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Juan José Rodríguez Castellano
TEMA 1: CLASIFICACIÓN Y CARACTERISTICAS DE
LOS RESIDUOS
1. Definición de Residuo Sólido
Podemos encontrar diversas definiciones:
Son los que surgen de las actividades humanas y animales.
Los que son el resultado del consumo ordinario en los domicilios
particulares, comercios, oficinas y servicios, así como los residuos que no
tengan calificación de peligrosos y que sean generados como consecuencia
de alguna de las siguientes actividades, y que por su naturaleza o
composición puedan ser asimilados como Residuos Sólidos, es decir:
- Actividades de tipo hospitalario o sanitario.
- Limpieza viaria, zonas verdes y recreativas
- Animales muertos, muebles y enseres
- Obras menores de construcción y reparación domiciliaria
- Actividades industriales
Otra definición puede ser la de la “Ley 10/1998, de 21 de Abril, de
residuos”
Es cualquier sustancia u objeto perteneciente a alguna de las categorías
que figuran en el anexo de dicha ley, del cual su poseedor se desprenda o
tenga la intención u obligación de desprenderse.
2. Clasificación de los Residuos
Existen varias clasificaciones en función de su autor, una clasificación
podría ser:
En viviendas aisladas o viviendas de baja o media altura, como por
ejemplo, restos de comidas, papel, carton, vidrio, plásticos, latas, etc…
Colillas, papel, cartón, vidrios, etc…
Vehículos abandonados, neumáticos, líquidos (de frenos, anticongelante..),
etc…
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Asimilables a domésticos, ropa de cama, sondas, órganos, sangre, gasas,
etc…
- Construcciones y demoliciones
Escombros, madera, piedra, hormigón, etc…
Otra clasificación puede ser:
- RESIDUOS
o 1. RESIDUOS URBANOS 1.1 NO PELIGROSOS 1.2 PELIGROSOS o 2. RESIDUOS INDUSTRIALES 2.1 ASIMILABLES A URBANOS 2.2 INERTES 2.3 PELIGROSOS
1.1 Residuos urbanos no peligrosos
Son los generados en domicilios particulares, comercios, oficinas, servicios
y todos aquellos que no tengan calificación de peligrosos y que por su
naturaleza o composición puedan asimilarse a los producidos en los
anteriores lugares o actividades. Ej: vidrio, papel, cartón, etc…
1.2 Residuos urbanos peligrosos
Son aquellos que por sus características tóxicas o peligrosas o por su grado
de concentración precisan de un tratamiento específico y un control
periódico debido a su potencial efecto pernicioso. Ej: tintas, pegamentos,
pilas, aceites, etc…
Residuos industriales asimilables a urbanos
Pueden ser los residuos de comedores, fábricas y otros similares.
Residuos industriales inertes
Son desechos de construcciones, de derribo de edificación, se caracterizan
porque no experimentan transformaciones físicas, químicas o biológicas.
Residuos industriales peligrosos
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TEMA 5: TRATAMIENTO BIOLOGICO DE LOS
RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS. COMPOSTAJE Y
DIGESTION ANAEROBIA
PRINCIPIOS BIOLÓGICOS
1. Necesidades nutricionales para el crecimiento microbiano
Precisan de una fuente de carbono y de energía para la síntesis de nuevo tejido celular. Dos de las fuentes de carbono son el CO 2 y el carbono orgánico C. Los organismos que utilizan el CO 2 son autótrofos y los que usan el carbono orgánico son heterótrofos. La energía puede suministrarse con la luz o con una reacción química de oxidación. Los organismos que utilizan la luz son fotótrofos y los que usan una reacción química de oxidación son quimiótrofos. Un organismo requiere nutrientes inorgánicos o minerales y nutrientes orgánicos para la síntesis y crecimiento celular.
- Principales nutrientes : Nitrógeno, Azufre, Fósforo, Potasio, Magnesio, Calcio, Hierro, Sodio y Cloro.
- Principales factores de crecimiento : Aminoácidos, purinas y vitaminas. 2. Tipos de metabolismo microbiano
Los organismos se agrupan según su tipo de metabolismo y sus necesidades de oxígeno molecular. Los organismos que usan oxígeno para conseguir sus necesidades energéticas se denominan organismos aerobios obligados u organismos aerobios estrictos.
Los organismos que consiguen sus necesidades energéticas en ausencia de oxígeno se les denominan anaerobios obligados o anaerobios estrictos.
Los organismos que pueden cambiar su metabolismo se les denominan anaerobios facultativos.
Los organismos que realizan su metabolismo en ausencia de oxígeno o con presencia de él se les denominan anaerobios aerotolerantes.
3. Tipos de microorganismos según estructura y función celular
Son unicelulares , no tienen membranas para separar compartimentos. Pueden ser por ejemplo las bacterias unicelulares.
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Pueden ser unicelulares o pluricelulares. Las células tienen compartimentos limitados por membranas y tienen núcleos donde reside el ADN. Los eucariotas más importantes en la conversión biológica incluyen hongos y levaduras.
4. Requisitos ambientales
Existe una gama de temperatura en la que los microorganismos tienen la máxima velocidad de crecimiento. En base a esto podemos definir (según los intervalos de temperatura):
- 15 – 20 ºC : Psicrófilas
- 25 – 38 ºC : Mesófilas
- 55 – 60 ºC : Termófilas
- pH
El pH óptimo para el crecimiento bacteriano suele estar entre 6’5 y 7’5. Cuando el pH es inferior a 4’5 y superior a 9, altera y daña a las células.
El agua es esencial para disolver y transportar los nutrientes que los microorganismos pueden absorber.
Para realizar un tratamiento biológico de los residuos orgánicos es importante que el sistema biológico se encuentre en equilibrio dinámico. Para mantener este equilibrio, el medio debe estar libre de concentraciones inhibidoras o tóxicas, como: metales pesados, amoníaco, sulfitos, etc.
TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE COMPOSTAJE
Definición
El compostaje es un proceso aerobio de degradación, mineralización y fermentación de la materia orgánica que contienen los residuos sólidos urbanos en condiciones controladas. La mineralización tiene lugar gracias a microorganismos que utilizan la materia orgánica como fuente de carbono y energía. La reacción simplificada del compostaje es: Bacterias aerobias Materia Orgánica + O 2 Células nuevas + CO 2 + H 2 O + NH 3 + SO 4
Se realiza fundamentalmente a partir de la fracción alimentario de los residuos sólidos urbanos, por lo que cuanto menor porcentaje de papel, vidrio, metales, etc, halla en la basura mejor será para la obtención del compost.
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- pH
- Es un indicador de la marcha del proceso fermentativo.
- En los primeros días el pH disminuye, llegando a estar entre 4’5 y 5’6.
- Posteriormente sube por formación de amoniaco hasta estar entre 8 y 9.
- Después se mantiene aproximadamente constante.
- El pH al final del proceso estará próximo a 7.
- Relación Carbono/Nitrógeno
- Se emplea para observar la evolución del proceso fermentativo y para determinar el punto final.
- La relación C/N ideal es entre 26 y 35.
- Si la relación es inferior, se producirán pérdidas de nitrógeno durante el proceso.
- Si la relación es superior, se prolongará excesivamente el proceso.
- Aireación
- Es imprescindible en el proceso.
- En caso de no airear se produce anaerobiosis, que provoca retraso en el proceso y genera ácido sulfhídrico S 2 H.
- Sirve para eliminar parte del calor generado.
- Composición bioquímica y textura
- Es conveniente que existan en exceso materia biodegradable (plantas, estiércol, etc).
- También hay materiales con menor grado de biodegradabilidad (madera, papel, etc)
- La textura también influye. En función de ella existirán más o menos organismos y el compost tendrá distinta capacidad para retener oxígeno.
- Tamaño de los residuos
- La mayoría de los materiales son de tamaño irregular.
- Se puede reducir la irregularidad mediante trituración y cribado de la materia antes del tratamiento.
- El tamaño de partículas idóneo es inferior a 5 mm., ya que el tamaño pequeño aumenta la velocidad del proceso.
SISTEMAS DE COMPOSTAJE
Son sistemas de bajo coste y tecnología sencilla. Son aplicables a pequeñas o medianas comunidades de zonas de disponibilidad del terreno. Hay posibilidad de techar el terreno. Se clasifican según su forma de agregación del material en sistemas dinámicos o sistemas estáticos.
- Sistema de pilas dinámicas
- Es el más económico y ampliamente utilizado.
- La mezcla de materiales se colocan en montones de sección triangular (altura 1
- 3 m. y anchura 1’5 – 8 m.)
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o Ventajas
- Mayor homogeneización del material.
- Mayor reducción de volumen
- Mayor garantía de higienización del material. o Inconvenientes
- Dificultad de controlar la temperatura.
- Déficit de oxígeno en capas profundas.
- Elevado coste de máquinas volteadoras.
- Sistema de pilas estáticas
- Mayor sofisticación.
- Son pilas que se sitúan sobre un conjunto de tubos perforados conectados a un sistema que insufla aire a la pila, la pila no se mueve.
- Se suelen emplear para materiales homogéneos como los lodos. o Ventajas
- Buen control de oxígeno y de la temperatura, que posibilitan una rápida transformación de los residuos orgánicos en fertilizantes.
- SISTEMAS SEMICERRADOS
Se hacen en una nave cubierta y cerrada, con sistema de extracción a través de unas tuberías colocadas en el techo, para eliminar gases.
o Ventajas
- Se consigue un mejor control de los parámetros con respecto a los sistemas abiertos.
El sistema más conocido es el de “trincheras” o “calles”.
- SISTEMAS CERRADOS O COMPOSTAJE EN REACTORES
Es un sistema cerrado donde el material a comportar nunca está en contacto directo con el exterior (existe un sistema de conductos y turbinas).
o Ventajas
- Es más rápido y completo que los otros 2 sistemas anteriores.
Como ejemplo podemos citar: contenedores, túneles o compotúneles y tambor.
ASPECTOS AMBIENTALES DEL COMPOSTAJE
- Metales pesados
- Causa impacto en la sociedad (ha llevado al rechazo), el compost de lodos tiene más que el de la propia basura.
- Pueden existir Cu, Zn, Cd, Cr y Hg.
- Pueden provenir de baterías, pinturas, plásticos, etc.
- Los menos dañinos son el cobre y el cinc, los demás son altamente tóxicos y pueden entrar en cadenas alimenticias.
- El compostaje de la fracción alimentaria genera un compost aceptable en metales pesados.
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TEMA 6: VERTEDEROS SANITARIAMENTE
CONTROLADOS
1. DEFINICIÓN
Un vertedero controlado consiste en una gran excavación realizada en el terreno en cuyo interior (vaso) se van depositando los residuos de forma que no se perjudique el medioambiente.
El problema básico para el desarrollo de esta técnica es la elección del terreno, que ha de cumplir una serie de condiciones como:
- Tiene que tener una distancia mínima de 2 kilómetros a núcleos urbanos, teniendo en cuenta las previsiones del desarrollo urbanístico.
- Debe situarse separado de corrientes de agua en general, y en particular de los puntos de captación de agua utilizada para consumo humano.
- Se escogerán terrenos poco permeables (arcillas). Debe tener un coeficiente de permeabilidad inferior a 10-9^ m/s, para evitar la rápida percolación de agua.
- No debe estar demasiado alejado de la zona de recogida, en caso contrario se encarecerá el transporte.
- Deberá tener un impacto visual mínimo.
Hay que considerar distintas alternativas para el emplazamiento, realizando un estudio de impacto ambiental, para ver cuál de ellas resulta menos perjudicial para el medioambiente. Harán falta estudios geológicos, climáticos, hidrogeológicos, de vegetación, fauna y paisaje para el proyecto.
2. FUNCIONAMIENTO
Se depositan los residuos en capas de poco espesor. Los que sean fermentables empezarán a degradarse de forma aerobia o anaerobia y los no fermentables permanecerán inalterados.
Se puede definir el vertedero como un reactor químico de gran capacidad, al cual entran 2 reactivos: residuos y agua. Reaccionan entre sí mediante reacciones que duran desde fracciones de segundo hasta decenas de años, dando lugar a una serie de productos:
- Residuos mineralizados (sólidos): Son sólidos inertes que junto con aquellas materias no degradables permanecerán en el vertedero indefinidamente.
- Lixiviados: Son líquidos y pueden provenir de 2 fuentes: o Los que provienen de la disolución de los componentes solubles de los residuos por parte del agua de lluvia. o Los que provienen de la humedad que contienen los propios residuos y de sus propiedades de descomposición.
- Gases (biogás): Está formado principalmente por CO 2 y CH 4 , que son productos de la descomposición aerobia y anaerobia, respectivamente.
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3. MÉTODO DE EXPLOTACIÓN
Es el principal factor, junto con el clima, que determina el curso de las reacciones que se suceden en el vertedero, influyendo así en las características de los lixiviados y en la composición del biogás. Se refiere a los siguientes factores:
- Grado de compactación de los residuos.
- Espesor de las capas de residuos.
- Forma de realizar las cubriciones de las capas de residuos.
En función de cómo se realicen estas labores se favorecerá o no una fermentación aerobia inicial, pero que a la larga generará en una fermentación anaerobia.
En función de cómo se dispongan los residuos y la tierra de cubrición y del grado de compactación se distinguen 3 tipos:
- Vertedero controlado simple o Baja densidad o Media densidad o Alta densidad
- Vertedero controlado con trituración
- Vertedero controlado con trituración y compactación
Vertedero controlado simple
Se trata de un tratamiento de basura sin trituración ni compactación previa.
Baja densidad
Una vez depositados los residuos sobre el terreno se someten a una compactación ligera. El espesor de las capas está comprendido entre 1’5 y 2’5 metros y se cubren con una capa de material inerte de tierra o arcilla y con espesor comprendido entre 20 y 30 cm.. La cubrición debe ser diaria. Se obtiene una densidad media de 600 kg/m^3. Son vertederos de más de 300 Toneladas/día.
Media densidad
Son compactados hasta obtener una densidad media de 750 kg/m^3 y una cubrición de mayor periodicidad. Son vertederos de menos de 300 Toneladas/día.
Alta densidad
Son tratados con maquinaria pesada que compactan la basura hasta una densidad media de 1100 kg/m^3. El espesor de las capas está comprendido entre 15 y 20 cm.. No necesita cubrición, lo que favorece la evaporación del agua y supone una ventaja, ya que se generan menos lixiviados. Son vertederos pequeños de menos de 130 Toneladas/día. Tienen como inconveniente que se necesita una gran cantidad de superficie.
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La materia orgánica sometida a fermentación anaerobia genera gases (biogás) que tiende a migrar al exterior de la masa vertida difundiéndose a la atmósfera. Como mediada de control se debe evitar que se formen bolsas de gases en el interior de la masa (pueden explotar o combustionarse). Por esto se emplean chimeneas verticales que atraviesan las distintas capas de basura para la evacuación o aprovechamiento.
5. FACTORES A CONSIDERAR EN LA PLANIFICACIÓN DE UN VERTEDERO CONTROLADO
- Relativos a la ubicación del vertedero
- Naturaleza hidrogeológica del terreno.
- Topografía del terreno.
- Condiciones climatológicas.
- Dirección del viento.
- Distancia de la zona de recogida.
- Presencia de núcleos habitados.
- Relativos a las instalaciones
- Tamaño del vertedero.
- Red de drenaje eficaz.
- Sistema de impermeabilización adecuado.
- Sistema de recogida y tratamiento de los lixiviados.
- Sistemas de evacuación y tratamiento de los gases (biogás).
- Control sanitario de plagas.
- Vallado de las instalaciones.
- Accesos y control de entradas y salidas.
- Relativos al funcionamiento
- Ruidos.
- Malos olores.
- Contaminación del aire.
- Prevención de incendios.
- Cumplimiento de las previsiones en cuanto a los grosores de las capas de residuos y cubrición.
- Prevención del impacto paisajístico y sobre la fauna salvaje.
- Plan de recuperación medioambiental del vertedero una vez concluida su vida útil
- Se ha de tener en cuenta durante las conducciones de gases que lleguen hasta 1 o más antorchas para quemar el biogás (60% CH 4 , 30% – 40% CO 2 , 10% - 15% N 2 ).
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- La cubrición final y sellado de un vertedero se realiza sobre la última capa de residuos en la que se deposita una capa impermeable (arcilla de entre 70 y 100 cm. de espesor), encima una capa de arena de entre 10 y 15 cm. y arriba una capa final de tierra vegetal de 50 cm., sobre la que se siembra la vegetación elegida.
- El control de los lixiviados es fundamental. 6. INCONVENIENTES DE LOS VERTEDEROS CONTROLADOS
- Ocupación del terreno. Una población de 10000 personas produce una basura que en un año ocuparía una superficie de una Ha (un campo de fútbol) y 1’ metros de profundidad.
- Con frecuencia ocupan ecosistemas valiosos.
- Requieren excavaciones y grandes movimientos de tierra que encarece.
- Se producen lixiviados.
- Riesgos de explosión.
- Derroche de recursos.
- Rechazo social. 7. MEDIDAS PARA REDUCIR EL IMPACTO
- Compactación: Reduce el coste económico del transporte (hasta un 60%).
- Transporte neumático: Reducen en áreas de gran densidad los costes.
- Adecuada planificación de la localización: Lejos de acuíferos y agua superficial.
- El biogás puede ser aprovechado como fuente de energía.
- Sellado e impermeabilización del vertedero para evitar fugas subterráneas.
- Recuperar medioambientalmente el terreno, ej: “Valdemingómez”
Otras consideraciones
- El vertedero controlado debe usarse siempre como última posibilidad.
- Se elimina por completo cualquier forma de vertido incontrolado (por ejemplo, vertido al mar).
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1. Plataforma de descarga y foso de almacenamiento de residuos
- La entrada de residuos a la incineradora comienza con la descarga de los mismos desde los camiones de recogida.
- Previamente el camión pasa por una báscula.
- Se debe disponer de una zona pavimentada y plana que sería la zona de descarga, para examinar los residuos (inspecciones, controles de calidad, etc)
- Tanto la profundidad como la anchura están determinados por la tasa de recepción de carga de residuos y la tasa de incineración.
- La capacidad del foso debe ser la suficiente como para estabilizar las variaciones en la entrada de basuras durante los 7 días de la semana.
- Debe de tener previsto averías.
- Hay que diseñarlo para que los residuos no se queden estancados en el fondo, que no haya condiciones sépticas.
- Debe de estar dotado de un sistema de drenaje, para eliminar lixiviados que se generan durante el almacenamiento.
- Es conveniente que la zona del foso esté cerrada y se mantenga en profundidad para evitar que los olores y el polvo lleguen a la atmósfera. 2. Grúa
- El sistema más empleado es el de puente-grúa.
- La grúa se utiliza para llevar los residuos al conducto de alimentación que llegará al horno pasando por las parrillas.
- Es un elemento clave y es importante que pueda mover objetos voluminosos.
- El operador de la grúa debe mezclar diferentes tipos de residuos para equiparar la potencia calorífica de las basuras.
- Los residuos voluminosos combustibles es conveniente triturarlos previamente, lo que mejora la combustión en las parrillas. 3. Conducto de alimentación (tolva)
- Su diseño debe permitir la formación de una columna elevada de residuos sin que se bloquee.
- En la parte superior debe existir un dispositivo de compuerta que se cierre en caso de fuego mediante el arranque o parada del incinerador.
- En el fondo del conducto debe haber un pistón que mueve los residuos hacia las parrillas. 4. Horno
- Es el núcleo. Consta de 2 partes: o Parrillas: Su función es el mantenimiento y soporte de la combustión. o Cámara de combustión: Su función es la cremación completa de los gases.
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5. Parrillas
- A ellas llegan los residuos después del conducto de alimentación.
- Las parrillas realizan 3 funciones: o Movimiento de residuos. o Mezcla de residuos. o Inyección de aire para la combustión.
- Movimiento y mezcla de residuos: o Se empujan los residuos y se remueven asegurando un contacto óptimo de los residuos con los gases de combustión. El movimiento no debe ser muy rápido porque provoca que los residuos se apaguen o provoquen un exceso de polvo.
- Inyección de aire para la combustión: o El aire de combustión se divide en 2 tipos: Primario y Secundario. Primario: Se inyecta desde la parte baja de la parrilla. Secundario: Se inyecta en la parte superior del horno. 6. Cámara de combustión
- Está situada encima de las parrillas y tiene como función la cremación completa de gases y cenizas volantes antes de que los gases pasen a la caldera o al circuito de tratamiento y evacuación de gases.
- Debe tener temperaturas de entre 900 y 1000 ºC y debe estar revestida de material refractario.
- Permite enfriamiento de los gases en aquellas instalaciones en donde no exista sistema de recuperación de calor.
- La temperatura a la salida estará entre 250 y 300 ºC, para evitar que exista condensación de estos gases y generen H 2 SO 4 o HCl. 7. Componentes asociados
- La energía en forma de calor que se produce durante la combustión se puede recuperar en forma de vapor de agua, gracias a la caldera (tubos llenos de agua que absorben el calor) y unas turbinas de vapor.
- Existen incineradoras que generan electricidad o venden vapor de agua para calefacciones urbanas.
- Para eliminar la contaminación de los gases, lo ideal es el “filtro de mangas” que también puede incorporar carbón activo para retener metales pesados, dioxinas y furanos.
- Previo al filtro de mangas se debe disponer de equipamiento para reducir la cantidad de NOx (óxidos de nitrógeno) por medio de inyección de NH 3 y otros sistemas que neutralicen los gases ácidos mediante la inyección de cal.
- Las escorias o cenizas de la combustión de los RSU se extraen desde las parrillas a un tanque de enfriamiento. Su destino final puede ser directamente a un vertedero o también a instalaciones, tanto volantes como las escorias.
