TRATAMIENTO Y APLICACIÓN DE LODOS RESIDUALES EN MÉXICO

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María Antonia Gómez Moya
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1 TRATAMIENTO Y APLICACIÓN DE LODOS RESIDUALES EN MÉXICO Dr. José Antonio Barrios Pérez Grupo Tratamiento y Reúso Instituto de Ingeniería UNAM Sexto Congreso de Químicos Farmacéuticos Biólogos UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN Agosto, 2004

2 LODO RESIDUAL Residuo sólido, semisólido o líquido que se genera durante el tratamiento del agua residual (no incluye arenas ni basura)

3 BIOSÓLIDO Producto sólido principalmente orgánico proveniente de procesos de tratamiento de aguas residuales que puede ser reciclado benéficamente (EPA, 1994).

4 REÚSO O DEPÓSITO? Reúso: aprovechamiento benéfico Suelos agrícolas y forestales Parques y jardines Restauración de suelos Depósito: destino final Relleno sanitario Monorrelleno Zanjas

5 USO DE LODOS RESIDUALES Imperio romano: desechos humanos en la agricultura Antiguos chinos: usaban night soil en la agricultura EUA (1880): 103 de 222 ciudades usaban los desechos humanos en la agricultura Tendencia actual: restricciones en la descarga al mar y depósito en rellenos sanitarios la prioridad es aplicación n en suelos

6 USO DE LODOS EN LA UE Aguas superficiales Reúso Relleno sanitario Incineración No especificado Masa, miles de toneladas secas Año Fuente: EEA, 2001.

7 PROBLEMÁTICA DE LOS LODOS Representan hasta el 60% del costo de O&M de una PTAR En muchos casos no son revalorizados Requieren de un adecuado programa de manejo Contenido de microorganismos

8 COSTO DEL TRATAMIENTO Y MANEJO DE LODOS Disposición en rellenos Incineración Secado Producción de composta Aplicación en suelos Costo de tratamiento y disposición, USD/ton ST Fuente: Hall, 1999.

9 BENEFICIOS DE LA MATERIA ORGÁNICA EN BIOSÓLIDOS APLICADOS EN SUELOS Mejora la estructura física del suelo Evita la erosión Incrementa la retención de agua Favorece el desarrollo de vegetación Favorece el intercambio de aire a las raíces de las plantas Incrementa la capacidad de intercambio de nutrientes planta«suelo El crecimiento de las plantas es más vigoroso y disminuye el daño causado por insectos

10 NORMATIVIDAD US EPA: Más de 20 años en desarrollarse Base para muchos países Estudios de riesgo Unión Europea En desarrollo México NOM SEMARNAT- 2002

11 ESTUDIO DE RIESGO DE LAS VIAS DE TRANSMISIÓN DE PATÓGENOS POR APLICACIÓN DE LODOS EN SUELOS Número Descripción Suelo»Planta»Consumidor Lodo»Suelo»Planta»Hogar»Jardinero Lodo»Suelo»Niño (100% lodo) Lodo»Suelo»Planta»Animal»Humano Lodo»Animal»Humano Lodo»Suelo»Planta»Animal Lodo»Animal Lodo»Suelo»Planta Lodo»Suelo»Biota del suelo Lodo»Suelo»Biota del suelo»depredador de la biota Lodo»Suelo»Polvo transportado por el aire»humano Lodo»Suelo»Escurrimientos»Pescado»Humano Lodo»Suelo»Aire»Humano Lodo»Suelo»Agua subterránea»humano

12 PROBABILIDAD ACUMULADA DEL PEOR CASO DE EXPOSICIÓN AL CADMIO (LODO» DIETA HUMANA) Ocurrencia Probabilidad Probabilidad acumulada El sujeto es un adolescente masculino El sujeto es jardinero El jardín produce únicamente vegetales El sujeto fertiliza con lodo El sujeto se alimenta únicamente de vegetales de su jardín El sujeto es vegetariano El sujeto se alimenta con vegetales de su jardín durante 50 años El jardín es fertilizado con grandes cantidades de lodo (500 ton/ha) El jardín es fertilizado con lodo con altas concentraciones de cadmio , , , millones 1 4,900 millones 1 49,000 millones

13 CLASES DE LODOS RECONOCIDAS POR LA EPA Clase A Patógenos no detectables Contenido de metales reducido Atracción de vectores reducida Clase B Contenido de microorganismos reducido Contenido de metales reducido Atracción de vectores reducido Calidad Excepcional Patógenos no detectables Contenido de metales reducido significativamente Atracción de vectores reducida No limita orgánicos por no representar riesgo (0.22 casos de cancer en 70 años)

14 LIMITES PARA CUMPLIR CON LOS REQUERIMIENTOS DE LODOS CLASE A Bacterias patógenas, virus, y huevos de helmintos por debajo de los límites detectables: Menos de 1,000 NMP/g ST de coliformes fecales Menos de 3 NMP/4 g ST de salmonella Menos de 1 unidad formadora de virus/4 g ST Menos de 1 huevo viable de helminto/4 g ST

15 PROCESOS QUE REDUCEN SUSTANCIALMENTE LOS PATÓGENOS (PFRP, LODOS CLASE A) Producción de composta Secado térmico Tratamiento térmico Digestión aerobia termofílica Radiación con rayos beta Radiación con rayos gama Pasteurización

16 ALTERNATIVAS PARA CUMPLIR CON LOS REQUERIMIENTOS DE LODOS CLASE B 1. Monitoreo La media geométrica de 7 muestras analizadas para coliformes fecales deberá ser < 2 x 10 6 NMP o UFC/g sólidos 2. Tratar los lodos mediante un proceso que reduzca significativamente los patógenos (PRSP) 3. Tratar los lodos mediante un proceso equivalente a los PRSP Esta determinación la toma la EPA en determinados casos

17 PROCESOS QUE REDUCEN SIGNIFICATIVAMENTE LOS PATÓGENOS (PRSP, LODOS CLASE B) Digestión aerobia Secado con aire Digestión anaerobia Producción de composta Estabilización con cal

18 NORMATIVIDAD EN MÉXICO NOM SEMARNAT-2002 Publicada en agosto de 2003 en el DOF Aprovechamiento y disposición final de lodos y biosólidos Límites de metales Límites de microorganismos Reducción de la atracción de vectores Aplica para lodos no peligrosos

19 NOM SEMARNAT-2002 CONTAMINANTE (determinados en forma total) Arsénico Cadmio Cromo Cobre Plomo Mercurio Níquel Zinc EXCELENTES mg/kg en base seca BUENOS mg/kg en base seca

20 NOM SEMARNAT-2002 INDICADOR BACTERIOLÓGICO DE CONTAMINACIÓN PATÓGENOS PARÁSITOS CLASE Coliformes fecales NMP/g en base seca Salmonella spp. NMP/g en base seca Huevos de helmintos/g en base seca A Menor de 1,000 Menor de 3 Menor de 1 (a) B Menor de 1,000 Menor de 3 Menor de 10 C Menor de 2'000,000 Menor de 300 Menor de 35 (a) Huevo viable

21 EN MÉXICO: 33 % de la población infectada por Ascaris (Biagi, 1990) 7 millones de casos de diarrea aguda 1 millón n de casos de helmintiasis anuales Alta incidencia de enfermedades gastrointestinales en zonas de riego

22 CALIDAD DE LODOS País Tipo de lodo Coliformes fecales, NMP/g ST Salmonella spp., NMP/g ST Huevos de helmintos, huevos/g ST Ghana lagunas Egipto primario líquido Estados Unidos primarios y secundarios hasta 10 7 hasta México fisicoquímico hasta hasta

23 EN MÉXICO: Infraestructura (2000): 777 plantas de tratamiento municipales 22% del agua residual generada recibe tratamiento (14% en America Latina y el Caribe; WHO/UNICEF, 2000) Proyectado: 140 ciudades con plantas de tratamiento Generación de lodos 640,000 ton/año

24 LODOS EN MEXICO Descargados al drenaje relleno sanitario Pocas plantas cuentan con tratamiento de lodos Contenido de microorganismos Aplicación de diversos procesos Estudios piloto (Chihuahua, Ciudad Juárez, Monterrey, Puebla, Toluca)

25 ESTUDIO DE CALIDAD DE LODOS EN MÉXICO Muestreo de 37 plantas de tratamiento 17 primera etapa (2000) 20 segunda etapa (2002) Capacidad conjunta de 17 m 3 /s ( 10%( de la capacidad nacional) Gastos de operación de 1 a 2,300 L/s Lodos biológicos y fisicoquímicos

26 MUESTREOS

27 MUESTREOS

28 RESULTADOS: coliformes 10 fecales Coliformes fecales, log(nmp/g ST) Clase C Clase B Crudo Estabilizado con cal Digerido aerobiamente Digerido anaerobiamente Tipo de lodo

29 RESULTADOS: Salmonella spp. 10 Salmonella spp., log(nmp/g ST) Clase C Clase B Crudo Estabilizado con cal Tipo de lodo Digerido aerobiamente Digerido anaerobiamente

30 RESULTADOS: huevos de helmintos viables Huevos viables de helmintos, huevos/g ST Clase B Clase A Crudo Estabilizado con cal Digerido aerobiamente Tipo de lodo Digerido anaerobiamente

31 RESULTADOS: huevos de helmintos 100% 80% 60% 40% 20% 0% Ascaris spp. Hymenolepis spp. Trichuris spp. Toxocara spp.

33 PRUEBAS DE TRATAMIENTO Cal: 15 40% CaO Amoníaco 10 50% NH 3 Ácido peracético 550 ppm

34 PRUEBAS DE TRATAMIENTO CON CAL Coliformes fecales y Salmonella spp. log(nmp/g ST) Coliformes fecales Salmonella sp. Huevos de helminto Huevos de Helminto, huevos/g ST 0 0 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% Dosis de CaO (% peso/peso)

35 PRUEBAS CON AMONIACO 10 Coliformes fecales Salmonella spp. 140 Bacterias, log(nmp/g ST) Huevos de helmintos Helmintos, huevos/g ST 0 0% 10% 20% 30% 40% 50% Dosis de NH3 0

36 PRUEBAS CON ACIDO PERACETICO 10 Coliformes fecales Salmonella spp 140 Coliformes fecales, log(nmp/g ST) Huevos de helmintos Tiempo, min 0

37 OTROS ESTUDIOS Composta Vermicomposta Irradiación Digestión termofílica

38 RESTAURACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS POR EMISIONES INDUSTRIALES

39 APLICACIÓN DE LODOS EN MAÍZ SIN LODOS CON LODOS

40 APLICACIÓN DE LODOS EN MAÍZ TESTIGO LODOS FERTILIZANTE

41 APLICACIÓN EN CEMPASUCHIL Lodo tratado con ácido peracético Aplicación en tepetates Incremento de productividad de 600 a >1,000% en 4 meses

42 CONCLUSIONES Necesario contar con programas de manejo integral de lodos (desde la generación hasta la aplicación) Lodos crudos con altas concentraciones de microorganismos (reflejo de niveles de salud) Necesario aplicar procesos eficientes en remoción microbiológica

43 CONCLUSIONES Necesario operar de manera adecuada los procesos existentes (procesos complementarios: alta temperatura, reactivos químicos?) Continuar estudiando procesos no-convencionales para tratar los lodos No existe una solución universal, cada aplicación es diferente

44 COMENTARIOS FINALES Los biosólidos son tan valiosos por sus propiedades benéficas que llegan a ser vendidos en $190 USD/ton No existe un solo caso documentado de enfermedades en animales o humanos por el uso de biosólidos en EUA El uso de biosólidos reduce el consumo de fertilizantes y recicla un producto natural

45 COMENTARIOS FINALES Su uso en restauración de suelos es la mejor solución encontrada hasta ahora Los biosólidos que han sido tratados por un proceso que reduzca los patógenos no representan ningún riesgo de transmisión Son tan valorados que se transportan de Nueva York hasta Texas para aplicarlos

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