SISTEMA DE DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES PORCÍCOLAS PARA GRANJAS DE VIENTRES. Aldo Magaña Pietra; Adam G. Drucker

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1 SISTEMA DE DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES PORCÍCOLAS PARA GRANJAS DE VIENTRES Aldo Magaña Pietra; Adam G. Drucker Facultad de Ingeniería de la UADY Anillo Periférico Norte Av. Ind. No contaminantes Tel. (99) ext. 132; Fax (99)410189; E.mail: RESUMEN: El agua residual de las granjas porcícolas constituye uno de los problemas mas complejos de depuración por la variedad de circunstancias que posee cada granja, como el tamaño que fluctúa de unos cuantos a miles de vientres, formando las micro y mega granjas y por consiguiente la problemática de depuración es diferente en cada caso. Un tamaño de granja que puede considerarse pequeño sería el de vientres y con una producción entre 6 y 12 m 3 de agua residual por día ó una carga máxima de 45 Kg de SDV/día. El sistema esta conformado por un cárcamo, filtración y tratamiento biológico anaerobio, para lograr un agua residual depurada, susceptible de ser rehusada como agua de lavado de pisos de las cochiqueras ó como agua de riego. El costo del sistema es muy bajo en comparación de otros y requiere muy poca operación pues el único dispositivo electromecánico es una bomba de agua residual INTRODUCCIÓN El Problema de disposición de aguas residuales porcícolas y su tratamiento abarca muchas posibles soluciones dependiendo de las circunstancias: como el tamaño de la Granja, el lugar donde esta situada, la disposición de terreno, las costumbres de trabajo de la Granja, el tipo de granja (engorda, gestación, crecimiento) etc. Una forma de clasificarlas es de acuerdo a su tamaño, ya que de esta manera coinciden otros parámetros como en el caso de granjas pequeñas en las cuales coinciden, el poco poder económico, la baja producción de residuos desechables y otra

2 coincidencia es que se tiene una mano de obra mas dispuesta a realizar parte de las operaciones de manera manual. Estas son las razones por las que hemos clasificado a las Granjas en pequeñas, medianas y grandes y extra grandes o mega-granjas. Las granjas pequeñas que se consideran en este artículo son aquellas que manejan de 6-12 metros cúbicos de agua residual por día ó 20 a 45 kg./día de carga orgánica. En la península de Yucatán la población porcina asciende a mas de 600,000 UPAS(Unidades de 100 Kg. de peso vivo), por lo que se producen enormes cantidades de aguas residuales porcícolas diariamente (16700 m3), de las cuales el 37 % son descargadas en suelos altamente permeables propios del estado sin ningún tratamiento previo. Por otro lado, los subproductos generados por el sistema de tratamiento de aguas residuales, son lo suficientemente valiosos como para pagar una gran proporción de los costos de tratamiento. (A.Drucker y col.) El problema de la disposición sanitaria de los desechos porcícolas es de una gran magnitud por la gran cantidad que de estos se produce debido a que dos tercios de los alimentos suministrados a los cerdos se convierten en desechos. El problema existe en todo el mundo donde existan granjas porcícolas y en particular donde la producción de cerdos se ha tecnificado y resultado en una producción masiva de éstos como sucede en las mega-granjas con poblaciones de cerdos de 30,000 o más. Por otro lado la técnica de disposición de desechos no se ha desarrollado a la par con la producción de éstos y para lograr una disposición sanitaria son necesarios sistemas que resultan muy costosos y por esta razón se han multiplicado las investigaciones en este sentido. Una de las formas más comunes de disponer los desechos es en forma de solución acuosa, ya que para limpiar las zahurdas se utiliza agua, que hay que tratar para poder disponer de ella sin causar contaminación. Una de las áreas más prometedoras de las investigaciones se encuentra en los procesos anaerobios que en los últimos años se han vislumbrado como una solución para muchas de las aguas residuales que representan grandes cargas orgánicas contaminantes como son los desechos porcícolas, que se encargan en una primera etapa de la remoción de la mayor parte de esta carga contaminante. Sin embargo siempre queda un remanente en el agua residual que contiene algunos otros contaminantes como los compuestos nitrogenados y de fósforo que no son removidos por la digestión anaerobia y que por consiguiente requieren de otro tratamiento para la eliminación de estos contaminantes, para poder disponer en forma sanitaria el agua residual Una forma tradicional para el tratamiento de las aguas residuales es por medio de lagunas, que por lo general se requieren de varias de ellas que ocupan mucha área no siempre disponible y que siempre presentan dificultades en el manejo de grandes cargas orgánicas Por otro lado se requiere que el sistema transforme los desechos en subproductos con valor para su comercialización positiva.

3 METODO Para el diseño de un sistema de tratamiento para granjas pequeñas se tomó en cuenta, el tamaño más común de granjas pequeñas a través de un análisis de las granjas del estado de Yucatán. Existe gran variabilidad en el agua utilizada por UPA entre las granjas. Las granjas pequeñas son las que generan más agua residual total por UPA en una cantidad de 50 % mas que el resto de las granjas. Al calcular el agua residual total (ART) generada por las 311 granjas porcícolas que hay en todo el estado se obtuvieron que la mayor parte de las granjas son pequeñas (69%) 215 en total y el agua residual generada por las mismas es el % del total de agua residual. Sin embargo estas granjas solo están tratando el 10% de sus aguas (hasta 150 vientres)(drucker y col.) Con la finalidad de que la granja de la FMVZ-UADY pueda tratar sus aguas se implemento un sistema de depuración a nivel piloto de tipo demostrativo, con los datos de esta granja que maneja 45 vientres o una población de 450 animales. RESULTADOS Estos datos determinaron que el diseño del sistema abarcará la mayor parte de las granjas consideradas como pequeñas y así se estableció que el sistema de tratamiento fuera capaz de trata una carga orgánica máxima de.20 a 45 kg por día y un flujo de agua residual de 6-12 metros cúbicos. Estos valores son un punto de partida para la evaluación del sistema cuya capacidad puede ser mayor, dependiendo de la eficiencia que se obtenga en cada fase del tratamiento. El sistema de tratamiento de aguas residuales porcícolas para granjas pequeñas ha sido concebido como un sistema restringido económicamente por considerar que una granja pequeña no tiene muchos recursos. Sin embargo este tipo de granja si cuenta con el recurso humano, por lo que parte del éxito del sistema está fundamentado en la operación y en particular en el manejo de los sólidos separados por el personal encargado. El sistema (figura nº1) esta formado por un tratamiento primario y un tratamiento secundario El primer paso tiene como fin proporcionar una separación de sólidos del agua residual y proporcionar un recipiente que permita regular las diferentes operaciones de alimentación al segundo paso por medio de una bomba sumergible situada en el fondo del recipiente ó cárcamo (Bomba de paro y arranque automático). Este recipiente ó carcamo también sirve para operar el sistema en recirculación a fin de aumentar la capacidad del sistema. Otro fin de este recipiente es el de actuar como receptor del retrolavado del filtro anaerobio cuando este se efectúe en el segundo paso. Esta operación solo se realizará eventualmente, cuando se detecte una acumulación de lodos excesiva en el reactor anaerobio (filtro anaerobio).

4 En este cárcamo esta instalado el tamiz o colador (figura nº2) para la separación física de los sólidos suspendidos, dicho tamiz esta formado por dos capas de mallas de acero inoxidable de 30 y 80 mallas por pulgada cuadrada respectivamente. Cabezal recolector Filtro de biogas Mecanismo de poleas para descarga de lodos Descarga efluente Medio filtrante Influente Válvula de retrolavado Válvula de retención Cabezal de descarga Tamices Filtro anaerobio de flujo ascendente Cárcamo Bomba Figura nº1. Sistema depurador de aguas residuales porcícolas para granjas pequeñas. Estos tamices son móviles para permitir su limpieza regularmente por medio de un dispositivo de poleas que permita levantarlos y vaciarlos sobre una plataforma alrededor del cárcamo, plataforma que servirá para el escurrimiento de los sólidos y posterior recolección con fines de uso alimenticio para ganado bovino. La bomba sumergible envía el agua residual pasando por una válvula de retención al filtro anaerobio al cual entra a través de un cabezal de Figura nº2. Carcamo y tamices descarga que facilita una distribución del agua residual en toda el área del fondo del filtro anaerobio, asimismo por esta vía sale el lodo en sentido contrario absorbiéndolo

5 de toda el área del fondo del filtro, cuando abrimos la válvula respectiva y detenemos la bomba sumergible. En el filtro (figura nº3) el agua residual fluye hacia arriba en forma uniforme a través del medio filtrante (anillo de plástico cortados de botellas de desecho) que esta suspendido sobre una reja de vigas, lo que propicia una formación de biopelicula sobre el medio filtrante, y retención de lodo biológico que será el que efectúe la reacción biológica para la degradación de la materia orgánica disuelta que tiene el agua residual. Después de atravesar el medio filtrante el agua residual ya depurada es recolectada por otro cabezal que la traslada al exterior, para su uso como agua de riego. Cuando se requiere mayor remoción de materia orgánica esta agua residual se puede reciclar para que repita su paso por el filtro anaerobio. El filtro anaerobio produce biogás que es el producto de la reacción bioquímica de la materia orgánica, el cual sale al exterior por medio de una tubería de respiro que tiene intercalado un filtro de virutas de fierro para desodorizar el biogás. El sistema depurador ocupa un área máxima de 15 m 2 ; siendo el Carcamo de 1.5 m 3 y el filtro de 18 m 3 con un área de 9 m 2, que puede construirse con blokes, ladrillos ó ferrocemento según los materiales disponibles en la región, el sistema de tuberías es mínimo Figura nº3.- Filtro anaerobio y se usa material de pvc sanitario, los tamices son de acero inoxidable para aumentar su durabilidad y por último se usa una bomba sumergible de 1/4 de HP para todas las necesidades del sistema. Costo del sistema depurador de aguas residuales porcícolas para granjas pequeñas El costo de construcción del Carcamo ya revestido e impermeabilizado con su sistema de tamices y mecanismo de poleas $ 7642 moneda nacional a).- Excavación blokeadura y revestido 3,000 b).- Sistema de tamices...$ 3,000 c).- Sistema de poleas...$1642 El costo de construcción del filtro anaerobio, incluidos empaquetado tuberías, válvulas y bomba. $ 27344

6 a).- Construcción en blokes combinados con castillos y cadenas $ b).- Empaquetado......$ 2500 c).- Tuberías y válvulas $ 2000 d).- Bomba sumergible de ¼ HP $ 1800 Total del sistema depurador... $ Total del sistema depurador en dólares a 9.8 pesos por dólar $3570 CONCLUSIONES a).- El costo de construcción de este sistema depurador para granjas pequeñas es accesible a la economía de dichas granjas, es pertinente considerar que estos costos se determinaron en un terreno rocoso donde la excavación es difícil pero donde esto no es así, estos costos pueden ser disminuidos notablemente al construir todo bajo la superficie y ahorrar en estructura. b).- El sistema permite la recuperación de los sólidos que al reutilizarlos como alimento fresco para rumiantes ó como abonos orgánicos ó para procesos fermentativos para la producción de proteína celular; lo cual permite la recuperación de la inversión efectuada en el tratamiento. c).- El uso del agua para riego es una alternativa de disposición ó el reciclo de la misma para el lavado de los pisos de las cochiqueras. d).- El sistema depurador permite el control de los desechos y por consecuencia el impacto ambiental de los residuales será positivo. Observaciones.-En el prototipo construido se observaron que los tamices quedaron en un ángulo muy cercano a la horizontal lo cual propicia su taponamiento, por lo que se recomienda que las mallas siempre estén en un ángulo cuando menos de 45 º con la horizontal para que el residuo se acumule en el fondo del tamiz y no tapone toda la malla, es crítico el funcionamiento de la separación para el éxito del proceso, también se observó que la malla nº 80 resultó muy pequeña por lo que se cambiaría a la nº 60. BIBLIOGRAFÍA Campos R. (1984) Biomassa Fixa : Reactores Anaerobios. III Taller y Seminario Latinoamericano Tratamiento de Anaerobio De Aguas residuales Montevideo Uruguay pp Drucker A. Gomez V. Magaña S. Rubio O. (199 ) Normatividad Ambiental, Producción Porcícola y Incentivos Economicos.;.Informe CONACYT- SISIERRA, Facultad de MVYZ de la Universidad Autonoma de Yucatán.

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