapa de construcción del sistema escogido, como también se
considera la cantidad de dinero necesario para la etapa de operación. A continuación
una tabla de comparación de costos para cada uno de los métodos de composta.
29
Tabla 2.02. Comparación de costos (EPA-1999).
Métodos de
composta Costo Capital Costo por operación y
mantenimiento
Pila Estática No reportada $25-$165 / tonelada
Pila Estática
Pasiva $450,000.00 $50-$325/tonelada
Pila Estática
Aereada
$36,000.00- $20
millones $12- $500/ tonelada
Volteado
$50,000.00- $8
millones $2.15- $245/ tonelada
En Contenedor
$850,000.00 - $33
millones $18.24 - $540 / tonelada
El proceso de lodos activados fue desarrollado en Inglaterra en el año 1914 y se
llamó así porque envolvía la producción de una masa activa de microorganismos
capaces de estabilizar en forma aeróbica el contenido orgánico de un desperdicio
líquido. Este es un proceso capaz de producir un efluente con muy pocos orgánicos
disueltos biodegradables (niveles bajo de BOD). El BOD o demanda bioquímica de
30
oxígeno es el indicador de contaminación en agua y representa en cantidad de oxígeno
que utilizarán los microorganismos para degradar la material orgánica.
El proceso de lodos activados consiste de un tanque de aereación seguido de un
sedimentador. El efluente primario es conducido al tanque de aereación. En este tanque
el aire es suministrado mediante compresores, difusores o mediante aereadores
mecánicos de superficie. El propósito de la aereación es mantener el oxígeno disuelto
necesario. En el tanque de lodo se encuentran las bacterias aeróbicas y facultativas y
otros microorganismos. El líquido en el tanque de aereación se le llama licor mixto, sale
hacia el sedimentador secundario bajo un periodo de aereación de 4, 8 ó 24 horas. Este
líquido contiene muchas bacterias que forman conglomerados de sólidos y coágulos
que pueden ser removidos por el proceso de sedimentación. En el sedimentador
secundario los sólidos biológicos se asientan en el fondo y el líquido o efluente sale
para los vertederos. Parte de este lodo biológico es duevuelto al tanque de aereación.
Este proceso de lodos activados puede reducir el BOD y los sólidos suspendidos en los
desperdicios entre un 90 a 99%.
Los microorganismos utilizados en el proceso de lodo activado están constituidos
por bacterias, hongos, rotíferos, protozoarios, virus y nemátodos. Las bacterias
descomponen los organismos muertos, fermentan las soluciones de azúcar, producen
nitrógeno y remueven la materia orgánica disuelta en el agua utilizándola como
alimento. Las bacterias son procariotas (carecen de núcleo verdadero). Estas
pertenecen al Reino Monera y son unicelulares; carecen de organelos intracelulares
recubiertos de membrana, como núcleo, aparto de Golgi, retículo endoplásmico o
mitocondria. Por lo tanto las actividades fundamentales de tipo metabólico y biosintético
se efectuan dentro del citoplasma y de la cubierta celular. Las bacterias se clasifican por
tamaño y forma como; esféricas (cocos), cilíndricas (bacilos), truncas (vibrios), espiral
(espiroquetas). Estos organismos viven en condiciones muy diversas, se caracterizan
31
en términos de sus requerimientos de temperatura, oxígeno y nutrientes (Walter, 2001).
Por temperatura las bacterias se clasifican como:
• Psicrofílicas: cuando la temperatura óptima de crecimiento es inferior a
20°C, son amantes del frío.
• Mesofílicas: crecen entre 20 a 45°C pero su ámbito óptimo de
temperatura es de 35 a 37°C.
• Termofílicas: su temperatura óptima para crecimiento es de 45 a 60°C.
• Estenotermofílicas: su temperatura óptima para crecimiento es por
encima de 60°C.
Por sus requerimientos de oxígeno las podemos clasificar como:
• Aeróbicas: se desarrollan sólo en presencia de oxígeno atmosférico,
estas son patógenos que ocasionan infecciones. Ej. Pseudomonas
aeruginosa.
• Anaeróbicas: no emplean oxígeno Ej. Especies Bacteroides como
Clostridium, Anaerobios facultativos (pueden crecer en condiciones
aeróbicas y anaeróbicas) Ej. Escherichia coli, Actinomycetos.
• Microaerofílicas: necesitan oxígeno pero no pueden crecer en contacto
con el aire atmosférico, requieren una reducción de la presión parcial de
oxígeno. Ej. Campylobacter.
Las bacterias participan en diversas funciones metabólicas y pueden metabolizar
un número considerable de sustancias. Algunas bacterias se desarrollan en medios
sencillos formados por sales, cloruro de amonio y glicerol. Otras bacterias son más
delicadas y tienen requerimientos complicados para su desarrollo. Ej. E. coli,
Salmonella enteritidis. Hay tres procesos fundamentales para la producción de energía
bacteriana (Walter, 2001).
32
• Respiración aeróbica: se emplea uno de los diversos métodos para
transformar glucosa en piruvato y después se usa el ciclo de Krebs para
producir la forma reducida del dinucleótico de nicotinamida y adenina
(NADH). Los equivalentes reductores generados por esta via son
donados a citrosomos de la membrana citoplásmica y el oxígeno sirve
como aceptor Terminal de electrones. Al desplazarse a través de la
membrana citoplásmica los protones generan una fuerza motriz que
estimula una trifosfatada de adenosina enlazada con la membrana (ATP-
asa) que transforma el difosfato de adenosina (ADP) en trisfosfato de
adenosina (ATP).
• Respiración anaeróbica: es similar a la aeróbica, con excepción de que
emplea un conjunto distinto de citocromos que donan electrones a una
molécula inorgánica, como sulfato, nitrato, nitrito o carbonato.
• Fermentación: es el tipo de metabolismo menos eficiente. En el curso
de la misma la glucosa se transforma en piruvato a través de la glucólisis.
Después el NADH se recicla a NAD y transforma el piruvato en
cualquiera de los diversos ácidos orgánicos (lactato, formato o
propionato) y el ácido orgánico sirve como aceptor terminal de
electrones.
La reacción biológica es:
materia orgánica + bacterias = producto final + nuevas bacterias + energía
Las bacterias son las importantes, estas son responsables de la actividad
funcional y de la estructura del coágulo biológico que se le llama lodo activado. La
oxidación biológica es el proceso por el cual se remueve la materia orgánica de los
líquidos residuales. Los tratamientos biológicos dependen de las bacterias y de otros
microorganismos que descomponen las sustancias orgánicas presentes en los líquidos
33
residuales. Entre los otros microorganismos presentes son los hongos, virus,
protozoarios y los nemátodos.
Los hongos son aeróbios y anaeróbios facultativos, poseen aparato de Golgi,
mitocondria, ribosomas, retículo endoplásmico y membrana celular. Estos organismos
se ordenan en estructuras de células múltiples llamadas mohos y setas; otros carecen
de células únicas llamadas levaduras. Algunos de estos son térmicamente dimórficos
y crecen de forma de mohos a temperatura ambiente de 25°C y las levaduras a 37°C.
Ejemplo de un hongo lo es Aspergillus fumigatus, este se encuentra sobre la vegetación
en descomposición, sobre el heno y la paja y en las heces de los pájaros.
Los protozoarios son aerobios, aunque algunos son anaerobios. También son
heterotrófos, con un movimiento usualmente unicelular y pertenecen al Reino Protista.
Estos organismos utilizan la material orgánica sólida como alimento, su mayor
importancia consiste en que consumen bacterias como fuente de energía. Ejemplos de
estos microorganismos son los flagelados, amibas y ciliados como Entamoeba
histolytica y Naegleria fowleri. Los rotíferos son organismos simples, aeróbicos,
multicelulares y heterotrófos. Estos metabolizan el alimento sólido, consumen bacterias
dispersas, floculadas y partículas pequeñas de materia orgánica. La presencia de estos
organismos indica un proceso aerobio de tratamiento eficiente. Los virus son
fragmentos de ácido nucleico que se encuentra en el interior de una capa proteica, son
parásitos intracelulares obligados porque dependen por completo de las células
huésped para completar su replicación. Los virus no producen su propia energía y
carecen de actividad metabólica endógena. Por ejemplo: Hepatitis virus. Los
nemátodos son organismos mejor conocidos como lombrices elongadas y cilíndricas
que miden desde 2mm hasta 1m. Ejemplo Ascaris lumbricoides.
La mayor fuente de patógenos se encuentra en los biosólidos. La sobrevivencia y
el transporte de los mismos en el suelo se controlan por cuatro factores como: el clima
34
(temperatura, lluvia), tipo de suelo (textura, pH, capacidad de retención de agua),
propiedades de poro (química, saturación) y el tipo de patógenos. La persistencia
generalmente es mayor a bajas temperaturas, alto contenido de materia orgánica que
provea un alto crecimiento bacteriano. La sobrevivencia de los patógenos es baja en
suelos arcillosos. Las altas temperaturas estimula el crecimiento de bacterias
mesofílicas y la descomposición con la presencia de calor, el nivel de calor para su
generación es de 35°C, la elevación en temperatura a 45 a 50°C las autodestruye. Sin
embargo se inicia el crecimiento de bacterias termofílicas hasta 80°C y al final estas se
debilitan. En una temperatura moderada de 55°C los actinomycetos como por ejemplo
Streptomyces y hongos como por ejemplo Aspergillus fumigatus se pueden recuperar,
mientras se forman bacterias del género Bacillus como por ejemplo Bacillus
stearothermophilus a 65°C.
Un aspecto de suma importancia lo es la aereación. La aereación suple el oxígeno
que requieren los organismos y provee la turbulencia necesaria para mezclar el
contenido en el tanque. Esta mezcla mantiene a los organismos, los sólidos orgánicos y
el oxígeno en constante contacto. Es importante mantener el nivel de oxígeno en nivel
aceptable en todo momento y así disminuir las sustancias que producen olores
objetables como el sulfuro de hidrógeno (H2S) y el metano (CH4).
Existen cinco pasos esenciales del proceso de Lodos Activados (A.A.A., 2006)
• Mezclar el lodo activado con las aguas negras, produciendo un licor
mixto.
• Aerear y agitar el licor mixto durante el período prescrito de tiempo.
• Separar el lodo activado del licor mixto durante el proceso de
clarificación secundaria.
• Retornar la cantidad adecuada de lodo activado para mezclarse con
35
las aguas negras a tratar y componer un nuevo licor mixto, iniciando
el proceso de nuevo.
• Disponer del lodo activado.
En el desagüe y secado de los lodos se requiere la eliminación casi total del agua
de los lodos, convirtiéndose en un producto sólido que se puede desechar fácilmente en
un vertedero municipal. Estos lodos llegan a los procesos de secado por varias rutas:
• Concentración en sedimentadores, espesamiento, estabilización
química, desagüe y secado.
• Concentración en sedimentadores, digestión, espesamiento, desagüe
y secado.
Hay diferentes tipos de procesos de desagüe y secado.
• Filtro prensa: esta funciona como un acordeón, cuando está
extendido, se llena de lodos y se comprime el agua. Esta es filtrada a
través de las paredes de las celdas y los lodos desaguados forman
unos bizcochos. Cuando el acordeón se expande, los bizcochos son
dejados caer a un tanque de recogido o correa de transporte.
• Lecho de secado: son áreas cuadradas o rectangulares de arena o
asfalto donde se drenan los lodos de agua y se les evapora parte de
la humedad restante. La construcción es en hormigón con una
profundidad de 1’ ó 0.30 metros, una pendiente de 0-3” ó 0-7.6
centímetros. El proceso de secado puede tardar de 2 a 3 semanas.
Este se utiliza en plantas pequeñas y es una opción económica en
comparación con otros métodos de disposición.
El material (lodo) que ha pasado por el filtro prensa o lecho de secado puede ser
utilizado en la composta. Las transformaciones biológicas de los organismos se pueden
36
utilizar para reducir el volumen y el peso del material y producir composta. Estas
transformaciones pueden ser aerobias o anaerobias, estas dependerán de la
disponibilidad de oxígeno.
En una forma de poder recuperar el valor de ese lodo que se obtiene al final del
proceso en una planta de tratamiento de aguas usadas se puede considerar el
compostaje para reutilizarla. Es importante mencionar el valor del lodo o cienos:
nitrógeno, materia orgánica, nutrientes (macronutrientes, micronutrientes), metales,
humus, patógenos.
Clasificación de los lodos
Los lodos en el proceso final de la composta se pueden clasificar según
EPA/625/R-92/013 Tecnologias y Reglamentación Ambiental “Environmental
Regulations and Technology” como:
• Clase A - 6 alternativas para demostrar que el lodo cumpla
estándares para clase A. Requiere prueba bacteriológica.
Coliformes fecales deben ser menor de 1,000 MPN per gram
(peso seco), Salmonella menos de 3 MPN por 4 grams peso
seco.
• Clase B - 3 alternativas para cumplir Clase B. Colectar y analizar
7 muestras en el momento que el lodo es utilizado. Tener
resultado de menor de 2,000,000 MPN/gram peso seco para
Coliformes fecales. La colecta de muestra tiene variación de
frecuencia de muestreo de acuerdo a producción de cieno.
Según la Regla 592 del Reglamento para el Manejo de los Desperdicio Sólidos No
Peligrosos de la Junta de Calidad Ambiental indica que:
� Toda solicitud de permiso para la construcción u operación de una
instalación de composta deberá incluir la siguiente información:
37
� una descripción del proceso de producción de composta y
una demostración de cómo cumple con los requisitos de
reducción de agentes infecciosos y de vectores
requeridos. Se incluirá una descripción detallada de las
actividades de monitoría y los procedimientos de
recolección de datos que se usarán para demostrar
cumplimiento con estos requisitos.
� una descripción de la fuente, calidad, y cantidad de todos
los materiales que se manejarán, incluyendo agentes
engrosadores. La cuantificación deberá incluir información
sobre fluctuaciones estacionales y aumentos proyectados
de flujo. La caracterización del material incluirá análisis de
nutrientes (nitrógeno total, nitrógeno de amoníaco, nitrato,
fósforo, y potasio), sales solubles, pH, sólidos totales,
sólidos volátiles, y metales pesados (arsénico,cadmio,
cromo, cobre, plomo, mercurio, molidbeno, níquel, selenio
y zinc).
� El número de análisis a ser sometidos dependerá del
tamaño de la instalación propuesta: menos de 900 tone
seco conlleva 2 análisis, 900 a 9,000 tone seco 3 análisis
y mayor de 9,000 tone seco 6 análisis.
Según Regla 593 de Métodos de reducción de Agentes Infecciosos y vectores del
mismo Reglamento para el Manejo de los Desperdicio Sólidos No Peligrosos de la Junta
de Calidad Ambiental dice:
� Los procesos de producción de composta deberán cumplir con los
siguientes requisitos:
38
o la densidad de coliformes fecales en el producto de composta será
136 menor de mil (1000) del número más probable (MPN, por sus en
siglas en inglés) por gramo de sólidos totales (a base de producto
seco); o que la densidad de bacterias de Salmonela sp. en el
producto sea menor de tres (3) del número más probable por cuatro
(4) gramos de sólidos totales (a base de producto seco). Los análisis
deberán efectuarse siguiendo los Métodos Estándares para el
Examen de Agua y Aguas Usadas, 18va Edición (EPA, 1992).
Los cienos deberán experimentar procesos para reducir agentes infecciosos
incluyendo uno de los siguientes:
� si se usa el método de compostación de aereación en montículos de
desperdicios estáticos (aerated static pile composting method), la
temperatura de los cienos debe mantenerse a cincuenta y cinco grados
Celsius (55°C) por lo menos tres (3) días consecutivos. Los montículos
estáticos ventilados deberán cubrirse con una capa de un ancho mínimo de
15.24 a 30.48 centímetros de material aislante tal como material maduro. La
temperatura deberá tomarse entre 30.48 a 45.72 centímetros de profundidad
a partir del punto en que la capa de aislamiento se encuentra con la
composta activa;
o para todo método de compostación, se deberá tomar por lo
menos una lectura de temperatura para cada 45.72 metros de
línea de aire (windrow) o por cada doscientas (200) yardas
cúbicas de material a compostarse.
Los cienos deberán ser sometidos a por lo menos uno de los métodos de
reducción de vectores que se disponen a continuación. La reducción de sólidos volátiles
deberá calcularse usando el procedimiento de Tecnología y Reglamentaciones
39
Ambientales para el Control de Patógenos y Vectores en Cienos (Environmental
Regulations and Technology - Control of Pathogens and Vectors in Sewage Sludge,
EPA-625/R-92/013). Los métodos son:
• la masa de sólidos volátiles en los cienos será reducida por lo menos
un tres por ciento (3%);
• si el requisito de reducción de sólidos volátiles no puede ser
alcanzado para cienos anaeróbicamente digeridos, la reducción de
vectores podrá ser demostrada mediante la digestión de una porción
de cienos anteriormente digeridos anaeróbicamente en una unidad
escala en un laboratorio por cuarenta (40) días adicionales a una
temperatura entre los treinta (30) y treinta y siete grados Celsius
(37°C). La disminución de vectores se considerará lograda si al final
del período de cuarenta (40) días los sólidos volátiles que
inicialmente se presentaron en los cienos al principio del período son
reducidos por menos de un diecisiete por ciento (17%);
• si el requisito de reducción de sólidos volátiles no puede ser
alcanzado para cienos aeróbicamente digeridos, la reducción de
vectores podrá ser demostrada mediante la digestión de una porción
de cienos anteriormente digeridos aeróbicamente que tenga un dos
por ciento (2%) o menos de sólidos, aereándolos en el laboratorio en
una unidad escala por treinta (30) días adicionales a veinte grados
Celsius (20°C). Si al final del período de treinta (30) días los sólidos
volátiles en los cienos son reducidos a menos de un quince por ciento
(15%) se considerará lograda la reducción de vectores.
Según la Regla 594 del Reglamento para el Manejo de los Desperdicio Sólidos No
Peligrosos de la Junta de Calidad Ambiental; Limitación de contaminantes y uso del
40
producto para que se considere la composta como un material maduro, éste deberá
cumplir con lo siguiente:
• deberá ser lo suficientemente estable como para poder
almacenarse o aplicarse al terreno sin generar olores o calor
excesivo. La composta que se acumule para distribución deberá
tener un valor de respiración de 5 mg dióxido de carbono (CO2).
El c/g de la composta el C o deberá ser menor o equivalente al
valor de captación de oxígeno. La respiración deberá evaluarse
añadiendo oxígeno o con los métodos de evaluación de bióxido
de carbono.
• no podrá contener objetos filosos, siendo el tamaño de toda
particular de menos de quince milímetros (15mm);
• deberá haberse retenido en proceso de curado por no menos de
treinta (30) días.
Según la Regla 594 Reglamento para el Manejo de los Desperdicio Sólidos No
Peligrosos de la Junta de Calidad Ambiental, en el manejo de composta deberá
observarse lo siguiente:
• no será almacenada ni se aplicará sobre terrenos inundados;
• no será almacenada a menos de ciento cincuenta 45.72 metros de
terrenos anegadizos, humedales y aguas superficiales;
• la taza anual de aplicación de composta no excederá el valor agronómico
de la vegetación del lugar para requisitos de nitrógeno;
• el material de composta que cumpla con los límites de concentración
para metales pesados presentados en la Tabla 3 será considerado
Composta Clase A y podrá aplicarse sin limitación. El mercadeo y la
41
distribución se dará, por lo tanto, sin restricciones.
Los materiales de composta que no cumplan con la Tabla 3 pero que cumplan con
los límites incluídos en la Tabla 4 se clasificarán como composta Clase B. Este material
puede aplicarse a terrenos agrícolas, bosques, áreas públicas de contacto, o sitios de
reclamación, en una taza no mayor del valor agronómico (necesidad de nutrientes),
pero no podrá empacarse para la venta al detal al público.
La tasa total de aplicación anual de cienos podrá ser calculada al dividir el
límite permisible de carga para cada metal pesado entre la concentración del
metal particular encontrado en la composta. Los resultados se expresarán como
kilogramos de cienos por hectárea. Podrá aplicarse composta hasta el valor en que
cualesquiera de los metales pesados no exceda los límites de carga anual o
acumulativos permisibles.
La composta Clase B a distribuirse deberá estar acompañada por una hoja de
información que describa el tipo de componentes que la composta contiene y el valor
permisible de aplicación. La composta que no cumpla con los límites de concentración
de la Tabla 4 deberá disponerse o utilizarse en aplicaciones aprobadas por la Junta de
Calidad Ambiental. La composta de cienos no producida en Puerto Rico, pero que será
utilizada o distribuida para su uso en Puerto Rico, estará sujeta a las normas de calidad
establecidas en esta Regla. A continuación tabla de concentraciones permisibles de
contaminantes composta clase A mg/Kg base seca de peso y tabla de concentraciones
permisibles de contaminantes composta clase B mg/Kg base seca de peso.
42
Tabla 2.03. Concentraciones permisibles de
contaminantes composta clase A mg/Kg base
seca de peso y Concentraciones permisibles
de contaminantes composta clase B mg/Kg
base seca de peso respectivamente.
Según Regla 595 del Reglamento para el manejo de los desperdicios no
peligrosos de la Junta de Calidad Ambiental los Criterios de Diseño y Prácticas de
Administración son:
• los cienos entrantes deberán mezclarse con agente engrosador y ser
puestos en compostación activa dentro de veinticuatro (24) horas del
recibo, o deberán ser dispuestos adecuadamente según se determine
por la Junta de Calidad Ambiental;
Parámetro mg/Kg
Arsénico 41
Cadmio 39
Cobre 1500
Plomo 300
Mercurio 17
Molibdeno 54
Niquel 420
Selenio 28
Zinc 2800
Parámetro mg/Kg
Arsénico 75
Cadmio 85
Cobre 4300
Plomo 840
Mercurio 57
Niquel 420
Selenio 100
Zinc 7500
43
• el almacenaje de producto final en el lugar se limitará a doce (12) meses;
• se procurará que los procesos traten y transformen los cienos en material
maduro;
• las aguas de escorrentía serán recogidas y desviadas del área de
proceso mediante un sistema de canalización que las dirija a un punto en
común, para evitar contacto con el material compostado o cualquier otro
método efectivo a satisfacción de la Junta de Calidad Ambiental;
• si la instalación acepta en promedio, más de cinco (5) toneladas de
cienos húmedos por día, las áreas de almacenaje de desperdicios, de
procesamiento, de almacenaje de lixiviados, y de almacenaje de
producto deberán ubicarse sobre superficies tales como asfalto o
concreto para minimizar la descarga de lixiviados hacia aguas
subterráneas y a la superficie terrestre circundante.
En esta regla también se hace referencia a la distancia mínima de separación
horizontal medida desde la instalación hasta las áreas mencionadas, deberá igualar o
exceder los valores enumerados.
En la Regla 596 del Reglamento de manejo de desperdicios no peligrosos de la
Junta de Calidad Ambiental en Monitoria, mantenimiento de registros e informes nos
indica que todo cieno será muestreado para las siguientes sustancias: nitrógeno,
arsénico, amoniaco, cadmio, nitrato, cobre, fósforo total, plomo, potasio total, mercurio,
acidez [pH], molibdeno, sólidos totales, níquel, sólidos volátiles totales, zinc.
44
Tabla 2.04. Frecuencia y número señalados.
Cienos tone
secas/año
Número de análisis
por año
Frecuencia
Más de 9000 12 1 cada mes
900 a 9000 6
1 cada 2
meses
180 a 899 4
1 cada 3
meses
Menos de 180 2
1 cada 6
meses
45
Capítulo Tres
Metodología
Hoy en día el funcionamiento de las plantas de tratamiento de aguas usadas es
de suma importancia. Durante esta investigación estudiaremos el funcionamiento de la
planta de tratamiento de aguas usadas del municipio de Barranquitas en términos del
volumen de generación de lodos (biosólidos) de alcantarillado sanitario. Haremos
recomendaciones para la disposición final de los lodos generados en la misma. La
práctica que estudiaremos para tratarlos será la composta. Es importante señalar que
esta práctica es utilizada en los Estados Unidos y a tenido excelentes resultados. En
Puerto Rico este concepto es innovador y actualmente en el municipio de Arecibo y
Mayagüez se compostan los lodos provenientes de las plantas de tratamiento de aguas
usadas del área norte y oeste de Puerto Rico. La metodología que implementaremos
será la siguiente;
En la Planta de Tratamiento de Aguas usadas de Barranquitas de la AAA:
• Verificaremos que tipos de tratamientos se llevan a cabo en la
Planta. (Primario, Secundario y Lodos Activados).
• Verificaremos el proceso de operación de la Planta y su
cumplimiento con EPA en todos los parámetros requeridos de
calidad de efluente oVerificaremos los reportes de Flujo y
cantidad de lodo generado.
• Verificaremos la cantidad de efluente y las descargas de
camiones sépticos que llegan mensualmente a la Planta, que
inciden en la calidad de los lodos a producirse.
• Verificaremos el cumplimiento del efluente y las descargas de
46
camiones.
• Verificaremos cumplimiento con relación al pH y la temperatura
de el material recibido en los camiones.
• Verificaremos la cantidad de lodos que genera la Planta
mensualmente e indagaremos sobre este dato durante años
pasados.
Se visitará a la oficina central del área técnica de la Autoridad de Acueductos y
Alcantarillado:
• Buscaremos información sobre la cantidad de plantas de tratamiento que
hay en Puerto Rico (Distribución regional de las mismas).
• Recopilaremos información sobre la cantidad de flujo y generación de
lodos en las mismas.
• Verificaremos el reporte requerido por EPA; 40 CFR 503 Año 2006 (
informe más reciente) para la Planta de tratamiento de aguas usadas del
municipio de Barranquitas.
• Será necesario realizar caracterización química para orgánicos y
metales. Parámetros TCLP-ICP 6010 B, TCLP MERCURY, TCLP
PESTICIDES, TCLP HERBICIDES, TCLP VOC EPA 8260B, TCLP
SEMIVOLATILES.
• Verificaremos si existe un plan para la disposición de los lodos, los
balances de masa y como se ejecuta ese plan de manejo de lodos.
Procedimiento
Para llevar a cabo nuestra investigación, utilizaremos como base el proyecto de
composta del municipio de Mayagüez.
• Definir la necesidad de una Planta de Composta.
47
• Verificaremos información general de la planta. (Diseño, Manejo y
Operación).
• Verificaremos la ubicación y la facilidad de la Planta.
• Verificaremos la cantidad de lodo que recibe y procesan las Plantas.
• Indagaremos sobre los métodos y sistema de composta (Pila estática,
Pila aereada pasiva, Pila estática aereada, Volteado, Sistema en
contenedor).
• Verificaremos que material utilizan adicional al lodo para elaborar la
composta o sea los componentes de la composta.
• Estudiaremos cuales son las condiciones o características para poder
elaborar una composta adecuada. (pH, textura, humedad, temperatura,
amonia, nutrientes, razón N:C, porosidad del material).
• Verificaremos los equipos utilizados en el proceso de composta.
• Verificaremos la magnitud y costos potenciales de la actividad.
• Verificaremos las ventajas y desventajas de este tipo de proyecto.
• Verificaremos si existe un mercado para el producto final de la composta.
• Conocer bien el producto, Definir mercado, Calidad del producto,
Encuestas de mercado, Beneficios del producto.
• Análisis de riesgo.
La planta de aguas residuales utilizada como objeto de esta investigación es la del
municipio de Barranquitas la cual produce mensualmente un volumen aproximado de 40
yardas cúbicas de material seco (lodo). A partir de este dato se harán recomendaciones
para la planta de composta.
Actualmente el municipio de Barranquitas posee un división de reciclaje, la misma
está ubicada cercana al vertedero. En esta se reciclan diferentes materiales como
48
plástico, cartón y vidrio. Además poseen una máquina trituradora con la que manejan el
material vegetativo. Este material no se le permitirá disponer en el vertedero a partir del
mes de noviembre de 2006, esto basado en el Capítulo #9 del Reglamento para la
Reducción, Reutilización y Reciclaje de los desperdicios sólidos en Puerto Rico, llamado
Desvío de Material Vegetativo y Paletas de Madera. En este se prohibe la disposición
final en los sistemas de relleno sanitario de las paletas de Madera y de los siguientes
materiales vegetativos como: ramas, troncos y árboles producto del desganche, poda o
recogido que llegan a los sistemas de relleno sanitario en Puerto Rico. Dentro este
proyecto la utilización del material vegetativo triturado en el municipio será una parte
integral de la composta de cienos sanitarios.
El proyecto que recomendaremos estaría ubicado cercano al vertedero municipal,
ya que el municipio tiene un área amplia donde comenzarán la construcción de un
edificio de reciclaje.
Algunas de las consideraciones que tendremos a través de este proyecto lo son;
planificación, volumen de cieno, calidad de cieno, espacio, topografía, clima, agencias,
capital, inversión adecuada, política pública, necesidades del sector agrícola, explorar
mercado, plan de mercadeo, fuentes de ayuda, consultores, otras agencias,
experiencias de otros.
49
Capítulo Cuatro
Presentación de Resultados
El propósito de esta investigación fue examinar la posibilidad de convertir los
lodos de alcantarillado sanitario en composta. Estudiar la situación actual de la
generación de los lodos en la planta de aguas usadas del municipio de Barranquitas y el
método de disposición para contemplar el método de composta como alternativa de
reutilizar los lodos.
Este capítulo presentará los resultados finales obtenidos a través de todo el
estudio. Los mismos respondieron a las preguntas guías o investigativas. Además,
estudiamos el proyecto de composta del municipio de Mayagüez para así atemperar
este modelo a las necesidades de la planta de Barranquitas.
Introducción
La planta de aguas usadas de Barranquitas produjo para el año 2005 y 2006
aproximadamente 3 y 29 toneladas seca/año respectivamente. La planta tiene dos
formas de estabilizar los lodos; filtro prensa y lechos de secado. Antes de transportar
los biosólidos, los mismos son tratados.
• Filtro prensa: esta funciona como un acordeón, cuando está extendido, se
llena de lodos y se comprime el agua reduciendo así en un 65% el contenido
de agua y produciendo un bizcocho de biosólidos de un 35% de sólidos. Esta
es filtrada a través de las paredes de las celdas y los lodos desaguados
forman unos bizcochos. Cuando el acordeón se expande, los bizcochos son
dejados caer a un tanque de recogido o correa de transporte.
50
Figura 4.13. Foto filtro prensa Planta Tratamiento de
Barranquitas, diciembre de 2006.
• Lecho de secado: son áreas cuadradas o rectangulares de arena o asfalto
donde se drenan los lodos de agua y se les evapora parte de la humedad
restante. Este se utiliza en plantas alrededor de la isla. Casi todas las plantas
de tratamiento utilizan lechos de secado.
Figura 4.14. Foto Lecho de secado Planta Tratamiento de Barranquitas,
diciembre de 2006.
La disposición final de los biosólidos de Barranquitas es en el vertedero municipal
51
de Ponce. El transportar los lodos a Ponce conlleva varios riesgos que se podrían
considerar ambientalmente inseguros y poco amigables como; el manejo del camión de
lodos, adiestramiento del personal que lo transporta, una hora de distancia en el
recorrido o de transporte, riesgo de accidente durante la marcha y manejo inadecuado
al disponer en el vertedero.
Los vertederos en Puerto Rico hoy en día carecen de espacio y su operación es
deficiente. Sin embargo al igual que Barranquitas la mayor parte de los lodos generados
en Puerto Rico son trasportados y depositados en los mismos. Es el área sur de Puerto
Rico donde encontramos la mayor cantidad de rellenos sanitarios (vertederos) activos
que recibe lodos de alcantarillado.
Resultados
Según el informe anual presentado por AAA regulado por el 40CFR503 para los
años 2004, 2005 y 2006 se transportaron y depositaron a los vertederos de Puerto Rico
aproximadamente 1.483, 1.739 y 1.558 millones de kilogramos que representa un 72%,
81% y 67% respectivamente del total de lodos producidos. Estos porcientos son parte
de un 100% desglosados en los otros métodos de disposición de lodos en Puerto Rico.
A continuación tabla sobre la generación y disposición de lodos en Puerto Rico para el
año 2006.
52
Tabla 4.05. Generación y disposición de los lodos en
Puerto Rico para el año 2006.
Lugar de
disposición
Generación de lodos
( toneladas métricas)
Vertederos 15,589 – 67%
Incineración 0 – 0%
Barcelonesa 939 – 4%
Composta 6,183 – 27%
Humacao 451 – 2%
Total 23,162
Los vertederos típicos tienen un lugar designado con capas cubridoras de muy
poca permeabilidad para minimizar posibilidad de contaminación de aguas
subterráneas. Los biosólidos son depositados en los vertederos dentro de las capas y
son cubiertos con suelo arcilloso usualmente el mismo día. El suelo que cubre los
biosólidos es compactado para asegurar una baja permeabilidad y controlar la cantidad
de lluvia que se percola en el deposito de los cienos.
Este método tiene sus ventajas como:
• Los vertederos ofrecen la solución más simple de manejo de cienos
concentrando los lodos en una sola localización.
• El riesgo de segregar metales pesados y patógenos que se contienen en los
53
lodos es mínimo si se maneja y se mantiene adecuadamente. Además, es
requisito de ley que AAA caracterize químicamente los lodos al menos una
vez al año. Si los lodos analizados dieran en sus resultados trazas de
metales u orgánicos por encima de los niveles establecidos por EPA, los
mismos tendrían que ser tratados como material peligroso y no podrían ser
dispuestos en los vertederos.
• Es económico, solo se invierte en el transporte.
Sin embargo, también tiene sus desventajas como:
• Tiene un alto riesgo de contaminación del agua subterránea y el suelo es
arenoso ya que no está bien compactado.
• Los biosólidos no reciben tratamientos en los vertederos, por tanto continúan
siendo una fuente de alta contaminación particularmente en el nitrato-
nitrógeno y metales inmóbiles por muchos años. Los biosólidos no se
monitorean, su proceso de degradación ocurre naturalmente pero
reaccionando con todo lo que le rodea.
• Los depósitos de desperdicios sólidos se descomponen anaeróbicamente y
producen gas metano.
• Los químicos y nutrientes pueden poseer altos riesgos en acuíferos locales
por la escorrentía de lixiviados, especialmente cuando los vertederos no
tienen impermeabilización o aislamiento adecuada.
• Habría que monitorear frecuentemente los lixiviados, esto se debe hacer en
todos los vertederos.
• El acarreo de los biosólidos representa un alto riesgo ambiental en las vías
de rodaje o por accidentes que retrasen la llegada del camión a su destino
que puede ocurrir.
54
• La materia orgánica y los nutrientes para el suelo y las plantas se pierde en
el vertedero.
• Las tierras dedicadas a vertederos son irreversibles para otros desarrollos
potenciales la alta posibilidad de contaminación del terreno.
• No se recicla
La EPA estima que para el año 2007 una tercera parte de los vertederos que se
encuentran en operación en Puerto Rico cerrarán. Esto debido al manejo inadecuado de
los desperdicios, la pobre supervisión, escasez de terreno y no practicar el reciclaje de
una manera agresiva y efectiva. Es por eso que EPA enfatiza en la búsqueda de
alternativas para el manejo de los desperdicios sólidos en Puerto Rico como parte de
su campaña de reciclaje, todo esto en vías de un desarrollo sustentable.
Además de la utilización de los vertederos, existen otros métodos de disposición
que se podrían considerar al momento de disponer biosólidos en Puerto Rico. Estos son
la incineración, la inyección al terreno y la composta.
Otro método para disponer del cieno lo es la incineración, esta práctica resulta un
poco controversial entre el público y las comunidades ambientalistas y trae consigo
resistencia de parte de este grupo para operar. El proceso de incineración utiliza la
presencia de oxígeno ya que consume el material orgánico volátil con altas
temperaturas por combustión, reduce los biosólidos y produce una ceniza que
representa un 20% del volumen original. Además destruye los sólidos volátiles,
patógenos y degrada los químicos orgánicos tóxicos. En este proceso se necesitan
métodos de control como: precipitador electrostático húmedo y seco y filtros para el
particulado. Generalmente se utiliza cuando hay las alternativas de disposición son
escasas o las aplicaciones al terreno son inadecuadas. El tipo de biosólido a incinerarse
afectará la eficiencia del proceso. Por ejemplo los biosólidos generados en una planta
de aguas aguas primaria son los mas apropiados y los generados en plantas
55
secundarias son mas difíciles por el bajo contenido de sólidos volátiles y el alto
contenido de agua ( EPA, 1999).
En Puerto Rico existe una planta para incinerar los biosólidos, la misma está
ubicada en la avenida J. Kennedy en Puerto Nuevo. Esta en este momento no se
encuentra en operación ya que carece de los permisos necesarios y requeridos por
EPA. En el proceso de incineración se destruye completamente los materiales
constituyentes inertes por calor. El propósito de la incineración es reducir el volumen de
cienos, como una ceniza estéril. Tiene como meta tres objetivos principales como: secar
los cienos, destruir el contenido volátil por quema y producir residual de ceniza estéril.
Este tiene ventajas como:
• Reduce el volumen de biosólidos.
• Elimina pátogenos, destruye la mayor parte de químicos orgánicos y provee
energía.
• Convierte material orgánico del cieno en gas de combustión que se puede
utilizar como fuente de energía.
• Otros usos y desarrollos para las cenizas: bloques de concreto, suelo para
semilleros, materiales de carretera, cubierta de vertederos.
• Se recicla
Algunas de sus desventajas son:
• Algunos elementos no son destruidos en el proceso.
• Las emisiones del incinerador es colorido, requiere permiso por aire según la
ley de aire limpio.
• Costosa por ser un sistema sofisticado para remover particulado y el proveer
contenido energético.
• La ceniza usualmente es llevada a los vertederos, no reciclamos totalmente
56
ya que la ceniza ocupará espacio en los vertederos.
• Se pierde el beneficio potencial del uso de nutrientes y material orgánico
para las plantas y el suelo.
• Alto potencial de riesgo por el control de emisiones que produce.
Otra alternativa de disposición de biosólidos según el aval de la EPA es la
inyección de lodos al terreno pero en Puerto Rico solo se practica para disponer de los
lodos de la planta de aguas usadas de Barceloneta, sin embargo se podrían
implementar en municipios adyacentes a Barceloneta que compartan características
similares como por ejemplo la topografía no accidentada o llana y textura del suelo y
necesidades nutricionales, uso en la agricultura. La finca tiene un área de 1,137.50
cuerdas, la misma es dedicada a la producción de forraje y heno. Este método es
beneficioso ya que utiliza los biosólidos aplicados al terreno basado en la necesidad de
nutrición del cultivo y la composición de los cienos. También se puede mencionar las
ventajas y desventajas del mismo. Sus ventajas son:
• Busca el beneficio de reciclar las propiedades del suelo mejorando los
constituyentes y/o minerales que absorben los cultivos en la agricultura.
• Provee una forma de reciclar nutrientes y retornarlos al suelo de manera
segura.
• Agricultores se pueden beneficiar de la aplicación de los biosólidos a través
de la reducción de costos en fertilización.
• Aumenta el espacio poroso disponible para el crecimiento de las raíces y
permite la entrada de agua y aire en el suelo.
• Utilización inmediata de los biosólidos.
• Se recicla.
• No existe mucho riesgo.
57
Sus desventajas son:
• Metales y patógenos en el cieno, monitoría del agua subterránea y
superficial, suelos, vegetación.
• El grado de riesgo depende directamente de la calidad de los cienos, la
forma en el que el cieno es procesado y como el suelo inyectado es
manejado durante y antes de la aplicación.
• Se recomienda pretratamiento de los desperdicios entrando a las plantas
debido a la variedad y cantidad de desperdicio industrial que fluye en los
sistemas. Estos programas pueden contribuir efectivamente a reducir el
contenido de metales en el cieno.
• Con relación a la planta de Barranquitas no sería viable transportar los lodos
a Barceloneta por limitaciones de distancia y cantidad de lodos producidos
en Barranquitas.
• Utilizar esta practica de inyección en Barranquitas no seria posible por
limitaciones en su topografía, esta es bastante accidentada o montañosa.
Una alternativa que promete ser viable y ambientalmente segura y amigable lo es
la composta. La composta es el proceso por el cual los materiales sólidos son
descompuestos en la presencia de oxígeno a través de acción bacteriana y otros
microorganismos. Los biosólidos deshidratados son mezclados con aserrín, madera
picada o viruta que actúan como agente abultador absorbiendo el agua e incrementan la
porosidad de la mezcla. El resultado es un producto parecido al suelo. La composta
aerea el suelo. También mejora capacidad de retención de agua en el suelo y su
estructura por la adicción de materiales orgánicos. La composta provee lenta liberación,
término largo fuente de nutrientes, promueve desarrollo rápido de las raíces, reduce las
enfermedades por que fomenta microorganismos beneficiosos que reducen parásitos.
58
El mejoramiento suelo y las plantas resulta en la reducción del uso de fertilizantes y
plaguicidas. Al usar la composta, fertilizantes, metales, químicos orgánicos y plaguicidas
tienen menor capacidad de moverse y contaminar el agua de superficial y subterránea.
La composta también ayuda a prevenir la erosión por el aumento en la infiltración del
agua.
La composta en cambio de los rellenos sanitarios reduce la formación de gas
metano. Existen varios métodos de composta, estos son: pila estática, pila aereada
pasiva, pila aereada estática, volteado y sistema en contenedor.
En Mayagüez, Puerto Rico el método utilizado es pila aereada estática. Este ha
tenido mucho éxito durante su desarrollo y ejecución. En este los ingredientes se
mezclan y se forman en una fila larga. Al finalizar la construcción se cubre con
composta terminada, madera o aserrín (capa de 10 - 15 centímetros) para insular
olores. La aereación se provee a través de abanicos internos aereadores para forzar
aereación. (tiempo, temperatura).Tamaño general 3 – 6 metros ancho, 1 - 3 metros alto,
21 - 27 metros de largo. El costo es un poco más alto que el sistema pasivo por la
utilización de aereadores, monitoria y la utilización de personal.
La A.A.A. anualmente prepara un informe requerido por EPA específicamente
para la caracterización química de los lodos de alcantarillado sanitario. A continuación
tablas de los informes sobre la caracterización química de los biosólidos para el año
2006 para Mayagüez y Barranquitas respectivamente. Esta data nos muestra la calidad
de los lodos de ambas plantas.
59
Tabla 4.06. Informe de Caracterización química (AAA) para biosólidos de
Mayagüez 2006.
Parámetro Resultado
2,4,5 "trichlorophenol" ND
2,4,6 "trichlorophenol" ND
2,4 "dinitrotoluene" ND
"Hexachlorobenzene" ND
"Hexachlorobutadiene" ND
"Hexachloroethane" ND
"m,p - Cresol" ND
"Nitrobenzene" ND
"0 - Cresol" ND
"Pentachlorophenol" ND
Piridina ND
pH 6.33
" Paint Filter Test" 0
"Releasable Cyanide" BDL
Releasable Sulfide" BDL
Parámetro Resultado
1,1 Dichloroethene ND
1,2 Dichloroethene ND
1,4
Dichlorobenzene ND
2- Butanone ND
Benzeno ND
" Carbon
Tetrachloride" ND
Clorobenzeno ND
Cloroformo ND
"
Tetrachloroethene" ND
" Trichloroethene" ND
" Vinyl chloride" ND
60
Tabla 4-06. continuación.
Parámetro Resultado
Pesticida- " Chlordane" ND
Pesticida - " Endrin" ND
Pesticida - " Gamma- BHC" ND
Pesticida - " Heptachlor" ND
Pesticida - " Heptachlor
epoxide" ND
Pesticida - " Toxaphene" ND
Pesticida - " Methoxychlor ND
Herbicida - " 2,4,5 -TP ND
Herbicida - " 2,4 D ND
Parámetro Resultado
Arsénico BDL
Bario 0.184
Cadmio BDL
Cromio BDL
Plomo BDL
Selenio BDL
Plata BDL
Mercurio BDL
TPH as DRO C10-
C18) 148
TPH as DRO C6-
C10) ND
61
Tabla 4.07. Informe de Caracterización química (AAA) para biosólidos de
Barranquitas 2006.
Parámetro Resultado
Arsénico BDL
Bario 0.15
Cadmio BDL
Cromio BDL
Plomo BDL
Selenio BDL
Plata BDL
Mercurio BDL
TPH as DRO C10-
C18) ND
TPH as DRO C6-
C10) ND
Parámetro Resultado
Pesticida- " Chlordane" ND
Pesticida - " Endrin" ND
Pesticida - " Gamma- BHC" ND
Pesticida - " Heptachlor" ND
Pesticida - " Heptachlor
epoxide" ND
Pesticida - " Toxaphene" ND
Pesticida - " Methoxychlor ND
Herbicida - " 2,4,5 –TP ND
Herbicida - " 2,4 D ND
62
Tabla 4.07. continuación.
Con este patrón en los informes de caracterización química podemos llegar a la
conclusión que los biosólidos de las plantas son seguros. Así la práctica de composta
como alternativa se puede considerar para el manejo de biosólidos de la planta de
aguas usadas de Barranquitas.
Parámetro Resultado
2,4,5 "trichlorophenol" ND
2,4,6 "trichlorophenol" ND
2,4 "dinitrotoluene" ND
"Hexachlorobenzene" ND
"Hexachlorobutadiene" ND
"Hexachloroethane" ND
"m,p - Cresol" ND
"Nitrobenzene" ND
"0 - Cresol" ND
"Pentachlorophenol" ND
Piridina ND
pH 7.31
" Paint Filter Test" 0
"Releasable Cyanide" BDL
Releasable Sulfide" BDL
Parámetro Resultado
1,1 Dichloroethene ND
1,2 Dichloroethene ND
1,4
Dichlorobenzene ND
2- Butanone BDL
Benzeno ND
" Carbon
Tetrachloride" ND
Clorobenzeno ND
Cloroformo ND
"
Tetrachloroethene" ND
" Trichloroethene" ND
" Vinyl chloride" ND
63
El costo sería menor en comparación con la planta de composta de Mayagüez, ya
que la planta de Barranquitas sería más pequeña y se adaptaría un sistema menos
sofisticado y por lo tanto más económico. Sin embargo para el desarrollo se buscarían
alternativas de pareo de fondos entre diferentes agencia de gobierno como: AAA, DA y
el municipio.
Esta iniciativa es práctica ya que fomenta la sustentabilidad. Con esta base
podríamos evaluar el manejo y la disposición de lodos en Puerto Rico por áreas y
determinar proyectos similares para beneficio de todos contando con la colaboración de
agencias del gobierno de Puerto Rico incluyendo EPA.
64
Capítulo Cinco
Discusión
El objetivo de este trabajo fue estudiar la situación actual de la generación de
lodos de alcantarillado sanitario y la disposición final de este material. Con este fin se
utilizó como marco de referencia o instrumento de medición el proyecto de composta
de Mayagüez. Durante toda la investigación se estudió con detenimiento la cantidad de
lodos generada, procesos de manejo y disposición de los lodos de alcantarillado
sanitario en Puerto Rico. Según los informes de AAA del 2005 al 2006 el porcentaje de
lodos procesados a través de la composta ha aumentado de un 11% a 27%, esto
significa que se compostó aproximadamente 4,108 toneladas de lodo mas comparando
estos dos años. Esto significa que este método está siendo efectivo.
A través de este innovador proyecto en Mayagüez avalado por la EPA conocimos
todo lo que conlleva el proceso de la composta, sus ventajas y desventajas y la
aceptación en el sector agrícola de Puerto Rico.
Durante este estudio constatamos que proyectos dedicados a la reutilización de
lodos de alcantarillado sanitario en Puerto Rico y Estados Unidos están avalados y
documentados por la EPA entorno al funcionamiento y a todos los beneficios
encontrados al procesar estos desperdicios. La hipótesis de este estudio fue basada en
estudiar si la práctica de composta de lodos de alcantarillado sanitario era una
alternativa práctica, efectiva y económicamente viable para la reducción y manejo
adecuados de estos desperdicios. Basado nuestro proyecto de investigación en el
análisis de esta práctica nuestra hipótesis fue aceptada. Sin embargo, para llevar a
cabo un proyecto composta y que el producto sea de la mejor calidad o clase A durante
el proceso se debe cumplir con ciertas condiciones físicas y químicas como aparece a
continuación en la siguiente tabla.
65
Tabla 5.08. Condiciones físicas y químicas para
composta (EPA, 1981).
Discusión de Resultados
El método recomendado para el municipio de Barranquitas es el volteado. En el
sistema de volteado, los biosólidos y el agente abultador se mezclan y forman pilas
abiertas. Las pilas se voltean frecuentemente para introducir oxígeno a través de la
aereación dentro de la pila y garantizar la humedad adecuada. Se necesita tener
espacio suficiente para compostar los ingredientes formando filas largas de material
mezclado. Dimensiones típicas de 0.91-1.82 metros de alto, 3.04- 3.65 metros de largo.
También requiere monitoria de temperatura inicial de 55°C y medidas de la actividad de
la pila para determinar las frecuencias del volteo. El mantener temperaturas altas sobre
los 55°C y bajo el porciento de humedad además de mantener la aereación constante
según sea necesario son aspectos de suma importancia que se debe monitorear al
momento de comenzar el proceso de composta. El tiempo de duración de este proceso
Condiciones del lodo Requerimientos
Tiempo y temperatura 55° C 5 volteadas
Humedad 40-65%
Oxígeno 5-15%
Ph 5 a 11
C/N/ inicial 30 a 10
Sólidos volatiles 35%
Tiempo a compostar 21 a 30 dias
Tiempo de curado 30 dias
66
podría ser menos de tres meses, dependerá del volteado. Generalmente la composta
tarda 21 dias para su estabilización y 3 a 4 semanas para el curado, esto para
garantizar la eliminación de los patógenos.
La composta en general posee muchos beneficios como mejoramiento del suelo,
ayuda el crecimiento de las plantas y ayuda a evitar la contaminación. Es un producto
con valor potencial, como acondicionador del terreno, obtenido de la biodegradación
controlada de desechos orgánicos. Es una excelente fuente de material orgánico que
provee los nutrientes que necesitan las plantas. Ayuda a mejorar la composición del
terreno, al permitir una mejor aeración y al aumentar la capacidad de mantener la
humedad del terreno.
Es por eso que durante esta investigación exploramos esta alternativa como
efectiva y ambientalmente segura para el manejo de lodos de alcantarillado sanitario en
Puerto Rico. La planta de composta con biosólidos de Barranquitas servirá como
instrumento de medición para implantar plantas como esta en municipios adyacentes a
Barranquitas, tales como Comerio, Naranjito y Orocovis.
Conclusiones
Hoy en día de 78 municipios de Puerto Rico solo 33 mantienen sus vertederos en
operación sin embargo, 30 de estos no están en cumplimiento según reglamentaciones
federales y solo 3 si cumplen pero parcialmente como por ejemplo los vertederos de
Carolina, Humacao y Ponce. La disposición actual de biosólidos de Barranquitas y de la
mayoría de las plantas de tratamiento de Puerto Rico es en el vertedero de Ponce. Esta
situación trae consigo un riesgo ambiental inminente por el acarreo del material,
limitación de espacio al vertedero y no permite la reutilización y los beneficios que
proveen los biosólidos.
Durante esta investigación concluimos que la alternativa de la composta es
efectiva, económicamente viable, realizable y necesaria hoy en día en Puerto Rico para
67
el manejo y la disposición de los biosólidos. Con esta práctica contribuimos el
alargamiento de la vida útil de los vertederos de la isla, reutilizamos de forma
beneficiosa los biosólidos y aportamos al reciclaje , fomentando la sustentabilidad en
Puerto Rico.
Recomendaciones
A través de esta propuesta interesamos establecer la primera planta de Composta
de Biosólidos del área central de Puerto Rico. El propósito es contribuir a la protección
del medio ambiente, mediante la reutilización de los lodos generados en las Plantas de
Tratamiento de Aguas Usadas.
El Departamento de Reciclaje del municipio de Barranquitas recientemente inició
un proyecto de producción de composta orgánica, junto al mismo se recomienda
integrar la producción de composta con biosólidos. El método recomendado es el
volteado. Para amortiguar costos se recomienda adiestrar el personal de la división de
reciclaje para operar en conjunto al proyecto iniciado.
• Localización: Facilidades actuales del Departamento de Reciclaje , Bo.Nuevo
Barranquitas ( entrada al vertedero), Seguridad 24hrs/dia
• Material vegetativo o ingredientes
o El material vegetativo que llega a la división de reciclaje
o Recogido de paletas de Madera
o Residuos de poda efectuada por AEE, técnica de Barranquitas.
o Biosólidos de la planta de aguas usadas de Barranquitas
• Identificar el Mercado
o El producto será ofrecido al público dedicado a la agricultura, agrónomos,
contratistas de jardines, productores de plantas ornamentales,
localizados en Barranquitas y Aibonito. (venta de composta –$15.00 yd.³
y venta de viruta –$14.00yd.³).
68
• Estrategias del mercado (Artículos Promocionales , Seminarios Educativos,
“Open House” y Utilización de los medios de comunicación).
• Costos Equipo Operacional (trituradora $5,100.00, Tractor - $40,000.00,
aditamento para cargador frontal $9,000.00 y cargador frontal $42,500.00).
• Costo Total del proyecto aproximadamente: $125,000 - $300,000 (incluye
asesoría para diseño de la planta y permisología).
• Fondos para realizar el proyecto : Pareo de fondos – AAA, DA, municipio.
Limitaciones
1. Debilidades del Producto
• Puede producir mal olor en un ambiente menor de 5 miligramos por litro de
oxigeno debido a la descomposición anaeróbica.
• Deberá ser lo suficientemente estable entiéndase condiciones de humedad
requeridas como para poder almacenarse o aplicarse al terreno sin generar
olores o calor excesivo.
• Concentración de sólidos en el cieno (1% ).
• El material activo o composta puede incendiarse con facilidad debido al calor
generado durante la acción bacteriana.
2. Oportunidades del mercado
• Es un recurso que ahorra dinero y ayuda al ambiente.
• Pueden ser utilizados para abonar los predios de siembra sin peligro de
contaminar los cuerpos de agua.
• Es un producto versátil.
• Reduce el uso de fertilizantes químicos y pesticidas.
• Su utilización, reduce los costos de irrigación.
• Estabiliza el pH del terreno.
69
• Reduce la erosión y la sedimentación del terreno.
3. Fortalezas del producto
• Es un producto natural, liviano y manejable.
• Es una fuente excelente de material orgánico.
• Ayuda a mejorar la composición de la tierra.
• Contribuye a la buena aeración y la capacidad de mantener la humedad del
suelo.
• Tiene una composición baja de sales solubles.
• Es una fuente de nutrientes para las plantas.
• Ayuda a prevenir algunas enfermedades en las plantas.
• Es un producto natural, liviano y manejable.
• Es una fuente excelente de material orgánico.
• Ayuda a mejorar la composición de la tierra.
• Contribuye a la buena aeración y la capacidad de mantener la humedad del
suelo.
• Tiene una composición baja de sales solubles.
• Es una fuente de nutrientes para las plantas.
• Ayuda a prevenir algunas enfermedades en las plantas.
4. Amenazas del mercado
• El tiempo climatológico.
• La importación de otros productos en el mercado.
• Otros fertilizantes químicos.
• La ausencia del desarrollo agrícola.
• La economía del país.
• El acopio selectivo de material vegetativo.
70
• Regulaciones en la utilización de composta preparada con cienos sanitarios.
• Limitaciones técnicas para el acopio de material vegetativo.
• Hay que disponer del material que queda carbonizado, después de ocurrir
algún incendio.
71
Literatura Citada
AAA – Autoridad de Acueducto y Alcantarillado. 2003. Manual para la operación para la
operación de Plantas de Aguas Usadas. Puerto Rico. LRV Environmental,
Inc.118p.
AAA – Autoridad de Acueducto y Alcantarillado. 2003. Adiestramiento cumplimiento
y control de calidad. LRV Environmental, Inc.,91p.
EPA – Environmental Protection Agency.1999. Biosolids, Generation, Use and
Disposal in the United States: 1-57p. via internet Dic.2006.
EPA - Environmental Protection Agency .1981. Composting Processes to Stabilize
and Disinfect Municipal Sewage Sludge. 1-34p.
López, D.1999. El ambiente y las leyes en Puerto Rico. Puerto Rico: Publicaciones
Paraíso. xviip.
Ron, A. 2003. The practical guide to compost marketing and sales. USA: R.
Alexander Associates, Inc. 39-66p.
Spellman, F. 2003. Wastewater biosolids to compost. Lancaster, PA: Technomic
Publishing Co, Inc. 84-175p.
Walter, T. 2001. Microbiología. Indiana: Mcgraw-Hill, Inc.2-51p.
Tchobanglous, G, H. Theisen and S. Vigil. 1993. Integrated Solid Waste Management.
Estados Unidos: Mcgraw-Hill, Inc. 671-715p.
72
73
Glosario de Términos
Agua Subterránea: Agua bajo la superficie del terreno en una zona de
saturación.
Agua Superficial: Término según se define en el Reglamento Estándares de
Calidad de Agua de Puerto Rico.
Biosólidos: Cienos generados a partir de materia orgánica.
Cieno: Cualquier desperdicio sólido, semisólido o líquido generado en cualquier
planta de tratamiento de aguas usadas, en plantas de tratamiento de agua
potable, o en unidades de control de emisiones atmosféricas. Esta definición no
incluye efluentes tratados de plantas de tratamiento de aguas usadas.
Composta: Material útil para el acondicionamiento del terreno obtenido a través
de la transformación bioquímica de un sustrato orgánico mediante un proceso
que ocurre naturalmente o es controlado de manera artificial.
Contaminación: Degradación de la calidad natural del ambiente como resultado
directo o indirecto de las actividades humanas.
Contaminación por Desperdicios Sólidos: La presencia en el terreno o cuerpo
de agua de cualquier materia que pueda, entre otras cosas:
- afectar de forma negativa la salud y bienestar humano;
- alterar negativamente la vida animal o vegetal;
- ser desagradable o que interfiera con el disfrute de la vida o propiedad;
- puedan infringir las leyes o reglamentos aplicables.
Curado: Proceso mediante el que material orgánico que ha experimentado la
rápida etapa inicial de descomposición es finalmente estabilizado en un material
74
tipo humus.
Desperdicios Sólidos: Cualquier basura, desecho, residuo, cieno u otro
material descartado o destinado para su reciclaje, reutilización y recuperación,
incluyendo materiales sólidos, semisólidos, líquidos o recipientes que contienen
material gaseoso generado por la industria, comercio, minería, operaciones
agrícolas o actividades domésticas. Esta definición incluye:
- materias que han sido desechadas, abandonadas, o dispuestas
- material descartado o materias a las que les haya expirado su utilidad o
que ya no sirven a menos que sean procesadas o recuperadas.
Esta definición no incluye materiales sólidos o disueltos en el alcantarillado
sanitario o en el reflujo de la irrigación de terrenos. Tampoco incluye descargas
industriales de las fuentes precisadas sujetas a un permiso requerido por la Ley
Federal de Agua Limpia del 1973, ni fuentes nucleares especiales o productos
derivados, según definidos por la Ley Federal de Energía Atómica de 1954.
Desperdicios Sólidos No Peligrosos: Cualquier desperdicio sólido que no
esté conforme con la definición de desperdicios sólidos peligrosos de este
Reglamento.
Desperdicio Vegetal: Totalidad o porción de árboles, ramas de árboles, hojas,
desechos de jardines, arbustos, grama, yerba o cosechas.
Disposición: Desechar definitivamente desperdicios sólidos mediante descarga,
destrucción, depósito, inyección, dispersión o filtrado que se realice dentro del
terreno o sobre éste, a un cuerpo de agua o al aire. También se considerará
disposición como el procesamiento de desperdicios sólidos para convertirlo en
materia prima para otro proceso o convertirlo en un producto reutilizable. La
exportación también se considera disposición.
Escorrentía: Agua de lluvia, lixiviados u otros líquidos que fluyen hacia o desde
75
cualquier parte de una instalación de desperdicios sólidos.
Humus: Materia orgánica en un sistema, excluyendo aquella porción
identificable como biomasa inalterada o parcialmente alterada (partes de plantas
o microorganismos).
Incineración: Proceso de oxidación termal controlada de cualquier materia.
Junta de Calidad Ambiental: Organismo del Gobierno de Puerto Rico creada
por la Ley Número 9 del 18 de junio de 1970, según enmendada (12 L.P.R.A.
§1121 et seq.), conocida como la Ley sobre Política Pública Ambiental.
Lixiviados: Líquido que se ha infiltrado a través o ha drenado, de desperdicios
sólidos y que contiene materiales o componentes de tales desperdicios que son
solubles, parcialmente solubles o se encuentran suspendidos.
Material Putrescible: Material que puede ser descompuesto por
microorganismos anaeróbicos con tal rapidez que ocasione estorbos, tales como
olores objetables.
Municipio: Entidad gubernamental creada de acuerdo con el Artículo 6, Sección
1 de la Constitución del Estado Libre Asociado de Puerto Rico.
Persona: Entidad jurídica, persona natural o grupo de entidades privadas o
públicas que tengan responsabilidad sobre cualquier actividad controlada por
este Reglamento. Esto incluye agencias federales y estatales, municipios,
consorcios y corporaciones públicas y privadas, asociaciones, cooperativas,
fideicomisos y sociedades.
Sistema de Relleno Sanitario: Cualquier instalación o parte de ella, en la que
se disponen desperdicios sólidos no peligrosos. Dicha disposición se realiza
mediante el esparcimiento en capas. Cada una es compactada al volumen
práctico más pequeño y separada por la aplicación diaria de material de relleno
o material alterno aprobado, para reducir al mínimo los riesgos para la salud, la
76
seguridad pública y el ambiente, y minimizar lo que sea desagradable a los
sentidos humanos.
Sólidos Volátiles: Porción de sólidos que se pierden cuando los ingredientes
que se utilizan para hacer composta se exponen al proceso de compostación a
cincuenta y cinco (55) grados Celsius en la presencia de aire en exceso.
U.S. Environmental Protection Agency (Agencia Federal de Protección
Ambiental): Organismo del gobierno de los Estados Unidos de América
encargado de la protección del ambiente creado bajo el Plan de Reorganización
Número 3 del 1970 (40 Code of Federal Regulations Part 1).
Valor Agronómico: Cantidad suficiente de nutrientes necesarios para el
crecimiento de plantas. Todas las fuentes de nutrientes, incluyendo el estiércol
animal y los fertilizadores químicos deberán considerarse al determinar el valor
agronómico.
Vector: Cualquier animal que pueda transmitir enfermedades a humanos o a
otros animales, o que pueda causar molestias a la comunidad aledaña a la
instalación.
