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Tratamiento de aguas residuales, efluentes y aire al servicio del Medio Ambiente

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Tratamiento de lixiviados de vertedero

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Situación actual

A pesar del fomento de la regla de las tres erres (3R) – reducir, reutilizar y reciclar –, la realidad es que el volumen de residuos generados en los 34 países que componen la OECD, Organisation for Economic Co-operation and Development, (www.oecd.org) –la mayoría de los países europeos, Chile, México, USA, Canadá, Japón y Australia entre otros– aumenta cada año.

Consecuentemente, al aumentar la cantidad de residuos generados, se hace necesaria la implantación de nuevos vertederos, con las derivadas medioambientales negativas que esto supone:

  • Producción y descarga de gases de vertedero que puede provocar fuertes olores
  • Contaminación ambiental y atmósferas explosivas
  • Aparición de inconvenientes de carácter sanitario, principalmente insectos y roedores
  • Vertido incontrolado de los lixiviados que puede causar la contaminación de suelos y de aguas, tanto superficiales como subterráneas

Un vertedero de RSU genera dos tipos de residuos que deben ser tratados de acuerdo con la legislación vigente en cada país:

a) LIXIVIADOS: efluentes que contienen la materia que arrastra la lluvia al filtrarse entre los residuos sólidos.
b) BIOGÁS: resultado de las reacciones químicas que se producen entre los distintos residuos sólidos enterrados en el vertedero.

La normativa de los diferentes países establece que los lixiviados se deben recoger, controlar y tratar de la manera más adecuada, en función de sus características físicas y de su composición química.

No obstante, en función del país varía la exigencia en el tratamiento de los lixiviados antes de que éstos, ya tratados, puedan ser vertidos al medio natural. Por ejemplo, la normativa de vertido a cauce natural es más restrictiva en España que en la mayoría de los países latinoamericanos.

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Lixiviados

Composición de Lixiviados

La composición de los lixiviados puede variar dependiendo de varios factores como la composición de los residuos compactados o las condiciones climatológicas.

Los principales puntos que influyen en su composición se describen a continuación:

  • Tipo de vertedero

  • Cantidad de aguas pluviales

    Cuando la cantidad de aguas pluviales que se infiltran en el vertedero es elevada, la carga contaminante de los lixiviados –incluyendo las sales– es más baja, aunque el caudal total a tratar sea superior.

  • Período de explotación del vertedero

    En los lixiviados de vertederos jóvenes (1-2 años) el pH es bajo (4,5-7,5) y las concentraciones de DQO, DBO5, nutrientes y metales pesados son altas.

    En verteros maduros (más de 3 años), se observa que los lixiviados tienen un pH en el rango (6,5-7,5) y los valores de DQO, DBO5 y nutrientes se han reducido sustancialmente. Otra constante es la presencia elevada de nitrógeno amoniacal y de sales disueltas (sulfatos, cloruros, bicarbonatos, etc) y a veces una significante concentración de metales pesados.

Tratamiento de Lixiviados

En líneas generales los procesos más utilizados usan diferentes combinaciones de tratamientos biológicos y fisicoquímicos.

La selección del proceso más adecuado para la gestión de los lixiviados de vertedero se lleva a cabo considerando distintos factores:

A) Según la MADUREZ del lixiviado

  1. Procesos Fisicoquímicos: Los lixiviados maduros (de más de 3 años) deben ser tratados mediante procesos fisicoquímicos, ya que la biodegradabilidad (relación entre DBO5 y DQO) disminuye con la edad del lixiviado.

  2. Procesos Biológicos: Son adecuados para el tratamiento de lixiviados jóvenes (1-2años), debido a su alta biodegradabilidad.

B) Según CAUDAL a tratar, CARGA CONTAMINANTE, LÍMITES NORMATIVA DE VERTIDO

Estos parámetros acabarán determinando si un proceso biológico convencional puede ser suficiente, o bien habrá que recurrir a técnicas más completas, como un proceso de filtración mediante membranas de ósmosis inversa posterior al proceso biológico.

En este caso, existen técnicas sostenibles para reducir eficientemente el volumen de residuo generado en el proceso de tratamiento, como puede ser el caso de una etapa de evaporación-concentración al vacío.

Técnicas de tratamiento

Según la normativa, las técnicas que más se adecuan son:

Mayor exigencia de la Normativa de Vertido a cauce público

La tendencia es a utilizar tecnologías avanzadas para el tratamiento de los lixiviados generados en el vertedero. Estas tecnologías, que suponen un coste más elevado tanto en inversión como en operación que procesos más convencionales, propician que los vertederos posean mecanismos para que la infiltración del agua de lluvia sea mínima.

Las técnicas utilizadas son las que se exponen a continuación, de acuerdo con las 2 alternativas de tratamiento descritas. La (1) es la alternativa más comúnmente empleada en los RSU. Con el fin de optimizar los resultados en el tratamiento de los lixiviados se puede incorporar al proceso la alternativa (2):

Tratamiento de lixiviados mediante evaporación al vacío

  • Sistema 1: (color rojo)

    SISTEMA BIOLÓGICO (Sistemas Secuenciales (SBR) o Reactores a membranas (MBR))

    ÓSMOSIS INVERSA

    Mediante este sistema se produce un efluente de elevada calidad. El rechazo del proceso de membranas, que se gestiona externamente, a menudo acostumbra a generar unos sobrecostes bastantes elevados.

  • Sistema 2: (color azul)

    EVAPORACIÓN AL VACÍO

    STRIPPING

    Esta opción permite reducir considerablemente estos costes. Mediante este sistema se puede alcanzar un residuo prácticamente seco que se puede depositar en algunos casos en la celda de “residuos impropios” del vertedero. A su vez la evaporación al vacío permite obtener un porcentaje de destilado mucho mayor y más limpio que otras tecnologías, como el tratamiento biológico o la ósmosis inversa.

    La combinación de (1) y (2) permite recuperar una cantidad mucho mayor de agua limpia, que puede ser vertida cumpliendo con las normativas. Además, se obtiene un concentrado de residuo mucho más pequeño, lo cual se traduce en importantísimos ahorros en la gestión de dicho residuo.

    La inversión necesaria para la instalación (2) se amortiza en tan sólo 1 año y 2 meses, permitiendo obtener grandes ahorros económicos a partir de ese momento.

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Menor exigencia de la Normativa de Vertido a cauce público

Los tratamientos convencionales que tradicionalmente se han utilizado en la depuración de aguas residuales pueden ser utilizados en el tratamiento de lixiviados de vertedero.

  1. Procesos Biológicos (BIORREACTORES DE MEMBRANA): Se pueden diseñar expresamente en función de las características de los lixiviados a tratar y permiten tratar elevados caudales en sistemas relativamente compactos. Al ser los costes de explotación razonables, estas técnicas son idóneas para aquellos casos en que la cantidad de aguas pluviales que se mezclan con los lixiviados son elevadas.

  2. Procesos Biológicos (FITO-REMEDIACIÓN): cuando el caudal de lixiviados a tratar es pequeño y se dispone de suficiente espacio, una alternativa muy sostenible es la que consiste en la depuración mediante un cultivo de plantas. Esta técnica aprovecha las funciones vitales de las plantas cultivadas, generalmente, la caña común (reed beds), para biodegradar y estabilizar el residuo. Las plantas consumen los nutrientes de los lixiviados, a la vez que actúan como filtro natural, y el residuo acaba mineralizándose con el tiempo. En estos sistemas el parámetro clave es la velocidad de irrigación que, aunque el valor óptimo depende de muchos factores, el promedio está alrededor de 50 m3•ha-1•dia-1. Los sólidos en suspensión, la materia orgánica, el nitrógeno amoniacal y algunos metales como el hierro se reducen en un elevado porcentaje y mediante una técnica sencilla y de bajo coste.

Otras Técnicas (OXIDACIÓN QUÍMICA, ELECTROCOAGULACIÓN-ELECTROXIDACIÓN)

Para la depuración de lixiviados de vertedero se están utilizando desde hace tiempo diversas técnicas, algunas de ellas bastante exóticas, aunque puedan presentar diversos inconvenientes de gestión, así como poca capacidad para adaptarse a los cambios de composición química estacional (seca-húmeda) que se producen por el efecto de aportación de agua de lluvia o por el envejecimiento del vertedero.

Por último, cabe destacar que existen trabajos de R&D encaminados a obtener de este residuo líquido (lixiviado) diversos subproductos valorizables como fertilizantes que mediante su venta permitirían una gestión optima del proceso desde el punto de vista económico y para el medio ambiente.

Biogás

El biogás tiene principalmente dos salidas a la hora de ser transformado en energía:

  • Generación de energía eléctrica y térmica: Este proceso se puede llevar a cabo mediante motogeneradores, o con turbinas de biogás.

  • Utilización directa como combustible, tras ser depurado, siendo válido como:
    • Combustible en calderas de biogás.
    • Inyección a la red de gas natural.
    • Combustible para automoción.

El problema con el que se encuentran la mayoría de los vertederos de RSU es que la instalación de la maquinaria necesaria para la transformación del biogás en energía o combustible supone un coste excesivamente elevado y, sobre todo, poco rentable. Esto es debido a que la cantidad de biogás que se genera en la mayoría de los vertederos no es suficiente como para obtener un volumen de energía o combustible realmente significativo del que beneficiarse, de forma que compense la inversión inicial.

Por otra parte, es también frecuente que, aun produciendo una gran cantidad de energía eléctrica, los vertederos no tengan en sus cercanías torres de electricidad a las que conectar la energía generada.

Las alternativas más comúnmente empleadas en el tratamiento y gestión del biogás son:

  • a) No transformar el biogás y quemarlo con antorchas para no emitirlo a la atmósfera, pero no es la opción más óptima ya que al final estamos desperdiciando una fuente de energía.
  • b) Otra solución mucho más inteligente para aquellos vertederos que no generan un gran volumen de biogás es aprovecharlo como fuente de energía para alimentar los procesos del propio vertedero.

El Biogás como fuente de energía para la depuración de los lixiviados

El tratamiento de lixiviados en un vertedero de RSU puede llevarse a cabo mediante diversas tecnologías, pero hoy en día la evaporación al vacío, combinada o no con ósmosis inversa previa o posterior, se ha revelado como uno de los métodos más eficientes para la minimización del lixiviado y la obtención de un agua depurada y adecuada para vertido.

El evaporador al vacío va a necesitar de energía para su funcionamiento y esta puede venir del biogás del propio vertedero.

Mediante un sistema simple y económico como una caldera con quemador de biogás se puede obtener energía suficiente para garantizar el correcto funcionamiento del evaporador.

De esta forma se obtiene un triple beneficio:

  1. Reaprovechar una fuente de energía.

  2. La energía necesaria para el funcionamiento del evaporador al vacío destinado a tratar los lixiviados se obtiene a coste cero.

  3. Se obtiene una fórmula mucho más rentable para aprovechar el biogás en aquellos vertederos que no generen la suficiente cantidad de biogás como para justificar la gran inversión que supone la transformación de éste en energía eléctrica, energía térmica o combustible.

¿Cómo puedo aprovechar de manera más eficiente el biogás de mis lixiviados?

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