Coagulación - Floculación - Sedimentación Lixiviados

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Coagulación - Floculación - Sedimentación Lixiviados

  1. 1. CONTAMINACIÓN Y TRATAMIENTO DE LIXIVIADOSDANIEL FELIPE GÓMEZ MUÑOZPROYECTO DE INVESTIGACIÓNASESORA VIVIANA VALENCIA ZULUAGACOLEGIO AMERICANO DE CALIPRODUNDIZACIÓN DE INGENIERÍASSANTIAGO DE CALI2012
  2. 2. Nota de Aceptación________________________________________________________________________________________________________________________________Jurado________________________________JuradoSantiago de Cali, 24 de Mayo de 2012.
  3. 3. DEDICATORIA
  4. 4. TABLA DE CONTENIDOPág.RESUMEN 7ASBTRACT 81. INTRODUCCIÓN 92. MARCO CONCEPTUAL 132.1 RELLENO SANITARIO: 132.1.1 DEFINICIÓN 132.1.2 RESIDUOS SÓLIDOS 132.1.4 DEGRADACIÓN DE RESIDUOS EN UN RELLENO SANITARIO 152.2 LIXIVIADOS POR PERCOLACIÓN 172.3 TRATAMIENTO POR COAGULACIÓN-FLOCULACIÓN-SEDIMENTACIÓN 183. OBJETIVOS 213.1 OBJETIVO GENERAL 213.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 214. METODOLOGÍA 224.1 REVISIÓN DE MATERIAL BIBLIOGRÁFICO: TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DELIXIVIADOS. 224.2 LIXIVIADOS: ¿POR QUÉ SON PELIGROSOS? 224.3 TRATAMIENTO POR COAGULACIÓN–FLOCULACIÓN-SEDIMENTACIÓN 235. RESULTADOS 245.1 REVISIÓN DE MATERIAL BIBLIOGRÁFICO: TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DELIXIVIADOS. (TABLAS REMOCIONES) 24
  5. 5. 5.1.1 BIOLÓGICOS 245.1.2 FÍSICOS Y QUÍMICOS 275.1.3 BIOLÓGICOS + FISICOQUÍMICOS 285.2 LIXIVIADOS: ¿POR QUÉ SON PELIGROSOS? 295.3 TRATAMIENTO POR COAGULACIÓN-FLOCULACIÓN-SEDIMENTACIÓN EN LIXIVIADOS356. CONCLUSIÓNES 467. GLOSARIO 478. BIBLIOGRAFÍA 49
  6. 6. RESUMENEl tratamiento de lixiviados es uno las situaciones más complejas con las que el hombredebe tratar en un relleno sanitario, bien sea, por capacidad contaminante que tienen contrael medio ambiente y propio ser humano. Los lixiviados son líquidos producidos porbiodegradación de basuras y la percolación de la precipitación de aguas lluvias, generandoun líquido altamente tóxico, rico en metales pesados. Las características más propias deestos líquidos son su color oscuro y malos olores, además de cargas contaminanteshaciéndolos difíciles de tratar, principalmente cuando son lixiviados viejo siendo los másdifíciles de degradar; se puede generalizar, según las investigaciones hechas, que loslixiviados recién producidos tienen eficientes remociones en tratamiento biológicos, y losestabilizados con los tratamiento físico químicos.Para esta investigación se tomaron los lixiviados de corregimiento de Presidente, de una desus lagunas, presentando una combinación de lixiviados nuevos y viejos. De esta extracciónse destinaron parte del lixiviado para el riego de una duranta durante quince días,observándose efectos a corto plazo de contaminación. La otra parte del lixiviado fuedestinado a las pruebas de beakers, con parámetros fijos de procedimiento comoconcentración de coagulante al 5%, volúmenes de lixiviado de 400 ml, Tiempos de mezclasrápida y lenta (TMR y TML) de 1 y 5 min, Tiempo de sedimentación de 1 hr, y tres dosis decoagulante de 1500, 2500 y 3500 mg /L, resultando la última dosis mencionada con mayorremoción de color, según se puede apreciar empíricamente.Palabras claves: Lixiviados, Tratamiento fisicoquímico, coagulante, prueba de beakers,material bibliográfico, riego de durantas.
  7. 7. ASBTRACTThe treatment of leachate is one the most complex situations which the man should try in alandfill either by polluting capacity they have against the environment and humanbeing. Leachate is liquid produced by biodegradation of waste and the percolation ofrainwater precipitation, generating a highly toxic liquid, rich in heavy metals. Thesalient characteristic of these liquids are its dark color and odor, as well as pollutantloads making them difficult to treat, especially when they are leached old being themost difficult to degrade, it can be generalized, according to investigations, the newlyproduced leachate have efficient biological treatmentremovals, and stabilizedon the physico-chemical treatment.For this investigation were taken leachates from village of President, one ofits lakes, presenting a combination of new and old leachate. The extractions ofthe leachate were used to irrigate a duranta for two weeks, showing short term effects ofpollution. The other part of the leachate was designed to test beakers, with fixedparameters of the procedure as coagulant concentration to5%, leaching volume 400ml, mixing times of fast and slow (MTF and MTS) of 1and 5 min, settling time of 1 hr, and three doses of the coagulant, 1500, 2500and 3500 mg/ L, resulting in the abovementioned last dose with greater color removal, as can beseen empirically.Key words: Leachate, Physico-chemical treatment, coagulation, test beakers,literature, durantas irrigation.
  8. 8. 1. INTRODUCCIÓNLos residuos sólidos son generados de todas las actividades del hombre, muy comúnmentedenominados como “basuras”. En un principio los desechos eran sólo biodegradables,principalmente desechos de basuras pero a medida que fue adaptándose a cambios como laModernización, fueron cambiando sus formas de vida y en general, sus desechos, y apareciendo otros de difícil biodegradación como los son los residuos hospitalarios,industriales y radioactivos, produciendo problemas desde la clasificación y recolección,hasta la disposición final de sus desechos (Collazos, 2001) p. (16-17).En las últimas décadas, el hombre ha buscado la forma más adecuada de deshacerse de susdesechos, con técnicas como el compost, incineración y el vertido principalmente, pero conresultados que desencadenan problemas medioambientales que soluciones. El método deeliminación más usado de los mencionados es el vertido, que por su funcionamiento hadejado sitios de descargas abandonados, aguas contaminadas, suelos tóxicos y muchosotros lugares de deposición con riesgo de explosión por metano; pero cuando el vertidocumple con unas especificaciones técnicas de diseño y legislación, se denomina RellenoSanitario, que básicamente lidia con una de los problemas más complejos de resolver comolos son los lixiviados. En la peor de las circunstancias, donde el método de eliminación esun Botadero a cielo abierto este inconveniente se agrava aún más, ya que no se cuenta conningún sistema de recolección de lixiviados ni tratamiento, ocasionando contaminación de
  9. 9. suelos y aguas superficiales aledañas por escurrimiento superficial y aguas subterráneas porinfiltración (Agudelo y Valencia, 2006) p. (1-2).Se requiere en consecuencia, un tratamiento para los lixiviados que permita remover suscargas orgánicas, y poder ser descargados a un cuerpo de agua. Para esta situación se tomacomo ejemplo el vertedero de Navarro, debido a que sus lixiviados pueden tenerrepercusiones en zonas aledañas al sitio en donde están las lagunas de almacenamiento deaproximadamente 431.527 metros cúbicos de estos líquidos, ya que es un botadero que nopresenta previa impermeabilización del terreno ni drenaje de sus lixiviados producidos (ElTiempo, 12 Abril de 2012).Como se mencionó anteriormente, en los botaderos a cielo abierto se presentan diversosproblemas por la sola estancia de los líquidos residuales., consecuentes del mal manejo deestos sitios, entre ellos, la contaminación que se genera superficialmente y a nivelsubterráneo. La contaminación que se puede presentar superficialmente por mal manejo delixiviados, es la de recursos hídricos superficiales, en nuestro caso, más específicamente sehabla del sistema hidrológico del río Cauca, que lo conforman la Madre Vieja del ríoCauca, el Río Cauca y el Canal CVC sur. Una evidencia de ello, es la contaminación queestá percibiendo la madre vieja de río cauca, que se ubica en el costado oriental delbasurero, por recibir los lixiviados, como se muestra en la Figura # 1. En lo relacionado conlos otros dos conformantes del sistema hidrológico, el diario El País (Enero 27 de 2005),asegura que funcionarios de Emsirva, de manera ilegal, arrojaban lixiviados a canal CVCsur por medio de una manguera que estaba conectada a una motobomba, ubicada a lasorillas del canal. Esta fue y es una situación muy crítica, debido a que las aguasprovenientes de este canal desembocan en el río cauca, a más o menos 4 Km de la
  10. 10. bocatoma de la planta de potabilización Puerto Mallarino, que abastece aproximadamenteal 70 % de la comunidad caleña y gran parte de Yumbo.Figura #1. Contaminación de Madre Vieja del río Cauca por lixiviados.Fuente: Adaptado de Agudelo y Valencia, (2006).También, como lo muestra Mendoza (2007) en su investigación, se determinó que en unárea de 4 km² alrededor del vertedero se encontraron concentraciones de metales pesadotales como Mercurio y Zinc, donde ambos compuestos presentan una tendencia deconcentración hacia el noroeste del vertedero, muy posiblemente producidos el basurero yaque éstos pueden generar lixiviados altamente tóxicos, ricos en metales pesados.En cuanto a la contaminación subterránea que se puede dar por presencia de lixiviados, esalta, principalmente cuando son terrenos no impermeabilizados, debido a que por estaineficiencia, se permite la infiltración de lixiviados con el riesgo de contaminación deacuíferos subterráneos, con mayor posibilidades si los suelos tiene un nivel freático alto.
  11. 11. Los problemas de contaminación subterránea tienen un referente, la pluma contamínate. LaCVC (2001) realizó un arduo trabajo en el que de manera preliminar, pudo determinar elimpacto que tendría, específicamente la contaminación del acuífero subterráneo, donde lapluma no tienen un óptimo avance, debido a que la velocidad del flujo subterráneo es de 1 a4 cm/Día.
  12. 12. 2. MARCO CONCEPTUAL2.1 RELLENO SANITARIO:2.1.1 DefiniciónUn relleno sanitario es aquel sitio donde finalmente se depositan residuos sólidos noreciclables ni aprovechables, agrupando en la menor área posible y cubriéndolos con unacapa de tierra al final de la jornada. Un relleno sanitario es diseñado de tal forma que noproduzca deterioro, o cualquier perjuicio al medio ambiente, o al menos, que minimice losimpactos ambientales, y reduzca los riesgos sanitarios que potencialmente puedengenerarse. En un relleno las reacciones y procesos propios de descomposición dentro delmismo relleno, son controlados mediante procesos previstos concebidos (Agudelo yValencia, 2006).2.1.2 Residuos sólidosLa producción de los residuos sólidos, comúnmente conocida como basura, es generada encada una de las actividades ejercida por el hombre, en la que estos materiales sonconsiderados por su poseedor como desechos sin ningún valor adicional y poder ser
  13. 13. recogidos para su tratamiento o disposición final. Éstos no se ajustan a un estándar, por lotanto, son muy diversos en sus características y composición según su origen.Tabla 1. Actividades generadoras de residuos sólidosActividades generadoras Componentes % del total de RSMResidencial y domiciliarioPapeles, cartón, plásticos, vidrio, textiles, metales50-75Comercial(Almacenes, mercados,restaurantes, hoteles, otros)Residuos comida, metales, residuosespeciales y peligrosos.10 a 20Institucional(Oficinas públicas, escuelas,universidades, servicios públicos)Semejantes al comercial5 a 25Industrial(Pequeña industria, y artesanías)Manufactura, confecciones.Procesos industriales, chatarra, demolido yconstrucción., cenizas5 a 30Barrido de vías y áreaspúblicas Residuos arrojados por peatones10 a 20Fuente: Jaramillo, (2002).ComposiciónLas basuras están compuestas por diversos materiales de desecho, a saber, de residuosorgánicos o materiales biodegradables e inorgánicos como los materiales inertes. Entérminos generales la composición de los RSM coincide en destacar alto porcentaje dedesechos putrescibles (entre 50 y 80 %), contenidos moderados de papel y cartón ( entre 8 y18 %), plástico y caucho (entre 3 y 14 %), y vidrio y cerámica ( entre 3 y 8 %), a nivellatinoamericano; en la ciudad de Cali, diariamente de las 1.700 toneladas de “desperdicios”,
  14. 14. un 58 % corresponde a materiales orgánicos, un 42 % restante equivale al materialreciclable; los cuales se agruparán, para los efectos buscados, en tres conjuntos (Jaramillo,2002; El País, 12 Mayo de 2012):Tabla 2. Agrupación de basuras, según su composición.Susceptible a descomposición Difícil descomposición AguaDesechos de comida TierraPapel ArenaCartón PlásticosTextiles Caucho VidrioMadera Metales no ferrosos y ferrososFuente: Collazos (2001)El primer grupo o sea los materiales susceptibles de descomposición y el agua, son los queintervienen en la descomposición generadora de Gases y Lixiviados.2.1.4 Degradación de residuos en un relleno sanitarioCuando los residuos sólidos, susceptibles a descomposición, son depositados en un rellenosanitario, su proceso de degradación puede darse desde el primer día en que sonconsignados, incluso antes. Teóricamente el primer año se descompone 15%, del segundoaño al quinto se descompone el 80%, y el 5% restante presenta se descompone desde elsexto al decimoquinto año de deposición. Dicha descomposición depende de lascondiciones del relleno, como lo son temperatura, humedad, pH, presencia de oxígeno,composición del residuo, material de cobertura y el grado de compactación.
  15. 15. Reacción global de descomposición, en términos cualitativos se puede expresar de lasiguiente forma (Collazos, 2001):Carbón, Hidrógeno, Oxígeno, Azufre, Nitrógeno más Agua, producen, Gas metano, Gascarbónico, Gas amonio, Sulfuro de hidrógeno y Agua (lixiviado).Pero en general cuando se trata de residuos domésticos, las cantidades de Azufre soninsignificantes, de tal manera que la anterior relación se simplifica, suprimiendo al Azufrecomo tal.Según (MINAMBIENTE, 2002; Qasim y Chiang, 1994; Bozkurt et. al. 2000) citados por(Agudelo y Valencia, 2006), y (Caicedo, 1992), los productos de la anterior reacción, losresiduos, en su mayoría son orgánicos para vertederos de rellenos municipales, se degradanprogresivamente a través de diferentes fases:Hidrólisis aerobia: Fase que comienza incluso antes de llegar al relleno. Loscomponentes orgánicos biodegradables sufren descomposición, microbiana, ya que haycierta cantidad de oxígeno atrapado dentro del relleno. Aquí los microorganismosconvierten algunos hidratos en azúcares simples, dióxido de carbono, agua y energía(temperatura entre 35 y 40 ºC).Hidrólisis y Fermentación: Debido a la disminución de oxígeno, se presentancondiciones anaerobias. En esta fase se transforman compuestos de alto peso molecular(lípidos, polisacáridos, proteínas, entre otros) en compuesto aptos para ser utilizadospor los microorganismos como fuente de energía.
  16. 16. Acetogénesis: Se destaca la acción organismos formadores de ácidos con producciónde ácidos orgánicos, como el ácido acético, y otros en pequeñas concentraciones comoel fúlvico y otros más complejos (húmicos). Por esto, y la poca producción de gashidrógeno, hay disminución de pH, y al mismo tiempo se incrementa la demandaquímica y bioquímica de oxígeno (DQO y DBO5) del lixiviado debido a la disoluciónde ácidos orgánicos.Metanogénesis: Continúan las condiciones anaeróbicas. Hay la presencia de laconversión (disociación) del ácido acético en metano y dióxido de carbono, razón porla que el pH del relleno aumenta a valores neutros, y la disminución del DQO y DBO5,y concentración de metales pesados.Maduración y estabilización: La mayoría de nutrientes se han separado con ellixiviado, los sustratos que quedan son de difícil o lenta descomposición, por lo quedisminuye considerablemente la generación de gases en el relleno (CH4 y CO2). Enesta fase, en lixiviado presencia ácido fúlvicos y húmicos, que son difíciles de degradarbiológicamente (DQO recalcitrante).Cuando el relleno está estabilizado las condiciones de sí mismo vuelven a ser aerobias.2.2 Lixiviados por PercolaciónA la producción total debido a la descomposición, se debe agregar los que se generan porefecto de las aguas lluvias que se precipitan sobre los terrenos cubiertos por los desechosdepositados, produciendo la infiltración sobre el material de cobertura superficial de losresiduos. En general el proceso de infiltración del agua, se presenta en dos etapas: la
  17. 17. primera netamente superficial y la segunda de interacción dentro de la capa del material decobertura.En cuanto a la primera fase se puede decir que una vez ocurra una precipitación, por aguaslluvias, esta agua se infiltra en la capa de cobertura. En la segunda etapa, inmediatamentedespués, el agua escurrida puede tener varios destinos: acumularse en dicha capa, puedeevapotranspirarse, o percolar hacia la basura subyacente. La aparición de este último casopermitirá afirmar que se generan lixiviados, en una cantidad igual a la percolada. (Caicedo,1992; Collazos, 2001).2.3 Tratamiento por coagulación-floculación-sedimentaciónEl tratamiento de agua el trabajo que pretende explicar la etapa de clarificación, queconsiste en la eliminación de partículas finas, se subdivide en coagulación-floculación-sedimentación. Este proceso es comúnmente aplicado por su simplicidad en laimplementación y operación, en plantas de tratamiento de agua potable, y también es unalternativas para el tratamiento de aguas residuales o altamente contaminadas con lo es elcaso de los lixiviados (Caicedo ,1993; Agudelo y Valencia, 2006).El proceso por coagulación-floculación-sedimentación, están basados en la dosificación dequímicos (llamados coagulantes), donde se evidencia un proceso de desestabilización departículas del modo que se produce la separación de las mismas, seguido, hay formación departículas coaguladas, un floc suficientemente grande y pesado como para sedimentar,produciendo lodo que se puede dar en grandes cantidades, dependiendo del coagulante
  18. 18. utilizado. Los químicos utilizados como coagulantes o floculantes están divididos en tresgrupos (Zouboulis et. al, 2004; citado por Agudelo y Valencia, 2006):1) Coagulantes inorgánicos tales como Sulfato de aluminio o Cloruro de polialuminio(PACI),2) Polímeros orgánicos sintéticos tales como los derivados de la poliacrilamida o iminade polietileno,3) Coagulante naturales tales como los biopolímeros.Las sales hierro, y las sales de aluminio son comúnmente usadas para esta tecnología detratamiento, en combinación con ayudantes de coagulación (como polielectrolitoscatiónicos, aniónicos o no iónicos).Adicionalmente, diferentes investigadores como Rivas et. al (2004), Monje y Orta deVelásquez (2004), Amokrane et. al (1997), Tatsi et. al (2003), Diamadopoulus (1994), yNtampou et. al (2005), citados por Agudelo y Valencia (2006), indican que las sales dehierro son efectivas y preferidas sobre las sales de aluminio.La mencionada desestabilización de partículas, se puede llevar a cabo por varios métodos,como:Absorción y neutralización de la carga: En este mecanismo los coloides que seencuentran suspendidos reaccionan con el coagulante, neutralizándose la carga. Eneste tipo de desestabilización, la concentración del coagulante incrementa a medidaque aumente lañ concentración coloidal.
  19. 19. Absorción y puente interparticular: Para llevar a cabo este mecanismo son usadoscompuestos naturales de cadenas molecularmente largas y múltiple cadenaseléctricas.Para este tratamiento se tienen varios parámetros para su procedimiento, como las dosis yconcentración de coagulante, pH, intensidad de mezcla, además de los tiempos de mezclas,referentes de la coagulación y la floculación, y el tiempo de sedimentación.
  20. 20. 3. OBJETIVOS3.1 OBJETIVO GENERALRealizar un estudio bibliográfico sobre el efecto contaminante de los lixiviadosgenerados en rellenos sanitarios y los diferentes métodos existentes para tratarlos.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOSRealizar una revisión de literatura de las tecnologías existentes para el tratamiento delixiviados generados en rellenos sanitarios.Demostrar el efecto contaminante de los lixiviados sobre el medio ambiente.Evidenciar una experiencia en cuanto al tratamiento de lixiviados mediante el procesofisicoquímico de coagulación-floculación-sedimentación.
  21. 21. 4. METODOLOGÍA4.1 Revisión de material bibliográfico: Tecnologías de tratamiento de lixiviados.La actividad que ayudará al cumplimiento de este objetivo, es la revisión de materialbibliográfico, que se encuentra a disposición en las Bibliotecas de CINARA y MarioCarvajal, pues son el destino de muchas Tesis, Guía medioambientales, Revistas, queabordan la problemática consecuente por la presencia de lixiviados. Y principalmente enellas se ve evidenciado el uso de tecnologías de tratamientos de estas aguas residuales, biensea por métodos Físicos, Químicos, Biológicos tal vez, o como en muchos casos, que haycombinaciones. De tal dinámica se quiere recolectar información referente a remociones deDQO, DBO5, PH, Color, metales pesados, que se hayan presentado.4.2 Lixiviados: ¿Por qué son peligrosos?Por medio de revisión a base de literatura de material bibliográfico, en los lugares yaselectos y mencionados, para evidenciar el impacto ambiental que se ha generado, ygenerará por la presencia de líquidos residuales contaminantes como lo son los lixiviados,en vertederos o bien sea el caso de los rellenos sanitarios. Posteriormente al estudio delmaterial, se efectuó la demostración del efecto que tienen estos líquidos sobre nuestromedio ambiental, actividad en la que se regó por quince días dos plantas, una con agua, y laotra con el lixiviados extraído durante 15 días, 100 ml cada una. Al final se compararánresultados, evidenciando contaminación la una de la otra.
  22. 22. 4.3 Tratamiento por Coagulación–Floculación-SedimentaciónPara el desarrollo de este objetivo, se trazaron unas actividades que se apreciaron comomenester. Se quiso ingresar al Relleno Sanitario de Presidente en Buga, con el permiso ycolaboración del Ing. Mauricio Arango, Subgerente de disposición final de los residuos,donde se encuentran las lagunas con el lixiviado generado, en una primera instancia. Unavez ingresado, se debe contar con ciertos implementos como lo son guantes de látex,además de envase de Agua Brisa con una capacidad de 18.9 litros, para la extracción, ydepósito del lixiviado.Una vez extraído el líquido de una de las lagunas, y contarse con una cantidad de 9 litros omás de lixiviado almacenado, se trasladaron 5 litros hasta el Centro de InvestigaciónCINARA, que se encuentra ubicado en el Universidad del Valle. Para efectuar laexperiencia de la tecnología de tratamiento de lixiviados por Coagulación-Floculación-Sedimentación, de antelación, se requirió contar con ciertas herramientas como tapa bocas,bata, gafas, además de Cloruro Férrico (FeCl3), que actuará como Coagulante, debido a quelas sales de hierro son efectivas y preferidas para la remoción de materia orgánicarecalcitrante obteniendo bueno resultados de Color y DQO.
  23. 23. 5. RESULTADOS5.1 Revisión de material bibliográfico: Tecnologías de tratamiento de lixiviados.(Tablas remociones)Está determinado por su composición química, la cual a su vez, está relacionada con lascaracterísticas y grado de estabilización de basuras o edad del relleno sanitario.En el mundo muchos investigadores se han dedicado a estudiar los procesos más efectivospara la depuración de lixiviados y así poder elegir el mecanismo más apropiadodependiendo de sus características. Los lixiviados jóvenes tienen como característica seraltamente biodegradable, debido a que tienen una alta relación DB5/DQO, por el contrariolos lixiviados más estabilizados presentan una débil relación, por lo tanto poseen una bajabiodegradabilidad. Consecuente con esto autores como Kang y Hwang (2000), Ntampou et.al. (2005), Rivas et. al. (2004), Tatsi at. al. (2003), Trebouet et. al. (2001), citados porAgudelo y Valencia (2006), mencionan que los tratamientos biológicos muestran ser másefectivos sobre los lixiviados jóvenes, en cambio, los tratamiento fisicoquímicos muestranmayor eficiencia de remoción, en los lixiviados estabilizados. A continuación se mencionany se describen los diferentes métodos investigados y desarrollados para este complejolíquido:5.1.1 Biológicos (EN PROCESO)Existen diversos estudios sobre el tratamiento de lixiviados por procesos biológicos, paramejorar la calidad éstos líquidos producidos por basuras domésticas. En general, loslixiviados recientemente producidos, en el cual el material orgánico consiste
  24. 24. fundamentalmente de ácidos grasos volátiles, pueden ser degradados fácilmente por mediobiológicamente en condiciones de laboratorio. Sin embargo, los líquidos residuales másestabilizados, una mayor proporción de la fracción orgánica consiste en material resistenterefractario, y por lo tanto tales lixiviados serán menos depurables por tratamiento biológico(Caicedo, 1992).En este tipo de tratamiento podemos encontrar, específicamente, dos sistemas: Aerobio yAnaerobio. En el tratamiento por procesos aeróbicos encontramos ciertas limitaciones quehacen, que la implementación de éste sistema, en rellenos sanitarios sea limitada:Hay excesiva producción de lodos (comparados con tratamientos anaerobios, tienencomo propiedad generar entre 4 a 20 veces más lodo).Desechos altamente concentrados pueden ser difíciles de manejar.En general requiere de altos tiempos de aireación y más nutrientes, lo que en síimplica, excesiva demanda de potencia para mantener el oxígeno disuelto necesario.Lodos Activados: En este proceso hay una gran aireación, con el fin de suministrar eloxígeno necesario para la oxidación biológica, además del contacto de los líquidosresiduales con grandes concentraciones de microorganismos. Las sustancias orgánicaspresentes son oxidadas, además de acción microbial, y convertidas en material inorgánicomás estable y en material floculento que puede ser removido fácilmente por sedimentación.El proceso que se evidencia en este proceso es el de agitación de las aguas residuales en unmedio aireado, para una posterior sedimentación del lodo, para la extracción delsobrenadante. Posteriormente parte de los lodos son recirculados, y otra parte sondesechados. Los lodos activados son cultivos microbiales compuestos por bacterias,
  25. 25. protozoos, y rotíferos. Las bacterias asimilan el material orgánico, los demás cumplen unafunción de pulimiento.El proceso de lodos activados logra altas eficiencias en la remoción de la materia orgánicade las aguas residuales, se requieren área relativamente pequeñas para tratar grandecantidades de desechos.En cuanto al tratamiento anaerobio, se pueden encontrar ciertas ventajas, referentes a lostratamientos aeróbicos. Se incluye la generación de gas metano y menor producción delodos; además, estos sistemas al no necesitar equipos de aireación, implica menos costospara la operación y mantenimiento. En este proceso, hay presencia de fermentación de lasmoléculas orgánicas, convirtiéndolas en ácidos grasos volátiles, tales como el acético,propinóico y butírico, aunque presenta una desventaja, y es que los microorganismobacterianos pueden ser inhibidos por valores ácidos de pH, y presencia de metales.Lagunas anaeróbicas:Caicedo (1992) menciona que: “son lagunas profundas, generalmente con entrada y salidade sus aguas a tratar. Para la conservación de la temperatura y condiciones anaeróbicas lasprofundidades pueden ser de hasta 6 metros. La estabilización se produce por unacombinación de los procesos de sedimentación, precipitación y conversión anaeróbica delmateria orgánico a metano y gas carbónico”.Las lagunas anaeróbicas son usadas para el tratamiento de residuos líquidos de altaconcentración. El efluente parcialmente tratado generalmente es llevado a otra etapa detratamiento para aumentar las eficiencias de remoción.
  26. 26. 5.1.2 Físicos y químicosEl tratamiento fisicoquímico es recomendado para el tratamiento de lixiviados debido a quecontienen químicos tóxicos que pueden inhibir el tratamiento biológico. Monje y Orta deVelásquez (2004), citados por Agudelo y Valencia (2006), mencionan que los ácidoshúmicos pueden ser removidos en el proceso de coagulación, mientras que todos los otroscompuestos del lixiviado requieren de un proceso más complejo, como por ejemplo, laoxidación química.El problema de la remoción de metales pesados ha sido estudiado en varias ocasiones,usando procesos fisicoquímicos como el de coagulación-floculación-sedimentación, comolo hizo Agudelo y Valencia (2006), que utilizó sales de hierro, cloruro férrico, y la mezclade compuesto sulfatados con sales de amonio, que tuvieron buenas remociones de Color,DQO y DBO5, Detergentes, Nitrógeno amoniacal y Cianuro, en su fase de verificación deresultados, evidenciando alta producción de lodos, al igual que Ramos (1998), contecnología de tratamiento de lixiviados fisicoquímicas, como coagulación-floculaciónigualmente, con sulfato de aluminio al 10%, y procesos de precipitación con calcio al 20%,con remociones no muy promisorias, en cuanto a pH, DQO, y metales.Estudios muestran que por el tratamiento de membranas se obtienen altos porcentajes deremoción de DQO, sulfatos y nitrógeno, produciendo agua de muy alta calidad.La oxidación química tiene la ventaja de que las sustancias contaminantes llegan a ser casicompletamente convertidas. Los procesos de oxidación química avanzada (AOPs), usan ensu mayoría, una combinación de oxidantes fuertes como la como el ozono (O3), o peróxidode hidrógeno (H2O2), con catalizadores como metales de transición, hierros, polvos
  27. 27. semiconductores, radiación o ultrasonido., teniendo buenos términos de eficiencia en laremoción de DQO.En los tratamientos por membranas vemos dos procesos comúnmente usados para eltratamiento de líquidos residuales: Ósmosis Inversa y Nanofiltración, aunque en sustecnologías y aplicaciones se muestran agrupaciones, más que un tratamientoindependiente.Robert Bergman (AWWA) en el año 2007, menciona que se utilizan estas tecnologías conmembranas con el objetivo principal de remover contaminantes disueltos. Se cumplegeneralmente tres procesos, pre tratamiento, proceso de membrana y pos tratamiento. Parala mayoría de casos, los porcentajes de remociones son excelentes, como Color, Nitrógeno,Metales pesados, en más de un 95 %.5.1.3 Biológicos + Fisicoquímicos (POR COMPLETAR)Aunque en ciertas ocasiones el tratamiento más eficiente para el lixiviado, en otras losprocesos fisicoquímicos lo son, muchos investigadores concuerdan, en sus mismasexperiencias, que las combinación de procesos es la mejor opción.Para encontrar la mejor combinación de procesos en cada caso de lixiviado a tratar, se hanrealizado diversas investigaciones. Hace unos años se desarrolló diferentes tecnologías detratamiento combinadas de ozonificación y algún proceso de purificación biológica,empleando el ozono antes del tratamiento biológico, y/o después de la “post- ozonización”con el objetivo de incrementar la remoción de materia orgánica. Se ha demostrado que laintroducción de ozono directamente dentro de un reactor de lodos activados puede mejorar
  28. 28. el tratamiento biológico y que con la ozonificación de los lixiviados biológicamentetratados en un sistema de recirculación podría incrementar la eficiencia de la bio-oxidación.5.2 Lixiviados: ¿Por qué son peligrosos?Impacto en el medio ambiente.La falta de conciencia en nuestras casas en momento de desechar nuestros residuos sólidos,una mala clasificación de material reciclable y de disposición final, tiene repercusiones queluego habrá que lamentar. Al no minimizar la cantidad de residuos sólidos, que se podríamediante el reciclaje, gran variedad de desechos, orgánico e inorgánicos serán dispuestosen rellenos sanitarios, o en la peor situación, en botaderos a cielo abierto sin adecuacionespertinentes para mitigar la contaminación.Vertederos con residuos sólidos no controlados tienen una consecuencia medioambientalinmediata en su entorno. La mayor preocupación ambiental asociada con un vertedero deresiduos peligrosos, como los lixiviados, es el riesgo de infiltración de estos en suelosaltamente permeables. En caso tal de que los lixiviados de infiltren subterráneamentedeterioraría la calidad de agua, además de provocar la disminución de oxígeno, consecuentede la contaminación; pero más grave aún son las plumas contaminantes que se mueven conflujo de aguas subterráneas propagando la contaminación.La contaminación superficial también se ve evidenciada, posiblemente, debido a que laproducción de lixiviado en vertederos en permanente, por la continua disposición debasuras, puede presentarse escurrimiento superficial por motivo de haber copado los diques
  29. 29. que mantienen al éste líquido residual confinado en lagunas. Cuando son lixiviadosaltamente tóxico, ricos en metales pesado, no sólo ayudaría al deterioro de los sueloaledaños si no que también afectaría la salud del mismo hombre.Por otro lado, uno de los riesgos más importantes a los que ve enfrentado un rellenosanitario es la captación de gases provenientes de la biodegradación de los residuos sólidosdispuestos. Si bien se sabe que mientras se descomponen las basuras biológicamente poracción de microorganismos, por estar en un medio anaerobio, hay desprendimiento decomponentes orgánicos conformados por cadenas de carbono, como el gas metano, y eldióxido de carbono. Estos gases son una de las tantas de fuentes de contaminación del aire,especialmente de cambios climáticos consecuentes del efecto invernadero.RIEGO DE DOS DURANTAS:Como se mencionó anteriormente, para demostrar el impacto que tiene los lixiviados en elmedioambiente, se regó durante quince (15) días dos plantas idénticas, 100 ml de agua ylixiviado diariamente, dejando evidencias fotográficas que lo evidencian.En los primeros tres (3) días no se demostraron cambios notorios más que la simplemarchitación y desfloración de muy pocas hojas de la duranta a la que se le regabalixiviado, puesto que su color y abundancia siguieron casi intactos.
  30. 30. Fotografía #. Primer día de RiegoA partir del cuarto día de riego continuo se evidencia un aumento de las hojas que sea hancaído por la resequedad producida por el lixiviado. Se tienen expectativas de que elcomportamiento de la planta mediante el riego será, posiblemente, el comportamiento quetendrán cuerpos vegetativos aledaños a un basurero a cielo abierto, en tal caso de que loslixiviados hayan llegado a tal destino. Poco a poco vemos como los compuesto de éstelíquido residual van tomando demostrando su efecto contaminante.
  31. 31. Fotografía #. Cuarto día de riegoEn el trascurso de los días, se fueron encontrando más y más, hojas caídas, comoconsecuencia lógica la planta fue perdiendo abundancia, y se ve claramente en la siguientefotografía (#) que el pequeño tronco se ve descubierto; por otro lado, la tierra en la que estádepositada la duranta presenta una coloración oscura, muy probablemente producida porlos compuestos del lixiviado.
  32. 32. Fotografía #. Séptimo día de riego.A partir de del séptimo día en adelante, se ve reflejado el deterioro causado por lacontaminación del lixiviado en la duranta, hojas marchitas y de coloración amarillenta,muchas están caídas, y se ve una notoria inclinación de una de sus ramas. En el décimoquinto día de riego se puede ver expresado estas características mencionadas, y sobre todo,distinguir una planta de la otra, por su sola apariencia física.
  33. 33. Fotografía #. Décimo quinto día de riegoDespués de los quince días de riego de ambas durantas se encontraron contrastes muyevidentes: coloración verdosa – coloración amarillenta, abundancia de hojas – escases dehojas. Además de la una coloración oscura y gran humedad de la duranta que fue regadacon lixiviado, a diferencia de la otra planta.
  34. 34. 5.3 Tratamiento por Coagulación-Floculación-Sedimentación en lixiviadosPreparación de solución de Cloruro Férrico al 5%El tratamiento fisicoquímico fue desarrollado en los laboratorios de Ingeniería Sanitaria yAmbiental e Ing. Química de la Universidad del Valle, en Santiago de Cali, entre Febrero yMayo de 2012. Las pruebas del tratamiento de lixiviados se realizaron a escala, utilizandoequipo de tres jarras Beaker de 500 ml c/u de capacidad; como coagulante se usó 1libra deCloruro férrico (FeCl3) para la remoción orgánica recalcitrante. Las muestras fueronextraídas del relleno sanitario de Presidente, donde hubo una mezcla de lixiviadosparcialmente estabilizados, y los recién producidos, que son fácilmente degradables adiferencia de los primeros.Antes de realizar la práctica, se debió esclarecer el procedimiento a seguir, la concentraciónde coagulante a aplicar, las dosis del mismo, y principalmente la cantidad de cloruro férricoque va diluir en solución. A evaluar, se tienen tres dosis de coagulante, con D1=1.500 mg/l,D2=2.500 mg/L, y D3=3.500 mg/L, respectivamente de cloruro férrico, que fueron vertidasen los beakers de 500 ml; aún así, teniendo las dosis, se tuvo que hallar la cantidad en ml decloruro férrico que se depositar en cada jarra, teniendo en cuenta la dosis. Para ellos se tieneen cuenta la ley de la dilución, que menciona que, V1.C1 = V2.C2, donde nos referimos alvolumen del coagulante que se vamos a hallar, y la concentración del mismo, 50.000 mg/L,si tenemos en cuenta que teniendo una solución al 5%, un 1% equivale a 10.000 mg/L de un
  35. 35. soluto cualquiera, y por el otro lado, el volumen del lixiviado que es igual a 0.4 L y la dosisdel coagulante, que difiere de cada dosis, sea D1, D2 o D3.En la operación de la fórmula, queriendo hallar el volumen de coagulante, según la dosis aaplicar, sería así (Vol.coagulante = Vol.lixiviados . Dosis (1-2-3) / Conc.coagulante)dándonos resultados de 12 ml, 20 ml y 28 ml, para las dosis 1, 2 y 3, respectivamente,resultando un total de 50 ml. La práctica no se repitió más de una vez, aún así, se preparó150 ml de Coagulante al 5% de concentración, por motivos de errores a la hora de dosificarlos beakers.Inmediatamente después, se quiso saber específicamente, a cuánto gramaje equivalía laconcentración, recordando que una concentración de cloruro férrico al 5%, es igual a50.000 mg/ L del mismo soluto; para ello, se hizo un sencillo razonamiento por regla detres:Sí 50.000 mg de soluto hay en 1000 ml, ó 1 Litro de solvente, ¿cuántos miligramos habráen 200 ml de solvente?X (mg) = 50.000 mg . 200 ml / 1000 ml será igual a, X (mg) = 10.000 mg, ó 10 gr.Con este proceso corto, pudimos apreciar cuántos gr de soluto (FeCl3), erannecesarios, para dosificar las dosis D1, D2 y D3.
  36. 36. Práctica LaboratorioTabla #Parámetros fijos en las pruebasParámetros fijos Unidades ValoresTiempo de mezcla rápida (TRM) s 60Tiempo de mezcla Lenta (TRL) min 5Dosis de coagulante mg/L 1500, 2500, 3500Tiempo de sedimentación h 1Volumen de lixiviado ml 400Concentración de coagulante % P/V 5El proceso por coagulación-floculación-sedimentación, se llevó a cabo en las instalacionesde la universidad del valle, laboratorio de la escuela de ingeniería de los recursos naturalesy del ambiente (EIDENAR). La práctica comenzó con el pesaje del cloruro férrico, quesería depositado en un vidrio de reloj, mediante una balanza analítica. Una vez, éstamarcara los 10 gr que se necesitaban, se procedería a realizar la solución con 200 ml deagua destilada, mezclando el soluto dentro del solvente con una espátula.
  37. 37. Fotografía #. Pesaje de Cloruro férrico.De los 2.5 L de lixiviados que se tenían, se sacaron 1.2 L para repartirlos en 3 beakers de500 ml, llenando sólo 400 ml de cada uno de ellos, previniendo derrames de lixiviados,mientras se fuera mezclar con el coagulante.
  38. 38. Fotografía #. Preparación de solución
  39. 39. Mientras se disolvía el cloruro férrico en el agua destilada, se evidenció concentración decalor que emanaba del soluto, además de los malos olores que producía el lixiviadoextraído, por ser procedente de la descomposición de residuos.Fotografía #. Se vierten 1.2 L ml de lixiviado en los Beakers.Teniendo en cuenta el volumen de cada una de las dosis hallada, se reitera que D1= 12 ml,D2= 20 ml, y D3 = 28 ml, fueron depositadas en las jarras, y se tuvo un Tiempo de MezclaRápida (TMR) de 1 min, que representa las Coagulación, donde hay separación de
  40. 40. partículas, y particularmente se incrementaba el hedor que produce el lixiviado, y unTiempo de Mezcla Lenta (TRL) de 5 min, c/u, en la que se evidencia las floculación,dándose formación y/o aglomeración de las partículas recién dispersas, en flocs.Fotografía #. Se vierte la solución en el lixiviado a tratar.
  41. 41. Para la fase final se estableció un tiempo de sedimentación (TS) de 30 min a 1 hr. , con elfin de tener claridad a la hora de separar el sobrenadante, o líquido tratado, y el lodoproducido, una vez se asentó la solución.Fotografía #. El lixiviado tratado ha sedimentado.
  42. 42. DOSIS DE 1.500 mg / L (D1)En el resultado de la dosis (1), una vez finalizado el tiempo de mezcla lenta (TML) huboescasa producción de espuma, y un tiempo de sedimentación (TS) inferior a una hora dondeno se evidenciaron diferencias notorias de color del sobrenadante con el crudo.Se puede concluir para esta dosis, que no es eficiente en la remoción de color, o más bien,necesita un ácido que potencialice el cloruro férrico aplicado a los 400 ml de lixiviado.
  43. 43. DOSIS DE 2.500 mg / L (D2)En la dosis (2) de 20 ml de coagulante, se evidenció alta producción de espumas en elmomento de mezcla rápida, con un tiempo de sedimentación mayor a una hora, y pocaproducción de lodos. Aún después del tiempo de sedimentación, y de la extracción desobrenadante resultante, se puede ver que los líquidos tratados siguen sedimentando debidoque en el fondo del envases de puede observar concentraciones mínimas de lodos en el
  44. 44. fondo de cada uno, respetando una proporción, entre más volumen de coagulante menoslodos siguieron sedimentando.DOSIS DE 3.500 mg / L (D3)La dosis nº 3 es aquella en la que se muestra mejor remoción de color, visto empíricamente.Sí se tiene en cuenta lo mencionado por Agudelo y Valencia, (2006), que la “relacióndirecta entre Color y DQO, a mayor remoción de color mayor remoción de DQO”, sepodría decir que los resultados de la dosis de 3500 mg/L fue eficiente
  45. 45. 6. CONCLUSIÓNESLas dosis de coagulante es el parámetro más importante según el proceso aplicadoson, los parámetros óptimos para el cloruro férrico un tiempo de mezcla rápida de 1min, tiempo de mezcla lenta de 5 min y una dosis de coagulante de 3500 mg/L.De acuerdo con los datos recogidos en la revisión de material bibliográfico, elprocedimiento físico químico por coagulación – floculación sedimentación es unamuy buena opción para el tratamiento de lixiviados, pero no puede serimplementado como única opción, deber acompañado de otras opciones detecnologías.Según lo experimentado en el riego de las durantas, se evidenció la planta que fueirrigada demuestras signos notorios de deterioro debido a la contaminación quelixiviados producen, mostrando resultados de degradación a corto plazo, se infiereque por el hecho de que los rellenos sanitarios produzcan lixiviados ricos en metalespesado, teniendo en cuentan con un comportamiento de nula biodegradación y deacumulación, los resultados a largo plazo serían devastadores para capa vegetativa.
  46. 46. 7. GLOSARIO1. Lixiviado: Líquidos residuales caracterizados por tener pH entre 5 y 6,5 en faseácida (o moderadamente ácido), y de 6,5 a 8,6 en fase metanogénica (que seinterpreta como, débilmente alcalino), debido a la presencia y descomposición dematerial orgánico e inorgánico (55 – 70 %). Son fuente potencial de contaminaciónde aguas superficiales y subterráneas, con altos valores de demanda química ybiológica de oxígeno (DQO y DB5), (Cortés y Restrepo, 1997; Ramos, 1998).2. Ácidos grasos volátiles: Ácido acético, Ácido propanóico, Ácido butírico.3. Estabilización:4. Percolación: Infiltración de un solvente en un medio poroso.5. Infiltración:6. Materia orgánica: Desechos sólidos susceptibles a descomposición.7. Coloides: Aglomeración de partículas, de un soluto, que se encuentran disueltas enun solvente.8. Oxidación :9. DQO: Demanda química de oxígeno. Medida aproximada de la cantidad de dematerial orgánica que hay presenta en una muestra de agua.10. DBO: Demanda biológica de oxígeno. Representa la cantidad de oxígeno paradescomponer un material, o la cantidad de materia orgánica fácilmentebiodegradable.11. DBO5: Demanda bioquímica de oxígeno.
  47. 47. 12. Pluma contaminante: Cantidad de lixiviado infiltrado en un flujo de aguasubterráneo.13. Sobrenadante: Lixiviado tratado.14. Lodo: Restos de material floculante que son separados por sedimentación.
  48. 48. 8. BIBLIOGRAFÍAAGUDELO, J., Y VALENCIA, V. (2006). Estudio comparativo de dos coagulantespara el tratamiento de Lixiviados del Vertedero de Navarro. Tesis, Universidad delValle, Cali, Colombia.CORTÉS, L., RESTREPO, F. (1997). “Estudio comparativo para el tratamiento delixiviados a través de un reactor de manto de lodos de flujo ascendente, casoespecífico, ciudad Santiago de Cali, “Navarro”. Tesis, Universidad del Valle. Cali,Colombia.“Coagulación y Floculación de contaminantes del agua”. [ En línea] Disponible en:http://cabierta.uchile.cl/revista/15/articulos/pdf/edu4.pdfRAMOS, I. (1998). “Pretratabilidad de lixiviados del relleno sanitario de Matearse,usando procesos físicos-químicos y biológicos a escala laboratorio.”Tesis,Universidad del Valle. Cali, Colombia.CAICEDO, B. J .R (1992). Lixiviados: Generación, composición y tratamiento.Universidad del Valle, Cali, Colombia.“Capítulo 17. Demanda química de Oxígeno, DQO.” [En línea]. Disponible en:http://atenea.udistrital.edu.co/grupos/fluoreciencia/capitulos_fluoreciencia/calaguas_cap17.pdf
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