UNIVERSIDAD EARTH

EVALUACIN DE LA EFECTIVIDAD DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LODOS SPTICOS DE LA EARTH

Por

NGEL MIGUEL MARN MONTERREY

HCTOR AGUILAR PERALTA

Trabajo de graduacin presentado como

requisito parcial para optar al ttulo de

INGENIERO AGRNOMO

Con el grado de

LICENCIATURA

Gucimo, Costa Rica Diciembre, 2005

iii

Trabajo de graduacin presentado como requisito parcial para optar al ttulo de Ingeniero Agrnomo con el grado de Licenciatura

Profesor Asesor Jane Yeomans, Ph.D.

Profesor Asesor Junior Acosta, M.Sc.

Decano Marlon Brev, Ph.D.

Candidato ngel Miguel Marn Monterrey

Candidato Hctor Aguilar Peralta

Diciembre, 2006

v

DEDICATORIA

A Dios, por permitirme que mis metas se vayan cumpliendo. A mis padres Luz Maria Monterrey y Florentino Marn por brindarme su apoyo y confiar en m en todo momento, dndome su ejemplo el cual a sido base fundamental para forjar mi camino. A mis hermanas por apoyarme y brindarme su cario siempre.

ngel M. Marn Monterrey.

A Dios, por ser el ser supremo que siempre me acompaa en todo lugar y me ha dado

las fuerzas necesarias para seguir adelante en los momentos que ms las necesite.

A mis padres Hctor y Marilis, de los cuales he recibido todo el apoyo en las

oportunidades de superacin que ellos mismos me han brindado. Son el principal

motivo por el cual da a da me esfuerzo en hacer algo importante de lo cual pueda

hacerlos sentir orgullo.

A mis amigos ngel, Carlos, Fernando, Jenaro, Michael y Pablo; por permitirme

aprender de ellos cosas que me han ayudado mucho en mis cuatro aos an sin ellos

darse cuenta.

Hctor Aguilar Peralta

vii

AGRADECIMIENTO

Agradecimiento a nuestros asesores por brindarnos todo el apoyo necesario en la realizacin de nuestro proyecto de graduacin. A la Universidad EARTH por confiar en nosotros y permitirnos ser parte de su propuesta de lderes de cambio para Latinoamrica. A nuestros beneficiarios por contribuir en nuestra formacin como profesionales de las ciencias agrcolas.

ngel M. Marn Monterrey.

A Dios, por su incondicional presencia y sabidura.

A mis padres Hctor y Marilis, por su apoyo y comprensin. Gracias a ellos por estar

conmigo en una muy importante y culminada meta en mi vida.

A mis asesores Jane y Junior, por el apoyo y conocimientos brindados.

A mis beneficiarios por contribuir en mi formacin profesional y confiar en mi

desempeo.

A mi compaero y sobre todo amigo Angel, por dar todo su esfuerzo y dedicacin para

hacer de esta una experiencia sin problemas y muy grata de recordar.

Hctor Aguilar Peralta

ix

RESUMEN

En la actualidad el desmedido crecimiento poblacional ha provocado que la

cantidad de aguas residuales producidas por diversas actividades humanas aumente,

de manera que ha surgido la necesidad de tomar medidas legales que exijan a los

responsables de la produccin de estas aguas realizar tratamientos que disminuyan el

grado de contaminacin de las mismas. Sin embargo en Costa Rica solo el 5 % de las

aguas residuales son tratadas, dejando un 95 % de estas aguas que son liberadas al

ambiente contaminando las fuentes naturales de agua y alterando el ecosistema. En la

Universidad EARTH se ha creado una planta piloto para el tratamiento de residuos

spticos la cual permita disminuir las caractersticas contaminadoras de estas aguas y

su reincorporacin al medio ambiente de manera sostenible. Dicha planta esta siendo

evaluada para lograr que su funcin sea eficiente en la descontaminacin de las aguas

residuales y que esta tecnologa pueda ser difundida segn sea necesario.

El presente proyecto pretende evaluar la eficiencia de la planta piloto de

tratamiento de aguas residuales con el objetivo de que quede establecido un proceso

que permita la descontaminacin de estas aguas disminuyendo las caractersticas que

hacen de las mismas contaminantes. Se evalu el funcionamiento de cada uno de los

componentes de la planta piloto de tratamiento de los residuos spticos y se analizaron

muestras de las aguas a la salida de cada uno de los componentes del sistema. El

tratamiento de residuos spticos en la planta piloto, con EMa al 5 %, no se llev a cabo

en su totalidad, debido a que la planta y el equipo de recoleccin en general no

cumplan las condiciones mnimas para realizar el proceso de extraccin, transporte y

estabilizacin. Los resultados de los anlisis de los parmetros fsicos y qumicos de los

residuos indicaron que aunque el proceso la estabilizacin redujo las concentraciones

de DBO, DQO y slidos en las aguas, todava no cumplen con los niveles permisibles

de estos parmetros que se exigen por la ley en Costa Rica. Por eso, estas aguas

residuales requieren tratamientos adicionales. Se recomienda continuar con los anlisis

qumicos de cada extraccin y despus de cada componente en el sistema de

tratamiento. Tambin se recomienda evaluar el impacto del efluente del lecho de

secado en el humedal del relleno sanitario.

x

Palabras clave: Aguas residuales, estabilizacin, lecho de secado, lodos, Microorganismos Eficaces (EM), residuos spticos.

Marn, A.; Aguilar, H. 2006. Evaluacin de la efectividad del sistema de tratamiento de lodos spticos de la EARTH. Proyecto de Graduacin. Gucimo, Costa Rica, EARTH. 53 p.

xi

ABSTRACT

Uncontrolled population growth is the source of an increase in the quantity of

residual wastewater produced by various human activities. For that reason legal actions,

in the form of new laws and regulations, have been taken to assure that those

responsible treat the residual water to reduce the contamination present. However, in

Costa Rica, only 5 % of the residual wastewater receives treatment, leaving 95 % of

these waters to be discharged into natural bodies of water, resulting in contamination

and alteration of ecosystems. EARTH University has created a pilot plant for the

treatment of septage, thereby reducing the contamination in this wastewater and

allowing its reincorporation into the environment in a sustainable manner. This pilot plant

is being evaluated to assure that it is functioning efficiently in the decontamination of the

residual wastewater and that the technology can be conveyed to interested

communities.

The objective of the present study was to evaluate the efficiency of the pilot plant

in the treatment of the septage and assure that the system is successfully reducing the

contaminants present in this wastewater. The performance of each component in the

system of the pilot plant was evaluated and samples of wastewater effluent from each

component were analyzed. The treatment of the septage, with 5 % EMa, in the pilot

plant, was not successfully carried out due to problems with the components of the plant

as well as with the collection equipment, none of which met the minimum conditions for

the extraction, transport and stabilization of the septage. The chemical and physical

analyses of the stabilized waste indicated that although concentrations of BOD, COD,

and solids were reduced, the levels still were in excess of the limits established by Costa

Rican law. For that reason this wastewater requires further treatment. It is

recommended that the components of the pilot plant continue to be evaluated and

samples of wastewater effluent from each component continue to be analyzed. As well,

it is recommended that the effect of the effluent from the dry bed on the artificial wetland

of the landfill be evaluated.

Key words: Residual wastewater, stabilization, dry bed, sludge, Efficient Microorganisms (EM), septage.

xii

Marn, A.; Aguilar, H. 2006. Evaluacin de la efectividad del sistema de tratamiento de lodos spticos de la EARTH. Proyecto de Graduacin. Gucimo, Costa Rica, EARTH. 53 p.

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TABLA DE CONTENIDO

Pgina DEDICATORIA ....................................................................................................... V AGRADECIMIENTO ............................................................................................. VII RESUMEN ............................................................................................................. IX ABSTRACT............................................................................................................ XI 1 INTRODUCCIN...............................................................................................1 2 OBJETIVOS ......................................................................................................3

2.1 OBJETIVO GENERAL...............................................................................3 2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS .....................................................................3

3 REVISIN DE LITERATURA............................................................................4 3.1 AGUAS RESIDUALES ..............................................................................4

3.1.1 Aguas Residuales Domsticas ....................................................5 3.1.2 Aguas Residuales Industriales.....................................................5 3.1.3 Aguas Residuales Agro-Industriales ............................................6 3.1.4 Contaminantes en las Aguas Residuales ....................................6

3.2 RECOLECCIN DE AGUAS RESIDUALES .............................................7 3.3 SISTEMAS EMPLEADOS PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS

SPTICOS ................................................................................................7 3.3.1 Caractersticas de los Residuos Spticos....................................8 3.3.2 Tratamientos de las Aguas Residuales........................................9 3.3.3 Uso de EM en el tratamiento de las aguas residuales ...............11

3.4 VERTIDO Y REUSO DE LAS AGUAS RESIDUALES.............................12 3.4.1 Demanda Qumica de Oxgeno (DBO) ......................................14 3.4.2 Demanda Qumica de Oxgeno (DQO)......................................14 3.4.3 Potencial Hidrgeno (pH)...........................................................14 3.4.4 Grasas y Aceites (GyA) .............................................................15 3.4.5 Slidos (Sedimentables (SSed), Suspendidos (SS) y Totales (ST))

..................................................................................................15 3.4.6 Temperatura (T).........................................................................15 3.4.7 Bacterias....................................................................................16

4 METODOLOGA Y MATERIALES..................................................................17 4.1 UBICACIN DEL PROYECTO................................................................17 4.2 DESCRIPCIN DE LA PLANTA PILOTO DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS

SPTICOS ..............................................................................................17 4.3 METODOLOGA PRE-OPERATIVA........................................................18

4.3.1 Fase 1: Evaluacin de los Tanques Spticos ............................18 4.3.2 Fase 2: Preparacin de EMa para la Estabilizacin de los Residuos

Spticos.....................................................................................19 4.3.3 Fase 3: Recoleccin de los Residuos Spticos .........................20

xiv

4.3.4 Fase 4. Transporte .................................................................... 20 4.4 METODOLOGA OPERATIVA DE LA PLANTA PILOTO........................ 21 4.5 METODOLOGA DEL EXPERIMENTO .................................................. 21

5 RESULTADOS Y DISCUSIN ....................................................................... 23 5.1 ANLISIS DEL SISTEMA PRE-OPERATIVO......................................... 23

5.1.1 Evaluacin de los Tanques Spticos......................................... 23 5.1.2 Recoleccin de los Residuos Spticos...................................... 28 5.1.3 Transporte................................................................................. 29

5.2 ANLISIS DE LA OPERACIN DE LA PLANTA PILOTO...................... 29 5.2.1 Separador de Slidos................................................................ 30 5.2.2 Bolsa de Estabilizacin ............................................................. 31 5.2.3 Lecho de Secado ...................................................................... 32

5.3 ANLISIS DEL EXPERIMENTO............................................................. 32 6 CONCLUSIONES ........................................................................................... 38 7 RECOMENDACIONES................................................................................... 39 8 LITERATURA CITADA................................................................................... 41 9 ANEXOS......................................................................................................... 45

xv

LISTA DE CUADROS

Cuadro Pgina Cuadro 1. Caractersticas de los parmetros convencionales de los

residuos spticos.............................................................................................8 Cuadro 2. Lmites mximos permisibles para el vertido de aguas residuales. ...............13 Cuadro 3. Limites permisibles para el reuso de aguas residuales tomando

en cuenta su tipo de reuso. ...........................................................................13 Cuadro 4. Poblacin Universitaria en personas-das (2001-2004). ................................17 Cuadro 5. Mtodos para el anlisis de aguas residuales utilizados en el

Laboratorio de Suelos y Aguas de la Universidad EARTH............................19 Cuadro 6. Inventario de los tanques spticos de los edificios del campus de la

Universidad EARTH en los 12 distritos..........................................................24

xvi

LISTA DE FIGURAS

Figura Pgina Figura 1. Concentracin de DBO y DQO en los residuos de los tanques spticos

en los distritos del campus de la Universidad EARTH (* DQO x 5000). ......... 26 Figura 2. Concentracin de NH4+, NO3- y PO4-3 en los residuos de los tanques

spticos en los distritos del campus de la Universidad EARTH...................... 27 Figura 3. Concentracin de DBO, SSed, DQO y SS en la bolsa de estabilizacin

(S1), la cama seca (S2) y la caja de recoleccin de lixiviados (S3), primer recorrido. ........................................................................................................ 33

Figura 4. Concentracin de DBO, SSed, DQO y SS en la bolsa de estabilizacin (S1), la cama seca (S2) y la caja de recoleccin de lixiviados (S3), segundo recorrido........................................................................................... 35

Figura 5. Concentracin de NH4+, NO3-, PO4-3 y pH en la bolsa de estabilizacin (S1), la cama seca (S2) y la caja de recoleccin de lixiviados (S3), segundo recorrido........................................................................................... 36

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LISTA DE ANEXOS

Anexo Pgina Anexo 1. Tanqueta de abastecimiento y recoleccin de los residuos spticos. .............47 Anexo 2. Separador de slidos. .....................................................................................47 Anexo 3. Bolsa de estabilizacin....................................................................................48 Anexo 4. Lecho de secado. ............................................................................................48 Anexo 5. Distribucin de los edificios del campus de la Universidad EARTH en los

12 distritos.......................................................................................................49 Anexo 6. Tanques para la preparacin de EMa en el Centro de Acopio........................50 Anexo 7. Ubicacin y dimensiones de los tanques spticos de la

Universidad EARTH. .......................................................................................51 Anexo 8. Precipitacin por mes por los ltimos seis aos..............................................55

1

1 INTRODUCCIN

El gran crecimiento poblacional que se da en la actualidad provoca una mayor

demanda en necesidades bsicas, como es el caso del agua. En Costa Rica el 97,5 %

de todos sus habitantes tienen acceso a agua potable de buena calidad; sin embargo

solo un 5 % de las aguas residuales del pas recibe tratamiento (Estado de la Nacin,

2004).

El agua potable disponible en el planeta corresponde al 3 % total y que se tiene

que de este porcentaje solo puede ser utilizado el 1 % debido a las condiciones en que

se encuentra. El agua es un recurso aparentemente abundante y disponible pero

limitado al analizar en detalle cada uno los usos que se hace del mismo. Unos de los

factores que afectan es el uso irracional en forma desproporcionada e irresponsable. Se

usan el agua y la llenan de contaminacin. No ponen en prctica y de forma efectiva,

acciones para reducir esa mala calidad del agua usada antes de regresarla al medio

circundante (Rosales, 2003).

Se pueden definir aguas residuales como aqullas que han perdido su pureza

debido a los diferentes usos que se le haya dado. Las aguas residuales resultan de la

combinacin de los lquidos y desechos arrastrados por el agua proveniente de casas,

edificios comerciales e instituciones, sumadas a las aguas utilizadas en la industria,

aguas superficiales, subterrneas y de precipitacin que se puedan agregar (Falcn,

1990).

El volumen de las aguas residuales producidas por el ser humano cada vez es

mayor, tomando en cuenta que la poblacin es grande y va en aumento. Tericamente

cada persona puede subsistir con cinco litros de agua al da. Sin embargo, para que la

persona pueda conservarse en un buen estado de salud necesita de 40 litros a 50 litros

de agua al da para la higiene personal y domstica, y este consumo aumenta en zonas

ms desarrolladas. En Estados Unidos, se considera como promedio la cifra de 400

litros por persona y por da, aclarando que esta puede cambiar segn las zonas y el uso

del recurso agua (Falcn, 1990).

Los residuos spticos estn constituidos por los slidos que se eliminan en las

unidades de tratamiento y el agua que se separa con ellos. Es necesario tratarlos de

2

alguna forma para prepralos o acondicionarlos para disponer de ellos sin ninguna

posibilidad de contaminacin. Los tratamientos de residuos spticos tienen dos

objetivos: la eliminacin del agua que contienen los lodos de una forma parcial o total y

la descontaminacin de todos los slidos putrescible transformndolos en slidos

minerales o slidos orgnicos relativamente estables. Entre las tcnicas que sirven para

la estabilizacin de residuos son espesamiento, digestin (con o sin la aplicacin de

calor), secado en lechos de arena, acondicionamiento con productos qumicos, filtrado

al vaci, incineracin, oxidacin hmeda, flotacin con productos qumicos y aire y

centrifugacin (Falcn, 1990).

El tratamiento de estos desechos es una problemtica en muchos lugares debido

a que no se cuenta con los sistemas eficientes de tratamiento. En el caso de

Puntarenas, Costa Rica, donde se opera con un sistema de lodos activados que data

desde 1990, ste opera sobrecargado, por lo que se incumple con las normas

establecidas para las descargas en cuerpos de aguas naturales (Abarca, 2001).

La Universidad EARTH, como institucin lder en el desarrollo sostenible, ha

diseado un sistema de tratamiento de sus residuos spticos con el fin de evitar la

contaminacin. Este sistema tambin tiene como propsito aprovechar esos desechos

devolvindolos al suelo. Se pueden reutilizar las aguas tratadas por su contenido de

nutrientes como nitrgeno, fsforo y potasio, en riego y compostaje (Fioravanti y Vega,

2003).

3

2 OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL Operacionalizar y evaluar la efectividad de la planta de tratamiento de residuos

spticos de la Universidad EARTH, por medio de la medicin de parmetros

qumicos, fsicos y biolgicos en sus diferentes etapas, a fin de cumplir con los

requerimientos exigidos por las leyes costarricenses.

2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS Iniciar la operacin de la planta de tratamiento de residuos spticos.

Evaluar la eficiencia de la planta de tratamiento de residuos spticos.

Determinar el proceso ptimo en donde las caractersticas fsicas, qumicas y

biolgicas de los residuos cumplan con la reglamentacin existente.

Evaluar la estabilidad o comportamiento de los residuos despus del tratamiento.

Documentar y sistematizar el proceso de descontaminacin, en cada una de sus

etapas.

4

3 REVISIN DE LITERATURA

Los modelos tradicionales de crecimiento rural han causado graves problemas

de contaminacin del suelo, aire y agua. Como resultado, la agricultura, la agroindustria

y la actividad humana que las acompaa, contribuyen en parte a la crisis de salud

ambiental que estamos viviendo actualmente en Costa Rica, al igual que las otras

poblaciones de Latinoamrica. Durante las ltimas tres dcadas del siglo veinte, Costa

Rica ha incluido componentes adoptado sistemas de crecimiento econmico, conocido

comnmente como la revolucin verde. Como tal, se hizo nfasis en resultados

econmicos a corto plazo y en la productividad sobre la integridad del ecosistema y

sobre el uso racional y eficiente de los recursos (Falcn, 1990).

Debido a la fragilidad del ecosistema del trpico hmedo y sus bosques

lluviosos, la necesidad de un cambio es an ms crtica. La degradacin del ambiente

en esta regin es provocada por la pobreza, el crecimiento acelerado de la poblacin,

las oportunidades limitadas e insuficiencia de conocimientos apropiados y de medios

para explotar el ecosistema del trpico, de una forma sostenible (Lieth y Werger, 1989).

En Amrica Latina solamente el 14 % de las aguas residuales reciban algn

tratamiento antes de ser dispuestas en los cuerpos de agua, como ros y mares

(velos, 2002). Esto significa que alrededor de 400 m3 s-1 de desages vienen

contaminando el medio ambiente y constituyen un vector de transmisin de parsitos,

bacterias y virus patgenos. La escasez de agua ha determinado el uso de las aguas

residuales en la agricultura, estimndose que actualmente existen en la Regin

Latinoamericana cerca de 500 000 hectreas regadas con estas aguas (Moscoso,

2004).

3.1 AGUAS RESIDUALES El agua residual o agua servida es una combinacin de lquidos y slidos

arrastrados por el agua desde casas, edificios comerciales, fabricas e instituciones junto

a aguas subterrneas, superficiales o pluviales que puedan estar presentes (Miranda,

1996). Las principales fuentes de aguas residuales son las aguas domsticas o

urbanas, las aguas residuales industriales, las aguas de uso agrcola y las aguas

pluviales. Cerca del 90 % provienen del uso domestico e industrial, aunque las de uso

5

agrcola y pluviales urbanas cada da adquieren mayor importancia debido a que los

escurrimientos de fertilizantes y plaguicidas son los principales causantes del

envejecimiento de lagos y pantanos (Miranda, 1996).

Agua que ha recibido un uso y cuya calidad ha sido modificada por la

incorporacin de agentes contaminantes. Las aguas residuales se subdividieron

reconociendo dos tipos: ordinario y especial. Se define agua residual ordinaria aquella

que es generada por las actividades domsticas del hombre como el uso de duchas,

lavatorios, fregaderos, lavado de ropa (aguas grises) y agua residual que es generada

por las actividades domsticas del hombre como el uso de inodoros (aguas negras).

Las aguas residuales de tipo especial son aquellas generadas por actividades

agroindustriales, industriales, hospitalarias y todas aqullas que no se consideran de

tipo ordinario (Marsilli, 2005).

3.1.1 Aguas Residuales Domsticas Las fuentes principales de las aguas residuales domsticas en una comunidad

son las zonas residenciales y las zonas comerciales. Otras fuentes importantes incluyen

facilidades de instituciones y de recreacin (Tchobanoglous y Burton, 1991). Estas

aguas contienen los productos de las actividades hogareas tales como materias

fecales, residuos y productos de limpieza (partculas y sales eliminadas con el agua, los

productos de limpieza como detergentes y jabones) y de la cocina (diversos productos

orgnicos) (Delgado y Antn, 2002).

3.1.2 Aguas Residuales Industriales Las aguas residuales industriales son todas las aguas residuales procedentes de

locales utilizados con fines comerciales o industriales, distintos de las aguas domsticas

residuales y las aguas pluviales. Estas aguas han sido utilizadas en limpieza de

vehculos, equipos o instalaciones, acondicionamiento de aguas para uso industrial,

tales como ablandamiento, desmineralizacin u smosis, purgas de circuitos de

refrigeracin de maquinas, procesos y productos y otros usos en los procesos de

fabricacin. Los principales factores que causan el deterioro de las aguas industriales

son sustancias que cambian el pH del agua, disminucin o eliminacin del oxgeno

disuelto en el agua, sustancias como grasas, aceites y disolventes, disminucin de

6

propiedades organolpticas, eutrofizacin del agua ya sea por la presencia de fsforo o

nitrgeno en el agua y materia en suspensin (Comisin Europea, 2001).

3.1.3 Aguas Residuales Agro-Industriales Las aguas residuales agro-industriales son aquellas que provienen de grandes

industrias que se dedican al procesamiento de productos agrcolas, tal es el caso de las

bananeras, las lecheras y el procesamiento de productos lcteos, las empresas

pieras, y los mataderos. Estas empresas utilizan agua en el procesamiento de sus

productos, por lo que una vez las aguas pasan por todo el proceso han sufrido

diferentes cambios debido a la presencia de materiales o sustancias de origen orgnico

y inorgnico, los cuales han alterado el estado natural de las mismas (Verheijen et al.,

1996).

3.1.4 Contaminantes en las Aguas Residuales Toda aquella sustancia cuya incorporacin a un cuerpo de agua natural conlleve

el deterioro del mismo se convierte en un agente contaminante (Ministerio de Salud,

1997). Los contaminantes del agua se pueden clasificar en tres tipos: qumicos, fsicos

y biolgicos (Miranda, 1996). Los contaminantes qumicos son compuestos por

productos qumicos orgnicos e inorgnicos. Los productos orgnicos desminuyen el

oxgeno resultante de su utilizacin en el proceso de degradacin biolgica, lo que

causa un desajuste y serias perturbaciones en el medio ambiente. Los compuestos

inorgnicos causan un efecto txico y en algunos casos al demandar oxgeno

contribuyera la disminucin de este.

Los contaminantes fsicos son cambios trmicos, color, turbidez y presencia de

slidos. La temperatura influye en la vida acutica, en las reacciones qumicas,

velocidad de reaccin y en la aplicabilidad del agua a usos tiles, como es el caso de

aguas provenientes de la industria. El color determina cualitativamente el tiempo de las

aguas residuales, si el agua es reciente esta puede ser gris; sin embargo cuando los

compuestos orgnicos son descompuestos por las bacterias el oxgeno disuelto se

reduce a cero y el color cambia a negro. La turbidez originada por los slidos en

suspensin. Otros contaminantes son las espumas, detergentes y la radioactividad. Los

7

contaminantes biolgicos generalmente son los responsables de la transmisin de

enfermedades como el clera y la tifoidea (Miranda, 1996).

3.2 RECOLECCIN DE AGUAS RESIDUALES El tipo de sistema para el manejo de aguas residuales depende del tamao de la

comunidad. En las zonas residenciales densamente poblados, efectan sistemas de

alcantarillas para la recoleccin de las aguas residuales de los diferentes locales para

posteriormente implementan un sistema de tratamiento. Las aguas conducidas por el

alcantarillado pueden incluir las aguas de lluvia y las infiltraciones de agua del terreno,

aunque sistemas ms modernos son diseados para excluir esas aguas que no son

contaminadas. Las empresas que producen aguas residuales tipo industriales o agro-

industriales deben implementar pre-tratamientos antes de descargar las aguas en el

sistema alcantarillado. Tambin, en muchos pases, existen leyes que exigen que

dichas empresas deban efectuar tratamientos y no usar el sistema de alcantarillas

(Tchobanoglous y Burton, 1991).

El sistema de tanques spticos es utilizado para la recoleccin y tratamiento de

efluentes en zonas residenciales poco poblados as como en ciudades donde n o existe

acceso a otros sistemas colectivos y para instituciones como escuelas y hospitales de

pequeas comunidades. Este sistema puede recibir tanto las aguas negras como

aquella proveniente de cocinas y baos (aguas grises o aguas servidas). El buen

funcionamiento de este sistema depende de que el tanque sedimentador cumpla

apropiadamente con la retencin de los slidos ms pesados y de las grasas. El

sistema tambin depende de que los terrenos de donde se colocan tengan la capacidad

de permitir que se infiltre el agua (Rosales, 2003).

3.3 SISTEMAS EMPLEADOS PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS SPTICOS En general, el residuo sptico consiste de dos componentes, un efluente lquido

y un efluente slido, conocido como lodo. Es el lquido y el material slido que se

bombea de un tanque sptico, un pozo de aguas negras, u otra fuente de tratamiento

primario. Un tanque sptico retiene generalmente del 60 % al 70 % de los slidos,

aceites, y grasas que pasan a travs del sistema y este material abarca del 20 % al

8

50 % del volumen total del tanque sptico cuando este es bombeado. La nata se

acumula en la superficie mientras que el lodo se deposita en el fondo (USEPA, 1999).

3.3.1 Caractersticas de los Residuos Spticos Los residuos spticos son de tipo orgnico, variable con respeto a caractersticas

fsicas, qumicas y biolgicas y con niveles significativos de grasa, arena, cabello, y

detritos. Los lquidos y los slidos de un tanque sptico tienen un olor y un aspecto

ofensivo, con una tendencia a formar nata cuando se agitan, y resistencia a la

sedimentacin y la deshidratacin. Los factores que afectan las caractersticas de los

residuos spticos son: el clima, los hbitos del usuario, productos qumicos caseros y

compuestos reductores de la dureza del agua, el tamao del tanque sptico, el diseo,

la frecuencia de bombeo, las caractersticas del suministro de agua y el material de las

tuberas. Los residuos spticos contienen numerosas formas de virus, bacterias y

parsitos que causan diversas enfermedades. Por esta razn los residuos spticos

requieren precauciones especiales de manejo y tratamiento (USEPA 1999). En el

Cuadro 1 se enumera las caractersticas y los lmites de los residuos spticos

domsticos.

Cuadro 1. Caractersticas de los parmetros convencionales de los residuos spticos.

Concentracin Parmetro Mnima Mxima Slidos totales (mg L-1) 1132 130 475 Slidos voltiles totales (mg L-1) 353 71 402 Slidos suspendidos totales (mg L-1) 310 93 378 Slidos suspendidos voltiles (mg L-1) 95 51 500 Demanda bioqumica de oxgeno (mg L-1) 440 78 600 Demanda qumica de oxgeno (mg L-1) 1500 703 000 Nitrgeno total (Kjeldahl) (mg. L-1) 66 1 060 Nitrgeno amoniacal (mg L-1) 3 116 Fsforo total (mg L-1) 20 760 Alcalinidad (mg L-1) 522 4 190 Grasas (mg L-1) 208 23 368 pH 1,5 12,6 Coliformes totales (UFC/100 mL) 107 109 Coliformes fecales (UFC/100 mL) 106 108

Fuente: USEPA (1999).

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3.3.2 Tratamientos de las Aguas Residuales Hay distintos tipos de tratamiento de las aguas residuales para lograr retirar

contaminantes. Se pueden usar desde sencillos operaciones fsicos como la

sedimentacin, hasta complicados procesos qumicos, biolgicos o trmicos.

Tpicamente existen dos formas de tratar estas aguas residuales. El primer mtodo

consiste en una operacin fsica en donde se dejan que las aguas residuales se

asienten en el fondo de los estanques, permitiendo que el material slido se deposite

por sedimentacin (Reynolds, 2002). Otras operaciones fsicas para el tratamiento de

aguas residuales incluyen sedimentacin y flotacin, natural o provocada con aire,

filtracin (lechos de filtrado) con arena, carbn, cermicas, etc. y barrido de aire y

aireacin (stripping) (Tchobanoglous y Burton, 1991).

Despus de las operaciones fsicas, se puede tratar la corriente superior de

residuos con sustancias qumicas para reducir el nmero de contaminantes dainos

presentes. Los procesos qumicos que implementen para descontaminacin de las

aguas residuales incluyen coagulacin-floculacin, agregacin de pequeas partculas

usando coagulantes y floculantes (sales de hierro, aluminio, polielectrolitos, etc.),

precipitacin y oxidacin qumica, eliminacin de metales pesados hacindolos

insolubles con la adicin de lechada de cal, hidrxido sdico u otros que suben el pH,

oxidacin-reduccin con oxidantes como el perxido de hidrgeno, ozono, cloro,

permanganato potsico o reductor como el sulfito sdico y reduccin electroltica

provocando la deposicin en el electrodo del contaminante (Tchobanoglous y Burton,

1991).

El segundo mtodo de tratar estas aguas residuales consiste en utilizar la

poblacin bacteriana para degradar la materia orgnica, en un proceso biolgico. Este

mtodo, conocido como tratamiento de residuos activados, requiere el abastecimiento

de oxgeno a los microbios de las aguas residuales para realzar su metabolismo

(Reynolds, 2002). Se usan microorganismos que se nutren con diversos compuestos de

los que contaminan las aguas. Los floculantes que se forman por agregacin de

microorganismos son separados en forma de lodos (Kiely, 2003). Otros procesos

biolgicos para descontaminar aguas residuales son lagunas aireadas en donde se

realiza el proceso biolgico en lagunas de grandes extensiones y degradacin

10

anaerobia, procesos con microorganismos que no necesitan oxgeno para su

metabolismo (Kiely, 2003).

3.3.2.1 Tratamiento aerbico de aguas residuales El tratamiento de lodos activados es utilizado principalmente por grandes

ciudades. ste se desarroll en Inglaterra en 1914 por Ardern y Lockett (1914) y se

llam as ya que produca una masa activada de microorganismos capaces de

estabilizar un residuo por va aerbica. Actualmente existen varias versiones, pero

todas funcionan bajo el mismo principio. En sistemas de digestin aerbica los

mrgenes de reduccin de la demanda bioqumica de oxgeno (DBO) y demanda

qumica de oxgeno (DQO) oscilan entre un 75 % y 90 %.

El proceso de lodos activados estabiliza residuos biolgicamente en un reactor

bajo condiciones aerbicas, la aireacin se logra mediante difusores o sistemas

mecnicos. El lquido del reactor se llama lquido mezcla. Una vez que el agua residual

se ha tratado en el reactor la masa biolgica que resulta del proceso se separa del

lquido en un tanque de sedimentacin y parte de los slidos sedimentables retornan al

reactor. La masa que sobra se elimina o se purga ya que si no se hace esta masa de

microorganismos sigue aumentando hasta que el sistema no tenga mas cabida

(Miranda, 1996).

3.3.2.2 Tratamiento anaerbico de las aguas residuales Este tipo de tratamiento se hace con el fin de descomponer la materia orgnica

y/o inorgnica en ausencia de oxgeno molecular. La mayor aplicacin se da en los

lodos de aguas residuales concentrados y en parte de los residuos industriales. La

forma en que operan estos sistemas es utilizando un reactor de mezcla completa y

mnima recirculacin celular cuyo propsito es el calentamiento del contenido en el

tanque. El tiempo que dure el lquido en el tanque oscila entre 10 y 30 das

dependiendo como opere el sistema (Miranda, 1996).

Los dos grupos causantes de la descomposicin son bacterias formadoras de

cidos y las bacterias formadoras de metano. Las bacterias formadoras de cidos

hidrolizan y fermentan compuestos orgnicos complejos a cidos simples. Los ms

comunes son el cido actico y el cido propionico. Las bacterias formadoras de

11

metano convierten los cidos que se formaron por las bacterias del primer grupo en los

gases CH4 y CO2. Las principales bacterias de ste grupo tienen tazas lentas de

crecimiento por lo que su metabolismo representa una limitante en el proceso (Miranda,

1996).

Frecuentemente, el proceso de digestin anaerbica se emplea como etapas

primarias de tratamiento en residuos con alto contenido de carga orgnica. El objetivo

en el uso de digestin aerbica es el de reducir las altas cargar orgnicas a valores de

DBO y DQO que puedan emplearse en procesos aerbicos tradicionales. La digestin

anaerbica no es un proceso de descontaminacin de aguas residuales por si mismo,

es una adicin a los procesos aerbicos convencionales (Kiely, 2003). Entre los

beneficios que posee la utilizacin de sistemas anaerbicos estn: la reduccin del

potencial contaminante de los residuos, la eliminacin de patgenos semillas y semillas

de hierbas, una mejora del valor fertilizante/energtico del residuo y la produccin de

biogs como fuente energtica (Kiely, 2003).

3.3.3 Uso de EM en el tratamiento de las aguas residuales El producto EM (Effective Microorganisms por sus siglas en ingls) es un cctel

biolgico descubierto en 1980 por el Doctor Teruo Higa, profesor de la Universidad de

Ryukyus, en Okinawa, Japn. Aunque en el presente es an poco conocido dentro de la

cultura latinoamericana, el EM ha sido investigado, desarrollado y utilizado en una gran

cantidad de sistemas en ms de 100 pases alrededor del mundo (Eco Pure, 2003)

Gran parte del xito del EM consiste en la filosofa por la que es impulsado. sta,

segn Higa (1993), est basada en la armona y el equilibrio entre las criaturas; siendo

as el producto una coexistencia y cooperacin ideal entre los microorganismos que lo

componen. Por la importancia de la actividad microbial en la mayora de procesos

naturales y artificiales, EM Research Organization (EMRO) ha ido creando una gran

variedad de productos para la agricultura (descomposicin de materia orgnica, manejo

de plagas), para el manejo de desechos y de contaminantes (reciclaje,

descontaminacin aguas), para la industria (motores) y hasta para la salud humana

(antioxidantes, cosmticos).

12

La base fundamental del EM esta cimentado en dos tipos de microorganismos,

los cimgenos y los sintetizantes. La materia orgnica se reduce a un estado soluble

por la descomposicin citognica y las bacterias sintetizantes lo consumen rpidamente

produciendo antioxidantes Estos microorganismos en reposo se produce la autlisis

que trae consigo que las bacterias desaparezcan (Higa 1993). Los microorganismos

presentes en el EM se autodestruyen y se consumen entre si.

El sistema de manejo de aguas residuales con la utilizacin de EM es una forma

de obtener un nivel deseable de pureza del agua con la utilizacin de microorganismos

efectivos, para descomponer la materia orgnica de esas aguas residuales. El EM es

utilizado en fosas spticas para tratar aguas domesticas, retretes, cocinas y lavaderos

(Higa, 1993). Dentro de los mltiples efectos de los microorganismos efectivos en los

sistemas de tratamientos de desechos lquidos y slidos se pueden mencionar

incremento en la eficiencia y estabilidad de digestores aerbicos y anaerbicos,

prevencin del crecimiento y desarrollo de microbios patgenos, reciclaje del agua

residual, rpida degradacin de materias de desecho orgnico provenientes de formas

solubles de plantas y animales y fcil conversin de desechos orgnicos a abonos

orgnicos (Higa, 1993).

Existen experiencias realizadas en aos anteriores en la Universidad EARTH, en

donde se logr comprobar el uso positivo del EM en la produccin de los lodos

activados (Bravo y Moreno, 2003) y la estabilizacin de residuos spticos (Fioravanti y

Vega, 2003; Reyes, 2004). En el ltimo estudio (Reyes, 2004) se hicieron experimentos

para la estabilizacin de residuos spticos con diferentes concentraciones de EM. Con

una concentracin de 5 % de EM, y un perodo de por lo menos 15 das, fue posible

eliminar las bacterias coliformes en los residuos spticos, as como reducir las

concentraciones de DBO, DQO y slidos totales.

3.4 VERTIDO Y REUSO DE LAS AGUAS RESIDUALES La legislacin de Costa Rica ha fijado lmites de varios parmetros, para el

vertido de las aguas residuales a cualquier cuerpo de agua. Los lmites mximos

permisibles para el vertido de aguas residuales de tipo ordinario se muestran en el

13

Cuadro 2. Los lmites de los parmetros de vertido van a estar determinado por el uso

posterior que se haga de las aguas tratadas (Cuadro 3) (Ministerio de Salud, 1997).

Cuadro 2. Lmites mximos permisibles para el vertido de aguas residuales.

Parmetro Lmite Mximo

DBO5,20 300 mg L-1

DQO 1000 mg L-1

Slidos suspendidos 500 mg L-1

Slidos disueltos 1500 mg L-1

Slidos sedimentables 1 mg L-1

Grasas/aceites 100 mg L-1

Potencial hidrgeno 6 a 9

Temperatura T < 40 C Fuente: Ministerio de Salud (1997).

Cuadro 3. Limites permisibles para el reuso de aguas residuales tomando en cuenta su tipo de reuso.

Parmetros Tipo de Reuso

DBO5,20 (mg L-1) Coliformes fecales (UFC)

Urbano 40 < 100 Riego con acceso restringido --- < 1 000 Reuso agrcola en cultivos de alimentos que no se procesan comercialmente

---

14

En las aguas residuales de tipo ordinario se debern analizar los siguientes

parmetros: demanda bioqumica de oxgeno (DBO), demanda qumica de oxgeno

(DQO), potencial hidrgeno (pH), grasas y aceites (GyA), slidos sedimentables (SSed),

slidos suspendidos totales (SST), temperatura (T) y coliformes fecales (CF). La

materia orgnica biodegradable se mide en trminos de la DBO y la materia orgnica

total por la DQO (Ministerio de Salud, 1997).

3.4.1 Demanda Qumica de Oxgeno (DBO) La demanda de oxgeno de las aguas residuales es una medida del oxgeno

requerido para la estabilizacin de la materia biodegradable u oxidable, disuelta o

suspendida en el agua, en un intervalo de tiempo especfico (Tchobanoglous y Burton,

1991). Su determinacin indica la cantidad de oxgeno disuelto requerido por

microorganismos vivos, existentes en el medio natural: ro, lago, etc., para la utilizacin

o destruccin de la materia orgnica por oxidacin bioqumica. La estabilizacin

biolgica total de un agua residual puede durar largo tiempo. En la prctica se ha

aceptado como referencia la DBO a los 5 das de tratamiento (DBO5). Los datos de la

DBO permiten calcular la velocidad a la que se requerir el oxgeno. La demanda de

oxgeno de las aguas residuales resulta de tres tipos de materiales: orgnicos

carbnicos, utilizados por los organismos aerbicos como fuente de alimentacin;

nitrgeno oxidable, que derivan de la presencia de nitritos, amoniacos y en general de

compuestos orgnicos nitrogenados los cuales utilizan las bacterias como alimento; y

compuestos qumicos reductores (Miranda 1996).

3.4.2 Demanda Qumica de Oxgeno (DQO) Cuando se usa un reactivo qumico de oxidacin para oxidar la materia orgnica,

el equivalente de oxgeno se llama DQO, demanda qumica de oxigeno. El dicromato

potsico es el oxidante apropiado para este fin. Este valor siempre es superior que la

demanda bioqumica de oxgeno ya que tambin se oxidan las sustancias no

biodegradables (Tchobanoglous y Burton, 1991).

3.4.3 Potencial Hidrgeno (pH) Es una caracterstica determinante de los bioslidos crudos, debido a que afecta

la actividad biolgica de las aguas (la sobrevivencia de microorganismos patgenos), la

15

solubilidad de sustancias, el grado de corrosividad del material y el grado de toxicidad

de algunas sustancias y metales pesados (CWMI, 2003). Los bioslidos crudos suelen

tener un pH prximo al neutro aunque puede variar entre 4 y 12, dependiendo del

origen del material (Prez y Espigares, 1999).

3.4.4 Grasas y Aceites (GyA) Grasas y aceites son compuestos, esteres, de alcohol o glicerol con cidos

grasosos. Los glicridos de los cidos grasosos que son lquidos en temperaturas

ambientes se llaman aceites y los que son slidos se llaman grasas aunque son muy

parecidas qumicamente. Grasas y aceites entran en las aguas residuales domsticas

en mantequilla, margarina y aceites de granos como soya. Las carnes tambin

contribuyen en las grasas y aceites en esas aguas (Tchobanoglous y Burton, 1991).

Las grasas y aceites son compuestos orgnicos muy estables y no son

descompuestos muy rpidamente por poblaciones de microorganismos. Por esta razn,

las grasas y aceites causan problemas en los sistemas de recoleccin de residuos

spticos y con su subsiguiente tratamiento. Las grasas y aceites forman capas de natas

e interfieren con las poblaciones de microorganismos (Tchobanoglous y Burton, 1991).

3.4.5 Slidos (Sedimentables (SSed), Suspendidos (SS) y Totales (ST)) Los slidos sedimentables (SSed) son la fraccin de los slidos que se decantan

en el fondo de un cilindro de forma cono (cono de Imhoff) durante una hora. Estos

slidos son una medida de la cantidad de lodos que se puede quitar durante el

tratamiento primario de sedimentacin. Los slidos suspendidos (SS) son las partculas

con un tamao superior a 1 m de dimetro. Generalmente, las aguas residuales

requieren un tratamiento de oxidacin biolgica o coagulacin, seguido por un proceso

de sedimentacin, para remover estos slidos de las aguas. Los slidos totales (ST)

son la porcin de materia slida total que queda como un residuo a evaporar el agua a

105 C (Tchobanoglous y Burton, 1991).

3.4.6 Temperatura (T) Hasta el momento no se ha definido ninguna temperatura adecuada de los

residuos spticos ya que sta puede variar con el clima del lugar. La medicin de

16

temperatura es importante puesto que con ella se define que tipo de microorganismos

dominen, segn su rango de tolerancia trmica. La temperatura tambin influye en la

viscosidad de los residuos spticos (Prez y Espigares, 1999).

3.4.7 Bacterias Los coliformes fecales slo sern de anlisis obligatorio si las aguas residuales

fueren vertidas en cuerpos de agua utilizados para actividades recreativas de contacto

primario, si se originasen en hospitales u otros centros de salud, en laboratorios

microbiolgicos, o en los casos particulares que la Divisin de Saneamiento Ambiental

del Ministerio de Salud establezca (Ministerio de Salud, 1997). Se define como

coliformes fecales a aquellos que fermentan la lactosa a 44,5 C a 45,5 C, anlisis que

permite descartar a Enterobacter, puesto que sta no crece a esa temperatura. Si se

aplica este criterio, crecern en el medio de cultivo principalmente Escherichia coli

(90 %) y algunas bacterias de los gneros Klebsiella y Citrobacter. La prueba de

coliformes fecales positiva indica un 90 % de probabilidad de que el coliforme aislado

sea E. coli (Miranda, 1996).

No todos los coliformes son de origen fecal; existen otros patgenos como los

del gnero Salmonella. Ambos de pueden utilizar como indicadores de contaminacin.

Se distinguen, por lo tanto, los coliformes totales, que comprende la totalidad del grupo;

y los coliformes fecales que son aquellos de origen intestinal (Spellman, 2002). Desde

el punto de vista de la salud pblica esta diferenciacin es importante puesto que

permite asegurar con alto grado de certeza que la contaminacin que presenta el agua

es de origen fecal.

17

4 METODOLOGA Y MATERIALES

4.1 UBICACIN DEL PROYECTO El proyecto se instal en el relleno sanitario de la Universidad EARTH, situada en

la regin Atlntica de Costa Rica, especficamente en Las Mercedes, Cantn de

Gucimo, provincia de Limn. La zona donde se ubica la Universidad est entre los

32 msnm y 107 msnm. Dentro del campus hay una estacin meteorolgica a 1012 45

Latitud Norte y 833539 Longitud Oeste. Esta estacin reporta promedios de los

ltimos ocho aos para temperatura media anual de 24,3 C, humedad relativa de

90,25 % y precipitacin de 3209 mm anuales (Rodrguez, 2006).

La comunidad EARTH cuenta con una poblacin permanente promedio de 1190

personas-das las cual se divide en comunidad estudiantil, profesores-familias,

residentes (administrativos y Finca Comercial) y Escuela Primaria (Cuadro 4). Tambin

existe una poblacin de trabajadores externos, los mismos poseen hbitos y actividades

que influyen en muchos de los sistemas de tratamientos.

Cuadro 4. Poblacin Universitaria en personas-das (2001-2004).

Poblacin 2001 2002 2003 2004 Estudiantes 380 393 405 404 Profesores y familia 110 120 120 108 Administrativos 375 367 359 361 Finca Comercial 285 76 55 63 Visitantes 40 98 75 75 Escuela primaria 124 124 124 116

Total 1314 1178 1138 1127

4.2 DESCRIPCIN DE LA PLANTA PILOTO DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS SPTICOS La planta piloto de tratamiento de residuos spticos de la Universidad EARTH

cuenta con seis componentes principales los cuales van a influir en la transformacin

fsica, qumica y biolgica a lo largo del proceso de descontaminacin de las aguas

residuales domsticas. Uno de los principales componentes de este sistema de

tratamiento de los residuos spticos es la bolsa de estabilizacin; sin embargo, la

totalidad del sistema contempla las siguientes partes.

18

1. Tanqueta de abastecimiento y recoleccin de residuos spticos (almacenamiento)

(Anexo 1)

2. Separador de slidos (operacin fsica) (Anexo 2)

3. Bolsa (recipiente colapsable para almacenamiento de lquidos) de estabilizacin

(proceso biolgico) (Anexo 3)

4. Lecho de secado (operacin fsica) (Anexo 4)

5. Filtro de arena (operacin fsica)

6. Humedal artificial (operacin fsica y proceso biolgico)

4.3 METODOLOGA PRE-OPERATIVA Una vez finalizada la construccin de la infraestructura de la planta piloto de

tratamiento de residuos spticos, se dio inicio al trabajo de montaje y prueba de los

componentes del sistema. Para ello se dividi este proceso en cuatro fases.

4.3.1 Fase 1: Evaluacin de los Tanques Spticos Para la evaluacin de los tanques spticos se realiz un inventario del total de

tanques en el campus, para evaluar el inventario ya establecido. El campus de la

universidad est divido en 12 distritos para facilitar la recoleccin de los residuos

slidos (Anexo 5). Para el inventario de los tanques spticos, se usara la misma

organizacin. Se realiz una medicin del nivel de los lodos en cada tanque. Esto se

hizo por medio de los registros que se dejan en la tapa superior. Por ah, se introdujo

una vara con pesos de tela atada en su extremo y con esto se midi la cantidad de

lodos acumulados en el fondo del tanque (Rosales, 2003). En forma semejante y por los

mismos orificios se inspeccion el espesor de la capa de natas, la cual debe ser una

actividad anual. Una vez obtenidos los datos, se elabor un cronograma de extraccin.

Para determinar las caractersticas fsicas y qumicas de los residuos spticos, se

llev a cabo un muestreo de residuos en los tanques spticos. En lo posible se

escogieron hasta cinco tanques al azar en cada distrito de la universidad. Se recogieron

muestras de estos tanques en botellas plsticas de 500 mL y los mezclaron para

terminar con una muestra por cada distrito. Todas las muestras fueron transportadas en

19

hielo hasta el Laboratorio de Suelos y Aguas, en donde se almacenaron en una cmara

a 4 C. Las variables evaluadas en los diferentes distritos fueron: fsicas [olor, turbidez,

slidos en suspensin (SS), slidos sedimentados (SSed) y slidos totales (ST)] y

qumicas (NH4+, NO3-, PO4-3, DBO5 y DQO) (Clesceri et al., 1999) (Cuadro 5). Los

anlisis de las variables se llevaron a cabo en el Laboratorio de Suelos y Aguas de la

Universidad EARTH.

Cuadro 5. Mtodos para el anlisis de aguas residuales utilizados en el Laboratorio de Suelos y Aguas de la Universidad EARTH.

Variables Mtodo de Anlisis Fsicas Turbidez (NTU) Turbidmetro de Hellige Slidos totales (mg L-1) Mtodo de evaporacin a 105 C Slidos sedimentados (mg L-1) Mtodo con el cono Imhoff Slidos suspendidos (mg L-1) Diferencia entre slidos totales y sedimentados Qumicas pH pH-metro Amonio (mg L-1) Mtodo de colorimetra Nitratos (mg L-1) Mtodo de colorimetra Fosfatos (mg L-1) Mtodo de colorimetra DBO5 (mg L-1) Reduccin bioqumica en concentraciones de OD

DQO (mg L-1) Un agente oxidante fuerte (dicromato) en un medio cido

4.3.2 Fase 2: Preparacin de EMa para la Estabilizacin de los Residuos Spticos Para la estabilizacin de los residuos spticos, se utiliz el producto EM

(Microorganismos Eficaces) en una concentracin de 5 % de EMa (EM activado). En

estudios realizados anteriormente, con diferentes concentraciones de EMa, la

concentracin al 5 % dio los mejores resultados para la estabilizacin de residuos

spticos (Reyes, 2004). Se elabor el EMa con una mezcla de EM, melaza, y agua a

una relacin 1:1:8 respectivamente, en estaones de 1 m3 (Anexo 6) y luego de una

fermentacin anaerbica por un lapso de 5 das.

20

4.3.3 Fase 3: Recoleccin de los Residuos Spticos La recoleccin de los residuos en los tanques spticos se realiz cuando las

natas o los residuos estn muy cerca de la boca T de salida y se est corriendo el

riesgo de que los residuos o natas se vayan hacia los drenajes. Se extrajeron los lodos

o slidos depositados en el fondo y las natas que flotan. La recoleccin inici con la

homogenizacin del material en el tanque sptico con el fin de extraer material viejo y

fresco simultneamente. Esta etapa se realiz adicionando agua y movindolo con una

pala tipo rastrillo; esta homogenizacin facilita la extraccin. Dicha actividad debi ser

realizada por dos personas y para efectuar la limpieza se utiliz la mayor apertura

ubicada en la tapa del tanque sptico. Una vez homogenizado el material del tanque, se

extrajo un 80 % del total del mismo. El 20 % restante permite que la actividad en el

tanque sptico se restablezca ms fcilmente ya que funciona como inoculo de

bacterias activas, lo que permite que el funcionamiento del sistema contine con

material biolgico adaptado a las condiciones del tanque sptico y agilice la reactivacin

(Rosales, 2003).

El procedimiento de recoleccin se realiz con una bomba de 3.5 HP con una

manguera de dimetro 8 cm, la cual se insert al tanque sptico y extrae los residuos

hasta una tanqueta de recoleccin. La tanqueta tiene una capacidad de 2.7 m3

(Anexo 1).

4.3.4 Fase 4. Transporte Al realizar las labores de extraccin de residuos spticos, se utiliz partes de

la capacidad de la tanqueta, luego se procedi a adicionar el EMa en la parte restante

de la tanqueta. Se dej un espacio de aire en la tanqueta que permiti que los residuos

spticos y el EMa se mezclaran por el movimiento en el trasporte de los residuos a la

planta piloto de tratamiento de residuos spticos.

Para realizar el llenado de la bolsa de estabilizacin de 19 m3 se calcul que

necesitaron recoger 7 tanquetas de residuos spticos. El proceso de recoleccin

dependi de la solidez del material y este oscila entre 30 a 50 minutos por tanque. El

nmero de tanques spticos que se limpiaron dependi del tamao de cada uno. El

21

proceso de recoleccin, transporte y vaciado de residuos spticos fue llevado a cabo

por dos personas.

4.4 METODOLOGA OPERATIVA DE LA PLANTA PILOTO En la planta piloto, se procedi a realizar la introduccin del material, los residuos

spticos mezclados con el EMa, al separador de slidos. Cuidadosamente se

manejaron las llaves de la tanqueta, para que no se desbordaran los residuos por la

presin, dejando retornar el exceso a la tanqueta una vez que se llen el recolector. Los

residuos spticos paulatinamente pasaron por el separador de slidos cayendo a la

bolsa de estabilizacin por gravedad. El proceso de vaciar los residuos spticos en

primer lugar al separador de slidos, y luego en la bolsa de estabilizacin, dur entre de

1 y 2 horas. Se recolectaron los slidos del separador de slidos en un estan y los

llevaron a un incinerador rural para su incineracin.

La estabilizacin de los residuos spticos con EMa dur 21 das. Despus de

este perodo, se abri la llave de la salida de la bolsa y el material cay en la cama de

secado por gravedad. Estas aguas residuales pasaron directamente por la borucha, a

una caja de recoleccin de lixiviados, por gravedad. Aqu las aguas se mezclaron con

los lixiviados de las tres trincheras del relleno sanitario. Despus de esta caja de

recoleccin de lixiviados, las aguas fueron filtrados en un filtro de arena, un humedal

artificial y finalmente por un humedal natural.

4.5 METODOLOGA DEL EXPERIMENTO En la propuesta de este proyecto se elabor un diseo experimental en el que se

plantearon analizar las caractersticas fsicas, qumicas y biolgicas de las aguas en

cada componente de la planta piloto. La planta present fallas durante las fases pre-

operativa y operativa; por lo tanto, no se pudo implementar el diseo experimental. Sin

embargo, se realizaron muestreos que permitieron elaborar un registro de datos de las

fases pre-operativa y operativa y el funcionamiento del sistema.

Se llev a cabo dos muestreos antes y despus de la estabilizacin de los

residuos spticos, en tres puntos. En cada uno de los puntos de muestreo, se tomaron

tres repeticiones para cada muestra. Los lugares de muestreo fueron los siguientes:

22

1. Bolsa de estabilizacin 2. Lecho de secado 3. Caja de recoleccin de lixiviados

Las variables evaluadas en los diferentes puntos de muestreo fueron: fsicas

(olor, turbidez, SS, SSed y ST) y qumicas (pH, NH4+, NO3-, PO4-3, DBO5 y DQO)

(Clesceri et al., 1999) (Cuadro 5). Los anlisis de las variables se llevaron a cabo en el

Laboratorio de Suelos y Aguas de la Universidad EARTH. Para los muestreos se

utilizaron cinco botellas plsticas de 500 mL. Estas botellas se llenaron con los residuos

de cada uno de los puntos de muestreo y luego se procedi a sellarlas y rotularlas.

Todas las muestras fueron transportadas en hielo hasta el Laboratorio de Suelos y

Aguas, en donde se almacenaron en una cmara a 4 C.

Las muestras de los residuos spticos en el punto de muestreo I se tomaron por

una vlvula en la bolsa de estabilizacin. Estas muestras se recogieron cuando la bolsa

estaba llena con todos los residuos spticos (da 0). Las muestras que se tomaron en el

punto de muestreo II fueron tomadas en la salida del tubo en el lecho de secado

(da 21). Finalmente las muestras que se tomaron en punto de muestreo III se

recogieron a la salida del tubo en la caja de lixiviados, antes de las aguas se mezclaron

con los lixiviados de las tres trincheras del relleno sanitario (da 21).

23

5 RESULTADOS Y DISCUSIN

El objetivo de este estudio fue poner en operacin y despus evaluar la

efectividad de la planta piloto de tratamiento de residuos spticos de la Universidad

EARTH. La discusin de los resultados de este estudio est dividida en tres partes. En

la primer parte se analiz el sistema pre-operativo. En la segunda parte se analizaron

los inconvenientes encontrados para poner en marcha los diferentes componentes que

tiene la planta piloto. Finalmente, en la tercer parte, se expuso y analiz los resultados

de la etapa experimental, en cada uno de los componentes evaluados en la planta

piloto.

5.1 ANLISIS DEL SISTEMA PRE-OPERATIVO Se dividi el proceso de anlisis del sistema pre-operativo en cuatro fases:

evaluacin de los tanques spticos, preparacin de EMa para la estabilizacin de los

residuos spticos, recoleccin de los residuos y transporte.

5.1.1 Evaluacin de los Tanques Spticos Para realizar la evaluacin de los tanques spticos, se tomo como base la

informacin de planta fsica la cual es la encargada directa del mantenimiento de los

mismos. La universidad tiene actualmente 112 tanques spticos con un volumen total

de 607.2 m3 (Cuadro 6). Muchos de los tanques no cubren las condiciones de un

tanque sptico debido a que no poseen las caractersticas necesarias tales como:

dimensiones (relacin ancho-largo), impermeabilidad, resistente a acidez y al ataque de

sulfuros, hermtico, salidas en T y salida de gases (Rosales 2003). Por ejemplo, en la

mayora de los casos, los tanques tiene una relacin de ancho:largo de 1:2 (Anexo 7) y

la relacin recomendada es 1:3. La falta de condiciones adecuadas de los tanques

reduce la eficiencia y el funcionamiento parcial o total de los mismos, provocando

efectos secundarios como contaminacin de aguas superficiales y subterrneas.

24

Cuadro 6. Inventario de los tanques spticos de los edificios del campus de la Universidad EARTH en los 12 distritos.

Distrito Nmero de Edificios Nmero de

Tanques Spticos Volumen Total

(m3) Nmero de Tanques

para Extraccin

1 49 49 142,0 8 2 19 3 49,8 1 3 2 1 9,8 0 4 1 1 52,9 0 5 16 6 120,2 3 6 13 12 62,9 3 7 3 2 17,9 1 8 6 6 35,2 1 9 6 6 31,2 1

10 24 23 63,3 0 11 1 1 0,8 0 12 1 1 21,2 0

Total 141 112 607,2 0

Anexo 6. En el mantenimiento de un tanque sptico se tiene como parte importante la

inspeccin. El muestreo para conocer el estado actual de todos los tanques spticos del

campus sirvi para determinar cuales eran los que tenan prioridad para la limpieza. Los

tanques con prioridad a extraccin fueron aquellos que haban alcanzado su nivel de

capacidad y aquellos que ya lo haban excedido. En siete de los distritos, existi18

tanques spticos que necesitaban extraccin (Cuadro 6).

Para implementar algn tipo de tratamiento para los residuos spticos es

importante conocer las caractersticas fsicas y qumicas de los residuos en el tanque

sptico. Se realiz un anlisis compuesto de los residuos spticos por cada distrito de la

universidad. En esta evaluacin no se recogieron muestras del tanque sptico de las

casas en Distrito 10, ni de la oficina de la Asociacin de Empleados de Banano

(ASEARTH) (Distrito 11), en el pueblo de Las Mercedes. Estos tanques no se

encuentran en el campus de la universidad entonces se decidi no incluirlo en este

25

estudio. Tambin se decidi no recoger muestras del tanque que pertenece a la

Escuela Primaria (Distrito 12).

Debido al olor y alta probabilidad de contaminacin con coliformes fecales en los

residuos spticos frescos, no se realizaron anlisis para slidos en las muestras. El pH

del material en los tanques no vari mucho (6,0 a 6,8) entre los distritos estudiados, con

un promedio de 6,5. Los resultados de otros anlisis fsicos y los anlisis qumicos

mostraron que el material en los tanques vara mucho, dependiendo de que distrito

provengan.

Existi mucha variacin en la concentracin de DBO y DQO del material en los

tanques (Figura 1). El distrito con la ms alta concentracin de DBO fue el Distrito 5

(Residencias Estudiantiles I, Soda La Jama y Asuntos Estudiantiles) y con la ms alta

DQO fue en el Distrito 6 (Taller Didctico; Centro de Cosechas; Centro Capacitacin-

ASEARTH; Laboratorio de Procesamiento de Alimentos; Laboratorio de Empaque;

Finca Pecuaria Integrada; Campo de Cuerdas; Complejo Deportivo; Capilla). Estas altas

cantidades podran afectar el proceso de estabilizacin, particularmente el alto DQO,

impidiendo descomposicin de la materia orgnica por ser material de lenta

biodegradabilidad. La relacin de DQO:DBO vari Mucho tambin, entre 1:1 en

Distrito 8 (Dormitorios Administrativos) hasta 112:1 por Distrito 6.

Estos valores de DBO y DQO se encontraron dentro de los rangos de los

parmetros convencionales de los residuos spticos (Cuadro 1). Sin embargo, los

valores de DBO y DQO en los residuos de los tanques spticos de todos los distritos,

excepto los de Distrito 7 y Distrito 8, excedieron los niveles permisibles por el

Reglamento de Reuso y Vertido de Aguas Residuales de Costa Rica (Cuadro 2). En

esta ley, los lmites para descargar aguas residuales son 300 mg L-1 para DBO y

1000 mg L-1 para DQO (Ministerio de Salud, 1997). Por esta razn es obligatorio, por

las leyes en Costa Rica, dar un tratamiento ms a los residuos spticos que provienen

de estos tanques spticos.

26

0

500

1000

1500

2000

Distrito 1Distrito 2Distrito 3Distrito 4Distrito 5Distrito 6Distrito 7Distrito 8Distrito 9

DBO DQO0

10

20

30

40

*

Con

cent

raci

n D

BO

(mg

L-1 )

Concentracin D

QO

x 1000 (mg L

-1)

Figura 1. Concentracin de DBO y DQO en los residuos de los tanques spticos en los distritos del campus de la Universidad EARTH (* DQO x 5000).

Los resultados de los anlisis de NH4+, NO3- y PO4-3 fueron similares a los de

DBO y DQO. Las ms altas concentraciones ocurrieron en los tanques spticos de

Distrito 5, Distrito 6 y Distrito 3, en ese orden. En el Distrito 6 las concentraciones de

NH4+ fueron casi 60 mg L-1, y PO4-3 ms que 10 mg L-1 (Figura 2). Estas altas

cantidades de nutrientes pueden beneficiar un proceso biolgico en el tratamiento. Sin

embargo, altas concentraciones de nutrientes en las aguas residuales pueden causar

daos en el ambiente si no reciben tratamientos posteriores a la estabilizacin.

En Costa Rica, todava no exigen un nivel mximo permisible para los

parmetros de nutrientes como NH4+, NO3- y PO4-3 (Ministerio de Salud, 1997). Sin

embargo, concentraciones de NH4+ mayores a 0,25 mg L-1 puede afectar el crecimiento

de los peces u otros organismos en el agua y concentraciones mayores a 0,5 mg L-1

son consideradas letales para el ecosistema (Laidlaw, 1995). Adems, altas

concentraciones de N y P en formas inorgnicas en el agua causan eutroficacin,

afectando la vida acutica en el ecosistema (Tchobanoglous y Burton, 1991).

27

Con

cent

raci

n N

H4+

(mg

L-1 )

Concentracin N

O3 - y P

O4 -3 (m

g L-1)

0

2

4

6

8

10

12Distrito 1Distrito 2Distrito 3Distrito 4Distrito 5Distrito 6Distrito 7Distrito 8Distrito 9

NH4+ NO3

- PO4-3

0

20

40

60

80

100

120

Figura 2. Concentracin de NH4+, NO3- y PO4-3 en los residuos de los tanques spticos en los distritos del campus de la Universidad EARTH.

Preparacin de EMa para la Estabilizacin de los Residuos Spticos

Para la estabilizacin de residuos en la bolsa de 19 m3, trabajando en una

relacin de 5 % de EMa, fue necesario mezclar con los residuos spticos 1,0 m3 de

EMa. Se prepar el EMa en el Centro de Acopio, usando estaones de un volumen de

1 m3 (Anexo 6). Para este EMa se utilizaba una cantidad considerable de agua (100 L) y

el costo de este producto estaba determinado por la calidad de esa agua (potable).

El Centro de Acopio est ubicado en una zona tropical hmeda con una

precipitacin promedio anual de 3 390 mm y un promedio mensual de 290 mm,

(Rodrguez, 2006) (Anexo 8). Para disminuir la dependencia y uso de agua potable para

preparar este producto, se instal canaletas alrededor del techo del centro. Se capt

agua de lluvia en los estaones, de tal modo disminuyendo el consumo de agua

potable. En los meses de poca precipitacin, una segunda opcin podra ser la

utilizacin de agua del ro Dos Novillos. La calidad de esta agua o el agua de lluvia no

disminuy la activacin de los microorganismos ni la calidad del EMa.

28

5.1.2 Recoleccin de los Residuos Spticos Existen ciertos componentes que se deben tomar en cuenta antes de realizar

trabajos de extraccin de residuos spticos o aguas negras con alto contenido de

material orgnico de tipo sanitario y tcnico (Rosales 2003). Los trabajadores recibieron

capacitacin previa sobre la proteccin que se debe tener al trabajar con este tipo de

material. A los trabajadores, se les oblig a usar trajes de seguridad con la ropa de

manga larga, con mascarilla, guantes y lentes de seguridad. Tambin fue obligatorio

para todos los trabajadores involucrados en esta labor la vacunacin previa contra la

Hepatitis A y B.

La tanqueta que se us para la recoleccin de los residuos spticos fue

acondicionada para este trabajo. En el primer recorrido, los trabajados llenaron la

tanqueta con agua del ro para hacer las pruebas de la bomba y la manguera. Ellos

encontraron que la tanqueta no posee una funda para llevar la manguera de extraccin.

Tambin la bomba no tuvo un tipo de proteccin, dejndola expuesta a los elementos y

por eso este equipo no funcion bien. La tanqueta fue acondicionada de nuevo para

resolver los problemas encontrados, adicionando las fundas y una tapadera para la

bomba.

Cuando hicieron el segundo recorrido, para extraer los residuos de los tanques

spticos, los trabajadores acertaron sobre la necesidad de una segunda manguera. La

segunda manguera facilitara la descarga de los residuos spticos en la planta piloto,

dejando la primera manguera para las extracciones de los tanques spticos. Los

trabajadores indicaron tambin la falta de equipo como palas para mezclar los residuos

en los tanques y la ausencia del cierre hermtico en la tapa de la tanqueta para evitar

fugas. Estos ltimos arreglos fueron incorporados en el segundo acondicionamiento de

la tanqueta.

Para el mantenimiento de los tanques spticos es recomendable extraer solo el

80 % del contenido de los mismos. Lo que queda en el tanque permite que la

reactivacin del residuos posterior a la extraccin sea lo ms rpido posible (Rosales,

2003). Se mandaron a los trabajadores a no limpiar por completo los tanques. As, se

asegur la reactivacin del proceso biolgico en los tanques.

29

5.1.3 Transporte El sistema de transporte, que se utiliz en la universidad, fue por medio de una

tanqueta con una bomba. Un camin fue designado para halar la tanqueta; sin

embargo, el equipo tena que cruzar un puente de suspensin que tiene un lmite de

peso de 5 toneladas. En el momento que se plane el diseo de este proyecto, no se

consider la cantidad de peso requerido para el transporte de dichos residuos spticos.

Esto es bsicamente necesaria por aspectos de logstica, en este caso en particular la

capacidad de soporte del puente. Solamente la tanqueta excedi este peso cuando

tena la carga de los residuos. Por esta razn, se design un tractor para trasladar la

tanqueta cargada hasta la planta piloto. El tractor pudo pasar por el ro Dos Novillos sin

pasar por el puente.

Este cambio en la manera de halar la tanqueta implic algunas fallas en su

diseo. El proceso de extraccin de los residuos spticos requiere de dos personas y el

tractor no tuvo espacio para el segundo trabajador. Sin embargo, la tanqueta no const

con barandas para el transporte de la persona adicional. Cuando la tanqueta fue

acondicionada para resolver los problemas encontrados, tambin se adicionaron las

barandas necesarias.

5.2 ANLISIS DE LA OPERACIN DE LA PLANTA PILOTO Se present una serie de inconvenientes que han interrumpido el desarrollo de

las actividades programadas, atrasando significativamente el funcionamiento de la

planta y principalmente la recoleccin de datos y el anlisis de los mismos. Los

inconvenientes sucedieron por fallos en la infraestructura, debido a que la planta no

integr todos lo parmetros necesarios para realizar las actividades de recoleccin y

tratamiento.

El mayor inconveniente de la planta piloto fue la falta de una fuente de agua

potable para lavar el equipo y para la seguridad sanitaria de los trabajadores. Se instal

una conexin de tubera desde la entrada del relleno sanitario hasta la planta piloto,

terminando con una llave para conectar una manguera de pulgadas. La manguera

cuenta con una pistola de alta presin para facilitar el lavado del equipo. Tambin el

30

agua est disponible para limpiar fugas y derrames y en caso de emergencias para los

trabajadores si tienen contacto corporal con los residuos spticos.

El nuevo sistema de agua instalado en la planta mostr problemas. Por ejemplo,

se instal un tubo para la llave que no cont con un suporte muy grueso; entonces

cuando se us la manguera para lavar el equipo, el soporte se torci. Otro problema

que debe rectificar muy pronto es la fuente del agua potable. En este momento el agua

llega a la planta por un sistema de tuberas de ms de 3 km. Es imperativo encontrar

una fuente de agua ms cerca de la planta, porque sera imposible de detectar si el

sistema actual tiene algunas fugas.

5.2.1 Separador de Slidos El primer paso en la planta piloto fue la descarga de los residuos spticos desde

la tanqueta hasta el separador de slidos. Se descargaron los residuos desde la

tanqueta hasta el separador de slidos mediante una manguera de 8 cm dimetro. La

entrada de la planta tuvo una pendiente hacia afuera, entonces no fue posible vaciar

completamente la tanqueta. Para el segundo recorrido, se nivel la entrada con una

pendiente hacia adentro de la planta. No obstante, se tiene que mejorar la entrada para

facilitar la descarga de los residuos desde la tanqueta, posiblemente con una base de

concreto.

Al inicio de las operaciones de vertido, se observaron fallos en el equipo de

separacin de slidos. El separador no cont con una boca donde poda descansar la

manguera de la bomba de la tanqueta. El equipo tampoco cont con una rampa o

escalera para subir a colocar la manguera en la boca de inicio. Otro componente de

gran riesgo laboral fueron las cadenas del motor de separacin de slidos las cuales

estaban descubiertas. Al igual, el motor no tuvo un techado que evitara la exposicin

del mismo a la intemperie. Antes de recoger los residuos spticos la segunda vez, se

instal en el separador una boca para descansar la manguera, unas gradas con una

baranda para subir a colocar la manguera, una tapadera para el motor y un cobertor

para proteger el separador.

Una vez se inici el proceso de separacin de slidos, los residuos se rebalsaron

y los slidos como productos sanitarios salieron del separador. Se coloc un estan

31

metlico en la salida del separador para recoger los slidos y posteriormente llevarlos al

incinerador. La zona tuvo un desnivel muy pronunciado el cual dificult una posicin

vertical del estan, facilitando su volcamiento. Antes del segundo recorrido, se nivel

el rea para acomodar el estan.

Despus de pasar por el separador de slidos, los residuos spticos fueron

trasladados paulatinamente a la bolsa de estabilizacin, por gravedad. El separador fue

conectado a la bolsa mediante una manguera de 8 cm, lo cual estaba sostenido por

arriba de la bolsa. La diferencia en nivel entre el separador y la entrada de la bolsa no

fue constante debido a que la manguera fue flexible. Para el segundo recorrido, se

cambi la manguera flexible por un tubo fijo, facilitando el movimiento de los residuos

por gravedad desde el separador de slidos hasta la bolsa de estabilizacin.

5.2.2 Bolsa de Estabilizacin La bolsa de estabilizacin fue un recipiente colapsable para almacenamiento de

lquidos. El tamao de la bolsa vaca fue de 4.5 m x 5.2 m y se infl hasta 1 m de altura

cuando se depositaron los residuos. Al pasar los residuos del separador a la bolsa de

estabilizacin durante el primer recorrido, se present una serie de problemas. Primero

se encontr que el sitio donde se coloc la bolsa no fue de las mismas dimensiones de

la bolsa. Entonces se dobl la bolsa y no fue posible llenarla hasta el volumen mximo.

Otro problema fue la operacin de la vlvula de salida de los gases. Cuando trasladaron

los residuos del separador a la bolsa, se introdujo aire en la bolsa. La vlvula no

funcion y el aire quedo en la bolsa, disminuyendo el volumen efectivo para los

residuos.

Despus de la primera estabilizacin, hicieron arreglos en el sitio donde se

instal la bolsa. Sin embargo, durante el segundo recorrido, no se pudo llenar la bolsa

al mximo. Tampoco sirvi la vlvula de salida de los gases. Antes del siguiente

recorrido, ms ajustes debern ser hechos en el sitio para acomodar la bolsa. Tambin,

la vlvula debe ser cambiada para asegurar la salida de los gases y permitir el llenado

de la bolsa a su mxima capacidad.

Las dimensiones de la bolsa no fueron exactamente igual que las indicadas por

la compaa. Entonces hubo un cuestionamiento sobre el volumen de la bolsa y su

32

mxima capacidad. Los trabajadores no quisieron recoger ms que tres tanquetas de

los residuos spticos porque no estaban seguros de poder pasarlos a la bolsa. Antes

del siguiente recorrido, la bolsa ser llenada con agua de ro para calcular el volumen

exacto de la bolsa y cuantas tanquetas de residuos spticos podrn recoger para llenar

esta bolsa de estabilizacin.

5.2.3 Lecho de Secado Se dejaron los residuos spticos en la bolsa de estabilizacin por 21 das.

Posteriormente, se abri una llave en la cama seca para pasar los residuos

estabilizados desde la bolsa hasta la cama, por gravedad. En este componente del

sistema, el vertido del efluente no se distribuy uniformemente por toda la cama. La

entrada de la cama tuvo un tubo muy corto provocando la saturacin de un solo punto

de la cama, sub-utilizando su totalidad. Para hacer el sistema ms eficiente, el fluido

debe ser lento y mejor distribuido en la cama, para darle tiempo al aserrn que haga su

trabajo de absorcin. El tubo de entrada a la cama, de 30 cm de largo, se cambiar por

un tubo de 4.5 m. Tambin, ser perforado a lo largo para facilitar el riego de la cama

en su totalidad.

Despus de la cama seca, las aguas residuales pasaron rpidamente a la caja

de recoleccin de lixiviados. Los slidos en las aguas residuales fueron retenidos por la

borucha en la cama seca. La cama seca debe ser inspeccionada mensualmente para

asegurarse que no tiene un exceso de slidos. Se harn recorridos frecuentes para

determinar la vida til de la borucha en al cama seca.

5.3 ANLISIS DEL EXPERIMENTO Aunque se tuvieron varios problemas con la planta piloto, fue posible llevar a

cabo dos muestreos antes y despus de la estabilizacin de los residuos spticos, en

tres puntos. En da 0 se recogi las muestras en la bolsa de estabilizacin (S1) y en da

21 se recogieron las muestras en la cama seca (S2) y la caja de recoleccin de

lixiviados (S3). Se hizo el primer recorrido y muestreo antes de hacer los arreglos en la

planta y el segundo despus de los arreglos. En el primer recorrido, se extrajeron los

residuos spticos de un tanque en el Distrito 5, del edificio La Loma y de parte de un

tanque en el Distrito 7, de Ingeniera. En el segundo recorrido, se extrajeron el resto de

33

los residuos spticos del tanque sptico de Ingeniera (Distrito 7) y los residuos spticos

del tanque del Taller Didctico (Distrito 6).

Los residuos spticos en la primera estabilizacin tuvieron altas concentraciones

de DBO, DQO y SS, todos excedieron los lmites permisibles por ley para descargar

esos residuos (Ministerio de Salud, 1997) (Figura 3). Despus de la estabilizacin por

21 das, se redujeron estas concentraciones en los residuos (Figura 3). La

concentracin de DBO disminuy a un nivel menor al que exige la ley en Costa Rica

(300 mg L-1) (Ministerio de Salud, 1997). Sin embargo, ningn otro parmetro cumpli

con los requisitos de la ley (Cuadro 2), indicando la necesidad de ms tratamientos para

esa agua residual. Esa agua se junt con los lixiviados del relleno sanitario para

tratamientos subsecuentes en un filtro de arena, un humedal artificial y un humedal

natural.

Con

cetra

cin

de

DB

O y

SS

ed (m

g L-

1 )

0

100

200

300

400

500

600

S1S2S3

Concetracin de D

QO

y SS

(mg L

-1)

DBO SSed DQO SS0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Figura 3. Concentracin de DBO, SSed, DQO y SS en la bolsa de estabilizacin (S1), la cama seca (S2) y la caja de recoleccin de lixiviados (S3), primer recorrido.

34

Las concentraciones de los parmetros de DBO, DQO y SS fueron ms altas en

las muestras de la caja de recoleccin de lixiviados que en las muestras de la entrada

de la cama seca. Esto pudo ser consecuencia del paso rpido del agua por la cama,

debido a que no existe una distribucin de los efluentes de la bolsa de estabilizacin en

la cama. Tambin, el material orgnico soluble presente en la cama seca podra haber

sido llevado en el agua residual hasta la caja de lixiviados.

Previo al tratamiento, los residuos spticos en la segunda estabilizacin

presentaron altas concentraciones de DBO, DQO y SS que excedieron los lmites

permisibles por ley para descargar esos residuos (Ministerio de Salud, 1997) (Figura 4).

Posterior al periodo de estabilizacin de 21 das, las aguas residuales presentaron

reducciones de esas concentraciones en los residuos (Figura 4). La concentracin de

DBO present una reduccin por debajo de los niveles exigidos por la ley en Costa Rica

(300 mg L-1) (Ministerio de Salud, 1997). La concentracin de SSed en los residuos, una

vez estabilizados, se redujo en su totalidad. Sin embargo, los otros parmetros no

cumplen con los requisitos de la ley (Cuadro 2), indicando la necesidad de incluir

tratamientos adicionales para lograr obtener los niveles requeridos para el vertido de

esa agua residual. Despus de esta segunda estabilizacin, hubo un aumento de los

SS en las aguas residuales al pasar por la cama seca, el cual coincidi con los

resultados despus de la primera estabilizacin, presentados en la Figura 3. Este

resultado indic un mal funcionamiento de la cama, en la distribucin del agua o el tipo

de material utilizado.

35

Con

cent

raci

n (m

g L-

1 )

0

1000

2000

3000

4000

5000

S1S2S3

DBO SSed DQO SS

Figura 4. Concentracin de DBO, SSed, DQO y SS en la bolsa de estabilizacin (S1), la cama seca (S2) y la caja de recoleccin de lixiviados (S3), segundo recorrido.

Las concentraciones de pH en los residuos spticos en la bolsa de estabilizacin

estuvieron por debajo de los niveles permitidos. Sin embargo en la cama seca y la caja

de recoleccin de lixiviados las concentraciones de pH se encontr entre 6 y 9, los

cuales son los limites permitidos para el vertido de estas aguas (Ministerio de Salud,

1997) (Figura 5).

Los residuos spticos presentaron altas concentraciones de NH4+ y PO4-3 previo

a la segunda estabilizacin, 6,6 mg L-1 y 4,4 mg L-1 respectivamente (Figura 5). Las

concentraciones de NH4+ fueron mayores a 0,25 mg L-1 por lo que se considera pueden

afectar el crecimiento de peces u otros organismos acuticos, adems de ser

consideradas letales para el ecosistema (Laidlaw, 1995). Las altas concentraciones de

P en forma inorgnico en el agua, en exceso de 0,01 mg L-1, causan eutroficacin que

afecta la vida acutica en el ecosistema (Tchobanoglous y Burton, 1991). La

concentracin de NO3- en los residuos spticos, antes de la estabilizacin, fue

36

0,1 mg L-1, menor que el nivel que provoca eutroficacin, 0,3 mg L-1 (Tchobanoglous y

Burton, 1991).

Aunque las concentraciones de NH4+ y PO4-3 bajaron en 75 % y 85 %,

respectivamente, despus de la segunda estabilizacin, los niveles de estos nutrientes

se presentaron en exceso en relacin con los niveles que afectan negativamente los

ecosistemas (Figura 5). La concentracin de NO3- subi despus de esta estabilizacin,

sin embargo quedo menor que el nivel que provoca eutroficacin (Tchobanoglous y

Burton, 1991) (Figura 5).

Concentracin de N

H4 +, N

O3 - y P

O4 -3 (m

g L-1)

0

2

4

6

8

10250

300

350

S1S2S3

pH

pH NH4+ NO3

- PO4-3

0

2

4

6

8

10

Figura 5. Concentracin de NH4+, NO3-, PO4-3 y pH en la bolsa de estabilizacin (S1), la cama seca (S2) y la caja de recoleccin de lixiviados (S3), segundo recorrido.

Despus de la segunda estabilizacin, hubo un aumento en las concentraciones

de NH4+, NO3- y PO4-3 en las aguas residuales al pasar por la cama seca, el cual

coincidi con los resultados para los parmetros de DBO, DQO y SS despus de la

primera estabilizacin (Figura