CONTAMINACIÓN Y TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS

DANIEL FELIPE GÓMEZ MUÑOZ

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

ASESORA VIVIANA VALENCIA ZULUAGA

COLEGIO AMERICANO DE CALI

PRODUNDIZACIÓN DE INGENIERÍAS

SANTIAGO DE CALI

2012

Nota de Aceptación

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Jurado

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Jurado

Santiago de Cali, 24 de Mayo de 2012.

DEDICATORIA

TABLA DE CONTENIDO

Pág.

RESUMEN 7

ASBTRACT 8

1. INTRODUCCIÓN 9

2. MARCO CONCEPTUAL 13

2.1 RELLENO SANITARIO: 132.1.1 DEFINICIÓN 132.1.2 RESIDUOS SÓLIDOS 132.1.4 DEGRADACIÓN DE RESIDUOS EN UN RELLENO SANITARIO 152.2 LIXIVIADOS POR PERCOLACIÓN 172.3 TRATAMIENTO POR COAGULACIÓN-FLOCULACIÓN-SEDIMENTACIÓN 18

3. OBJETIVOS 21

3.1 OBJETIVO GENERAL 213.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 21

4. METODOLOGÍA 22

4.1 REVISIÓN DE MATERIAL BIBLIOGRÁFICO: TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS. 224.2 LIXIVIADOS: ¿POR QUÉ SON PELIGROSOS? 224.3 TRATAMIENTO POR COAGULACIÓN–FLOCULACIÓN-SEDIMENTACIÓN 23

5. RESULTADOS 24

5.1 REVISIÓN DE MATERIAL BIBLIOGRÁFICO: TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS. (TABLAS REMOCIONES) 24

5.1.1 BIOLÓGICOS 255.1.2 FÍSICOS Y QUÍMICOS 275.1.3 BIOLÓGICOS + FISICOQUÍMICOS 285.2 LIXIVIADOS: ¿POR QUÉ SON PELIGROSOS? 295.3 TRATAMIENTO POR COAGULACIÓN-FLOCULACIÓN-SEDIMENTACIÓN EN LIXIVIADOS 35

6. CONCLUSIÓNES 48

7. GLOSARIO 49

8. BIBLIOGRAFÍA 51

RESUMEN

El tratamiento de lixiviados es uno las situaciones más complejas con las que el hombre

debe tratar en un relleno sanitario, bien sea, por capacidad contaminante que tienen contra

el medio ambiente y propio ser humano. Los lixiviados son líquidos producidos por

biodegradación de basuras y la percolación de la precipitación de aguas lluvias, generando

un líquido altamente tóxico, rico en metales pesados. Las características más propias de

estos líquidos son su color oscuro y malos olores, además de cargas contaminantes

haciéndolos difíciles de tratar, principalmente cuando son lixiviados viejo siendo los más

difíciles de degradar; se puede generalizar, según las investigaciones hechas, que los

lixiviados recién producidos tienen eficientes remociones en tratamiento biológicos, y los

estabilizados con los tratamiento físico químicos.

Para esta investigación se tomaron los lixiviados de corregimiento de Presidente, de una de

sus lagunas, presentando una combinación de lixiviados nuevos y viejos. De esta extracción

se destinaron parte del lixiviado para el riego de una duranta durante quince días,

observándose efectos a corto plazo de contaminación. La otra parte del lixiviado fue

destinado a las pruebas de beakers, con parámetros fijos de procedimiento como

concentración de coagulante al 5%, volúmenes de lixiviado de 400 ml, Tiempos de mezclas

rápida y lenta (TMR y TML) de 1 y 5 min, Tiempo de sedimentación de 1 hr, y tres dosis de

coagulante de 1500, 2500 y 3500 mg /L, resultando la última dosis mencionada con mayor

remoción de color, según se puede apreciar empíricamente.

Palabras claves: Lixiviados, Tratamiento fisicoquímico, coagulante, prueba de beakers, material bibliográfico, riego de durantas.

ASBTRACT

The treatment of leachate is one the most complex situations which the man should try in a

landfill either by polluting capacity they have against the environment and human

being. Leachate is liquid produced by biodegradation of waste and the percolation of

rainwater precipitation, generating a highly toxic liquid, rich in heavy metals. The

salient characteristic of these liquids are its dark color and odor, as well as pollutant

loads making them difficult to treat, especially when they are leached old being the

most difficult to degrade, it can be generalized, according to investigations, the newly

produced leachate have efficient biological treatmentremovals, and stabilized

on the physico-chemical treatment.

For this investigation were taken leachates from village of President, one of

its lakes, presenting a combination of new and old leachate. The extractions of

the leachate were used to irrigate a duranta for two weeks, showing short term effects of

pollution. The other part of the leachate was designed to test beakers, with fixed

parameters of the procedure as coagulant concentration to

5%, leaching volume 400ml, mixing times of fast and slow (MTF and MTS) of 1

and 5 min, settling time of 1 hr, and three doses of the coagulant, 1500, 2500and

3500 mg / L, resulting in the abovementioned last dose with greater color removal, as can

be seen empirically.

Key words: Leachate, Physico-chemical treatment, coagulation, test beakers,

literature, durantas irrigation.

1. INTRODUCCIÓN

Los residuos sólidos son generados de todas las actividades del hombre, muy comúnmente

denominados como “basuras”. En un principio los desechos eran sólo biodegradables,

principalmente desechos de basuras pero a medida que fue adaptándose a cambios como la

Modernización, fueron cambiando sus formas de vida y en general, sus desechos, y a

pareciendo otros de difícil biodegradación como los son los residuos hospitalarios,

industriales y radioactivos, produciendo problemas desde la clasificación y recolección,

hasta la disposición final de sus desechos (Collazos, 2001) p. (16-17).

En las últimas décadas, el hombre ha buscado la forma más adecuada de deshacerse de sus

desechos, con técnicas como el compost, incineración y el vertido principalmente, pero con

resultados que desencadenan problemas medioambientales que soluciones. El método de

eliminación más usado de los mencionados es el vertido, que por su funcionamiento ha

dejado sitios de descargas abandonados, aguas contaminadas, suelos tóxicos y muchos

otros lugares de deposición con riesgo de explosión por metano; pero cuando el vertido

cumple con unas especificaciones técnicas de diseño y legislación, se denomina Relleno

Sanitario, que básicamente lidia con una de los problemas más complejos de resolver como

los son los lixiviados. En la peor de las circunstancias, donde el método de eliminación es

un Botadero a cielo abierto este inconveniente se agrava aún más, ya que no se cuenta con

ningún sistema de recolección de lixiviados ni tratamiento, ocasionando contaminación de

suelos y aguas superficiales aledañas por escurrimiento superficial y aguas subterráneas por

infiltración (Agudelo y Valencia, 2006) p. (1-2).

Se requiere en consecuencia, un tratamiento para los lixiviados que permita remover sus

cargas orgánicas, y poder ser descargados a un cuerpo de agua. Para esta situación se toma

como ejemplo el vertedero de Navarro, debido a que sus lixiviados pueden tener

repercusiones en zonas aledañas al sitio en donde están las lagunas de almacenamiento de

aproximadamente 431.527 metros cúbicos de estos líquidos, ya que es un botadero que no

presenta previa impermeabilización del terreno ni drenaje de sus lixiviados producidos (El

Tiempo, 12 Abril de 2012).

Como se mencionó anteriormente, en los botaderos a cielo abierto se presentan diversos

problemas por la sola estancia de los líquidos residuales., consecuentes del mal manejo de

estos sitios, entre ellos, la contaminación que se genera superficialmente y a nivel

subterráneo. La contaminación que se puede presentar superficialmente por mal manejo de

lixiviados, es la de recursos hídricos superficiales, en nuestro caso, más específicamente se

habla del sistema hidrológico del río Cauca, que lo conforman la Madre Vieja del río

Cauca, el Río Cauca y el Canal CVC sur. Una evidencia de ello, es la contaminación que

está percibiendo la madre vieja de río cauca, que se ubica en el costado oriental del

basurero, por recibir los lixiviados, como se muestra en la Figura # 1. En lo relacionado con

los otros dos conformantes del sistema hidrológico, el diario El País (Enero 27 de 2005),

asegura que funcionarios de Emsirva, de manera ilegal, arrojaban lixiviados a canal CVC

sur por medio de una manguera que estaba conectada a una motobomba, ubicada a las

orillas del canal. Esta fue y es una situación muy crítica, debido a que las aguas

provenientes de este canal desembocan en el río cauca, a más o menos 4 Km de la

bocatoma de la planta de potabilización Puerto Mallarino, que abastece aproximadamente

al 70 % de la comunidad caleña y gran parte de Yumbo.

Figura #1. Contaminación de Madre Vieja del río Cauca por lixiviados.

Fuente: Adaptado de Agudelo y Valencia, (2006).

También, como lo muestra Mendoza (2007) en su investigación, se determinó que en un

área de 4 km² alrededor del vertedero se encontraron concentraciones de metales pesado

tales como Mercurio y Zinc, donde ambos compuestos presentan una tendencia de

concentración hacia el noroeste del vertedero, muy posiblemente producidos el basurero ya

que éstos pueden generar lixiviados altamente tóxicos, ricos en metales pesados.

En cuanto a la contaminación subterránea que se puede dar por presencia de lixiviados, es

alta, principalmente cuando son terrenos no impermeabilizados, debido a que por esta

ineficiencia, se permite la infiltración de lixiviados con el riesgo de contaminación de

acuíferos subterráneos, con mayor posibilidades si los suelos tiene un nivel freático alto.

Los problemas de contaminación subterránea tienen un referente, la pluma contamínate. La

CVC (2001) realizó un arduo trabajo en el que de manera preliminar, pudo determinar el

impacto que tendría, específicamente la contaminación del acuífero subterráneo, donde la

pluma no tienen un óptimo avance, debido a que la velocidad del flujo subterráneo es de 1 a

4 cm/Día.

2. MARCO CONCEPTUAL

2.1 RELLENO SANITARIO:

2.1.1 Definición

Un relleno sanitario es aquel sitio donde finalmente se depositan residuos sólidos no

reciclables ni aprovechables, agrupando en la menor área posible y cubriéndolos con una

capa de tierra al final de la jornada. Un relleno sanitario es diseñado de tal forma que no

produzca deterioro, o cualquier perjuicio al medio ambiente, o al menos, que minimice los

impactos ambientales, y reduzca los riesgos sanitarios que potencialmente pueden

generarse. En un relleno las reacciones y procesos propios de descomposición dentro del

mismo relleno, son controlados mediante procesos previstos concebidos (Agudelo y

Valencia, 2006).

2.1.2 Residuos sólidos

La producción de los residuos sólidos, comúnmente conocida como basura, es generada en

cada una de las actividades ejercida por el hombre, en la que estos materiales son

considerados por su poseedor como desechos sin ningún valor adicional y poder ser

recogidos para su tratamiento o disposición final. Éstos no se ajustan a un estándar, por lo

tanto, son muy diversos en sus características y composición según su origen.

Tabla 1. Actividades generadoras de residuos sólidos

Actividades generadoras Componentes % del total de RSM

Residencial y domiciliarioPapeles, cartón, plásticos, vidrio, textiles, metales

50-75

Comercial(Almacenes, mercados,

restaurantes, hoteles, otros)Residuos comida, metales, residuos

especiales y peligrosos.10 a 20

Institucional(Oficinas públicas, escuelas,

universidades, servicios públicos)Semejantes al comercial

5 a 25

Industrial(Pequeña industria, y artesanías)

Manufactura, confecciones.Procesos industriales, chatarra, demolido y

construcción., cenizas5 a 30

Barrido de vías y áreas públicas Residuos arrojados por peatones

10 a 20

Fuente: Jaramillo, (2002).

Composición

Las basuras están compuestas por diversos materiales de desecho, a saber, de residuos

orgánicos o materiales biodegradables e inorgánicos como los materiales inertes. En

términos generales la composición de los RSM coincide en destacar alto porcentaje de

desechos putrescibles (entre 50 y 80 %), contenidos moderados de papel y cartón ( entre 8 y

18 %), plástico y caucho (entre 3 y 14 %), y vidrio y cerámica ( entre 3 y 8 %), a nivel

latinoamericano; en la ciudad de Cali, diariamente de las 1.700 toneladas de “desperdicios”,

un 58 % corresponde a materiales orgánicos, un 42 % restante equivale al material

reciclable; los cuales se agruparán, para los efectos buscados, en tres conjuntos (Jaramillo,

2002; El País, 12 Mayo de 2012):

Tabla 2. Agrupación de basuras, según su composición.

Susceptible a descomposición Difícil descomposición AguaDesechos de comida Tierra  

Papel Arena  Cartón Plásticos  Textiles Caucho Vidrio  Madera Metales no ferrosos y ferrosos  

Fuente: Collazos (2001)

El primer grupo o sea los materiales susceptibles de descomposición y el agua, son los que

intervienen en la descomposición generadora de Gases y Lixiviados.

2.1.4 Degradación de residuos en un relleno sanitario

Cuando los residuos sólidos, susceptibles a descomposición, son depositados en un relleno

sanitario, su proceso de degradación puede darse desde el primer día en que son

consignados, incluso antes. Teóricamente el primer año se descompone 15%, del segundo

año al quinto se descompone el 80%, y el 5% restante presenta se descompone desde el

sexto al decimoquinto año de deposición. Dicha descomposición depende de las

condiciones del relleno, como lo son temperatura, humedad, pH, presencia de oxígeno,

composición del residuo, material de cobertura y el grado de compactación.

Reacción global de descomposición, en términos cualitativos se puede expresar de la

siguiente forma (Collazos, 2001):

Carbón, Hidrógeno, Oxígeno, Azufre, Nitrógeno más Agua, producen, Gas metano, Gas

carbónico, Gas amonio, Sulfuro de hidrógeno y Agua (lixiviado).

Pero en general cuando se trata de residuos domésticos, las cantidades de Azufre son

insignificantes, de tal manera que la anterior relación se simplifica, suprimiendo al Azufre

como tal.

Según (MINAMBIENTE, 2002; Qasim y Chiang, 1994; Bozkurt et. al. 2000) citados por

(Agudelo y Valencia, 2006), y (Caicedo, 1992), los productos de la anterior reacción, los

residuos, en su mayoría son orgánicos para vertederos de rellenos municipales, se degradan

progresivamente a través de diferentes fases:

Hidrólisis aerobia: Fase que comienza incluso antes de llegar al relleno. Los

componentes orgánicos biodegradables sufren descomposición, microbiana, ya que hay

cierta cantidad de oxígeno atrapado dentro del relleno. Aquí los microorganismos

convierten algunos hidratos en azúcares simples, dióxido de carbono, agua y energía

(temperatura entre 35 y 40 ºC).

Hidrólisis y Fermentación: Debido a la disminución de oxígeno, se presentan

condiciones anaerobias. En esta fase se transforman compuestos de alto peso molecular

(lípidos, polisacáridos, proteínas, entre otros) en compuesto aptos para ser utilizados

por los microorganismos como fuente de energía.

Acetogénesis: Se destaca la acción organismos formadores de ácidos con producción

de ácidos orgánicos, como el ácido acético, y otros en pequeñas concentraciones como

el fúlvico y otros más complejos (húmicos). Por esto, y la poca producción de gas

hidrógeno, hay disminución de pH, y al mismo tiempo se incrementa la demanda

química y bioquímica de oxígeno (DQO y DBO5) del lixiviado debido a la disolución

de ácidos orgánicos.

Metanogénesis: Continúan las condiciones anaeróbicas. Hay la presencia de la

conversión (disociación) del ácido acético en metano y dióxido de carbono, razón por

la que el pH del relleno aumenta a valores neutros, y la disminución del DQO y DBO5,

y concentración de metales pesados.

Maduración y estabilización: La mayoría de nutrientes se han separado con el

lixiviado, los sustratos que quedan son de difícil o lenta descomposición, por lo que

disminuye considerablemente la generación de gases en el relleno (CH4 y CO2). En

esta fase, en lixiviado presencia ácido fúlvicos y húmicos, que son difíciles de degradar

biológicamente (DQO recalcitrante).

Cuando el relleno está estabilizado las condiciones de sí mismo vuelven a ser aerobias.

2.2 Lixiviados por Percolación

A la producción total debido a la descomposición, se debe agregar los que se generan por

efecto de las aguas lluvias que se precipitan sobre los terrenos cubiertos por los desechos

depositados, produciendo la infiltración sobre el material de cobertura superficial de los

residuos. En general el proceso de infiltración del agua, se presenta en dos etapas: la

primera netamente superficial y la segunda de interacción dentro de la capa del material de

cobertura.

En cuanto a la primera fase se puede decir que una vez ocurra una precipitación, por aguas

lluvias, esta agua se infiltra en la capa de cobertura. En la segunda etapa, inmediatamente

después, el agua escurrida puede tener varios destinos: acumularse en dicha capa, puede

evapotranspirarse, o percolar hacia la basura subyacente. La aparición de este último caso

permitirá afirmar que se generan lixiviados, en una cantidad igual a la percolada. (Caicedo,

1992; Collazos, 2001).

2.3 Tratamiento por coagulación-floculación-sedimentación

El tratamiento de agua el trabajo que pretende explicar la etapa de clarificación, que

consiste en la eliminación de partículas finas, se subdivide en coagulación-floculación-

sedimentación. Este proceso es comúnmente aplicado por su simplicidad en la

implementación y operación, en plantas de tratamiento de agua potable, y también es un

alternativas para el tratamiento de aguas residuales o altamente contaminadas con lo es el

caso de los lixiviados (Caicedo ,1993; Agudelo y Valencia, 2006).

El proceso por coagulación-floculación-sedimentación, están basados en la dosificación de

químicos (llamados coagulantes), donde se evidencia un proceso de desestabilización de

partículas del modo que se produce la separación de las mismas, seguido, hay formación de

partículas coaguladas, un floc suficientemente grande y pesado como para sedimentar,

produciendo lodo que se puede dar en grandes cantidades, dependiendo del coagulante

utilizado. Los químicos utilizados como coagulantes o floculantes están divididos en tres

grupos (Zouboulis et. al, 2004; citado por Agudelo y Valencia, 2006):

1) Coagulantes inorgánicos tales como Sulfato de aluminio o Cloruro de polialuminio

(PACI),

2) Polímeros orgánicos sintéticos tales como los derivados de la poliacrilamida o imina

de polietileno,

3) Coagulante naturales tales como los biopolímeros.

Las sales hierro, y las sales de aluminio son comúnmente usadas para esta tecnología de

tratamiento, en combinación con ayudantes de coagulación (como polielectrolitos

catiónicos, aniónicos o no iónicos).

Adicionalmente, diferentes investigadores como Rivas et. al (2004), Monje y Orta de

Velásquez (2004), Amokrane et. al (1997), Tatsi et. al (2003), Diamadopoulus (1994), y

Ntampou et. al (2005), citados por Agudelo y Valencia (2006), indican que las sales de

hierro son efectivas y preferidas sobre las sales de aluminio.

La mencionada desestabilización de partículas, se puede llevar a cabo por varios métodos,

como:

Absorción y neutralización de la carga: En este mecanismo los coloides que se

encuentran suspendidos reaccionan con el coagulante, neutralizándose la carga. En

este tipo de desestabilización, la concentración del coagulante incrementa a medida

que aumente lañ concentración coloidal.

Absorción y puente interparticular: Para llevar a cabo este mecanismo son usados

compuestos naturales de cadenas molecularmente largas y múltiple cadenas

eléctricas.

Para este tratamiento se tienen varios parámetros para su procedimiento, como las dosis y

concentración de coagulante, pH, intensidad de mezcla, además de los tiempos de mezclas,

referentes de la coagulación y la floculación, y el tiempo de sedimentación.

3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL

Realizar un estudio bibliográfico sobre el efecto contaminante de los lixiviados

generados en rellenos sanitarios y los diferentes métodos existentes para tratarlos.

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Realizar una revisión de literatura de las tecnologías existentes para el tratamiento de

lixiviados generados en rellenos sanitarios.

Demostrar el efecto contaminante de los lixiviados sobre el medio ambiente.

Evidenciar una experiencia en cuanto al tratamiento de lixiviados mediante el proceso

fisicoquímico de coagulación-floculación-sedimentación.

4. METODOLOGÍA

4.1 Revisión de material bibliográfico: Tecnologías de tratamiento de lixiviados.

La actividad que ayudará al cumplimiento de este objetivo, es la revisión de material

bibliográfico, que se encuentra a disposición en las Bibliotecas de CINARA y Mario

Carvajal, pues son el destino de muchas Tesis, Guía medioambientales, Revistas, que

abordan la problemática consecuente por la presencia de lixiviados. Y principalmente en

ellas se ve evidenciado el uso de tecnologías de tratamientos de estas aguas residuales, bien

sea por métodos Físicos, Químicos, Biológicos tal vez, o como en muchos casos, que hay

combinaciones. De tal dinámica se quiere recolectar información referente a remociones de

DQO, DBO5, PH, Color, metales pesados, que se hayan presentado.

4.2 Lixiviados: ¿Por qué son peligrosos?

Por medio de revisión a base de literatura de material bibliográfico, en los lugares ya

selectos y mencionados, para evidenciar el impacto ambiental que se ha generado, y

generará por la presencia de líquidos residuales contaminantes como lo son los lixiviados,

en vertederos o bien sea el caso de los rellenos sanitarios. Posteriormente al estudio del

material, se efectuó la demostración del efecto que tienen estos líquidos sobre nuestro

medio ambiental, actividad en la que se regó por quince días dos plantas, una con agua, y la

otra con el lixiviados extraído durante 15 días, 100 ml cada una. Al final se compararán

resultados, evidenciando contaminación la una de la otra.

4.3 Tratamiento por Coagulación–Floculación-Sedimentación

Para el desarrollo de este objetivo, se trazaron unas actividades que se apreciaron como

menester. Se quiso ingresar al Relleno Sanitario de Presidente en Buga, con el permiso y

colaboración del Ing. Mauricio Arango, Subgerente de disposición final de los residuos,

donde se encuentran las lagunas con el lixiviado generado, en una primera instancia. Una

vez ingresado, se debe contar con ciertos implementos como lo son guantes de látex,

además de envase de Agua Brisa con una capacidad de 18.9 litros, para la extracción, y

depósito del lixiviado.

Una vez extraído el líquido de una de las lagunas, y contarse con una cantidad de 9 litros o

más de lixiviado almacenado, se trasladaron 5 litros hasta el Centro de Investigación

CINARA, que se encuentra ubicado en el Universidad del Valle. Para efectuar la

experiencia de la tecnología de tratamiento de lixiviados por Coagulación-Floculación-

Sedimentación, de antelación, se requirió contar con ciertas herramientas como tapa bocas,

bata, gafas, además de Cloruro Férrico (FeCl3), que actuará como Coagulante, debido a que

las sales de hierro son efectivas y preferidas para la remoción de materia orgánica

recalcitrante obteniendo bueno resultados de Color y DQO.

5. RESULTADOS

5.1 Revisión de material bibliográfico: Tecnologías de tratamiento de lixiviados.

(Tablas remociones)

Está determinado por su composición química, la cual a su vez, está relacionada con las

características y grado de estabilización de basuras o edad del relleno sanitario.

En el mundo muchos investigadores se han dedicado a estudiar los procesos más efectivos

para la depuración de lixiviados y así poder elegir el mecanismo más apropiado

dependiendo de sus características. Los lixiviados jóvenes tienen como característica ser

altamente biodegradable, debido a que tienen una alta relación DB5/DQO, por el contrario

los lixiviados más estabilizados presentan una débil relación, por lo tanto poseen una baja

biodegradabilidad. Consecuente con esto autores como Kang y Hwang (2000), Ntampou et.

al. (2005), Rivas et. al. (2004), Tatsi at. al. (2003), Trebouet et. al. (2001), citados por

Agudelo y Valencia (2006), mencionan que los tratamientos biológicos muestran ser más

efectivos sobre los lixiviados jóvenes, en cambio, los tratamiento fisicoquímicos muestran

mayor eficiencia de remoción, en los lixiviados estabilizados. A continuación se mencionan

y se describen los diferentes métodos investigados y desarrollados para este complejo

líquido:

5.1.1 Biológicos (EN PROCESO)

Existen diversos estudios sobre el tratamiento de lixiviados por procesos biológicos, para

mejorar la calidad éstos líquidos producidos por basuras domésticas. En general, los

lixiviados recientemente producidos, en el cual el material orgánico consiste

fundamentalmente de ácidos grasos volátiles, pueden ser degradados fácilmente por medio

biológicamente en condiciones de laboratorio. Sin embargo, los líquidos residuales más

estabilizados, una mayor proporción de la fracción orgánica consiste en material resistente

refractario, y por lo tanto tales lixiviados serán menos depurables por tratamiento biológico

(Caicedo, 1992).

En este tipo de tratamiento podemos encontrar, específicamente, dos sistemas: Aerobio y

Anaerobio. En el tratamiento por procesos aeróbicos encontramos ciertas limitaciones que

hacen, que la implementación de éste sistema, en rellenos sanitarios sea limitada:

Hay excesiva producción de lodos (comparados con tratamientos anaerobios, tienen

como propiedad generar entre 4 a 20 veces más lodo).

Desechos altamente concentrados pueden ser difíciles de manejar.

En general requiere de altos tiempos de aireación y más nutrientes, lo que en sí

implica, excesiva demanda de potencia para mantener el oxígeno disuelto necesario.

Lodos Activados: En este proceso hay una gran aireación, con el fin de suministrar el

oxígeno necesario para la oxidación biológica, además del contacto de los líquidos

residuales con grandes concentraciones de microorganismos. Las sustancias orgánicas

presentes son oxidadas, además de acción microbial, y convertidas en material inorgánico

más estable y en material floculento que puede ser removido fácilmente por sedimentación.

El proceso que se evidencia en este proceso es el de agitación de las aguas residuales en un

medio aireado, para una posterior sedimentación del lodo, para la extracción del

sobrenadante. Posteriormente parte de los lodos son recirculados, y otra parte son

desechados. Los lodos activados son cultivos microbiales compuestos por bacterias,

protozoos, y rotíferos. Las bacterias asimilan el material orgánico, los demás cumplen una

función de pulimiento.

El proceso de lodos activados logra altas eficiencias en la remoción de la materia orgánica

de las aguas residuales, se requieren área relativamente pequeñas para tratar grande

cantidades de desechos.

En cuanto al tratamiento anaerobio, se pueden encontrar ciertas ventajas, referentes a los

tratamientos aeróbicos. Se incluye la generación de gas metano y menor producción de

lodos; además, estos sistemas al no necesitar equipos de aireación, implica menos costos

para la operación y mantenimiento. En este proceso, hay presencia de fermentación de las

moléculas orgánicas, convirtiéndolas en ácidos grasos volátiles, tales como el acético,

propinóico y butírico, aunque presenta una desventaja, y es que los microorganismo

bacterianos pueden ser inhibidos por valores ácidos de pH, y presencia de metales.

Lagunas anaeróbicas:

Caicedo (1992) menciona que: “son lagunas profundas, generalmente con entrada y salida

de sus aguas a tratar. Para la conservación de la temperatura y condiciones anaeróbicas las

profundidades pueden ser de hasta 6 metros. La estabilización se produce por una

combinación de los procesos de sedimentación, precipitación y conversión anaeróbica del

materia orgánico a metano y gas carbónico”.

Las lagunas anaeróbicas son usadas para el tratamiento de residuos líquidos de alta

concentración. El efluente parcialmente tratado generalmente es llevado a otra etapa de

tratamiento para aumentar las eficiencias de remoción.

5.1.2 Físicos y químicos

El tratamiento fisicoquímico es recomendado para el tratamiento de lixiviados debido a que

contienen químicos tóxicos que pueden inhibir el tratamiento biológico. Monje y Orta de

Velásquez (2004), citados por Agudelo y Valencia (2006), mencionan que los ácidos

húmicos pueden ser removidos en el proceso de coagulación, mientras que todos los otros

compuestos del lixiviado requieren de un proceso más complejo, como por ejemplo, la

oxidación química.

El problema de la remoción de metales pesados ha sido estudiado en varias ocasiones,

usando procesos fisicoquímicos como el de coagulación-floculación-sedimentación, como

lo hizo Agudelo y Valencia (2006), que utilizó sales de hierro, cloruro férrico, y la mezcla

de compuesto sulfatados con sales de amonio, que tuvieron buenas remociones de Color,

DQO y DBO5, Detergentes, Nitrógeno amoniacal y Cianuro, en su fase de verificación de

resultados, evidenciando alta producción de lodos, al igual que Ramos (1998), con

tecnología de tratamiento de lixiviados fisicoquímicas, como coagulación-floculación

igualmente, con sulfato de aluminio al 10%, y procesos de precipitación con calcio al 20%,

con remociones no muy promisorias, en cuanto a pH, DQO, y metales.

Estudios muestran que por el tratamiento de membranas se obtienen altos porcentajes de

remoción de DQO, sulfatos y nitrógeno, produciendo agua de muy alta calidad.

La oxidación química tiene la ventaja de que las sustancias contaminantes llegan a ser casi

completamente convertidas. Los procesos de oxidación química avanzada (AOPs), usan en

su mayoría, una combinación de oxidantes fuertes como la como el ozono (O3), o peróxido

de hidrógeno (H2O2), con catalizadores como metales de transición, hierros, polvos

semiconductores, radiación o ultrasonido., teniendo buenos términos de eficiencia en la

remoción de DQO.

En los tratamientos por membranas vemos dos procesos comúnmente usados para el

tratamiento de líquidos residuales: Ósmosis Inversa y Nanofiltración, aunque en sus

tecnologías y aplicaciones se muestran agrupaciones, más que un tratamiento

independiente.

Robert Bergman (AWWA) en el año 2007, menciona que se utilizan estas tecnologías con

membranas con el objetivo principal de remover contaminantes disueltos. Se cumple

generalmente tres procesos, pre tratamiento, proceso de membrana y pos tratamiento. Para

la mayoría de casos, los porcentajes de remociones son excelentes, como Color, Nitrógeno,

Metales pesados, en más de un 95 %.

5.1.3 Biológicos + Fisicoquímicos (POR COMPLETAR)

Aunque en ciertas ocasiones el tratamiento más eficiente para el lixiviado, en otras los

procesos fisicoquímicos lo son, muchos investigadores concuerdan, en sus mismas

experiencias, que las combinación de procesos es la mejor opción.

Para encontrar la mejor combinación de procesos en cada caso de lixiviado a tratar, se han

realizado diversas investigaciones. Hace unos años se desarrolló diferentes tecnologías de

tratamiento combinadas de ozonificación y algún proceso de purificación biológica,

empleando el ozono antes del tratamiento biológico, y/o después de la “post- ozonización”

con el objetivo de incrementar la remoción de materia orgánica. Se ha demostrado que la

introducción de ozono directamente dentro de un reactor de lodos activados puede mejorar

el tratamiento biológico y que con la ozonificación de los lixiviados biológicamente

tratados en un sistema de recirculación podría incrementar la eficiencia de la bio-oxidación.

5.2 Lixiviados: ¿Por qué son peligrosos?

Impacto en el medio ambiente.

La falta de conciencia en nuestras casas en momento de desechar nuestros residuos sólidos,

una mala clasificación de material reciclable y de disposición final, tiene repercusiones que

luego habrá que lamentar. Al no minimizar la cantidad de residuos sólidos, que se podría

mediante el reciclaje, gran variedad de desechos, orgánico e inorgánicos serán dispuestos

en rellenos sanitarios, o en la peor situación, en botaderos a cielo abierto sin adecuaciones

pertinentes para mitigar la contaminación.

Vertederos con residuos sólidos no controlados tienen una consecuencia medioambiental

inmediata en su entorno. La mayor preocupación ambiental asociada con un vertedero de

residuos peligrosos, como los lixiviados, es el riesgo de infiltración de estos en suelos

altamente permeables. En caso tal de que los lixiviados de infiltren subterráneamente

deterioraría la calidad de agua, además de provocar la disminución de oxígeno, consecuente

de la contaminación; pero más grave aún son las plumas contaminantes que se mueven con

flujo de aguas subterráneas propagando la contaminación.

La contaminación superficial también se ve evidenciada, posiblemente, debido a que la

producción de lixiviado en vertederos en permanente, por la continua disposición de

basuras, puede presentarse escurrimiento superficial por motivo de haber copado los diques

que mantienen al éste líquido residual confinado en lagunas. Cuando son lixiviados

altamente tóxico, ricos en metales pesado, no sólo ayudaría al deterioro de los suelo

aledaños si no que también afectaría la salud del mismo hombre.

Por otro lado, uno de los riesgos más importantes a los que ve enfrentado un relleno

sanitario es la captación de gases provenientes de la biodegradación de los residuos sólidos

dispuestos. Si bien se sabe que mientras se descomponen las basuras biológicamente por

acción de microorganismos, por estar en un medio anaerobio, hay desprendimiento de

componentes orgánicos conformados por cadenas de carbono, como el gas metano, y el

dióxido de carbono. Estos gases son una de las tantas de fuentes de contaminación del aire,

especialmente de cambios climáticos consecuentes del efecto invernadero.

RIEGO DE DOS DURANTAS:

Como se mencionó anteriormente, para demostrar el impacto que tiene los lixiviados en el

medioambiente, se regó durante quince (15) días dos plantas idénticas, 100 ml de agua y

lixiviado diariamente, dejando evidencias fotográficas que lo evidencian.

En los primeros tres (3) días no se demostraron cambios notorios más que la simple

marchitación y desfloración de muy pocas hojas de la duranta a la que se le regaba

lixiviado, puesto que su color y abundancia siguieron casi intactos.

Fotografía #. Primer día de Riego

A partir del cuarto día de riego continuo se evidencia un aumento de las hojas que sea han

caído por la resequedad producida por el lixiviado. Se tienen expectativas de que el

comportamiento de la planta mediante el riego será, posiblemente, el comportamiento que

tendrán cuerpos vegetativos aledaños a un basurero a cielo abierto, en tal caso de que los

lixiviados hayan llegado a tal destino. Poco a poco vemos como los compuesto de éste

líquido residual van tomando demostrando su efecto contaminante.

Fotografía #. Cuarto día de riego

En el trascurso de los días, se fueron encontrando más y más, hojas caídas, como

consecuencia lógica la planta fue perdiendo abundancia, y se ve claramente en la siguiente

fotografía (#) que el pequeño tronco se ve descubierto; por otro lado, la tierra en la que está

depositada la duranta presenta una coloración oscura, muy probablemente producida por

los compuestos del lixiviado.

Fotografía #. Séptimo día de riego.

A partir de del séptimo día en adelante, se ve reflejado el deterioro causado por la

contaminación del lixiviado en la duranta, hojas marchitas y de coloración amarillenta,

muchas están caídas, y se ve una notoria inclinación de una de sus ramas. En el décimo

quinto día de riego se puede ver expresado estas características mencionadas, y sobre todo,

distinguir una planta de la otra, por su sola apariencia física.

Fotografía #. Décimo quinto día de riego

Después de los quince días de riego de ambas durantas se encontraron contrastes muy

evidentes: coloración verdosa – coloración amarillenta, abundancia de hojas – escases de

hojas. Además de la una coloración oscura y gran humedad de la duranta que fue regada

con lixiviado, a diferencia de la otra planta.

5.3 Tratamiento por Coagulación-Floculación-Sedimentación en lixiviados

Preparación de solución de Cloruro Férrico al 5%

El tratamiento fisicoquímico fue desarrollado en los laboratorios de Ingeniería Sanitaria y

Ambiental e Ing. Química de la Universidad del Valle, en Santiago de Cali, entre Febrero y

Mayo de 2012. Las pruebas del tratamiento de lixiviados se realizaron a escala, utilizando

equipo de tres jarras Beaker de 500 ml c/u de capacidad; como coagulante se usó 1libra de

Cloruro férrico (FeCl3) para la remoción orgánica recalcitrante. Las muestras fueron

extraídas del relleno sanitario de Presidente, donde hubo una mezcla de lixiviados

parcialmente estabilizados, y los recién producidos, que son fácilmente degradables a

diferencia de los primeros.

Antes de realizar la práctica, se debió esclarecer el procedimiento a seguir, la concentración

de coagulante a aplicar, las dosis del mismo, y principalmente la cantidad de cloruro férrico

que va diluir en solución. A evaluar, se tienen tres dosis de coagulante, con D1=1.500 mg/l,

D2=2.500 mg/L, y D3=3.500 mg/L, respectivamente de cloruro férrico, que fueron vertidas

en los beakers de 500 ml; aún así, teniendo las dosis, se tuvo que hallar la cantidad en ml de

cloruro férrico que se depositar en cada jarra, teniendo en cuenta la dosis. Para ellos se tiene

en cuenta la ley de la dilución, que menciona que, V1.C1 = V2.C2, donde nos referimos al

volumen del coagulante que se vamos a hallar, y la concentración del mismo, 50.000 mg/L,

si tenemos en cuenta que teniendo una solución al 5%, un 1% equivale a 10.000 mg/L de un

soluto cualquiera, y por el otro lado, el volumen del lixiviado que es igual a 0.4 L y la dosis

del coagulante, que difiere de cada dosis, sea D1, D2 o D3.

En la operación de la fórmula, queriendo hallar el volumen de coagulante, según la dosis a

aplicar, sería así (Vol.coagulante = Vol.lixiviados . Dosis (1-2-3) / Conc.coagulante)

dándonos resultados de 12 ml, 20 ml y 28 ml, para las dosis 1, 2 y 3, respectivamente,

resultando un total de 50 ml. La práctica no se repitió más de una vez, aún así, se preparó

150 ml de Coagulante al 5% de concentración, por motivos de errores a la hora de dosificar

los beakers.

Inmediatamente después, se quiso saber específicamente, a cuánto gramaje equivalía la

concentración, recordando que una concentración de cloruro férrico al 5%, es igual a

50.000 mg/ L del mismo soluto; para ello, se hizo un sencillo razonamiento por regla de

tres:

Sí 50.000 mg de soluto hay en 1000 ml, ó 1 Litro de solvente, ¿cuántos miligramos habrá

en 200 ml de solvente?

X (mg) = 50.000 mg . 200 ml / 1000 ml será igual a, X (mg) = 10.000 mg, ó 10 gr.

Con este proceso corto, pudimos apreciar cuántos gr de soluto (FeCl3), eran

necesarios, para dosificar las dosis D1, D2 y D3.

Práctica Laboratorio

Tabla #Parámetros fijos en las pruebas

Parámetros fijos Unidades ValoresTiempo de mezcla rápida (TRM) s 60Tiempo de mezcla Lenta (TRL) min 5

Dosis de coagulante mg/L 1500, 2500, 3500Tiempo de sedimentación h 1

Volumen de lixiviado ml 400Concentración de coagulante % P/V 5

El proceso por coagulación-floculación-sedimentación, se llevó a cabo en las instalaciones

de la universidad del valle, laboratorio de la escuela de ingeniería de los recursos naturales

y del ambiente (EIDENAR). La práctica comenzó con el pesaje del cloruro férrico, que

sería depositado en un vidrio de reloj, mediante una balanza analítica. Una vez, ésta

marcara los 10 gr que se necesitaban, se procedería a realizar la solución con 200 ml de

agua destilada, mezclando el soluto dentro del solvente con una espátula.

Fotografía #. Pesaje de Cloruro férrico.

De los 2.5 L de lixiviados que se tenían, se sacaron 1.2 L para repartirlos en 3 beakers de

500 ml, llenando sólo 400 ml de cada uno de ellos, previniendo derrames de lixiviados,

mientras se fuera mezclar con el coagulante.

Fotografía #. Preparación de solución

Mientras se disolvía el cloruro férrico en el agua destilada, se evidenció concentración de

calor que emanaba del soluto, además de los malos olores que producía el lixiviado

extraído, por ser procedente de la descomposición de residuos.

Fotografía #. Se vierten 1.2 L ml de lixiviado en los Beakers.

Teniendo en cuenta el volumen de cada una de las dosis hallada, se reitera que D1= 12 ml,

D2= 20 ml, y D3 = 28 ml, fueron depositadas en las jarras, y se tuvo un Tiempo de Mezcla

Rápida (TMR) de 1 min, que representa las Coagulación, donde hay separación de

partículas, y particularmente se incrementaba el hedor que produce el lixiviado, y un

Tiempo de Mezcla Lenta (TRL) de 5 min, c/u, en la que se evidencia las floculación,

dándose formación y/o aglomeración de las partículas recién dispersas, en flocs.

Fotografía #. Se vierte la solución en el lixiviado a tratar.

Para la fase final se estableció un tiempo de sedimentación (TS) de 30 min a 1 hr. , con el

fin de tener claridad a la hora de separar el sobrenadante, o líquido tratado, y el lodo

producido, una vez se asentó la solución.

Fotografía #. El lixiviado tratado ha sedimentado.

DOSIS DE 1.500 mg / L (D1)

En el resultado de la dosis (1), una vez finalizado el tiempo de mezcla lenta (TML) hubo

escasa producción de espuma, y un tiempo de sedimentación (TS) inferior a una hora donde

no se evidenciaron diferencias notorias de color del sobrenadante con el crudo.

Se puede concluir para esta dosis, que no es eficiente en la remoción de color, o más bien,

necesita un ácido que potencialice el cloruro férrico aplicado a los 400 ml de lixiviado.

DOSIS DE 2.500 mg / L (D2)

En la dosis (2) de 20 ml de coagulante, se evidenció alta producción de espumas en el

momento de mezcla rápida, con un tiempo de sedimentación mayor a una hora, y poca

producción de lodos. Aún después del tiempo de sedimentación, y de la extracción de

sobrenadante resultante, se puede ver que los líquidos tratados siguen sedimentando debido

que en el fondo del envases de puede observar concentraciones mínimas de lodos en el

fondo de cada uno, respetando una proporción, entre más volumen de coagulante menos

lodos siguieron sedimentando.

DOSIS DE 3.500 mg / L (D3)

La dosis nº 3 es aquella en la que se muestra mejor remoción de color, visto empíricamente.

Sí se tiene en cuenta lo mencionado por Agudelo y Valencia, (2006), que la “relación

directa entre Color y DQO, a mayor remoción de color mayor remoción de DQO”, se

podría decir que los resultados de la dosis de 3500 mg/L fue eficiente

6. CONCLUSIÓNES

Las dosis de coagulante es el parámetro más importante según el proceso aplicado

son, los parámetros óptimos para el cloruro férrico un tiempo de mezcla rápida de 1

min, tiempo de mezcla lenta de 5 min y una dosis de coagulante de 3500 mg/L.

De acuerdo con los datos recogidos en la revisión de material bibliográfico, el

procedimiento físico químico por coagulación – floculación sedimentación es una

muy buena opción para el tratamiento de lixiviados, pero no puede ser

implementado como única opción, deber acompañado de otras opciones de

tecnologías.

Según lo experimentado en el riego de las durantas, se evidenció la planta que fue

irrigada demuestras signos notorios de deterioro debido a la contaminación que

lixiviados producen, mostrando resultados de degradación a corto plazo, se infiere

que por el hecho de que los rellenos sanitarios produzcan lixiviados ricos en metales

pesado, teniendo en cuentan con un comportamiento de nula biodegradación y de

acumulación, los resultados a largo plazo serían devastadores para capa vegetativa.

7. GLOSARIO

1. Lixiviado: Líquidos residuales caracterizados por tener pH entre 5 y 6,5 en fase

ácida (o moderadamente ácido), y de 6,5 a 8,6 en fase metanogénica (que se

interpreta como, débilmente alcalino), debido a la presencia y descomposición de

material orgánico e inorgánico (55 – 70 %). Son fuente potencial de contaminación

de aguas superficiales y subterráneas, con altos valores de demanda química y

biológica de oxígeno (DQO y DB5), (Cortés y Restrepo, 1997; Ramos, 1998).

2. Ácidos grasos volátiles: Ácido acético, Ácido propanóico, Ácido butírico.

3. Estabilización:

4. Percolación: Infiltración de un solvente en un medio poroso.

5. Infiltración:

6. Materia orgánica: Desechos sólidos susceptibles a descomposición.

7. Coloides: Aglomeración de partículas, de un soluto, que se encuentran disueltas en

un solvente.

8. Oxidación :

9. DQO: Demanda química de oxígeno. Medida aproximada de la cantidad de de

material orgánica que hay presenta en una muestra de agua.

10. DBO: Demanda biológica de oxígeno. Representa la cantidad de oxígeno para

descomponer un material, o la cantidad de materia orgánica fácilmente

biodegradable.

11. DBO5: Demanda bioquímica de oxígeno.

12. Pluma contaminante: Cantidad de lixiviado infiltrado en un flujo de agua

subterráneo.

13. Sobrenadante: Lixiviado tratado.

14. Lodo: Restos de material floculante que son separados por sedimentación.

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