Experiencia piloto de compostaje de barros primarios cloacales de Mar del Plata – 1 Parte

Características de la ciudad y su sistema de alcantarillado

Mar del Plata es una ciudad costera de la República Argentina de 590.000 habitantes (1), ubicada al sudeste de la Provincia de Buenos Aires (38º de LS, 57º35′ LO), (Fig. 1).

Las principales actividades comerciales e industriales están relacionadas con la pesca y el turismo generando un importante desarrollo comercial e industrial. Durante el período estival, su población se incrementa en un 25 % con aumento en las actividades de la ciudad. Consecuentemente, se vuelca a las colectoras cloacales un volumen variable de efluentes según la época del año.

Mar del Plata posee un sistema de alcantarillado que permite la recolección conjunta de los efluentes cloacales e industriales. Este consta de redes cloacales y de cuatro colectoras máximas que transportan los efluentes del 85,2 % de la ciudad a la Planta de Pretratamiento de Efluentes Cloacales “Ingeniero Baltar” ubicada 10 Km. al norte del centro de la ciudad. Asimismo son vertidos en la Planta, efluentes transportados por camiones atmosféricos (67000 m 3 anuales), provenientes de pozos ciegos y de residuos de sistemas de tratamiento primario industriales. El pretratamiento consiste en separación de sólidos mediante cribas de 0.5 mm y deshidratación de los barros retenidos por compactación, generando 20-25 toneladas diarias de barros primarios que son transportados a un vivero para su estabilización natural. La caracterización físico química del barro primario se presenta en la Tabla 1, (2).

El presente estudio se realiza en el marco de un plan de gestión de efluentes que incluye la remodelación de la planta de pretratamiento actual y construcción de un emisario submarino.

Gestión de los barros primarios

En estos últimos años la gestión sustentable de los residuos ha adquirido una destacada importancia a escala mundial en general y nacional en particular. Por esta razón, Obras Sanitarias Mar del Plata ha decidido optimizar el tratamiento de los barros cloacales, planteando la necesidad de efectuar un análisis técnico-económico y ambiental de distintas tecnologías de tratamiento para seleccionar la alternativa más adecuada a la realidad local.

Las tecnologías analizadas fueron: lombricultura, inertizado y compostaje (3). En el primer caso, en base a una prueba piloto (4) que permitió observar los beneficios y desventajas que ésta posee.

Los resultados comparativos indicaron, en primera instancia, al compostaje como el sistema de tratamiento más apropiado ya que éste es considerado una tecnología ambientalmente “sana” por cuanto minimiza los riesgos hacia la salud (pública y ambiental) y la utilización de fertilizantes químicos en la agricultura.

El compostaje es un proceso aeróbico controlado, que acelera la degradación natural de la materia orgánica de un residuo transformando a éste en un producto lo suficientemente inocuo y estable para poder ser empleado como un acondicionador de suelos. Este proceso es aplicable a residuos orgánicos que posean contenido de metales pesados inferiores a lo establecido en las normativas y guías de referencia (Tabla 2).

El sistema del compostaje consiste en mezclar un sustrato con un soporte (aserrín, viruta, material de poda, etc.) pudiendo efectuarse de dos maneras:

a) abierto : ésta se divide en pilas estáticas aireadas y en hileras (windrows)
b) cerrado: cuando el proceso se realiza en un reactor

Durante el proceso se observan tres etapas de actividad microbiana y temperaturas asociadas: mesofílica, termofílica y curado.

* Etapa mesofílica: En esta etapa inicial comienza a elevarse la temperatura de la mezcla hasta un valor menor a los 55 º C.
* Etapa termofílica: es el período en que la temperatura es ¡Ý55º C y ésta se mantiene durante tres días (pilas aireadas) ó 15 días con un mínimo de 5 volteos mecánicos (hileras). El objetivo de esta etapa es el tratamiento térmico para una fuerte reducción de organismos patógenos. De esta forma se obtiene la desinfección del barro y el comienzo de la estabilización del mismo.
* Etapa de curado: se caracteriza por la reducción de la actividad microbiana y por ende de la temperatura, concluyendo así el proceso de estabilización. Los índices que determinan la finalización de esta etapa son:

Los tiempos del proceso de compostaje varían desde semanas hasta meses (5 ó 6) dependiendo del sistema empleado (reactores,pilas ó hileras).

El producto obtenido, compost, es un acondicionador de suelos de acuerdo con lo establecido en las guias y normativas de referencia. La calidad del mismo determinada principalmente por sus concentraciones microbiológicas y contenido de metales pesados, es lo que limitará sus usos. Éstos pueden ser de varios tipos, entre otros: agrícola-ganadero, forestal, recuperación de suelos degradados, restauración del paisaje.

Obras Sanitarias decidió analizar con mayor profundidad la aplicación del compostaje como tecnología alternativa de tratamiento de los barros. La planificación del proyecto consistió, en primera instancia, en realizar una etapa experimental mediante una prueba piloto a escala real en diferentes condiciones climáticas (verano e invierno).

En el país no se conocen antecedentes previos sobre el compostaje de barros primarios; es por ello que este estudio presenta una experiencia inédita de la aplicación de esta tecnología para estos residuos, la cual está basada en el desarrollo que para el tratamiento de barros secundarios cloacales ha implementado la ciudad de San Carlos de Bariloche (9).

Los objetivos de este estudio son (a) evaluar a escala piloto la factibilidad de compostaje de estos residuos, (b) caracterizar la calidad química y microbiológica del sólido a tratar, del producto final y de los lixiviados generados durante el tratamiento y (c) obtener parámetros de diseño para un tratamiento a escala real.

Metodologia operativa

La prueba piloto se realizó en una parcela cedida por el propietario del Vívero en el cual se vienen disponiendo los barros como ya se ha mencionado. Se empleó el tipo de compostaje por hileras con volteos mecánicos.

Para cumplimentar los objetivos planteados se requirió previamente de:

La prueba piloto de verano se inició a principios de febrero del 2001 y consistió en:

* Día de descarga: el día 6 se recepcionó el barro crudo (27 Tn aprox.) transportado en contenedores desde la Planta (unos 40 Km de distancia), los cuales se descargaron sobre una de las 4 plataformas (foto 3). En ese lugar permaneció todo un día, simulando así como sucedería en una planta real; de esta forma se pudo cuantificar y analizar el lixiviado generado siendo éste el más concentrado que se puede obtener en todo el proceso.

* Día de armado: el día 7 se procedió al armado de cada hilera.Con el fin de realizar comparaciones de eficiencia y comportamiento, sobre cada plataforma se colocó una hilera de 10 mezclando sólido cloacal y madera chipeada en distintas proporciones: hileras 1 y 2, partes iguales (R: 1:1); hilera 3, dos partes de sólido y una de soporte (R: 0,5:1) y la hilera 4, sólido solo (R:0). El tamaño aproximado de cada hilera fue 1,30 m de altura, 2,80 m de ancho y 5 m de largo. La hilera 2 fue volteada diariamente y las restantes a demanda del proceso.

Los volúmenes indicados fueron estimados en función de la capacidad del balde de la pala empleada que en este caso fue de 0,75 m3.

La mezcla del barro con el chipeado se realizó intercalando los baldes de la pala de acuerdo con las relaciones establecidas (foto 4) y una vez terminadas se voltearon sobre el otro lateral libre de cada plataforma de forma tal de homogeneizar la mezcla (foto 5).

Una vez finalizada esta tarea, se procedió a la toma de muestras según lo previsto en el programa de monitoreo

Ese mismo día se realizó la toma de muestras del lixiviado generado por el barro crudo en la plataforma de descarga y su correspondiente medición de altura de éstos en los tanques. Una vez concluido se procedió a vaciar los mismos, de forma tal que permita recolectar los lixiviados que se producirían en el proceso. Esta tarea se efectuó con una bomba sumergible accionada por un grupo electrógeno.

* Controles diarios del proceso: con la finalidad de evaluar el comportamiento del sistema se midieron los siguientes parámetros:

* Tamizado del barro curado: mediante zarandeo mecánico se obtuvo el producto ,compost, (foto 8) y se recuperó el chip para un posible reuso.

Métodos analíticos

Muestreo de lixiviados. Los lixiviados fueron recolectados con recipiente de acero inoxidable en el tanque colector. Una porción se colocó en botella plástica con tapa a rosca de 2000 ml de capacidad para la determinación de parámetros químicos. Para DBO se extrajeron 2 frascos específicos de 300 ml de capacidad; para metales pesados una botella plástica de 1000 ml y fueron conservadas con ácido nítrico (ph<2).

Muestreo de barros. Las muestras se extrajeron tomando porciones de barro en 6 lugares diferentes de cada hilera y a 30 cm de profundidad, resultando un total de aproximadamente 1 kg de muestra por cada hilera que se colocó en bolsas plásticas. Para la determinación de huevos de ascaris, en particular, se efectuaron muestreos a dos profundidades: entre 0 y -50 cm y entre 50 y 100 cm.
Las muestras fueron conservadas para su transporte al laboratorio, donde se inició en forma inmediata el tratamiento analítico. El tiempo transcurrido entre la toma de muestras y su análisis fue de 2 horas.

Técnicas analíticas aplicadas a los barros. Para el análisis de parámetros químicos, los barros se secaron en estufa a 60 ºC, y se molieron previa separación del chip. Todos los análisis se realizaron por duplicado. Para los análisis microbiológicos se analizó la muestra húmeda por cuadriplicado.

Se obtuvo un extracto acuoso para la determinación de otros parámetros químicos. Para ello, una parte de barro seco y molido en 10 partes de agua destilada (14) se sometió a agitación mecánica durante 2 horas a 200 rpm. El extracto se filtró con membrana de 0.45 micras (poro) para el análisis de los siguientes parámetros:

Técnicas analíticas aplicadas a los lixiviados.

Autores(*): Peralta, E.; González, R.; von Haeften ,G. ; Comino ,A .; Gayoso ,G. ; Vergara ,S; Genga ,G. & Scagliola, M.

Elisabet Peralta. Ingeniera Química (UNMDP). Responsable del control de efluentes industriales de OSSE (1988-1996).Jefe de Area Instalaciones Industriales de OSSE (1996- 1998)Realizó sobre este tema un workshop (beca) en el exterior sobre Adopción, Aplicación y Operación de Tecnologías “Sanas” Medioambientales (EST’s) – Alemania (UNEP-1996) y una pasantía teórico-práctica sobre compostaje de barros cloacales -Bariloche (UN del Comahue-2000).Miembro de la Unidad de Gestión Ambiental de OSSE (1998-2000).Se desempeña actualmente como responsable de la mencionada Unidad. Roberto González:. Técnico Químico (E.N.E.T. Nº1 MDP). Analista del laboratorio de Residuales O.S.N. (1979/1981), de D.O.S.B.A. Mar del Plata (1981/1984) y de Obras Sanitarias Mar del Plata (1984/1992).

Jefe de análisis laboratorio O.S.S.E (1992/1996).

Realizó sobre este tema una pasantía teórico-práctica sobre compostaje de barros cloacales – Bariloche (CRUB-Univ.Nac del Comahue-2000).Desde 1996 a la fecha a cargo del laboratorio de efluentes .

Gabriela von Haeften. Licenciada en Química (UNMDP). Laboratorio de Ecotoxicología, Univ Nac de MdP (1993-1995). Personal Laboratorio de Medio Receptor de OSSE (1998 -2000).

Personal Laboratorio de Aguas de OSSE (2000 a la fecha). Responsable de análisis de metales pesados del presente trabajo.

Ana Paula Comino. Licenciada en Química (UNMDP) . Personal Laboratorio de Medio Receptor de OSSE (1998 – 2000). Personal Laboratorio de Aguas de OSSE (2000 a la fecha). Responsable de los análisis microbiológicos del presente trabajo.

Gustavo Gayoso. Técnico Químico (E.N.E.T. Nº 1 MDP). Personal Laboratorio de Efluentes, Área Laboratorio de Aguas de OSSE (1992 a la fecha). Colaborador de análisis físico-químicos del presente trabajo.

Sergio Vergara. Técnico Químico (E.N.E.T. Nº 1 MDP).Personal Laboratorio de Química deOSSE (1992-1998). Personal Laboratorio de Medio Receptor de OSSE (1998 – 2000). Personal Laboratorio de Aguas de OSSE (2000 a la fecha). Colaborador de los análisis microbiológicos del presente trabajo.

Carlos Genga. Técnico Químico(E.N.E.T. Nº 1 MDP) PersonalLaboratorio de Efluentes, Área Laboratorio de Aguas de OSSE (1992 a la fecha). Colaborador de análisis físico-químicos del presente trabajo.

Marcelo Scagliola. Licenciado en Biología (UNMDP). Investigador – Laboratorio de Medio Ambiente – Instituto Nacional de Investigación y Desarrollo Pesquero (1988-1992).

Personal del Laboratorio de OSSE (1992 – 1997). Jefe Laboratorio Medio Receptor de OSSE (1997 – 2000). Jefe Laboratorio de Aguas de OSSE ( 2000 a la fecha). Responsable de Aspectos Ambientales de la Planta depuradora de efluentes cloacales de Mar del Plata. Realizó sobre este tema pasantía teórico-práctica sobre compostaje de barros cloacales – Bariloche (UN del Comahue-2000)..

(*) Son miembros de distintas áreas de la Gerencia de Calidad de Obras Sanitarias Mar del Plata (OSSE) – Brandsen Nº 6650 -Mar del Plata – Argentina -Tel.: 0223-4992980-Fax: Int. 503 E-mail: [email protected] ó [email protected]