cuando los tanques septicos estan llenos

CUANDO LOS TANQUES SEPTICOS ESTAN
LLENOS – EL DESAFIO DEL MANEJO Y
TRATAMIENTO DE LODOS FECALES
Agnes Montangero
Martin Strauss
Swiss Federal Institute for Environmental Science and Technology (EAWAG)
Dept. of Water & Sanitation in Developing Countries (SANDEC)
P.O. Box 611, CH-8600 Duebendorf, Switzerland
montangero@eawag.ch, strauss@eawag.ch
Ana María Ingallinella
Centro de Ingeniería Sanitaria, Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura,
Universidad Nacional de Rosario, Riobamba 245 Bis - 2000 Rosario, Argentina
cis@fceia.unr.edu.ar
Thammarat Koottatep
Environmental Engineering Program, School of Environment, Resources and Development,
Asian Institute of Technology, P.O. Box 4 Klong Laung, Pathumthani 12120, Thailand
thamarat@ait.ac.th
Seth A. Larmie
Water Research Institute (CSIR), Box M 32, Accra, Ghana
RESUMEN
En los centros urbanos de países industrializados, la mayoría de las casas dispone de
sistemas de saneamiento en sitio, tales como tanques sépticos y excusados sin drenaje. Los
lodos fecales recogidos de estos sistemas son generalmente descargados sin tratamiento al
medio ambiente urbano y peri-urbano, representando así grandes riesgos para las fuentes de
agua y para la salud publica. Al contrario del manejo de las aguas residuales, el desarrollo de
estrategias de tratamiento de lodos fecales, adaptadas a las condiciones que prevalecen en
los países en desarrollo, ha sido muy descuidado. Los autores describen la situación actual
relativa al manejo de lodos fecales y discuten los puntos claves al respecto. Presentan
asimismo opciones de tratamiento que resultarían sostenibles en países de industrialización
intermedia. El objetivo es sensibilizar a los planificadores y a los responsables que toman
decisiones acerca de los desafíos que presentan los lodos fecales y la necesidad de incluir el
manejo de lodos fecales en la planificación estratégica de reformas de saneamiento.
Abreviaciones usadas
LF - lodos fecales; PTLF - planta de tratamiento de lodos fecales; SSS - sistemas de
saneamiento en sitio; LEAR - lagunas de estabilización.
Palabras Claves
Tanques sépticos, tratamiento de lodos fecales, wetlands artificiales, lagunas de
estabilización, toxicidad del amoniaco.
PRACTICAS Y PROBLEMOS ACTUALES EN LA GESTION DE LOS LODOS FECALES
En zonas urbanas de Asia, Africa y América Latina la situación de disposición de excretas es
dramática: mundialmente, miles de toneladas diarias de lodos fecales de sistemas de
saneamiento en sitio (SSS), tales como inodoros públicos o privados y tanques sépticos no
conectados a alcantarillados, son descargados sin tratamiento y de manera incontrolada en
callejones, zanjas de desagüe, campos abiertos, fuentes de aguas naturales, estuarios o en
el mar.
Los SSS son la forma predominante de sistemas de disposición de las excretas de 65 - 100
% de los habitantes urbanos en Africa y Asia que disponen de sistemas y servicios de
saneamiento adecuados. Estos incluyen inodoros públicos o privados, excusados de agua,
"aqua privies" y tanques sépticos. Solamente una pequeña parte de los distritos urbanos
comerciales está conectada a alcantarillados (Strauss et al. 2000). En América Latina, más
de un 50 % de las casas en casi todas las ciudades grandes están conectadas a un sistema
de alcantarillados. En ciudades medianas y pequeñas, sin embargo, la mayoría de las casas
está abastecida con sistemas de saneamiento en sitio, particularmente tanques sépticos. Los
SSS son también corrientes en áreas peri-urbanas de países con ingresos altos. Por
ejemplo, 25 % de las casas en EE.UU. están abastecidas con tanques sépticos.
SANDEC 96
Figura 1
Sistemas predominantes de disposición de excretas en áreas urbanas de países
con ingresos bajos (izquierda) / con ingresos altos (derecha)
Tabla 1
Por ciento de familias abastecidas con
los sistemas de saneamiento en sitio
Manila
78
Filipinas (ciudades)
98
Bangkok
65
Ghana
85
Tanzania
> 85
América Latina
23
Metro Buenos Aires
36
En grandes ciudades, la recolección y el transporte de los lodos fecales (LF) implica grandes
dificultades, visto que los vehículos de vaciado que circulan en grandes ciudades
frecuentemente no tienen acceso a los fosos, y la congestión en el tráfico impide una
eficiente recolección y transporte de los lodos fecales. La gestión de los servicios de vaciado
es mediocre, especialmente donde la responsabilidad incumbe a las autoridades
gubernamentales. Areas convenientes para el tratamiento y uso o para la disposición final se
encuentran solamente en las afueras de las ciudades. Por lo tanto, las distancias de
2
transporte tienden a ser largas. El transporte de relativamente pequeños volúmenes de lodos
fecales (5-10 m3 por camión) a través de calles congestionadas sobre largas distancias en
grandes aglomeraciones urbanas no es sostenible, ni del punto de vista económico ni
ecológico. Actualmente, la práctica más corriente es la descarga de los lodos por los vehículo
de aspiración a la distancia más corta posible de los puntos de recolección, a fin de
incrementar la eficacia de los servicios de recolección y de los ingresos.
En la mayoría de los casos, los lodos fecales (LF) son descargados o usados sin tratar en la
agricultura, lo que conduce a enormes riesgos para la salud, a una degradación estática y
olfativa de los asentamientos y a una contaminación de las aguas. En muchas ciudades, los
vertederos y campos abiertos de defecación se encuentran cerca de zonas formales o
informales de ingresos bajos, donde presentan un riesgo para la salud de este segmento de
la población en continuo aumento. Un gran riesgo existe especialmente para los niños, visto
que pueden entrar en contacto con las excretas dispuestas de manera incontrolada. En
China, las prácticas tradicionales de disposición de las excretas consisten en recolectarlas en
cubos y vehículos de aspiración de cada casa e inodoro público para usarlas en la agricultura
y la acuacultura. La mayoría de los 30 millones de toneladas de lodos que aparentemente se
recolectan en las ciudades chinas cada año no es tratada antes de su utilización. La
preocupación acerca del impacto potencial para la salud de esta práctica ha incitado a las
autoridades chinas y a las instituciones científicas a iniciar investigaciones sobre el
tratamiento de lodos fecales (Ministerio de Construcción, 1993).
ASPECTOS ESTRATEGICOS DE MANEJO DE LODOS FECALES
Se deben minimizar los volúmenes de lodos fecales transportados y las distancias recorridas.
Esto se podría lograr con el uso de sistemas pequeños a medianos semi-centralizados de
tratamiento de LF. Estos podrían, por ejemplo, incluir la separación y deshidratación de
sólidos/líquidos. El líquido separado podría ser tratado allá mismo o bien transportado a
alcantarillados libres de silos para luego ser tratado en plantas centrales. Los volúmenes de
lodo son inversamente proporcionales al contenido de sólidos. Suponiendo que el proceso de
deshidratación (por ejemplo, en lechos de secado) llega a reducir el contenido de agua de 98
a 75 % (lo que equivale a un aumento del contenido sólido de 2 a 25 %), el volumen a ser
transportado se reduce 12 veces con respecto a los lodos frescos. La ventaja del tratamiento
de lodos con respecto al tratamiento de aguas residuales es que el sitio puede ser
seleccionado independientemente de su topografía.
Otra estrategia para reducir el volumen transportado de LF sería el uso de tanques sépticos
de barrios o condominios. Esta alternativa sería particularmente apta para distritos urbanos
de alta población. Se minimizaría el problema de inaccesibilidad de los tanques sépticos o
letrinas, puesto que podrían ser situados en sitios fácilmente accesibles. El número de viajes
de vaciado también sería más bajo en el caso de tener que abastecer individualmente cada
tanque séptico.
3
Los dos enfoques estratégicos están ilustrados en las siguientes figuras 2 y 3.
Figura 2
Uso de tanques sépticos comunales
- Un instrumento estratégico para
aumentar la eficacia de recolección
de LF
Figura 3
Tratamiento semi-centralizado
de LF - Un instrumento estratégico
para minimizar los costos, la
descarga incontrolada, los riesgos para
la salud y la contaminación de las aguas
¿ TRATAMIENTO HASTA QUEL NIVEL ?
En la mayoría de los países menos industrializados, existen legislaciones y normas de
calidad para la descarga de efluentes. Son en general válidas para el tratamiento tanto de
aguas residuales como de lodos fecales. Es muy común que estas normas sean demasiado
severas para ser alcanzadas, dado las condiciones económicas desfavorables en casi todos
los países. Las normas de calidad para efluentes frecuentemente ni se controlan ni se
aplican. Se conocen ejemplos de normas chinas y ghanesas sobre el tratamiento de lodos
fecales. En la Provincia de Santa Fé, Argentina, por ejemplo, las normas en vigor de
tratamiento para aguas residuales son también válidas para LF. En los países
industrializados, las leyes sobre la polución y, por consiguiente, sobre la tecnología de
tratamiento de aguas residuales y lodos son cada vez más severas y fueron readaptadas
para enfrentar a un número creciente de componentes y reducir las cargas de polución
ambiental (Johnstone y Horan, 1996). Una estrategia apropiada para países de ingreso bajo
y mediano podría consistir en seleccionar también un enfoque progresivo, tanto en severidad
de las normas como en la selección de los componentes (indicadores de polución) y de los
tipos de desecho a enfocar. Referente a los lodos fecales, en una primera fase se podría dar
mayor atención a la eliminación de los contaminantes orgánicos (DQO), a fin de reducir la
polución de aguas superficiales y subterráneas. La eliminación e inactivación de los
patógenos excretados es también de primera importancia a fin de reducir los riesgos para la
salud pública en zonas urbanas con densa población y en sitios con demanda de biosólidos
provenientes de efluentes tratados. Al definir directivas de calidad para efluentes y lodos de
proceso (biosólidos) de plantas, se deben tomar en cuenta los puntos siguientes:
Accesibilidad y aplicación: el tipo y la severidad de las normas deben ser adaptados a las
capacidades económicas, institucionales y técnicas del país. “Algo” (por ejemplo, una
eliminación de contaminantes de 75 % en vez de 95 %) es mejor que “nada” (falta de
cualquier tipo de tratamiento o el muy frecuente malfuncionamiento de sistemas vigentes de
tratamiento). En muchos países, las normas indebidamente severas, aunque impresionantes
sobre el papel y prestigiosas políticamente, no pueden ser aplicadas. Por lo tanto, las
autoridades pueden renunciar totalmente a la aplicación del tratamiento. ¡ Como
consecuencia, la polución y los riesgos para la salud son mucho más serios que si se
aplicase un tratamiento, que cumpla con normas practicables (aunque menos severas)!
Descarga vs. reuso: cuando se determinan los niveles de calidad para efluentes y lodos de
proceso de plantas, se debe distinguir entre descargar en el ambiente acuático o terrestre, y
4
reusar en agricultura y acuacultura. Variables como la DQO o DBO y NH4 son de vital
importancia para descargas. Si se vuelven a utilizar los lodos, las variables de higiene
(huevos de helmintos y coliformes fecales) y nitrógeno serán los criterios pertinentes.
Normas DBO (DQO) del efluente total vs. filtrado: en caso de que se usen lagunas de
estabilización para tratar conjuntamente lodos y aguas residuales, la DBO del efluente
deberá estipularse a base de la DBO filtrada. Esto se debe a que el 70 % de la DBO del
efluente de lagunas en buen funcionamiento consiste de células de algas. La DBO de las
algas es diferente de la DBO en aguas residuales no tratadas o lodos fecales en cuanto a su
efecto potencial sobre las fuentes receptoras. Las algas producen oxígeno durante el día.
Además, es probable que sean absorbidas por el zooplancton antes de producir DBO en el
cuerpo receptor (Mara, 1997).
Tabla 2 contiene sugerencias para directivas de calidad de efluentes y lodos de proceso de
plantas. Los valores sugeridos están basados sobre las consideraciones resumidas arriba.
Tabla 2
A:
Directivas de calidad sugeridas para plantas de tratamiento de lodos fecales (Heinss et
al., 1998)
DQO
[mg/l]
DBO
[mg/l]
Huev. de
helmintos
[no./l]
Colif. fecales
[no./100 ml]
≤ 300-600
100-150
≤ 100-200
30-50
≤ 2-5
≤ 104
n.c.
n.c.
n.c.
n.c.
≤1
≤1
≤ 105
≤ 103
Efluente líquido*
Tratamiento para descarga en
aguas receptores:
•
Corriente estacional o
estuario
- no filtrado
- filtrado
Tratamiento para reuso:
•
•
Irrigación restringida
Irrigación de verduras
B:
Lodos de proceso
(“biosólidos”)
•
Uso en agricultura
n.c.
n.c.
≤ 3-8/g SS **
Serán seguros si se
cumplen las normas
sobre huevos de
helmintos
n.c. No crítica
*
Las tasas de irrigación y la calidad requeridas de los efluentes deben ser escogidas a fin de
no exceder las demandas de nitrógeno de los cultivos (100.... 200 kg. N/ha•
• año, según el
cultivo).
**
Basado sobre la carga de huevos de nematodos por unidad de la superficie, derivado de las
directivas de la OMS sobre la irrigación de aguas residuales (OMS, 1989), y sobre una tasa
de abono de 2-3 toneladas de sólidos secos/ha•
• año (Xanthoulis y Strauss, 1991).
5
TRATAMIENTO DE LODOS FECALES
Un tratamiento apropiado de los LF – o bien en combinación con aguas residuales o
separado – se practica sólo en pocos países (por ejemplo Argentina, Ghana, Benin,
Botswana, Sudáfrica, Tailandia, Indonesia). Las opciones de tratamiento en uso incluyen
unidades de sedimentación/espesamiento operadas con el proceso de carga (batch); lagunas
de estabilización sin aeración; compostaje combinado con desechos orgánicos municipales;
aeración extendida, seguida de un tratamiento final. En EE.UU., los lodos de tanques
sépticos son co-tratados en plantas de tratamiento de aguas residuales. En algunos estados,
especialmente en el noreste, el sistema de lagunas es utilizado para el tratamiento separado
de lodos de tanques sépticos. El sistema típico consiste en una laguna de sedimentación
(anaeróbica), seguida de una laguna secundaría de infiltración/percolación.
RECAPITULACION DE OPCIONES DE TRATAMIENTO DE LF
LF son lodos que se acumulan en tanques sépticos, excusados de agua ("aqua privies"),
fosos privados o letrinas de cubo, e inodoros públicos no conectados al alcantarillado. Como
lo demuestra la Tabla 3, las características entre los LF y las de aguas residuales son muy
distintas. Además, la Tabla demuestra los caracteres distintivos del tratamiento de LF en
países de ingreso más bajo versus el tratamiento de aguas residuales en países de ingreso
alto.
Tabla 3
Características de lodos fecales vs. aguas residuales y su tratamiento. Desafío
para países de ingreso bajo vs. países de ingreso más alto.
Tratamiento de LF en
países de ingreso más
bajo
Tratamiento de aguas
residuales (y lodos) en
países de ingreso alto
Características
Contenido de sólidos
-
DBO
-
Huevos de helmintos
4,000 – 60,000 /l
-
Estabilidad orgánica
de los lodos
Deshidratabilidad de
los lodos
Baja
Alta
Mediana a baja
Alta
-
Contaminantes en los
lodos
1-6 %
≤ 0.1 %
-
600 – 30,000 mg./l
Bajo
200 – 500 mg./l
Aguas
residuales
≤ 500 /l
Lodos o
biosólidos
A menudo alta
Opciones sostenibles
Opciones de bajo y
mediano costo (en general,
el área requerida es alta)
Opciones de costo mediano a
alto (aunque bajo discusión
hace poco)
Normas para efluentes
No aplicadas en la mayoría
de los países
Vigentes y en gran parte
aplicadas
Conocimientos
Sigue existiendo gran falta
de conocimientos
Existente
Los contenidos orgánicos y de sólidos, las concentraciones de amoníaco y de huevos de
helmintos en LF son habitualmente 10 o más veces mayores a los de las aguas residuales
municipales. Los LF son también diferentes a las aguas residuales visto que su calidad está
sujeta a altas variaciones. Los parámetros, tales como, tiempo de almacenamiento,
temperatura, infiltración de agua subterránea en tanques sépticos, rendimiento de tanques
sépticos, tecnología y modo de extracción, influyen sobre la calidad de los lodos y son
responsables de su alta variabilidad. A diferencia de los lodos fecales digeridos, producidos
6
en plantas de tratamiento de lodos activados (“biosólidos”), la estabilidad orgánica de LF
alcanza niveles variables. Esta variabilidad se debe al hecho de que el proceso de
degradación anaeróbica en sistemas de saneamiento en sitio depende de varios factores,
entre otros, la temperatura ambiental, el periodo de retención y la presencia de sustancias
inhibitorias. La deshidratabilidad también es un parámetro variable que depende del nivel de
estabilidad. Lodos fecales frescos no digeridos, tales como los que se encuentran en
inodoros públicos en Africa Occidental, por ejemplo, no son aptos para ser deshidratados.
Concluyendo, se puede decir que LF es un material sumamente concentrado y variable y
muy distinto del de las aguas residuales. Su tratamiento requiere, por lo tanto, procesos y
criterios de dise ño específicos. Dada la alta variabilidad de este material, el diseño de un
sistema de tratamiento no debe basarse sobre características estándar, sino sobre
resultados obtenidos caso por caso. Por más que se hayan invertido importantes recursos
en el desarrollo de tecnologías de tratamiento de aguas residuales de bajo y alto costo, las
tecnologías sostenibles para el tratamiento de LF requieren todavía importantes
investigaciones de campo, así como un desarrollo y análisis más extensos antes de ser
divulgadas como opciones más actualizadas.
A continuación resumimos algunos aspectos relacionados con el diseño de sistemas de
tratamiento de LF, basados en las características mencionadas de LF:
•
•
•
•
Se requiere una etapa de pretratamiento que consiste en la separación de
sólidos/líquidos (por ejemplo mediante lechos de secado o lagunas/tanques de
sedimentación), puesto que la mayor parte del material orgánico se encuentra en la
fracción sólida. Además, permite concentrar los huevos de helmintos en la parte de los
sólidos separados.
El lodo fresco crudo tiene que ser estabilizado (por ejemplo, mediante un pretratamiento
anaeróbico en laguna o reactor). Lodos que ya han alcanzado un alto nivel de
estabilización pueden ser deshidratados directamente (por ejemplo en lechos de secado
cultivados o no cultivados, lagunas de estabilización/espesamiento) y sometidos a una
mineralización adicional (en lechos/lagunas o compostaje aeróbico).
Si el objetivo principal es reducir la polución ambiental (por ejemplo, de las aguas
superficiales), la eficiencia de remoción (material orgánico, nitrógeno, fósforo, etc.) del
sistema de tratamiento debe ser alta, usando por ejemplo la nitrificación/denitrificación,
etc.
No obstante, las altas eficiencias de remoción de N y P conducen a una "pérdida" de
valiosas substancias nutritivas. Visto que estas substancias nutritivas eran absorbidas
antiguamente por el cuerpo humano a través de alimentos, un sistema de manejo
sostenible de recursos tendría que cerrar los ciclos abiertos, en otras palabras,
devolviendo estas substancias al suelo y usándolos para los cultivos. En este caso, el
sistema de tratamiento tendría que crear productos útiles para su reuso agrícola. El
tratamiento debería permitir la estabilización e higienización de los lodos, limitando, al
mismo tiempo, las pérdidas de substancias nutritivas y produciendo biosólidos y
efluentes adecuados para ser usados como acondicionador/fertilizante y como agua de
irrigación. La higienización de biosólidos tiene que incluir sobretodo la
eliminación/inactivación de huevos de helmintos (por su gran difusión en la mayoría de
países con menores ingresos). La higienización de los efluentes tiene que comprender la
reducción/inactivación de bacterias y la eliminación de huevos. Los líquidos de PTLF
tienden a poseer altas concentraciones de sales. Por eso, pueden ser utilizados
solamente para regar plantas tolerantes a las sales.
Para ser viables, los sistemas de tratamiento deben ser adaptados a la situación que
prevalece en la ciudad o en el país específico. El sistema debe cumplir los criterios
siguientes:
•
•
ser bajo en inversión de capital y costos operativos
tener un nivel de mecanización bajo o modesto
•
•
•
necesitar un mínimo de energía externa
ser compatible con la capacitación de recursos humanos disponibles
ser compatible con el marco institucional
7
Las opciones de tratamiento bajas en inversión de capital y costos operativos se asocian
generalmente a las altas demandas de terreno. Al elegir una opción de tratamiento adaptada
a las condiciones y requisitos de una situación determinada, es necesario encontrar un
equilibrio entre la viabilidad económica y técnica, por una parte, y la demanda de terreno, por
otra.
El gráfico siguiente ilustra unas opciones viables de bajo costo para tratamiento de lodos
fecales. Algunas ya han sido o son investigadas por EAWAG/SANDEC y sus socios en
Argentina, Ghana, Tailandia y Filipinas y presentados en el capítulo siguiente.
Figura 4
Recapitulación de opciones viables de bajo costo para el tratamiento de
lodos fecales.
LECHOS DE SECADO CULTIVADOS PARA EL TRATAMIENTO DE LODOS DE
TANQUES SEPTICOS
Los lechos de secado cultivados consisten en filtros de grava/arena/tierra plantados con
vegetales emergentes, como carrizos, juncos o "cattail" (Typha). Tres lechos piloto de secado
cultivados con "cattail" de 25 m2 cada uno están bajo investigación desde principios de 1997
en el "Asian Institute of Technology" en Bangkok. La planta está dotada de sistemas de
drenaje y ventilación (fig. 5) y trata lodos de tanques sépticos de unas 3000 personas. Al
inicio fue aclimatada con aguas residuales y gradualmente cargada con lodos de tanques
sépticos de Bangkok en un modo operativo de flujo vertical. El líquido percolado es recogido
y cargado en un sistema de lagunas de estabilización con biomasa fijada. Los objetivos del
proyecto fueron evaluar la aptitud de esta opción para el tratamiento de lodos de tanques
sépticos y establecer directivas de diseño y de operación (Koottatep et al. 1999a).
8
Figura 5
Lechos pilotos de secado cultivados en el "Asian Institute of Technology".
El sistema fue controlado bajo diferentes condiciones. Los siguientes parámetros fueron
modificados durante el periodo de control de tres años: tasa de carga de sólidos, frecuencia
de carga de lodos y período de bloqueo del líquido percolado.
Parámetros operativos examinados:
•
Tasa de carga de sólidos
80/160/250/500 kg. SS/m2. año
•
Frecuencia de carga de lodos
una vez por semana/dos veces por semana
•
Periodo de bloqueo del líquido percolado
0 – 2 – 6 días
El bloqueo del líquido percolado en el sistema de drenaje fue iniciado para evitar que las
plantas se marchitaran, observada especialmente durante la época seca. Las condiciones
operativas bajo las cuales las eficiencias de remoción máximas fueron medidas y durante las
cuales los "cattails" no revelaron síntomas de marchitamiento son las siguientes:
Parámetros operativos “óptimos”:
•
Tasa de carga de sólidos
250 kg. SS/m2. año
•
Frecuencia de carga de lodos
una vez por semana
•
Periodo de bloqueo del líquido percolado
6 días
Un bloqueo del líquido percolado de 6 días tiene un efecto positivo sobre el crecimiento de
las plantas y exhibe las más altas eficiencias de remoción de N, visto que crea condiciones
que favorecen las reacciones de nitrificación y denitrificación. Sin embargo, como se
mencionó anteriormente, una alta eficiencia de remoción de nitrógeno no se considera como
un efecto positivo si se quiere reusar los líquidos percoladores en la agricultura. Para reducir
las pérdidas de nitrógeno se debería optar, en este caso, por un período de bloqueo más
corto, garantizando así un crecimiento sano de las plantas. Aparte de las condiciones
operativas, el tiempo de operación también influye en la eficiencia de remoción de los lechos
de secado cultivados. Se observó que la eficiencia de remoción de los sólidos en el lecho de
9
filtración aumenta con el período de operación. Esto se debe probablemente al aumento de
la capa de lodo y, por consiguiente, a la eficiencia de la filtración.
Tabla 4 presenta las eficiencias de remoción y la concentración del líquido percolado
correspondientes a las condiciones operativas "óptimas" arriba mencionadas.
Tabla 4
Concentración del líquido percolado y eficiencias de remoción de lechos de
secado cultivados (Koottatep et al., 1999b).
Concentración del liquido percolado [mg/l]
Eficiencia de remoción [%]
SS
SDQO
NH4
2,000
270
80
86
98
81
La ventaja de los lechos de secado cultivados sobre los no cultivados es el sistema de raíces
de los "cattails" que forma una estructura porosa en los lechos y contribuye, de esta manera,
a mantener la capacidad de deshidratación del filtro durante varios años. Se deben extraer
los lodos de los filtros solamente después de 5 a 6 años. Además, prevalecen condiciones
aeróbicas que contribuyen a la mineralización y nitrificación. Las investigaciones llevadas a
cabo en el AIT permitieron establecer recomendaciones sobre el diseño y modo de operación
de este tipo de sistema de tratamiento. Permitieron también identificar el crecimiento de los
"cattails" como un aspecto que necesita una atención particular (aclimatación, equilibrio de
agua) (Koottatep et al., 1999c).
Algunas preguntas quedan sin contestar, especialmente relativas al reuso agrícola de lodos
tratados y acerca del líquido percolado. ¿Cuánto tiempo deben estar almacenados los lodos
deshidratados en el lecho después de haber detenido las cargas de lodos frescos para
garantizar la inactivación de huevos de helmintos? Cuál es el potencial comercial de los
lodos higienizados? ¿Qué tipo de cultivos son suficientemente resistentes a las sales para
ser irrigados con el líquido percolado? ¿Hay demanda de líquido percolado para uso como
agua de irrigación? Existen planes para un proyecto de demostración que permitiría obtener
respuestas a estas preguntas y confirmar las recomendaciones establecidas.
CO-TRATAMIENTO DE LODOS FECALES Y AGUAS RESIDUALES
En las grandes ciudades de América Latina, la mayoría de las casas que disponen de
sistemas de saneamiento están conectada generalmente a alcantarillados. Sin embargo,
muchas ciudades disponen, por regla general, de sistemas de saneamiento en sitio.
En Alcorta (Santa Fé), una ciudad de 4,000 habitantes, el 35 % de la población está
conectado a un sistema de alcantarillados, mientras que el 65 % utiliza tanques sépticos y
pozos negros que se vacían mediante camiones atmosféricos . Dos lagunas de estabilización
en serie entraron en operación en 1987 para tratar tanto las aguas residuales como los lodos
de tanques sépticos. Un programa de control del sistema (93-95) reveló que, debido al alto
contenido de sólidos en los lodos de tanques sépticos, la capacidad de la primera laguna fue
reducida en un 50 %. Basándose en estas investigaciones realizadas en la Universidad de
Rosario, se construyó en julio de 1998 un sistema de pretratamiento de los lodos de tanques
sépticos, comprendiendo dos lagunas de sedimentación (fig. 6). Las dos lagunas se operan
de manera alterna: la primera recibe cargas de lodo, mientras que la segunda sirve de
secado del lodo acumulado. Se pretende producir un lodo sedimentado de manejo fácil y
parcialmente mineralizado/higienizado al final del ciclo de secado. Durante la primera fase de
control, se eligió un ciclo de carga/secado de medio año (ciclo completo = un año) y una tasa
de carga orgánica de 60-90 g DBO/m3.d. El efluente de las lagunas de sedimentación es cotratado con aguas las residuales en dos lagunas de estabilización en serie.
10
red
Figura 6
Co-tratamiento de lodos fecales y aguas residuales en Alcorta.
Las lagunas de sedimentación fueron diseñadas según los criterios siguientes:
La capa de sólidos acumulados no debe sobrepasar 0.5 m
La tasa de acumulación de lodos equivale a 0.02 m3/m 3
En enero del 99 se inicio un programa de control para evaluar la viabilidad de lagunas de
sedimentación para pretratar lodos de tanques sépticos en un sistema de co-tratamiento de
lodos de tanques sépticos/aguas residuales. Según los resultados de este periodo de control
de un año, la eficiencia de las lagunas anóxicas, que tratan lodos de tanques sépticos por
sedimentación y degradación, es tal que la calidad del efluente es semejante a la de las
aguas residuales municipales. La Tabla 5 presenta, a título de comparación, las eficiencias
de remoción de las lagunas de sedimentación y la calidad de las aguas residuales en la
planta de tratamiento de Alcorta (Pvca. de Santa Fé).
Tabla 5
Planta de Tratamiento Alcorta (Pvca. de Santa Fé):
Concentración del efluente de lagunas tratando lodos de tanques sépticos,
eficiencia de las lagunas y concentración de las aguas residuales, medidas en
Alcorta durante la primera mitad del periodo de control (14 campañas).
(Ingallinella et al, 2000).
Eficiencia de
remoción
[%]
Concentración del
efluente
Aguas residuales no
tratadas
TSS
96
235 [mg/l]
153 [mg/l]
DBO total
80
150 [mg/l]
198 [mg/l]
Filtrado DBO
55
96 [mg/l]
113 [mg/l]
NH3
29
104 [mg/l]
69 [mg/l]
CF
82
3.17E+06
[MPN/100ml]
7.87E+07
[MPN/100ml]
Los lodos son fáciles de manejar, visto su nivel de humedad al final del ciclo de
deshidratación. Sin embargo, los análisis de huevos de helmintos revelaron que se debería
mejorar la calidad higiénica de los lodos desecados para poder reusarlos sin peligro como
acondicionador de suelo y fertilizante en la agricultura.
11
Cuál sería el impacto sobre la eficiencia de lagunas que tratan lodos de tanques sépticos si
se aumentaría la tasa de carga orgánica? Cómo se podría mejorar el secado en las lagunas
(por ejemplo rastrillar, granar/sembrar), o habría que someter los lodos a un tratamiento (o
almacenamiento) adicional para obtener una reducción suficiente de los patógenos? Estos
son los puntos que habría que examinar en estudios posteriores.
TANQUES DE SEDIMENTACION/ESPESAMIENTO Y LAGUNAS DE ESTABILIZACION
PARA TRATAMIENTO DE LODOS FECALES
Se realizaron investigaciones en la planta de tratamiento de lodos fecales de Achimota en
Accra/Ghana para evaluar la eficacia de dos tanques de sedimentación/espesamiento, que
funcionan paralelamente, y una serie de cuatro lagunas que tratan el sobrenadante de la
etapa de separación sólidos/líquidos (fig. 7). La planta de tratamiento recibe unos 150 m3
LF/día; el 20 a 40 % provienen de inodoros públicos y el 60 a 80 % de tanques sépticos.
líquidos
Figura 7
Serie de 4 lagunas
Tanques de sedimentacion/espesamiento y lagunas de estabilización, Accra,
Ghana
La primera etapa de tratamiento consiste en una separación sólidos/líquidos en dos tanques
de sedimentación/espesamiento. Los tanques se operan también de manera alterna, aunque,
contrariamente a las lagunas de sedimentación de Alcorta, la tasa de carga orgánica es muy
alta (1,000-1,500 g DBO/m3*d). La degradación anaeróbica intensa de los lodos frescos de
inodoros públicos (1-2 semanas de retención en tanques sépticos solamente), producida en
el tanque de sedimentación, hace que los sólidos suban a la superficie, inhibiendo asimismo
una sedimentación eficaz. Los resultados de un control de 4 años revelan que la eficacia de
los tanques de sedimentación depende mucho del estado de mantenimiento y operación de
la instalación. El periodo del ciclo de carga/descanso debería durar entre 4 y 5 semanas (810 semanas para un ciclo completo). En la práctica, los tanques son solamente vaciados
cada 4 a 5 meses, lo que reduce mucho la eficiencia de sedimentación. Tabla 6 presenta
eficiencias de remoción de los tanques de sedimentación. Heinss et al. (1998) ofrece
recomendaciones sobre el diseño de tanques de sedimentación/espesamiento.
Tabla 6
Tanques de sedimentacíon/espesamiento: eficiencia de remoción. (Heinss y
Larmie, 1998).
SS
DQO
DBO
Eficiencia de remoción [%]
50
69
29
Además de la baja eficiencia en la sedimentación, los lodos de inodoros públicos se
caracterizan por el hecho de que exhiben muy altas concentraciones de ion amonio La
concentración promedia de NH4 en el efluente del tanque equivale a más de 1000 mg./l, lo
que corresponde a algo más de 60 mg./l NH3. Este nivel de amoníaco es tóxico para las
algas. Por lo tanto, no se desarrollan algas que podrían presentar una fuente de oxígeno
natural, ni condiciones facultativas que podrían mejorar la reducción del material orgánico y
12
la remoción de bacterias patógenas en la laguna. Las preguntas que quedan sin respuesta
se refieren, por lo tanto, al desarrollo de medidas que tienden a reducir los niveles de
amoníaco por debajo de los valores limites críticos.
CONCLUSIONES
Hasta hoy, los planificadores de infraestructura urbana y ingenieros sanitarios eran
partidarios de la disposición de las excretas por medio de sistemas de drenajes, en otras
palabras, alcantarillado y tratamiento de aguas residuales. Esta situación condujo a una
carencia de conocimientos técnicos y suministro de infraestructura para el manejo adecuado
de lodos fecales (LF) producidos en sistemas de saneamiento en sitio. La recolección y el
transporte de LF a lugares apropiados de tratamiento son, a menudo, extremadamente
perjudicados por el trafico urbano, lo que resulta en una disposición incontrolada de los lodos
y en una polución concomitante y riesgos para la salud. El manejo de LF es distinto del
saneamiento conectado a alcantarillados, donde las aguas residuales corren de manera
natural a puntos designados de concentración. El tratamiento de LF en plantas semicentralizadas en comparación con una planta centralizada, es probablemente la estrategia
predilecta en muchos marcos urbanos. Los factores importantes que influyen en la
planificación del manejo de LF son la minimización de la distancia de transporte, la escala de
la planta de tratamiento, la aceptación pública de los sitios seleccionados de tratamiento, y la
distancia a tierras agrícolas peri-urbanas donde se podrían usar los productos de
tratamiento. Es necesario hacer una selección acertada de normas de tratamiento para
efluentes de plantas de tratamiento de lodos fecales y biosólidos. Habría que renunciar a la
promulgación de normas de calidad similares a las convencionalmente aplicadas en países
industrializados. Las PTLF con eficiencias de remoción de un 75 a 90 % ya producen una
reducción sustancial de la polución de aguas y de los riesgos para la salud en comparación
con la disposición incontrolada de lodos fecales no tratados, practicada actualmente. El
establecimiento de normas severas sin medidas económicas adecuadas, sin creación de
entidades institucionales y sin ejercer voluntad política para hacerlas cumplir, no conducirán
a la mejora de la salud ni del medio ambiente.
Un número de opciones de tratamiento de bajo costo de LF ha sido investigado en estos
ultimos años. Existen ahora guías, por lo menos tentativas, de diseño y operación de
opciones seleccionadas. Estas incluyen la separación sólidos/líquidos y el espesamiento, la
deshidratación/estabilización en lechos de secado con o sin plantas, y el tratamiento en
lagunas (separado o bien combinado con las aguas residuales municipales). El cocompostaje, aunque conocido y practicado en varios países (en algunos lugares, desde hace
ya muchos años), requiere unas investigaciones adicionales para que pueda convertirse en
una opción adaptada a un uso más amplio.
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