Acondicionamiento de biosólidos mediante compostaje

La frecuencia de medición en cada etapa del proceso fue la siguiente (Tabla 7):

Otros parámetros medidos esporádicamente fueron: Salmonella sp., Fagos MS-2 y bioensayos de toxicidad aguda.

RESULTADOS Y DISCUSION

Pila 1.
La mezcla inicial, al cabo de tres días alcanzó la etapa termofílica, manteniéndose una temperatura sobre 40°C, durante 35 días. El tiempo promedio de duración de la etapa de compostaje fue de 42 días (Figura 1).

El proceso no alcanzó a mantener una temperatura por sobre 55ºC durante a lo menos dos semanas, según lo establecido en la proposición de norma de CONAMA, para la obtención de lodo Clase A. Por este motivo, para ver si la temperatura pudiera elevarse o mantenerse por un mayor periodo de tiempo, la pila fue intervenida con el agregado de una cantidad de pasto adicional, los días 43 y 57. Efectivamente, en ambas oportunidades se produjeron bruscas alzas en la temperatura, las que disminuyeron en corto tiempo. Este fenómeno se podría atribuir a una pérdida en las relaciones óptimas de nutrientes C:N.

El pH se mantuvo dentro del rango (5-8) descrito para un proceso de compostaje. El valor mínimo fue de 5.9, alcanzando un valor medio de 7.3. (Figura 2). Notar que la adición de pasto provocó un alza del pH. A su vez, se observa que el aumento de pH coincidió con el incremento de la temperatura, dando como resultado curvas similares.

En la Figura 3 se presentan las variaciones de humedad experimentadas por la pila durante la etapa de compostaje. El promedio alcanzado fue de 60%±9%, valor considerado aceptable para el proceso.

Al inicio de la etapa de compostaje, la concentración de Coliformes fecales de la mezcla era 6.8×108 g/peso seco, la que al cabo de 22 días de tratamiento disminuyó en aprox. 4 órdenes de magnitud (Figura 4). Posteriormente, se produjo un alza en el valor de este indicador, la que coincidió con los agregados de pasto y volteos sucesivos.

Al fin del proceso de compostaje (día 42), la concentración de Coliformes fue de 4.5×105 NMP/g peso seco, lo que correspondió a una reducción levemente superior a 3 órdenes de magnitud. Al término del proceso (compostaje + maduración), el producto presentaba una humedad de 52% y una remoción de Coliformes fecales de 7 órdenes de magnitud, equivalentes a una concentración final de 4.2×103 NMP/g peso seco.

Para evaluar la influencia de la humedad en la calidad sanitaria del compost final obtenido en la pila 1, se realizó una experiencia de secado rápido en condiciones de laboratorio, cuyo resultado indicó que la disminución de humedad desde 52% a 40% no redujo los Coliformes en forma significativa, pero sí eliminó los virus hasta niveles no detectables.

Pila 2.
Esta mezcla inicial, alcanzó la etapa termofílica después de cuatro días de operación, manteniéndose a una temperatura sobre 40ºC por 18 días (Figura 5).

La etapa de compostaje en esta pila fue de 39 días. Al igual que en la pila 1, no se logró mantener una temperatura por sobre 55ºC por dos semanas. Dado los resultados de la pila 1, en la operación de esta pila no se agregó material de soporte extra.

Al igual que en el caso anterior, el pH se mantuvo dentro del rango (5-8) descrito para un proceso de compostaje (Figura 6), aumentando su valor conforme lo hacía la temperatura dando como resultado curvas similares. El proceso se inició con condiciones levemente ácidas (pH 5.4), subiendo en corto tiempo a un valor máximo de 8.2, para estabilizarse en un nivel de 6.6 unidades.

El promedio de humedad registrado en la pila 2 durante la etapa de compostaje fue de 73%± 5%.
Como se observa en la Figura 7, la tendencia inicial fue a una disminución de la humedad, la que posteriormente se elevó, coincidiendo con lluvias ocurridas en la temporada.

En la Figura 8, se observa que no hay una remoción significativa de Coliformes en la etapa de compostaje El valor inicial de 1.6 x 106 g/peso seco, se redujo a 9.8×105,g/peso seco, correspondiente a 0.2 órdenes de magnitud. En la etapa de maduración, la reducción de Coliformes fecales ha alcanzado en total a 3.1 órdenes de magnitud, lo que equivale a 1300 Coliformes/ g peso seco de producto.

Comparación entre ambas experiencias

Temperatura. La temperatura interna alcanzada en ambas pilas fue del mismo orden, alrededor de 50°C, la que se mantuvo por aprox. 15 días. No se alcanzó la temperatura de 55° durante 2 semanas, descrita para la reducción de patógenos por la Conama (2000), lo que podría deberse a: i) que el tamaño de las pilas, por falta de espacio disponible, fue algo inferior a lo recomendado, influyendo en la pérdida de calor interno, y/o ii) al tipo y textura de material de soporte, en especial de la pila 2.

La diferencia de temperatura ambiente entre las estaciones, promedio ?28°C en verano y ? 17°C en invierno, no tuvo mayor influencia en la obtención de la temperatura interna de la pila.

pH. El rango de pH obtenido en ambas pilas durante el periodo de compostaje se ajustó a lo descrito en la literatura para este tipo de proceso.

Humedad. Cabe destacar las diferencias de humedad obtenidas durante la etapa de compostaje de las pilas. La pila 1 operó dentro de los valores recomendados (50-65%), mientras que la pila 2, se mantuvo entre un 66 a 78%. Estas diferencias se relacionan con la época de operación de ambas pilas: pila 1 en verano, donde las condiciones ambientales favorecían la pérdida de humedad; pila 2, en invierno, con menor temperatura ambiente y lluvias permanentes. No se descarta que las diferencias entre de los materiales de soporte hayan tenido efecto sobre la humedad.

Calidad sanitaria. En la etapa de compostaje, la remoción de Coliformes de la pila 1 fue mucho mayor que la de la pila 2, lo que podría deberse a la diferencia de humedad durante la operación, ya que la pila 1 mantuvo una humedad promedio de 60%, y la pila 2, presentó 73% humedad.

Pese a estas diferencias, el compost obtenido después de la etapa de maduración contenía niveles mínimos de este indicador: pila 1= 4200 NMP/g peso seco, pila 2 = 1300 NMP/g peso seco. Según reglamentación Conama, el compost obtenido en la pila 1, corresponde a Clase B y el de la pila 1 sería Clase A.

Con respecto a la inactivación de Salmonella, recordar que el lodo de la pila 1 estaba exento de este patógeno; en la pila 2, se partió con 1.2×104 Salmonellas/ 4g peso seco, las que al término del proceso ya no fueron detectadas.

La concentración de Fagos MS-2 del compost de la pila 1 al término de la etapa de compostaje (humedad 52%) fue de 150 UFP /4 g peso seco, los que no fueron recuperados del producto final. En la pila 2, con una concentración inicial de 1800 UFP/4 g peso seco, después de 70 días de maduración y humedad de 75%, el producto no contenía fagos.

Material de soporte. En el caso de la pila1, el pasto fue el material que aparentemente aportó la mayor cantidad de nitrógeno, permitiendo una mayor actividad microbiana durante el periodo de compostaje (Fig. 1); por observación visual se concluyó que la viruta fue un material más difícil de degradar que el pasto, pero, según lo calculado aportaba una mayor cantidad de carbono.

Para el caso de la pila 2, el chip usado, pese a que por su mayor tamaño aportaría una mejor aireación, presentó una lenta degradación, con la consecuente baja disponibilidad de nutrientes y actividad microbiana (Fig. 4).

CONCLUSIONES

Algunas conclusiones de este estudio son las siguientes:

1. En cuanto a la eficiencia del proceso en sí, se concluye que el sistema operado por la Pila 1 fue más eficiente que el de la Pila 2, respecto al cumplimiento de los parámetros ideales de operación. Es probable que en ello hayan influido la combinación del material de soporte seleccionado y la época del año en la que se realizaron las experiencias.

2. La relación de nutrientes calculada en forma teórica no reflejó del todo la real; en la experiencia 1, uno de los materiales de soporte (pasto) tuvo una rápida biodegradabilidad, mientras que en la experiencia 2, otro de los soportantes (chip) fue de lenta degradación.

3. No es posible afirmar que la remoción de patógenos del sistema operado por la Pila 2 haya sido más eficiente que el de Pila 1, debido a que las concentraciones iniciales de estos organismos fueron de diferente magnitud.

4. Respecto a la capacidad de higienización del proceso de compostaje, según la modalidad de mezcla y origen del lodo, el compost de la Pila 1, con 52% humedad, clasificó como Clase B (cercana a Clase A), por contener baja densidad de Coliformes y ausencia de Salmonella .
Mientras que el compost aún en proceso de la pila 2, con 75% de humedad, clasificó como Clase
A, por cumplir con los requisitos de Coliformes fecales, Salmonella y Fagos MS-2, aunque en estricto rigor, durante la etapa de compostaje no se alcanzó una temperatura ? 55°C, por 15 días.

5. Para experiencias futuras se sugiere, independiente del tipo de materiales a compostar, verificar mediante análisis de laboratorio la relación de nutrientes de la mezcla inicial obtenida en forma teórica, ajustarla según corresponda, y controlarla durante el proceso, a modo de mejorar la capacidad calórica interna del sistema, en cualquier estación del año.

Gabriela Castillo, Carola Alcota, María Pía Mena
Departamento de Ingeniería Civil. U de Chile