2 MANEJO, TRANSFORMACIÓN Y DISPOSICIÓN FINAL DE LODOS

Se entenderá por manejo de los lodos todas las actividades y procesos necesarios para

acondicionar los lodos antes de la transformación y disposición final. La transformación

consiste en la utilización de procesos químicos y biológicos para poder utilizar los lodos

como materia prima para la fabricación y reprocesamiento, la producción de productos de

conversión biológica, fuente de combustible para la obtención de energía y la

recuperación o restauración de terreno. Por otra parte, la disposición de lodos consiste en

su aplicación final después de ser sometidos a los diferentes procesos de transformación

para ser aplicados ya sea al suelo, disposición a relleno sanitario o para compostaje

[Hope, 1986:p.3].

Oropeza [2006: pag.61] considera que la peligrosidad o no peligrosidad de los lodos

determina las alternativas para su manejo, transformación y disposición final. Las

alternativas para los lodos son los siguientes [Elías, 2009: p.913-914]:

Lodos no peligrosos

Aplicación al suelo

Compostaje

Energía

Lodos peligrosos

Procesos energéticos

Procesos Cerámicos

Cabe mencionar que antes de llevar a cabo la transformación y disposición final de los

lodos es necesario llevar a cabo un acondicionamiento de los lodos, con el fin de obtener

un producto adecuado para su posterior utilización. En los siguientes apartados se detalla

cada uno de los tratamientos que son comúnmente realizados para obtener un lodo

adecuado para su uso final [Mendoza et al., 199:p.49].

1

2.1 Manejo

Las operaciones y procesos unitarios que se incluirán como parte de las alternativas para

el manejo de los lodos previo a su transformación y disposición final son las siguientes:

espesamiento, estabilización y deshidratación.

2.1.1 Espesamiento

El espesamiento es un procedimiento que se emplea para aumentar la concentración de

contenido de sólidos en los lodos  por medio de la eliminación de parte de la fracción

líquida de la misma. El espesado se suele llevar a cabo  por un proceso de separación

sólido – líquido,  en el que se obtiene los  sólidos concentrados de lodo  y un líquido

relativamente libre de sólidos [EPA, 1987: p.1].

La reducción del volumen de lodo es beneficiosa para los siguientes procesos de

tratamiento como son el secado, digestión, deshidratado y en la combustión, debido a que

permitirá un aumento en la capacidad de tanques y equipo necesario, disminuir la

cantidad de productos químicos y  la cantidad de calor de los digestores [Burton et al. ,

2003: p. 1488].

2.1.2 Métodos de espesamiento de lodos

Espesado por gravedad

Este tipo de espesado utiliza la tendencia natural de mayor densidad de los sólidos para

que sedimenten separándose del líquido y concentrando los lodos ya sean primarios o

secundarios. El espesado por gravedad se lleva a cabo en un tanque circular

(generalmente con un fondo cónico) que está equipado con colectores o rascadores en la

parte inferior. Los sólidos se depositan en el fondo del tanque por gravedad, y los

raspadores  mueven lentamente los sólidos que sedimentan, para posteriormente  ser

extraídos en la parte inferior del tanque [Burton et al., 2003: 1492].

2

Los sólidos en la parte inferior del tanque pueden llegar a tener una concentración tan alta

como 15% de sólidos totales, aunque el resultado típico suele ser entre 4 a 6% de sólidos

totales, mientras que el líquido en la superficie del tanque tiene concentraciones de

sólidos suspendidos tan bajas como 200 mg / L [EPA, 1987 : p.3].

Los lodos primarios son espesados por gravedad con mayor facilidad que  los lodos

secundarios, esto se debe a que los lodos primarios tienden a sedimentar rápidamente y

forman una capa de sólidos gruesos. En contraste con los lodos primarios, los lodos

secundarios  tienen una gran área superficial por unidad de masa, por lo que las

velocidades de sedimentación son bajas  al igual que la resistencia a la compactación

[EPA, 1987: p.3].

Espesado por Flotación

La flotación suele ser un proceso útil para el espesamiento de aquellos lodos que son

difíciles de sedimentar. La flotación es un proceso fisicoquímico de separación sólido –

líquido, que se basa en el arrastre hacia arriba de partículas suspendidas por medio de

pequeñas burbujas de aire. El peso específico de las partículas en suspensión puede ser

menor, igual o mayor que el del agua [Lother, 1976: p.15].  

La flotación se puede realizar ya sea por aire disuelto, por dispersión de aire o flotación al

vacío, aunque el método que normalmente se emplea es la flotación por aire disuelto

[Burton et al., 2003: 1495].

Las principales variables a tomar en cuenta en espesado por flotación son la presión de la

mezcla de lodo y aire, la concentración de los sólidos del lodo diluido, el periodo de

detención, tipo y calidad de lodo. La presión del aire es importante, debido a que ella

determina la cantidad de aire disuelto, así como tiene influencia sobre la concentración de

sólidos en el líquido separado [Lother, 1976: p.20].

El tiempo de permanencia en el tanque de flotación es importante para la pérdida de

agua. En general se emplean hasta 3 horas y la relación aire –sólido debe de ser

mantenida alrededor de 0.02 kg aire/ kg de sólidos [Lother, 1976: p.20].

3

Espesado por Centrifugación

Este tipo de espesamiento consiste en la aceleración de la sedimentación mediante el uso

de la fuerza centrífuga, además son utilizadas tanto para espesar o deshidratar.

Normalmente en la centrifugación se operan a velocidades entre 1500 y 2500 rpm, este

tipo de espesado se utiliza para lodo activado y se puede concentrar de 4 a 6% de sólidos

[Queralt, 2006:p. 26].

Los dos principales tipos de centrífugas utilizadas para el espesamiento de lodos son las

siguientes [Queralt, 2006:p. 26]:

Camisa maciza: Esta centrífuga posee un extremo de forma troncocónica y se

encuentra situada horizontalmente; el lodo es alimentado a la unidad de manera

continua y los sólidos se concentran en la periferia, además un tornillo helicoidal

desplaza el lodo acumulado hacia el extremo tronco – cónico debido a que gira a una

velocidad distinta.

Cesta: El funcionamiento de esta centrífuga es discontinuo. El lodo líquido es

introducido en una cesta que gira alrededor de un eje vertical y los sólidos se van

acumulando en las paredes de ella. Cuando se alcanza  la capacidad de  retención de

sólidos de la centrífuga (normalmente entre el 60 y 85% de profundidad máxima de la

cesta), se reduce la velocidad de giro y se introduce un rascador para facilitar las

labores de extracción de lodo acumulado.

Espesado por filtro de banda

Consiste en un sistema de espesado cuyo origen se encuentra en la deshidratación de

lodo mediante un filtro de bandas. Si los lodos tienen contenido de sólido menor al 2%,

gran parte del espesado se produce en la zona del filtro dedicada al drenaje por gravedad

[Queralt, 2006:p. 26].

4

Los equipos para este tipo de espesado consisten en una zona de gravedad donde una

banda porosa se desplaza sobre unos rodillos operados por un motor de velocidad

variable, es ahí donde es alimentado el lodo ya acondicionado con el polímero. El agua

liberada pasa entre los espacios creados por los flóculos y a través de la banda porosa,

mientras que los lodos retenidos por la banda se desplazan hacia la zona de compresión

aumentando la concentración de ellos. La zona de compresión posee una rampa móvil de

ángulo ajustable que acumula los lodos y los comprime para liberar más agua

[Bengoechea, 1998: p.13]. El porcentaje máximo de solidó espesado para el cual está

diseñado el sistema es de 5 a 7% [Burton et al., 2003: p. 1497].

Espesado por tambor rotatorio

Posee un sistema de acondicionamiento de lodo (incluye también la alimentación de

polímeros al sistema) y unos tamices cilíndricos rotatorios. En el tambor de mezcla el lodo

con el polímero se mezclan, el lodo ya acondicionado pasa a una serie de tamices

rotativos que separan los sólidos floculados del agua [Burton et al., 2003: p. 1498]. Por

medio de este sistema se puede tener un espesamiento entre el 3-4% con la adición de

polímeros [Suárez y Jácome, 2007:p.24].

2.1.3  Estabilización

Los propósitos esenciales del proceso de estabilización son [Burton et al., 2003: p. 1499]:

Reducir los patógenos

Eliminar olores desagradables

Inhibir, reducir o eliminar el potencial de putrefacción

2.1.4 Métodos para la estabilización de lodos

Estabilización alcalina

Es un método utilizado para acondicionar un lodo a través de material alcalino creando

condiciones no adecuadas para el crecimiento de microorganismos. En el proceso de

estabilización con cal, esta es agregada al lodo en cantidad suficiente para aumentar el

5

pH a 12 o más, ya que un alto pH crea un ambiente que retarda las reacciones

microbianas evitando  la producción de olores desagradables y también puede inactivar

virus, bacterias y otros microorganismos presentes [Burton et al., 2003: p. 1502].

Reacciones químicas en la estabilización con cal

Las ecuaciones 3.1, 3.2 y 3.3, muestran el proceso de estabilización alcalina que incluye

una serie de reacciones químicas que alteran la composición del lodo [Burton et al., 2003:

p. 1502].

Cálcio: Ca2+ +2HCO3+ CaO→2CaCO3 +H2 O (Ec. 3.1)

Fósforo: 2PO43- +6H++ 3CaO→Ca3 (PO4 )2 +H2O (Ec. 3.2)

Dióxido de Carbono: CO2+CaO →CaCO3 (Ec. 3.3)

La ecuación 3.4, indica las reacciones con contaminantes orgánico.

Ácidos: RCOOH+CaO → RCOOCaOH (Ec. 3.4)

Adicionalmente ocurren otras reacciones como la de hidrólisis de polímeros,

especialmente la de carbohidratos poliméricos y proteínas, así como a hidrólisis de

amonio por aminos ácidos.

Aplicación del proceso de estabilización alcalina

Existen dos métodos que son usualmente utilizados para la estabilización alcalina entre

ellos [Burton et al., 2003: p. 1502 y 1503]:

Adición de cal al lodo antes de la deshidratación : Se puede utilizar para la

aplicación del lodo líquido con cal directamente sobre tierra o para disponer los

beneficios del acondicionamiento y estabilización del lodo antes del secado. El pre

6

tratamiento de lodo líquido necesita más cal por unidad de masa de lodo procesado

que la necesaria para el lodo seco para alcanzar el pH requerido debido a la demanda

química del líquido; además se requiere de un tiempo de contacto suficiente de 2 horas

manteniendo un pH arriba de 12  antes del secado para poder eliminar patógenos. La

dosis de cal depende del tipo de lodo y de la concentración de sólidos, lo cual se

muestran en la tabla 3.1.

Tabla 2.1 Dosis de cal según el tipo de lodo

Tipo de lodoConcentración de sólidos

%

Lb Ca(OH)2/ton de sólido

secoa

Rango Promedio Rango Promedio

Primario 3-6 4.3 120-340 240

Lodo

activado1-1.5 1.3 420-860 600

Digerido

anaeróbico6-7 5.5 280-500 380

Fuente: [Burton et al., 2003: p.1503] a Cantidad de cal para mantener el pH a 12 por 30 min.

Post tratamiento : En  este proceso el lodo deshidratado  se mezcla con cal hidratada

o cal viva para aumentar el pH de la mezcla. Para inactivar huevecillos de gusanos se

prefiere la cal viva por la reacción exotérmica con agua para aumentar la temperatura

de la mezcla en más de 50oC.

Entre las ventajas del pos tratamiento respecto al pre tratamiento se tienen:

El uso de cal viva no requiere la adición de agua al lodo filtrado.

No hay requerimientos especiales para la deshidratación del lodo.

7

Se eliminan problemas de mantenimiento para el equipo de deshidratado del lodo con

cal.

Un buen mezclado de partículas de lodos con la cal es importante para asegurar el

contacto entre ellos, teniendo así una textura grumosa que permite guardarla por largos

periodos de tiempo y distribuirla en la tierra con un espaciador convencional. Una

desventaja del pos tratamiento radica en que al mezclar lodos digeridos anaeróbicamente

con cal, estos tienden a desprender malos olores.

Digestión Aerobia

La digestión aerobia es la estabilización de los lodos en presencia de oxígeno, de tal

manera que se da una oxidación biológica de materia orgánica presente en los lodos por

los microorganismos, en presencia de oxígeno y nutrientes [Valencia, 1976:p.3].    

El objetivo principal de la digestión aerobia es reducir el total de lodos que se debe de

evacuar posteriormente. La reducción de lodos es el resultado de la conversión, por

oxidación, de una parte sustancial del lodo en productos volátiles (CO2, NH3, H2). Este tipo

de estabilización es empleada principalmente en plantas pequeñas debido a su menor

inversión de capital [Valencia, 1976:p.3].

Este proceso tiene la ventaja que reduce los sólidos volátiles aproximadamente igual a la

obtenida en procesos anaeróbicos, además se obtiene un producto final inodoro,

biológicamente estable, que puede ser fácilmente eliminado [Burton et al., 2003: 1533].

La fórmula básica de la digestión aerobia es mostrada en la ecuación 3.5, obsérvese que

la fracción de sólidos volátiles es de gran importancia en este proceso. Este tipo de

digestión involucra la oxidación directa de la materia orgánica biodegradable y la

autooxidación de la las células bacterianas [Valencia, 1976:p.2].

Sólidos Volátiles + O2MicroorganismosNutrientes

→

CO2 +H2O (Ec. 3.5)

El mecanismo mediante el cual se estabilizan los lodos dependerá del tipo de lodo que se

esté tratando. La digestión aerobia de los lodos primarios suele ser más lenta, ya que

8

primero los sólidos suspendidos orgánicos deben ser solubilizados para que puedan ser

asimilados por los microorganismos [Villaseñor, 2009: p. 56]

.

Variables a considerar en una digestión aerobia

Algunos de los factores que son necesarios controlar en el proceso de digestión aerobia

son la concentración de sólidos totales y sólidos volátiles, temperatura, concentración de

microorganismos, requerimiento de oxígeno, tipo de microorganismos presentes, pH,

tiempo de retención, entre otros. [Burton et al., 2003: p.1534].  La tabla 3.2, muestra

algunos valores de los parámetros más importantes a considerar durante la digestión

aerobia.

Tabla 2.2 Parámetros de la digestión aerobia

Parámetro Valor Observaciones

Tiempo de

retención de los

sólidos (días)

a 10 – 15b 15 – 20

Dependerá del tipo de lodo y la temperatura del

sistema.

Carga de SSV

(kg/m3/día)1.5 – 4.5

Dependerá del tipo de lodo y la temperatura del

sistema.

Requerimiento de

oxígeno (kg/ kg

DBO destruida)

1.6 - 1.9

La cantidad de oxígeno necesario para satisfacer

el proceso de digestión aerobia es la asociada al

tejido celular y, en el caso de la mezcla de lodos,

la correspondiente al DBO del lodo primario. Sin

importar cuales sean las condiciones de trabajo la

cantidad de oxígeno residual nunca debe ser

menor de 1 mg/l [Burton et al., 2003: p.1538]

Temperatura Mayor 20 oC

El efecto principal de la temperatura sobre el

desarrollo de un cultivo bacteriano, es su

influencia sobre la rapidez de las reacciones

químicas dentro de los límites biológicos. Por lo

que si la temperatura es menor se necesita más

9

tiempo de retención.

pH 7.2 -7.6

El pH medio afecta la velocidad de desarrollo para

la mayor parte de las bacterias patógenas. A pH

bajos, pueden desarrollar el crecimiento de

organismos filamentosos, por lo que el pH debe

ser controlado periódicamente y en caso de

resultar muy bajo se deben de tomar medidas para

su ajuste [Burton et al., 2003: p.1534].

Fuente: [Valencia, 1976:p.3].              a Exceso de lodo activado   b Combinación con lodos primarios.

Digestión Anaerobia

Es un proceso empleado con el fin de estabilizar sólidos, biosólidos y material

putrefactible mediante la descomposición de materia orgánica e inorgánica en ausencia

de oxigeno con tiempos de residencia y de temperatura respectivamente de 60 días a

200C y de 15 días a una temperatura entre 35 oC y 55 oC [Murillo, 2005: p.12].

En la ecuación 3.6, se puede observar la reacción general de la digestión anaerobia:

Materia Orgánica + H2O → CH4 +CO2+ Biomasa Nueva + NH3+H2 O + Calor (Ec. 3.6)

Reacciones para el proceso de digestión

Las reacciones que ocurren en el proceso de digestión anaerobia son las siguientes

[Martí, 2006:p.4]:

Hidrólisis : En esta etapa se produce la hidrólisis de materia orgánica polimérica a

compuestos solubles que puedan atravesar la pared celular de los microorganismos,

es por ello que la hidrólisis proporciona sustratos orgánicos para la digestión

anaerobia.

Fermentación (Acidogénesis) : Formación de compuestos orgánicos solubles en

compuestos que pueden ser utilizados por las bacterias metanogénicas (acético,

fórmico, hidrógeno) y compuestos orgánicos más reducidos como el propíonico,

butírico, láctico y etanol principalmente, que tienen que ser oxidados mediante

bacterias acetogénicas.

10

Acetogénesis : En esta fase algunos productos de la fermentación pueden ser

metabolizados directamente por microorganismos metanogénicos (acético e

hidrogeno), mientras que otros como el etanol, ácidos grasos volátiles y algunos

compuestos aromáticos, deben ser transformados en productos más sencillos como

acetatos e hidrogeno mediante bacterias acetogénicas.

Metanogénesis : Es en esta etapa donde se completa el proceso de digestión

anaerobia por medio de la formación de metano mediante sustratos monocarbonados o

con dos átomos de carbono unidos por un enlace covalente: acetato, H2/CO2, formato,

metanol y algunas metilaminas.

Variables en el proceso de digestión

Los factores que son cruciales para llevar a cabo el proceso de digestión son el tiempo de

retención de sólidos, la temperatura, alcalinidad, pH, presencia de sustancias inhibidoras

(materiales tóxicos), disponibilidad de nutrientes, carga orgánica [Murillo, 2005: p.20]:

Tiempo de retención de sólidos: Se refiere al tiempo en el cual los sólidos

permanecen en el proceso de digestión, se debe de abastecer suficiente tiempo para

que ocurra una destrucción significativa de sólidos volátiles suspendidos. El tiempo de

retención dependerá de la temperatura a la cual se encuentre la materia orgánica en el

digestor, ver tabla B.1 ubicada en anexo B.

Temperatura : La temperatura es un elemento importante en la digestión anaerobia

para determinar la velocidad de digestión, especialmente en reacciones de hidrólisis y

formación de metano, mediante la temperatura se puede obtener el tiempo de

retención mínimo de los sólidos para alcanzar la destrucción de sólidos volátiles

suspendidos. Los digestores pueden operar en base al rango de temperatura ya sea

mesofílico (30 oC – 38oC) o termofílico (50 oC – 57oC). Es de mucha importancia

mantener un mismo rango de temperatura ya que las bacterias, especialmente las

formadoras de metano son bastante sensibles a cambios de temperatura.

Alcalinidad : En el digestor los bicarbonatos de calcio, magnesio y amonio son

sustancias que actúan como amortiguadores manteniendo el pH constante. La

concentración alcalina en el digestor es proporcional a la concentración de sólidos en

la alimentación. Valores de alcalinidad del bicarbonato por encima de 2500 mg/L,

11

aseguran un buen control del pH y una adecuada estabilización del sistema. El dióxido

de carbono y los ácidos grasos volátiles son los consumidores de la alcalinidad en el

digestor. El dióxido de carbono se produce en las fases de fermentación y

metanogénesis, debido a la presión parcial del gas, este se solubiliza y forma acido

carbónico, el cual consume la alcalinidad; es por ellos que se puede introducir un

suplemento básico de bicarbonato de sodio, cal o carbonato de sodio.

pH : El desarrollo de microorganismos tiene una relación estrecha con el pH, ya que la

actividad enzimática depende del mismo. El pH óptimo para la digestión anaerobia

debe de estar en el rango de 6.8 – 7, por debajo de un pH entre 4 – 5 y arriba de 9 -

9.5 hay una ausencia de crecimiento de microorganismos.

Nutrientes : Los niveles de nutrientes se deben de encontrar por encima de la

concentración óptima para las metanobacterias debido a que ellas se inhiben

severamente por falta de nutrientes. La proporción de C: N: P que generalmente se

utiliza en las reacciones anabólicas es 20:5:1.

Compuestos tóxicos : Los compuestos tóxicos aun en bajas concentraciones afectan

la digestión y disminuyen los niveles de metabolismo; las bacterias metanogenas son

generalmente las más sensibles y existen compuestos que las afectan debido a su

toxicidad, entre ellos se encuentran iones metales pesados y compuestos

organoclorados.

Carga orgánica : Es un parámetro bastante importante si se tiene un proceso continuo.

Un exceso de materia orgánica puede desestabilizar el proceso debido a que las

bacterias acidogénicas producirían ácidos rápidamente y las metanogenicas no

podrían consumir estos ácidos a la misma velocidad en la que se producen.

Compostaje

Es otra técnica de estabilización de los lodos, donde se obtiene un producto que

generalmente está exento de patógenos y es rico en sustancias húmicas. El compostaje

se puede definir como “Un proceso que involucra la descomposición biológica y

estabilización de un sustrato orgánico, en determinadas condiciones que permitan el

12

desarrollo de temperaturas en el rango termófilo como resultado de un proceso biológico

aerobio exotérmico, para producir un producto final estable, libre de patógenos y semillas

y que puede ser aplicado al suelo de una forma beneficiosa” [Elías, 2009: p.916].

La descomposición biológica es consecuencia del crecimiento y reproducción de los

microorganismos en la materia orgánica que está descomponiéndose, transformándose

en otras formas químicas que dependerán de los tipos de metabolitos y de los grupos

fisiológicos que intervinieron. Aproximadamente del 20 a 30% de los sólidos volátiles se

convierten a dióxido de carbono y agua [Burton et al., 2003: p.1546].

El compostaje se puede realizar ya sea por un proceso en condiciones aerobio o

anaerobio, aunque en el caso de lodos provenientes de aguas residuales, generalmente

se realiza en condiciones aerobias, ya que acelera la descomposición de la materia y da

lugar a un mayor aumento de la temperatura, suficiente para la destrucción de

patógenos, además minimiza la producción de olores desagradables [Burton et al., 2003:

p.1546].

Proceso de compostaje

Las operaciones de compostaje consisten generalmente consisten en las siguientes

etapas:

Mezcla del lodo con material de enmienda o soporte : Los materiales de soporte son

utilizados para mejorar la porosidad y favorecer las condiciones aerobias del proceso,

ya que los lodos presentan la tendencia a la compactación y baja porosidad; entre los

materiales de soporte se pueden mencionar los residuos de poda de jardinería, aserrín,

paja, astillas de pino, virutas de madera y desechos agrícolas [EPA, 1999:p.17]. Los

materiales de enmienda son utilizados como fuente de energía y carbono; entre

algunos materiales de enmienda se encuentran los residuos orgánicos municipales,

paja, bagazo, residuos de vegetales y frutas.

Aireación de la pila de compostaje : Son tres los propósitos de elevar los porcentajes

de oxígeno: generar el oxígeno necesario para que los microorganismos puedan

descomponer la materia orgánica, controlar la humedad y controlar la temperatura

mediante el control de la tasa de calor removido a causa de la descomposición

orgánica [Torres et al., 2007].

13

Recuperación del material de soporte : Esta etapa se realiza en caso de que sea

posible, y tiene como fin recuperar el material para poder ser reutilizado en el proceso.

Un material que suele ser empleado como soporte son las astillas de madera ya que

este se puede recuperar y reutilizar [Burton et al., 2003: p.1547].

Maduración adicional y almacenamiento: La maduración puede considerarse como

el complemento final del proceso de fermentación, disminuyendo la actividad

metabólica, con lo cual cesa la demanda de oxígeno, en ese momento que se dice

que el material se presenta estable biológicamente y se da por terminado el proceso

[Sztern y Pravia, 1999: p 19].

Aspectos y factores importantes en el proceso compostaje

Tipo de lodo : Se puede compostar lodos crudos y lodos digeridos. El lodo crudo tiene

un mayor potencial de generación de olores, posee mayor energía disponible, se

degrada a mayor velocidad y presenta mayor demanda de oxígeno [Burton et al.,

2003: p.1563].

Relación C/N : Debe de existir una relación C/N entre 25-35, sin embargo esta varía

en función de las materias primas que conforman el compost. Una relación C/N muy

elevada, disminuye la actividad biológica y una relación C/N muy baja no afecta al

proceso de compostaje, de tal manera que se pierde el exceso de nitrógeno en forma

de amoniaco [Aguilera y González, 2004: p. 30].

Temperatura : Las condiciones óptimas se encuentran en el intervalo 35-55 oC para

conseguir la eliminación de patógenos, parásitos y semillas de malas hierbas. Cuando

las temperaturas son muy altas, muchos microorganismos importantes para el proceso

mueren y otros no actúan al estar esporados [Aguilera y González, 2004: p. 29].

Humedad : El nivel óptimo de humedad se debe encontrar entre 40-60 %. Cuando la

humedad es mayor a este rango, el agua ocupará todos los poros y por lo tanto el

proceso se volvería anaeróbico y producirá una putrefacción de la materia orgánica. Si

la humedad es excesivamente baja se disminuye la actividad de los microorganismos y

el proceso es más lento [Aguilera y González, 2004: p. 29].

14

pH : Este debe de estar normalmente, entre 6 y 9. El pH influye en el proceso debido a

su acción sobre microorganismos. En general los hongos toleran un margen de pH

entre 5-8, mientras que las bacterias entre 6 - 7.5 [Aguilera y González, 2004: p. 29].

Oxígeno : La demanda de aire óptima se encuentra entre 15-20 m3/t/día, para un buen

y rápido compostaje [Burton et al., 2003: p.1563].

Solidos Volátiles : El contenido de sólidos volátiles debe de ser superior al 50%

[Burton et al., 2003: p.1].

Población microbiana : Este parámetro es importante debido a que el compostaje se

debe a la descomposición de la materia orgánica, llevado a cabo por una amplia gama

de microorganismo. [Aguilera y González, 2004: p. 29].

Tamaño de partícula : Cuanto mayor sea la superficie de los residuos los

microorganismos más rápido descomponen la materia orgánica [Aguilera y González,

2004: p. 29].

2.1.5 Deshidratación de lodos

La deshidratación de lodos elimina el agua de este, ya sea totalmente o parcialmente.

Este término se utiliza cuando se consigue la perdida de agua mediante sistemas

mecánicos [Elías, 2009:p. 961].

2.1.6 Métodos utilizados para la deshidratación de lodos

Los procesos y operaciones unitarias utilizadas para llevar a cabo la deshidratación de

lodos incluyen filtración, elutriación y secado térmico.

Método Filtro Prensa para la deshidratación

15

El filtro prensa opera de manera batch o intermitente en el cual se llevan a cabo una serie

de pasos: llenado inicial, formación de la torta, acercamiento a una presión constante de

filtración y la finalización del ciclo. Es capaz de deshidratar sólidos del 30% al 50% en

peso de los lodos compactados [Maldonado, 2007:p.41].

En el llenado inicial el lodo se alimenta al filtro prensa con una velocidad constante y alta

con una baja presión, a medida se va llenado el filtro y acumulándose los sólidos en el

medio filtrante, aumenta la formación de la torta disminuyendo la velocidad de flujo y

aumentando la presión. A medida se va formando la torta el flujo de filtración se ve

afectado y restringido por el cambio de porosidad aumentando la presión a un valor

relativamente constante a pesar de que los sólidos siguen aún acumulándose

disminuyendo el flujo y terminando así el ciclo de filtración [Maldonado, 2007:p.41].

Tipos de filtro prensa

Los dos tipos de filtro prensa que se usan generalmente para la deshidratación son los

siguientes:

Filtro de placas de volumen fijo

Consiste en placas sostenidas de forma rígida en un marco para asegurar la alineación.

Se alimenta lodo a través de orificios grandes y centrados en cada placa. A medida inicia

el ciclo de filtrado el lodo es alimentado al filtro prensa, la presión de la bomba de

alimentación al filtro está en un rango de 690-1550 Kpa. Los sólidos se van acumulando

en el medio filtrante conforme el ciclo de filtración continua, las placas se presionan entre

ellas de manera hidráulica o electromecánicamente llegándose a una presión máxima que

se mantiene hasta obtener los sólidos deseados en la torta, el agua fluye a través de los

medios filtrantes que cubren cada una de las placas hacia los orificios de drenaje

ubicados en los bordes de ellas, finalmente se separan las placas y se desprende la torta

de lodo que cae por gravedad. La concentración de sólido varía entre el 35-40%

[Maldonado, 2007:p.42].

Filtro de placas de volumen variable

16

El funcionamiento es casi igual al filtro placas de volumen fijo con la diferencia que el de

volumen variable incorpora una membrana flexible detrás del medio filtrante que se

expande para conseguir la compresión final. La presión con que se alimenta el lodo al

filtro está en un rango de 860-900 kPa y la membrana es presurizada con un compresor

de aire o agua entre 1520 y 1920 kPa de manera tal que comprime la torta [Maldonado,

2007:p.42].

Elutriación

La elutriación es una operación unitaria, que consiste en la remoción de componentes

solubles orgánicos e inorgánicos que normalmente están presentes en el lodo y que

consumen grandes cantidades de productos químicos. La elutriación es un proceso que

optimiza la filtración por medio del lavado de los fangos [Yánez, 1976: p.36].

Generalmente en el proceso primero el lodo es diluido con agua, luego este se mezcla

totalmente con el agua y rápidamente se forma una solución que contiene componentes

orgánicos e inorgánicos solubles, después el lodo lavado es removido de la mezcla por

sedimentación y la solución es decantada [Yánez, 1976: p.36].

Normalmente la elutriación de lodo se utiliza cuando el lodo crudo o digerido va a ser

desaguado con el uso de un filtro al vacío, en este caso el propósito es reducir la cantidad

de coagulante químico, necesario para acondicionar el lodo para filtración al vacío y

producir un lodo que tenga mejores propiedades de deshidratación [Yánez, 1976: p.36].

Las ventajas de la elutriación, antes del secado de los lodos en filtros de vacío, incluye la

eliminación de olores de amoniaco; la elutriación reduce la alcalinidad y por tanto, la

demanda de cal y floculantes será menor [Yánez, 1976: p.36].

Secado térmico

17

El secado térmico es una operación cuya finalidad es la eliminación de agua por medio de

la aplicación de calor externo. Generalmente el lodo resultante de una planta de secado

térmico contiene un promedio de humedad del 10% [Sánchez, 2005: p. 21].

El secado térmico no es un tratamiento final de los lodos sino más bien un método que

permite reducir el volumen del lodo, producir un lodo prácticamente libre de patógenos

(en caso de realizar un secado completo), concentra los compuestos para su posterior

valorización y además hay un aumento del poder calorífico [Sánchez, 2004: p. 60].

Debido a la estabilización después de un secado completo ya que contiene un 90% de la

fracción de sólidos, el lodo se puede almacenar largos periodos y se puede valorizar los

sólidos secos como fertilizantes o como combustible.

Existen tres vías para realizar el secado térmico de lodos; el secado directo, el secado

indirecto y el secado mixto [Sánchez, 2005: p. 21].

Secado directo : En este método de secado hay un contacto directo entre el lodo y el

medio de transporte de calor, ya sea aire, vapor o gases de combustión, por lo que la

transferencia de calor es por convección. Debido a que este método de secado

necesita tiempos de residencia elevados y altas temperaturas, da lugar al

desprendimiento de sustancias volátiles.

Secado Indirecto : En este método el lodo que debe secarse y el medio de transporte

de calor están separados por una barrera sólida (generalmente por una placa de

hierro), por lo que primero hay una primera transferencia de calor entre la fuente de

energía y la placa, y de ésta última al producto que debe secarse, es decir que la

transferencia de calor se da por conducción.

Secado mixto . El lodo que debe secarse está en contacto directo con el flujo de gas o

aire, por lo que hay una transferencia directa, pero también está en contacto con una

superficie caliente que lo separa de otra fuente de calor. En este caso, el mecanismo

de transferencia de la energía calorífica es el de convección con el aire o gas y el de

conducción con la barrera o placa.

18

Parámetros a considerar en un secado térmico

Entre los parámetros que tienen influencia en el funcionamiento del sistema de secado se

encuentra la temperatura de operación, el tiempo de residencia, humedad y el contenido

de oxígeno, a continuación se detalla cada uno de estos parámetros [Sánchez, 2004: p.

66]:

Temperatura de operación : En los secadores directos, el sistema es equicorriente, el

aire caliente se impulsa al interior del secadero a una temperatura muy elevada y entra

en contacto con el lodo cuando el fluido tiene la máxima temperatura, mientras que en

los sistemas de secado indirecto, la temperatura depende de la temperatura de la

placa ya que el calor se transmite por contacto. Los rangos de temperatura seguros

para llevar a cabo la operación se muestran en la tabla 3.3, es importante mencionar

que entre menor sea la temperatura el sistema será más seguro.

Tabla 2.3 Rangos de temperatura para sistemas de secado según su transferencia de calor

SistemaRango de temperatura

(oC)

Secado directo (Convección) 300 a 500

Secado indirecto

(Conducción)100 a 130

Secado mixto 200 a 270

Fuente: [Sánchez, 2004: p. 66]

Tiempo de residencia : Generalmente el tiempo de residencia dentro de los secadores

es de aproximadamente 30 minutos ya que la capa del lodo es gruesa, por lo que ella

misma actúa como aislante por lo que el calor tarda más tiempo en atravesar la capa.

19

Humedad: Durante el secado térmico los lodos experimenta diversos cambios en su

estructura y se pueden distinguir diferentes etapas dependiendo de su contenido de

humedad. Cuando el lodo contiene una humedad entre 40 – 60 % se encuentra en la

fase pastosa en la cual, el lodo es difícil de manejar y puede llegar a ser pegajoso.

Mientras que a una humedad del 10% se dice que el lodo está completamente seco y

es fácil de manejar; es por esa razón que es importante controlar este parámetro

[Sánchez, 2004: p. 59,64].

Contenido de oxígeno : En la salida del secador hay formación de gas que está lleno

de polvo (lodo seco), vapor de agua y compuestos orgánicos volátiles, por lo que

mantener bajos niveles de oxígeno es importante ya que la presencia de oxígeno en

los gases, es que el oxígeno es el comburente necesario para que el polvo contenido

en el gas entre en combustión. El límite de oxígeno que garantiza una seguridad de

funcionamiento es difícil de establecer ya que es un factor que depende de la cantidad

y calidad de compuestos orgánicos volátiles, temperatura, calidad y estado del lodo,

etc., por lo que se recomienda no superar el 8% en volumen de oxígeno [Sánchez,

2004: p. 67].

2.2 Transformación y disposición final de lodos

2.2.1 Lodos no peligrosos

Aplicación al suelo

Los suelos sufren un desequilibrio en el mantenimiento de niveles adecuados de materia

orgánica, ya sea por excesivo cultivo, producción intensiva, deforestaciones, uso de

fitosanitarios, etc. lo que causa una disminución de la fertilidad [Builes, 2010:p.91].

Los lodos no peligrosos constituyen una alternativa como fuente de materia orgánica

alternativa a otros insumos orgánicos que usualmente se utiliza como abono. La materia

orgánica del lodo ayuda a mantener la capacidad productiva del suelo además influye en

las características físicas como son la porosidad, densidad aparente, etc. y proporciona

nutrientes esenciales para las plantas [Builes, 2010:p.92].

20

La materia orgánica que contiene el lodo es rica en elementos como el nitrógeno, fosforo,

potasio, entre otros nutrientes para el desarrollo de las plantas. La aplicación al suelo es

una opción muy práctica con el propósito de recuperar nutrientes o la regeneración del

terreno, ya que hace uso de fosfatos y nitratos contenidos en el lodo. Los lodos si son no

peligrosos, es decir con niveles bajos de metales, actúan como fertilizante de terrenos y

mejora las condiciones del mismo [Lozano, 2012:p. 58].

Compostaje

Para el uso de lodos en compost, estos deben de haber realizado un proceso de

estabilización tal como se menciona en el punto 3.1.4 en los métodos de estabilización

por medio de compost.

El compost realiza una importante función en el suelo al entregar nutrientes mejorando la

estructura, textura, aireación y la capacidad de retención de agua, disminuye las

necesidades de materia orgánica de los suelos y contribuye a su recuperación [Giménez,

2010:p.49].

Cuando se mezcla compost con suelos arcillosos, estos aumentan su porosidad y se

transforman en suelos livianos, en cambio en suelos arenosos aumenta la capacidad de

retención de agua, además agrega elementos esenciales al suelo y no nítrifica ni acidifica

el terreno como suele ocurrir con el uso de fertilizantes químicos [Giménez, 2010:p.50].

Con el compostaje se logra dar un valor agregado al residuo transformándolo en un

subproducto que puede ser utilizado como fertilizante para el suelo, además de ser

recomendable para lodos resultantes de tratamientos físico-químicos así como biológicos

[Giménez, 2010:p.50].

Energía

Generación de Biogás a partir de lodos.

El biogás es un una mezcla obtenida a partir de procesos de estabilización anaerobia

mencionado en el capítulo 3.2.1, este gas es producido por bacterias metanogénicas que

convierten material biodegradable en condiciones anaerobias. Está compuesto

principalmente por metano en un 60-80%, 30-40% de dióxido de carbono y además de

21

trazas de otros gases que se muestran en la tabla C.1 ubicada en el Anexo C[Morales,

2005: p.41].

El principal uso del biogás es como energía, en donde la conversión de la energía química

en las moléculas del biogás se convierten en energía mecánica es un sistema de

combustión controlado, esta energía mecánica activa un generador para producir la

energía eléctrica. Las turbinas de gas y los motores de combustión interna son las

técnicas más comunes utilizadas para este tipo de conversión de energía [Castro, et.al,

2006:p.3].

Otros usos comunes del biogás pueden ser: sector transporte, donde se utiliza como

combustible ya que posee beneficios socioeconómicos y reduce las emisiones de dióxido

de carbono a la atmosfera, en la cocina, como sustituto de la leña con consumo de biogás

de 0.45 m3/h, en lámparas que funcionan con biogás la cual es equivalente a un foco

incandescente de 60 a 100 W y con un consumo de biogás de 0.07 m3/h, motores del

ciclo de Otto, donde el carburador es reemplazado por un mezclador de gases arrancando

primero con nafta y siguen funcionando con biogás [Al Seadi et al., 2008: p.30 -34].

2.2.2 Lodos Peligrosos

3.2.2.1 Proceso Energético

Los procesos energéticos se basan en potenciar la energía liberada de la fracción

orgánica; debido a que los lodos también poseen una fracción inorgánica, será necesario

llevar a cabo otros procesos para inertizarla [Elías, 2009:p. 918].

Pirolisis

La pirolisis es una reacción mediante la cual un material se puede descomponer

térmicamente en ausencia de oxigeno dentro de una atmósfera reductora. La

descomposición se da por medio de una serie de reacciones químicas complejas y de

procesos de transferencia de materia y calor, esta reacción se encuentra como paso

previo a la gasificación y combustión [Barcelona, 2011:p.65]

22

Durante el proceso de pirolisis se obtienen tres fracciones: gaseosa, liquida y sólida

[Wang & King, 2011: p.5].

Sólidos : es un residuo carbonoso (char) producto de la pirolisis el cual se puede

utilizar como combustible o en la producción de carbón activo.

Gases : Compuestos principalmente de dióxido de carbono, monóxido de carbono,

metano, hidrogeno, etano, etileno, compuestos orgánicos en pequeñas cantidades y

vapor de agua. Los productos gaseosos no se pueden utilizar en líneas de gas natural

regulares y deben ser quemados para generar calor o electricidad.

Líquidos : Compuesto por una gran mezcla de hidrocarburos (alcanos, alquenos,

compuestos alifáticos tanto oxigenados como nitrogenados y poliaromáticos), agua,

amoniaco, etc. Este líquido puede ser utilizado como combustible por su alto poder

calorífico.

Factores que influyen en el tipo de pirolisis

Existen ciertos factores que determinan el tipo de pirolisis entre ellos:

Temperatura

Cuando se tiene una mayor temperatura mayor será el craqueo producido, favoreciendo

así los productos volátiles frente al resto. En el proceso de pirolisis se tienen las

siguientes etapas de temperatura [De Andrés, 2010:p. 1-8]:

Temperaturas < 150-200 o C: es donde se produce la eliminación de agua y materiales

volátiles.

Temperaturas entre 300-500 o C : se da la descomposición primaria de componentes

no volátiles, como consecuencia estos se fragmentan en otros de peso molecular

menor y mayor volatilidad, además se generan reacciones secundarias que forman

alquitranes y un residuo carbonoso que lleva la fracción inorgánica del residuo.

Temperaturas > 700-800 o C : el residuo carbonoso sufre un proceso continuo de

degradación térmica, carbonización y eliminación de elementos volátiles.

Tiempo de residencia de los gases en el medio de reacción

En el proceso de degradación de la muestra, los compuestos resultantes del craqueo

atraviesan el reactor para llegar a la salida de él, durante este trayecto los productos de

descomposición se someten a una temperatura igual a la que fueron generados por lo

23

que el proceso de craqueo de ellos puede continuar a lo largo del reactor, modificando así

los productos obtenidos en el primer paso de la descomposición de la muestra [Barcelona,

2011:p.65].

Cantidad de muestra y tamaño de partícula

Este factor afecta en gran medida la transmisión de calor en el reactor debido a que las

partículas grandes no se calientan tan rápido como lo hacen las pequeñas, entre menor

tamaño de partícula degradada menor es la cantidad de fracción sólida que se obtiene y

la producción de fracción liquida y gaseosa aumenta. Los rangos de tamaño de partícula

que se han estudiado varían desde 0.1 mm hasta 100 mm, donde el tamaño de partícula

típico son las partículas menores a 1 mm, por ser el rango de partícula donde mayores

conversiones (rendimiento de sólido más rendimiento líquido) se obtienen. [Barcelona,

2011:p.66].

Procesos de pirolisis

Desde el punto de vista operativo los procesos de pirolisis son: pirolisis convencional,

rápida e instantánea. La tabla 3.4 muestra las principales características de los tipos de

pirolisis generados.

Tabla 2.4 Procesos de pirolisis y sus principales características

ProcesoTemperatura

(oC)

Velocidad de

calentamiento

(oC/s)

Tiempo de

residencia

Producto

mayoritario

Convencional 500 2Gases: 5s

Sólidos: horas

Char y

Condensables

Rápida 400 a 800 >2 Gases: <2s

A

temperaturas

moderadas,

500 oC ,

Condensables

Instantánea >600 >200 Gases: <0.5 s

Gas e

hidrocarburos

ligeros

24

Fuente: [Elías, 2005: p.478].

Gasificación

La gasificación de lodo es un proceso termoquímico en el cual el lodo reacciona a alta

temperatura (700-1000 ºC) y en atmósfera reductora, obteniéndose un gas combustible y

un residuo sólido, además de alquitranes y ciertos contaminantes más. Normalmente se

tiene del 25-30% del oxígeno necesario para la oxidación completa y es esta

característica lo que distingue a la gasificación de la combustión y la pirolisis [Elías,

2009:p.978].

En la gasificación, la energía química que contiene el sólido es convertida en energía

química contenida en un gas. Este gas se puede utilizar como materia prima de procesos

químicos o como combustible de calderas, turbinas, motores o pilas de combustible.

Como producto se obtiene un gas de poder calorífico intermedio (gas de síntesis) formado

por gases combustibles (H2, CO, CH4, C2H6, etc.) así como también gases de combustión

[Elías, 2009:p.978].

Agentes gasificantes

La composición de los gases de reacción, poder calorífico y aplicaciones como

combustible o en síntesis química se encuentra influenciada por los distintos agentes

gasificantes, entre ellos se tienen [De Andrés, 2010:p. 2-3]:

Gasificación con aire: El oxígeno del aire genera una combustión parcial, la cual

aporta energía para mantener la reacción de gasificación. El gas resultante posee un

contenido energético bajo de entre 4 a 7 MJ/Nm3 debido a la dilución del oxígeno por

el nitrógeno atmosférico. Este gas se puede utilizar como combustible en caldera,

turbina de gas o motores de combustión interna.

Gasificación con oxígeno : El gas de gasificación producido tiene un mayor

contenido energético entre 10-15 MJ/Nm3. El gas de síntesis generado puede

25

utilizarse en la producción de compuestos orgánicos, además de las aplicaciones

descritas en la gasificación con aire.

Gasificación con aire/oxigeno + vapor de agua : Por el contenido de vapor de agua

se enriquece el gas de reacción en H2 y CO aumentando su contenido energético

entre 10-20 MJ/Nm3. Se puede utilizar en la síntesis de amoniaco, metanol o

combustibles líquidos además de emplearse como combustible. La gasificación se

puede dar a través de la presencia de hidrogeno, donde tiene un contenido

energético mayor de 30 MJ/Nm3 ya que favorece la formación de metano y olefinas;

en presencia de catalizadores se reduce la presencia de alquitranes.

Variables del proceso de gasificación

Entre las variables que son cruciales para llevar a cabo el proceso de gasificación se

encuentran las siguientes [De Andrés, 2010:p. 2-4]:

Temperatura : afecta la cinética y termodinámica de las reacciones en el gasificador.

Para tener una cinética adecuada la temperatura debe de estar entre 700-900 oC,

mientras que para la termodinámica un aumento de temperatura conlleva a un mayor

poder calorífico del gas producido debido a la concentración H2, CO y C2Hm.

Ratio equivalente : Se favorece el rendimiento de las reacciones de oxidación al

aumentar el ratio, generando un mayor volumen de los gases de reacción, pero la

combustión de gases combustibles (H2, CO2, CH4) es menor reduciéndose así el poder

calorífico del gas.

Ratio H/C y S/B: el ratio H/C son el cociente entre los moles de hidrogeno y los de

carbono en el gasificador y el ratio S/B es la relación entre la cantidad de agua y el

material a gasificar. Un ratio H/C elevado aumenta el contenido de H2 y CO en los

gases de reacción y reduce la cantidad de alquitranes generados. Si se aumenta el

ratio S/B, aumenta el contenido de H2 y CO2 disminuyendo el contenido de CO.

Gasificadores

El tipo de gasificador utilizado condiciona la cinética de reacción, los rendimientos, la

composición de los productos y la formación de especies contaminantes, es por ello que

la gasificación cuenta con los siguientes gasificadores [De Andrés, 2010:p. 2-5]:

26

Lecho fijo con flujo equicorriente: En la parte superior del gasificador entra el

sólido y el agente gasificante, el lodo baja por un eje vertical donde experimenta un

secado y entre mayor es la temperatura aumenta la descomposición térmica. Los

alquitranes, gases y sólidos continúan en descenso hasta llegar a la zona de

oxidación donde se genera energía para mantener térmicamente el proceso pero a la

vez se empobrece la calidad del gas. Por ello, los productos mediante reacciones de

reducción incrementan la calidad y cantidad de combustible de la fase gaseosa hasta

salir por la parte inferior.

Lecho fijo en contracorriente : El sólido entra a contracorriente con el agente

gasificante en la parte inferior, este solido pasa por un secado, pirolisis y reducción

para finalmente llegar a la combustión, en la combustión de char se libera CO2 y H2O;

si se incrementa la temperatura a más de 1000oC esos gases se reducen a H2 y CO

y se enfrían a 750oC. Los gases reducidos ascienden pirolizando y secando el sólido

abandonando el gasificador a 500oC. El gas obtenido contiene alquitranes y especies

volátiles condensables ya que la pirolisis del solido se encuentre entre 300-500 oC.

Lecho fluidizado : El agente gasificante se introduce en la parte inferior manteniendo

el lecho en suspensión, la biomasa que tiene tamaño pequeño reacciona en el lecho

donde la transferencia de calor es más eficaz que en los gasificadores de lecho fijo.

El gas que contiene alquitranes y suele arrastrar partículas que se extraen en la parte

superior, mientras que las cenizas en la inferior. Por poseer una mejor transferencia

de calor los lechos fluidos permiten el procesamiento de una mayor cantidad de

residuo y una mayor producción de gases de reacción.

Horno rotatorio : El sólido es alimentado por la parte superior del gasificador y el aire

se introduce de manera contraria de forma que reaccionan en contracorriente. Los

hornos se encuentran inclinados y rotan lentamente lo que permite el tránsito de

materia a gasificar. Por el extremo contrario donde se carga el sólido, es descargada

la ceniza. El rendimiento térmico es bueno por la baja temperatura de salida de

gases, sin embargo se producen alquitranes y aceites por destilación del sólido.

27

Incineración

La incineración es un proceso que utiliza la descomposición térmica a elevadas

temperaturas en presencia de exceso de aire, con el fin de convertir el lodo en un

material menos voluminoso y aprovechar la cantidad de energía que contienen [Lothar,

1976: p.2].

Los parámetros que son considerados importantes para el proceso de incineración son la

humedad (El contenido en materia seca suele ser del 20%), materia volátil, materia inerte

y el poder calorífico. De estos parámetros el más importante es la humedad, debido a la

demanda de calor que se necesita para evaporar el agua del lodo en el horno incinerador.

Por otra parte, la materia volátil e inerte varía dependiendo el tipo de proceso que se

emplee [Lothar, 1976: p.2].

Generalmente, los lodos que suelen pasar por un proceso de incineración son lodos

crudos desaguados sin estabilizar. La estabilización no es recomendable porque la

digestión de los lodos reduce su contenido de solidos volátiles y su poder calorífico,

aumentando así las necesidades de combustible auxiliar [Lothar, 1976: p.2].

Generalidades del proceso de incineración

El proceso de incineración, es un conjunto de tecnologías en la que destaca la

combustión, siendo esta la que afecta de forma más directa la fracción orgánica de la

materia a tratar. La combustión está conformada por cuatro etapas que son el secado,

pirolisis, gasificación y oxidación [Elías, 2009:p.955].

La primera etapa de la incineración debe de favorecer la destilación y la gasificación, para

comenzar de forma correcta la conversión energética y se debe de tener niveles térmicos

elevados que no sobrepasen los 900 oC, para evitar la fusión de cenizas, además no es

recomendable trabajar con tanto aire primario, ya que lo único que hace un exceso de aire

es enfriar el horno y favorecer el arrastre material particulado, en el caso de los lodos su

propia humedad ayuda a mantener la temperatura dentro de los límites previstos [Elías,

2009:p.955].

28

La problemática que existe en la incineración de los lodos es que poseen una cantidad

significativa de cenizas fusibles entre 1100 y 1300 oC, pero también hay cantidades

importantes de compuestos como NaCl, Na2CO3 o Na2SO4, cuyos puntos de

descomposición se encuentra entre 750 a 850 oC, por tanto existe un peligro en alcanzar

la temperatura de descomposición de sales de sodio, potasio y alcalinotérreos antes de

que se dé la descomposición de la materia orgánica, esto debido a que la presencia de

óxidos fundentes alcalinos a temperaturas de 950 oC van hacer fundir el resto de cenizas

y parte de la estructura metálica del propio horno, es por eso que muchas veces en

algunos hornos se añade alúmina y cuarzo junto con el lodo para que actúen como

compuestos refractarios[Elías, 2009:p.955].

Los productos que salen del horno incinerador son [Elías, 2009:p.956]:

Gases: que en su mayoría son CO2 y H2O, pero también pueden haber gases de

combustión como H2, CO, CH4, etc., que son generados por las reacciones que tienen

lugar dentro del horno.

Cenizas volantes, arrastradas por la corriente de gas. En el caso de los lodos

domésticos el arrastre de material particulado es máximo puesto que el 40% del fango

es incombustible.

Independientemente del exceso de aire usado, a la salida del horno se detectan

productos de combustión incompleta o compuestos intermedios de la combustión.

El calor generado durante la combustión se pierde en su mayor parte a través de los

gases, parte por irradiación de las partes calientes y una parte a través de las cenizas.

Hornos para llevar a cabo la incineración

La función del horno es vaporizar, gasificar y pirolizar los residuos, de tal manera que se

provoque la combustión de los mismos. El horno debe garantizar una temperatura

superior a 850 ºC, así como proporcionar un tiempo de residencia de los sólidos suficiente

pare evitar sustancias tales como hollín, monóxido de carbón, entre otros [Lleó, 2008:

p.6].

29

Las temperaturas que se experimentan dentro del horno son las siguientes [Lleó, 2008:

p.7]:

Temperatura entre 100 a 250 o C : Proceso de secado.

Temperatura entre 250 a 600 o C : Desprendimiento de gases y combustión de

destilados volátiles.

Temperatura entre 600 a 800 o C : Combustión generalizada de la masa de

combustible.

Temperatura entre 800 y 1200 o C : Combustión de productos de la carbonización y

formación de escorias.

Los diferentes tipos de hornos que son utilizados con frecuencia para llevar a cabo la

incineración de lodos son los hornos de lecho fluídizado, hornos de parrillas y hornos

rotativos. La figura 3.1, muestra un esquema de un horno rotativo, este consta de un

cilindro con revestimiento de material cerámico en su interior, que va girando a una

velocidad variable y montando también con una inclinación que permite regular el tipo de

residencia de los sólidos.

Figura 2.1 Horno de Rotación. Adaptado de Lleó [2008: p.30]

30

Procesos de ceramización

La ceramización es una técnica fisicoquímica de reciclaje que tiene como fin conseguir la

inertización y neutralización de los residuos mezclados con arcillas, de manera que se

busca que el residuo se encuentre ligado al nuevo compuesto [FUNIBER, 2011: p. 30].

Los materiales cerámicos están compuestos de silicatos aluminosos con presencia de

otros minerales como el cuarzo, la calcita, el feldespato, etc. Mediante estas materias

primas se prepara una pasta verde plástica que permite el conformado y la obtención de

materiales cerámicos se tiene previa a un secado y una cocción a alta temperatura

alrededor de 1000OC [Elías, 2000:p.211].

Los materiales cerámicos disponen de una gran capacidad inertizadora de metales

pesados, es por ello que la introducción de lodos como materia prima secundaria es

bastante atractiva [Elías, 2000:p.211].

Temperatura de transformación de los minerales de arcilla más comunes

Cada mineral de arcilla posee temperaturas de transformación que están determinadas

por el grado de perfección de los cristales. Existen varios parámetros que pueden afectar

estos valores como la naturaleza de los minerales presentes que acompañan al material

estudiado, la atmosfera del horno, la velocidad de calentamiento, la naturaleza de los

residuos incorporados, etc. Entre los minerales de arcilla más comunes se tienen [Elías,

2000:p.348]:

Caolinitas : tienen una elevada temperatura de fusión, durante la cocción forma muy

poco vidrio y por ello requiere una elevada temperatura de cocción mayor a 12000C

para la sinterización de la mullita. La caolinita desordenada forma mullita a una

temperatura menor. Durante la síntesis de mullita si se tiene hierro, se puede fijar en el

retículo cristalino y bajo estas circunstancias el color blanco de la arcilla caolinitica se

torna amarillo.

Illitas : Debido a la proporción en que se encuentra el álcalis sobre todo K2O el punto

de fusión oscila entre 1050-11500C, cerca de este rango de temperatura los minerales

desarrollan una fase liquida que forma fases estables. Debido a que la mayoría de

31

illitas poseen hierro, se engendra un color rojo a partir de los 9000C si no hay presencia

de cal.

Montmorillonitas : estos minerales con composiciones químicas diferenciadas que da

lugar a un desarrollo de fases durante la cocción. Tiene hierro en el retículo que es

liberado a los 8000C y ocasionan el típico color rojo.

Cloritas : contienen hierro en el retículo liberado en forma de hematites sobre los 500 0C, a partir de los 800 0C forma fase liquida y la cocción se puede prolongar hasta los

1050 0C.

Micas : Alrededor de los 950 0C forma bastante fase liquida, sin embargo el rango de

ceramización es corto, si la arcilla es muy rica en mica lo ideal es añadir cal o caolinita.

Una vez elegida la arcilla el proceso queda fijado para llevar a cabo el proceso de

valorización cerámica que puede ser convencional o gresificación. La cantidad y la calidad

de la fase amorfa es lo que determina el éxito de la inserción del contaminante en la

matriz cerámica.

Clases de cerámica

Cuando la arcilla es elegida, el proceso queda fijado para llevar a cabo el proceso de

valorización cerámica que puede ser convencional o gresificación. La cantidad y la calidad

de la fase amorfa es lo que determina el éxito de la inserción del contaminante en la

matriz cerámica [Elías, 2000:p.349].

Las dos clases de cerámica con mayor aplicación en la valorización de residuos son:

Cerámica convencional : Posee un 50% de fase amorfa.

Productos gresificados : Su fase amorfa se acerca al 80% y su capacidad de

absorción de agua es inferior al 3%.

32

Reacciones durante la cocción de arcilla

Los tipos de reacciones que se dan durante la cocción de arcillas de interés cerámico son

[Elías, 2009:p. 918]:

Reacciones de vitrificación o formación de abundante fase liquida : la cual a la

salida del horno será una fase amorfa que habrá integrado los metales pesados

presentes o lo encapsulara si el tamaño del grano del residuo es considerable.

Destilación de materiales orgánicos , esta propiedad se utiliza para la generación de

porosidad por medio de residuos orgánicos.

Descomposición de minerales arcillosos , esta es la parte más fundamental del

proceso debido a que sin la presencia de minerales de arcilla no habría un proceso

cerámico. Al llegar a cierta temperatura todos los minerales rompen los enlaces del

agua de constitución convirtiéndose en sustancias amorfas que luego inician la

formación de fase liquida.

Cuando una arcilla se somete a calor este provoca una alta excitación de las estructuras

cristalinas que se van formando. La última etapa del proceso cerámico es la cocción, la

cual constituye una seria de procesos fisicoquímicos que inician por reacciones en estado

sólido [Elías, 2009:p. 918].

Fabricación de ladrillos cerámicos

La producción de ladrillos es una solución integral de gestión en consideración a su

composición, ya sea de materia orgánica, su contenido de elementos trazas metálicos y

de microorganismos patógenos debido a que todos estos elementos condicionan su

aplicación en la fertilización de terrenos agrícolas, disposición de rellenos sanitaros, etc.

[Rámila y Rojas, 2008:p.88].

Por medio de la fabricación de ladrillos y la aplicación de lodos en el proceso de

fabricación, el problema con los metales pesados desaparece en el proceso de cocción,

ya que bajo ciertas condiciones de control se puede asegurar que los metales pesados

serán retenidos en la matriz del ladrillo formando parte de su estructura físico-química

anulando así la posibilidad de lixiviación y posterior contaminación a causa de estos

metales. Otro problema que se elimina con la aplicación de lodos es su emisión de olores

33

debido a los compuestos orgánicos, ya que en la cocción son eliminados completamente,

mientras que los compuestos inorgánicos sirven para reforzar la estructura mecánica del

ladrillo al quedar incorporados en este [Rámila y Rojas, 2008:p.88].

Una de las mayores ventajas que se tienen en la aplicación de lodo en la fabricación de

ladrillos es la incorporación de materia orgánica, debido a que al degradarse y

combustionar en la cocción se crea una porosidad interna en el ladrillo que se propicia por

la formación y salida de los gases de descomposición, favoreciendo así un mejor

aislamiento térmico de los ladrillos; en el proceso de fabricación de ladrillos además se

tiene un ahorro energético debido a que el ladrillo contiene materia combustible brindado

por los lodos, aprovechando al mismo tiempo el elevado poder calorífico inferior que

poseen [Rámila y Rojas, 2008:p.89].

El máximo porcentaje de lodos que se puede mezclar con la arcilla cerámica esta

alrededor del 40%, pero la adherencia de la mezcla es pobre y la textura superficial del

ladrillo superficial, por tanto las condiciones óptimas se sitúan entre el 10-20%.

Etapas para la fabricación de ladrillos cerámicos

Dentro de las fases de fabricación de ladrillo cerámico como es observado en la figura 3.2

y basándose principalmente en la fabricación de Ecobrick se tienen las siguientes

[FUNIBER, 2011: p. 49]:

Fase I. Almacenamiento y transporte de materia prima

Para el almacenamiento de lodo se tienen silos de almacenamiento cerrados con

aireación controlada, mientras que los residuos forestales y arcillas son almacenados en

naves cubiertas para que los agentes atmosféricos no alteren el contenido de humedad

que se encuentra entre el 5-8%.

Fase II. Mezclado y extrusionado

En esta fase se procede a mezclar el lodo y el residuo forestal, luego se mezcla con la

arcilla cerámica.

Las variaciones de plasticidad en la pasta son debidas a la inclusión de materiales

distintos a las arcillas, por lo que la reología de la mezcla ternaria se debe controlar

34

durante el proceso de extrusionado. Parte del agua contenida en los lodos es no

intersticial y no se puede extraer para que contribuya a la humectación del resto de los

componentes de la mezcla, por ello se originan problemas de mezclado, los cuales los

residuos forestales corrigen.

Fase III. Secado, cocción y tratamiento de gases

La formación de hongos en piezas conformadas así como la emisión de compuestos

orgánicos volátiles requiere de una etapa de secado que se encuentre aislada del resto de

las instalaciones en las que se utilicen los gases de combustión del horno como fluido

calorífico.

Uno de los inconvenientes del proceso de secado y cocción del ecobrick son los olores

procedentes de concentraciones no toxicas de compuestos organicos volátiles: disulfuro

de dimetilo, trisulfuro de dimetilo, metil-mercaptano y ácido acético. Lo que normalmente

se recomienda es el uso de todos los gases de salida de la cocción en el proceso de

secado para tener un mejor aprovechamiento energético y un mejor tratamiento de gases.

En esta fase básicamente lo que acontece es una pirolisis y una oxidación de los gases

combustibles en el interior del horno y es la fase más importante del proceso debido a que

se produce la cocción del material y la formación de la fase amorfa para dar con ello

propiedades intrínsecas del material cerámico, como su resistencia mecánica,

características físicas y químicas debido a la disminución de la porosidad y el aumento de

la densidad del material.

35

Figura 2.2 Fases de fabricación del Ecobrick. Adaptado de FUNIBER [2011: p. 51]

Áridos expandidos para hormigones

El hormigón es un material compuesto por un conglomerante hidráulico (cemento

Portland), árido y agua [FUNIBER, 2011: p. 52].

Los áridos expandidos son agregados más ligeros que los áridos densos en la

composición de los hormigones. Los áridos por ser fabricados con arcilla permiten una

vitrificación superficial prematura, la cual impide la salida de los gases durante la cocción

lográndose así una expansión en el volumen disminuyendo así su densidad [FUNIBER,

2011: p. 53].

Las arcillas utilizadas para el hinchamiento son ferruginosas con una cantidad

considerable de montmorillonita. Una de las características que debe de cumplir una

arcilla para que se expanda es que debe ser susceptible de producir una fase vítrea

bastante viscosa a alta temperatura capaz de atrapar los gases generados en su interior

[FUNIBER, 2011: p. 53].

36

Fabricación de un árido expandido

En la fabricación de un árido expandido, se mezcla el lodo con la arcilla y fabricar esferas

de tamaño entre 5 y 20 mm, una vez secas se introducen a un horno, debido a la alta

temperatura del horno, el calor penetra la masa cerámica provocando una pirolisis,

alrededor de los 7500C la dilatación del material y las grietas generadas por la salida de

los gases hace que el oxígeno entre dentro del material oxidando los gases combustibles

generados en el interior del horno [Elías, 2009:p. 920].

Si se consigue la vitrificación de la superficie, esta se hace impermeable y se hincha

debido a la presión que ejercen los gases.

Factores de mejora de los áridos ligeros

Entre algunos de los factores de mejora de los áridos ligeros se encuentran [FUNIBER,

2011: p. 54]:

Resistencia a los ciclos de humedad y secado : depende de la textura porosa de los

áridos así como también de la durabilidad del hormigón sometida a la acción de ciclos

de humedad y secado.

Resistencia a ciclos de calentamiento y enfriamiento : los hormigones fabricados de

áridos de bajo módulo de elasticidad es más resistente a la acción de la temperatura

que aquellos fabricados de áridos de elevado módulo de elasticidad.

Resistencia a la abrasión : tanto la pasta del cemento como la de los áridos son

importantes en un hormigón por su resistencia al impacto y abrasión. En casos en el

que el deterioro no es muy profundo, se utiliza árido fino para conseguir superficies de

gran tenacidad.

Resistencia al fuego : los hormigones de áridos ligeros poseen menor conductividad,

por ello pueden aislarse mejor de la fuente de calor y por ende son más resistentes al

fuego.

Porosidad y absorción : cuando los poros de un árido están llenos de agua se dice

que está saturado y seco en su superficie, mientras que si se quiere un árido seco, se

37

debe de evaporar el agua ya sea en un ambiente con aire seco o en una estufa. Por

tanto, el uso de un árido expandido vitrificado exteriormente evitara la absorción de

agua.

Peso del hormigón : un hormigón contiene una resistencia de 200kg/cm2 y una

densidad de 2500kg/m3, si se sustituye el árido denso por un ligero la densidad se

reduce a 1500kg/m3 manteniendo siempre la misma resistencia, por lo tanto se podrían

construir edificios más altos a un menor costo.

2.3 Disposición final de lodos en rellenos sanitarios.

La disposición final de lodos en rellenos sanitarios es una práctica común en el país. La

disposición en relleno sanitario se define como el entierro de sólidos de las aguas

residuales, además de lodo procesado, arena, escoria y cenizas, en un espacio que sea

apropiado para el vertido de lodos [Condado, 2012: p.53]. Los sólidos se colocan en

instalaciones físicas que son utilizados para la evacuación en los suelos de la superficie

de la tierra. Generalmente se requiere que los lodos sean deshidratados o secados antes

de su disposición, para reducir el volumen y evitar la generación de lixiviados [Condado,

2012: p.53].

Los rellenos sanitarios para la disposición de lodos utilizan los mismos métodos que, para

la disposición de desechos sólidos municipales y considera además las características

específicas del lodo como su alto contenido de humedad y la variabilidad de las

sustancias contaminantes. El volumen de material que es depositado durante un periodo

de explotación generalmente un día, es conocido como celda. Una celda incluye los

residuos depositados y el material de cobertura que normalmente consiste en 15 a 30 cm

de suelo natural o materiales alternativos como compost o lodo digestado, que se aplican

día a día a los frentes de trabajo del relleno al final de cada periodo de operación. La

cubrición diaria es necesaria para controlar el vuelo de los materiales residuales, así como

prevenir la entrada y salida de vectores sanitarios, como lo son ratas, moscas entre otros,

además con la cobertura se controla la entrada del agua en el relleno [Tchobanoglous,

1994 p. 409].

38

En un relleno sanitario, se debe de considerar la generación de lixiviados que se

acumulan en el fondo de esto; en rellenos sanitarios profundos, el lixiviado generalmente

se recoge en puntos intermedios [Tchobanoglous, 1994: p. 410].

Por otra parte, dentro de un relleno sanitario se debe de tomar en cuenta los gases que se

generan que son principalmente metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2) y que son

producto de la descomposición anaerobia de la fracción orgánica biodegradable de la

materia que se encuentra dentro del relleno. Otros componentes que se encuentran

dentro de este son nitrógeno y oxigeno atmosférico, amoniaco y algunas trazas de

compuestos orgánicos.

Generalmente para prevenir la migración del lixiviado y de los gases formados dentro del

relleno, se utilizan materiales para recubrir tanto el fondo como las superficies laterales

del relleno sanitario, entre estos materiales se pueden mencionar capas de arcilla

compactada y/o geomembranas. Las instalaciones para el control del relleno incluyen

recubrimientos, sistemas para la recogida y extracción del lixiviado, sistemas de

extracción y recogida del gas de vertedero, y capas diarias y finales de cobertura como es

observado en la figura 3.3 [Tchobanoglous, 1994: p. 410].

Figura 2.3 Componentes de relleno sanitario. Adaptado de MIDES [2013]

39

3 CARACTERÍSTICAS Y COMPOSICIONES DE LODOS

40

A continuación se presentan datos acerca de las características y composiciones de

lodos realizados por distintos investigadores en España, Brasil y Egipto.

España

El estudio realizado por Torres [2002] en plantas de tratamiento en Madrid se muestra en

la Tabla 4.1, en la misma se observa las composiciones de los lodos a través de los

diferentes tratamientos primarios, secundarios y terciarios de las aguas residuales.

Tabla 3.5 Características de los lodos en Madrid, España

CaracterísticasLodos

primarios

Lodos

secundarios

Lodo mixto

digerido

SS (g/hab*d) 30-36 18-29 31-40

Contenido de agua (%) 92-96 97.5-98 94-97

SSV(%SS) 70-80 80-90 55-65

Grasas (%SS) 12-16 3-5 4-12

Carbohidratos (%SS) 8-10 6-8 5-8

pH 5.5-6.5 6.5-7.5 6.8-7.6

Fósforo (%SS) 0.5-1.5 1.5-2.5 0.5-1.5

Nitrógeno (%SS) 2-5 1-6 3-7

Bacterias patógenas

(No/100ml)102-105 100-1000 10-100

Organismos parásitos

(No/100ml)8-12 1-3 1-3

Metales pesados (Zn, Pb,

Cu)(%SS)0.2-2 0.2-2 0.2-2

Fuente: [Torres, 2002:p. 7]

Brasil

41

El estudio realizado por Leblanc et.al [2006] en plantas de tratamiento de agua residual se

muestran en la Tabla 4.2, en la misma se observa información acerca de la composición

del lodo en dichas plantas de tratamiento.

Tabla 3.6 Características de los lodos promedio en Brasil

Características Promedio

pH 7.33

Materia seca (%) 32.12

Materia orgánica (%) 56.19

Nitrógeno total (%) 5.75

Carbón total (%) 28.16

Relación C/N 8.50

Fósforo total (%) 1.82

Potasio (%) 0.36

Calcio (%) 4.27

Magnesio (%) 0.22

Arsénico (mg/kg de materia seca) 14.69

Cadmio (mg/kg de materia seca) 10.75

Plomo (mg/kg de solido seco) 80.37

Cobre (mg/kg de solido seco) 255.39

Cromo (mg/kg de solido seco) 143.72

Mercurio (mg/kg de solido seco) 2.35

Molibdeno (mg/kg de solido seco) 112.88

Níquel (mg/kg de solido seco) 41.99

Selenio (mg/kg de solido seco) 27.24

Zinc (mg/kg de solido seco) 688.83

Coliformes fecales NMP /100g 20312.67

Salmonella NMP 1

Huevos de helmintos viables

NMP/g13.47

Fuente: [Leblancet.al, 2006:p. 131]

Egipto

42

El estudio realizado por [Badawy et al., 1997] en plantas de tratamiento en diferentes

localidades en Egipto se realizaron análisis para la determinación de la composición de

lodos de aguas residuales, los datos mostrados en la tabla 4.3 muestran que el lodo

contiene cantidades apreciables de N, P, K los cuales son importantes nutrientes para las

plantas.

Tabla 3.7 Características de lodos en Egipto

Características Rango

pH 6.06-7.1

% materia orgánica 31-52

% total de carbonato 3-41

% total de Nitrógeno 1.2-2.6

% total de Fósforo 0.5-0.9

% total de Potasio 0.5-0.33

Cadmio (ppm) 12.2

Plomo (ppm) 337.8

Cromo (ppm) 124

Cobre (ppm) 470

Cobalto (ppm) 31.5

Fuente: [Badawy et al., 1997:p. 137-138]

Composición de lodo deshidratado y seco en ladrillos Brick

El estudio de Chiang et al. [2003], compará las características entre la arcilla, lodo seco y

lodo deshidratado en Egipto, la Tabla 4.4 muestra los resultados obtenidos lodos secos y

deshidratados a la salida de un secador que quema 1 ton de lodo deshidratado a 2500C

por 2 horas.

43

Tabla 3.8 Composición de lodos en ladrillos Brick

Características Lodo deshidratado Lodo seco

pH 7.19 7.27

Densidad (g/cm3) 1.16 1.75

Materia Volátil (Combustión a

500+- 500C por 3 h)(%)56.9 61.3

Contenido de humedad (%) 84.1 41

Pérdida de ignición (Combustión a

800+- 500C por 3 h) (%)94.6 76.6

Metales (mg/kg)

Cd 3 5<0.1

Cr 537 1713

Cu 29 212

Co 10 24

Fe 5265 18070

Ni 167 1131

Pb 3 35

Zn 264 628

Fuente: [Chianget.al, 2003:p.680]

4 PROTOCOLO PARA LA CARACTERIZACIÓN DE LODOS

44

4.1 Protocolo de ensayo

Un protocolo de ensayo es un documento donde se recopilan diferentes métodos y

técnicas que se requieren emplear en un ensayo. Este documento suele contener una

serie de pasos y tiene como fin, guiar a la personar para que entienda en consiste el

ensayo, los datos que debe de tomar y el procedimiento que debe de realizar a la hora de

realizar las pruebas [Roselló y Fernández, 1993: p. 32].

Por lo anterior, durante el diseño y elaboración de un protocolo se deben de considerar

diferentes aspectos que resultan básicos a la hora de realizar un ensayo [Ostinelli y

Carreira, 2011: p.1 – 3]:

Introducción : Ayuda a la persona a que se introduzca y entienda el tema del ensayo.

Este puede ser o no ser incluida y suele presentar el tema de forma breve y hace

referencias a estudios o trabajos referentes al mismo.

Objetivo : Este apartado debe ser claro, breve y preciso y debe de indicar por qué se

realiza el ensayo.

Aplicación : Indica en qué tipo de muestra o material puede ser utilizado.

Referencia : Incluye los documentos como normas, manuales de equipo, entre otros

que son necesario consultar como referencia al momento de utilizar el protocolo.

Responsabilidades : Se refiere al personal que estará involucrado durante el

desarrollo del ensayo. Debe de indicarse el nombre y cargo o función durante la

realización de este.

Definiciones y abreviaturas : Esto muchas veces no es necesario, principalmente

cuando existe un documento que incluye de este tipo de información, pero, de

considerarse necesario, en él se pueden consignar aquellas definiciones y abreviaturas

de aplicación específica para el procedimiento.

Método . Este apartado describe, de que trata el método y puede incluir las siguientes

partes:

45

Principio: Explica de manera general en que consiste el ensayo.

Medidas de Higiene y Seguridad: Debe incluir las precauciones que se deben

tomar durante la manipulación de los reactivos y equipos utilizados durante el

ensayo, incluyendo los elementos de protección personal requeridos.

Reactivos, materiales y equipo: Indica todos los materiales, equipos y reactivos

que deben ser utilizados y así como la preparación de las soluciones, detallando

si existiesen requerimientos especiales de preparación.

Requisitos previos: Este apartado tiene como fin considerar la manera de

preparar el instrumental o los materiales, así también las condiciones

ambientales que son necesarias para llevar a cabo el ensayo.

Preparación y conservación de la muestra de ensayo: Debe indicar la manera de

cómo debe de prepararse la muestra de ensayo. Así mismo, el modo y las

condiciones de conservación de la misma.

Interferencias: Este apartado se incluyen los aspectos que pueden influir en el

resultado del ensayo y la manera de eliminarlas, minimizarlas o cuantificar su

influencia.

Procedimiento: Debe indicar cada uno de los pasos a seguir para la realización

del ensayo.

Cálculo: Se debe incluir la fórmula a utilizar en caso de ser necesario un ensayo.

4.2 Diseño del Protocolo de caracterización de lodos

46

Para diseñar el protocolo de caracterización de lodos, se realizó una investigación en

diferentes documentos de varios países que han realizado la caracterización de lodos,

con el fin de encontrar los métodos que mejor se adaptaran a la caracterización de lodos

en el país, de igual manera se tomó en cuenta el documento “Biosolids Management

Handbook” realizado por la EPA, el cual incluye los métodos y estándares que se pueden

utilizar para la caracterización de lodos, así como indicaciones sobre la toma y

conservación de la muestra según la regulación 40 CFR parte 503 de la EPA. Estos

métodos están basados en normativas internacionales que son bastante influyentes como

las de EPA, APHA y ASTM donde se muestran diferentes técnicas y procedimientos

según la muestra que se requiera analizar.

Con la información recolectada, se siguieron los siguientes pasos para la realización del

protocolo:

Determinación de las propiedad físicas, químicas y biológicas de los lodos de mayor

importancia en relación a su manejo tratamiento y disposición final.

Construcción de tabla resumen de las características y tipos de tratamiento de lodo

según la composición de cada uno de ellos.

Determinación de métodos para la toma y conservación de las muestras de lodo.

Determinación de los métodos y técnicas utilizados para hacer el análisis de

muestreo de lodos.

Integración del a información recopilado en el protocolo.

En los siguientes apartados, se detalla cada uno de los pasos seguidos.

4.2.1 Determinación de las propiedades físicas, físicas y biológicas en la gestión

de lodos

47

Las características más importantes para el manejo, transformación y disposición final de

lodos son mencionados en el capítulo 3. Es importante mencionar que en el caso de la

sedimentación es necesario incluir como parámetro importante el porcentaje de sólidos

totales ya que este parámetro es necesario conocerlo para determinar la cantidad de

coagulante que es necesario adicionar.

De igual manera, el tamaño de partícula es un parámetro importante, al realizar una

digestión aerobia, ya que este influye en el proceso de la descomposición de la materia a

causa de los microorganismos, debido al contacto que debe de existir entre el aire y la

superficie de contacto del lodo y que ayudara al óptimo progreso del proceso de la

digestión aerobia.

En el caso de la deshidratación utilizando filtro de banda, es necesario incluir el tamaño

de partícula así como la concentración de sólidos totales, este último es preciso

determinarlo debido a que la deshidratación por filtro de banda, generalmente se utiliza

para lodos cuyas concentraciones de sólidos totales se encuentra en aproximadamente el

2%; mientras que el tamaño de partícula se debe de conocer para determinar si es posible

la separación sólido – líquido por medio del medio filtrante que posee el filtro de banda

[Queralt, 2006:p. 26].

En el proceso de elutriación se adiciona como factor importante la alcalinidad, debido a

que la elutriación tiene como fin disminuir la alcalinidad de los lodos (menor alcalinidad

implica mayor facilidad para disolver los compuestos de amoniaco), de tal manera que la

cantidad de coagulantes químicos a utilizar sea menor [Villaseñor, 2009: p. 71].

Otros de los parámetros considerados en la elutriación, están relacionados

principalmente al dimensionamiento del tanque a utilizar para realizar la elutriación, por lo

que es necesario conocer la concentración de sólidos volátiles, ya que los lodos poco

volátiles generalmente son más densos. Otro factor que influye en la elutriación y que se

considera como importante es la gravedad específica debido a que los lodos que son más

densos sedimentan más rápido y por lo tanto, el tiempo que requiere el proceso será

menor para aquellos cuya densidad es mayor [Villaseñor, 2009: p. 71].

En el caso del secado térmico, es necesario conocer el contenido de humedad y sólidos

totales, ya que se podrá determinar si este es el tratamiento de deshidratado es el

adecuado a realizar y si es necesaria una recirculación del lodo para evitar la fase

pastosa, como fue explicado en el capítulo 3, así el conocer estos parámetros son de

48

utilidad para determinar la temperatura de operación dentro del secador, cantidad de aire

necesario y el tiempo de permanencia, ya que entre mayor humedad contenga el lodo

menor será la velocidad de secado y por tanto mayor el tiempo de permanencia.

Por otra parte, el tamaño de partícula incide en el secado térmico de los lodos, las

partículas grandes no se calientan tan rápido como lo hacen las pequeña. En los

tratamientos de pirolisis, gasificación e incineración entre menor es el tamaño de

partícula menor es la cantidad de fracción sólida que se obtiene y mayor la producción de

fracción liquida y gaseosa [Barcelona, 2011:p.66].

Se debe adicionar además, como un parámetro importante y necesario de conocer la

cantidad de solidos volátiles, cuando se realiza un proceso energético o un secado

térmico, dicho parámetro es importante en el caso del secado para conocer la cantidad de

aire necesario y la temperatura de operación optima del proceso, para que el lodo no

entre en combustión. Mientras que para llevar a cabo una incineración es necesario

contar con niveles altos de sólidos volátiles, tal como se explicó en el capítulo 3, por tal

razón es importante conocer dicho parámetro antes de realizar una incineración. Además,

estos datos son importantes a la hora de elegir el tipo de horno y los tiempos de

residencia dentro del reactor, adicionalmente este dato permitirá conocer la cantidad de

gases y cenizas volátiles producidas.

Además, debe de incluirse como parámetro importante la cantidad de energía para

realizar la caracterización de lodos al efectuar un secado térmico, pirolisis, gasificación o

incineración, ya que conocer este valor resulta esencial para analizar las posibilidades de

valorización energética del residuo.

Por otro lado, para el proceso de incineración es necesario tomar en cuenta un análisis

elemental del residuo, así como de cenizas, esto es fundamental para poder determinar

los parámetros estequiométricos característicos de la reacción de combustión.

Por último, en algunas ocasiones antes de proceder a realizar un determinado tratamiento

de lodos, es necesario realizar un análisis de metales inorgánicos y contaminantes

orgánicos, con el fin de determinar la peligrosidad de los lodos y categorizarlo como lodo

limpio o lodo sucio. Para categorizar un lodo como limpio, no deben exceder los niveles

máximos propuestos en el documento de la 40 CFR Parte 503 de EPA, que son

mostrados en el anexo A.

49

4.2.2 Construcción de tabla de características según los tipos de tratamiento de

lodo a partir de la composición de cada uno de ellos

La construcción de la tabla de las características se realizó en base a la información sobre

los métodos para el manejo, transformación y disposición final de lodos, mencionados en

el capítulo 3 y a partir de las características mencionadas en el apartado anterior.

A partir de esto, la construcción de la tabla general según su manejo, transformación y

disposición final, fue realizada en diversos pasos:

Primero, se realizó una primer tabla, que incluye en el eje X los métodos de

acondicionamiento, mientras que en el eje Y se incluyen las características que se

consideran más importante para cada uno de los métodos como es observado en

la tabla 5.1.

Tabla 4.9 Características por métodos de acondicionamiento

Característica

Métodos de acondicionamiento

Sed

imen

tac

ión Espesado Estabilización Deshidratación

Gra

ved

ad

Flo

tac

ión

Cen

trif

ug

ació

nF

iltr

o d

e b

an

da

Ta

mb

or

Ro

tato

rio

Est

ab

iliza

ció

n

Alc

alin

a

Dig

est

ión

A

ero

bia

Dig

est

ión

A

nae

rob

ia

Co

mp

os

taje

Fil

tro

ba

nd

a

Elu

tria

ció

n

Sec

ad

o

Té

rmic

o

Tamaño de partícula x x x x x x x x x x x

pH x x x x

Alcalinidad x x

Gravedad especifica x x x x x x

Sólidos Totales x x x x x x x x x x x

Sólidos Volátiles x x x x x

Contenido de

Humedadx x

Metales Inorgánicosa x x x x

50

Mercurio x x x x

Arsénico x x x x

Selenio, Molibdeno x x x x

Fósforo x

Materia Orgánica x x x

Nitrógeno Orgánico x x

Carbono Orgánico x x

Contaminantes

Orgánicox x x x

Coliformes Fecales x x x

Salmonella Spp. x x x

Huevos de Helminto x x x

Análisis elemental x

Fuente: [Elaboración Propia, 2013] a Incluye Cadmio, Plomo, Zinc, Níquel, Cobre

Luego, se construyó la tabla 5.2 que contiene en el eje X los métodos para la

transformación y disposición final de lodos no peligrosos, mientras que en el eje Y se

encuentran las características que se consideran más importantes.

Tabla 4.10 Características por transformación y disposición final de lodos no peligrosos

Características Transformación y

disposición final

lodos no peligrosos

51

Ap

licac

ión

al

suel

o

Dig

est

ión

A

nae

rob

ia

Co

mp

os

taje

Tamaño de partícula x x

pH x x x

Alcalinidad x

Sólidos Totales x x x

Sólidos Volátiles x x x

Contenido de Humedad  x x

Metales Inorgánicosa x x x

Mercurio x x x

Arsénico x x x

Selenio, Molibdeno x x x

Fósforo  x x

Materia Orgánica x x x

Nitrógeno Orgánico x x

Carbono Orgánico x x

Contaminantes Orgánicos x x x

Coliformes Fecales x x x

Salmonella Spp. x x x

Huevos de Helminto x x x

Análisis elemental x

Fuente: [Elaboración Propia, 2013] a Incluye Cadmio, Plomo, Zinc, Níquel, Cobre

Una vez realizada la tabla 5.2, se procedió a elaborar la tabla 5.3 que los procesos de

energéticos y procesos de ceramización que son utilizados como alternativas para

lodos peligrosos en eje X, mientras que en el eje Y se encuentran las características

más importantes a considerar para llevar a cabo dichos procesos.

52

Tabla 4.11 Características por Transformación y disposición final de lodos peligrosos

Características

Transformación y disposición

final lodos peligrosos

Proceso Energético

Pro

ces

o d

e

cera

miz

aci

ón

Pir

olis

is

Gas

ific

ació

n

Inc

ine

raci

ón

Tamaño de partícula x x x

pH

Alcalinidad

Gravedad especifica x

Sólidos Totales x x x x

Sólidos Volátiles x x x x

Contenido de Humedad x x

Metales Inorgánicosa x x x

Mercurio x x x

Arsénico x x x

Selenio, Molibdeno x x x

Fósforo

Materia Orgánica x

Nitrógeno Orgánico

Carbono Orgánico

Contaminantes orgánicos x x x

Análisis elemental x

Ceniza x

Contenido de energía x x x

Fuente: [Elaboración Propia, 2013] a Incluye Cadmio, Plomo, Zinc, Níquel, Cobre

Por último, se construyó la tabla 5.4 que contiene las características según los tipos de

métodos para el manejo, transformación y disposición final de lodos. Dicha tabla se

53

elaboró, a partir de la unificación de las tabla 5.1, 5.2 y 5.3 e incluye los métodos para

el manejo, transformación y disposición final tanto para lodos no peligrosos como para

lodos peligrosos en el eje X, mientras que en el eje Y se incluyen las características

más importantes para método divididas por análisis fisicoquímicas, análisis

inorgánicos, orgánicos, microbiológicos y energéticos.

54

Tabla 4.12 Características por métodos para manejo, transformación y disposición final de lodos peligrosos y no peligrosos

Característica

Métodos para manejo, transformación y disposición final para

Lodos peligrosos y no peligros

Sed

imen

tac

ión

Espesado Estabilización DeshidrataciónProceso

Energético

Pro

ces

o d

e

cera

miz

aci

ón

Ap

licac

ión

al S

uel

o

Gra

ved

ad

Flo

tac

ión

Cen

trif

ug

ació

n

Fil

tro

de

ba

nd

a

Ta

mb

or

Ro

tato

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Pir

olis

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Gas

ific

ació

n

Inc

ine

raci

ón

Análisis

Fisicoquímicos

Tamaño de partícula x x x x x X x x x x x x x x

pH x x x x x

Alcalinidad x x

Gravedad especifica x x x x X x x x

Sólidos Totales x x x x x X x x x x x x x x x x x

Sólidos Volátiles x x x x x x x x x  x

Contenido de Humedad x x x x

Análisis Inorgánicos

Metales Inorgánicosax x x x x x x x

Mercurio x x x x x x x x

Arsénico x x x x x x x x

Selenio, Molibdeno x x x x x x x x

55

Fósforo x  x

Análisis Orgánicos

Materia Orgánica x x x x x

Nitrógeno Orgánico x x

Carbono Orgánico x x

Contaminantes Orgánicos

- Organoclorados

- Benceno

x x x x x x x x

Análisis

Microbiológicos

Coliformes Fecales x x x x

Salmonella Spp. x x x x

Huevos de Helminto x x x x

Análisis energéticos

Análisis elemental x x

Ceniza x

Contenido de energía x x x

Fuente: [Elaboración Propia, 2013] a Incluye Cadmio, Plomo, Zinc, Níquel,

Cobre

56

4.2.3 Métodos para la toma y conservación de las muestras de lodo

Los métodos para la toma y conservación de la muestras de lodos, está basado en lo

establecido por Salmerón [2012: p.87] en la gestión ambiental de lodo referenciado del

documento de propuesta de reforma al reglamento especial de aguas residuales del

MARN, para tomar una muestra de lodo se requiere de los siguientes aspectos:

Las muestras compuestas

El muestreo se debe realizar en lodos crudos y estabilizados

Para la recolección de cada muestra de lodo se consideran otros aspectos como los

mostrados en la tabla 5.5.

Tabla 4.13 Parámetro y conservación de la muestra

Parámetro Tipo de recipiente

ToC

preservación

de la

muestra

Tiempo máximo

para realización

de análisis

desde su colecta

Coliformes

fecales,

Salmonell

a

Recipientes de polietileno o

polipropileno inerte de 500 ml de

capacidad, esterilizados.

Cantidad recomendada de

muestras 4g de sólidos totales.

4oC 48h

Huevos de

helmintos

Recipientes de polietileno o

polipropileno inerte de 500 ml de

capacidad.

Peso en fresco corresponde a 2g

de sólidos totales. Para los sólidos

volátiles y totales se llenaran los

recipientes hasta un 75% de su

capacidad total.

4oC 30 días

57

Metales

pesados

Recipientes de polietileno o

polipropileno inerte de 50 ml de

capacidad.4oC 180 días

Sólidos

totales

Recipientes de polietileno o

polipropileno inerte de 50 ml de

capacidad o frascos de vidrio.4oC 24h

Sólidos

volátiles

Recipientes de polietileno o

polipropileno inerte de 50 ml de

capacidad o frascos de vidrio.4oC 24h

Fuente: [Salmerón, 2012:p.88] referenciado de [MARN, 2011: p. 40]

Puntos de toma de muestra

Dependiendo del tipo de estado en el que se encuentre la muestra ya sea líquido,

deshidratado o seco y del tratamiento que se le esté dando, se tienen ciertos puntos que

proveen una mejor toma de muestra. La tabla 5.6 muestra cuales son los mejores puntos

para tomar la muestra según su tratamiento.

Tabla 4.14 Puntos de toma de muestra

Proceso Punto de muestreo

Digestión anaeróbica

Recoger muestras del grifo en el lado de

descarga de la bomba de desplazamiento

positivo.

Digestión aeróbica

Recoger muestras del grifo en la línea de

descarga de la bomba. Si se trata de una

digestión batch, recoger la muestra

directamente del digestor.

Espesado Recoger muestras del grifo en el lado de

descarga de la bomba de desplazamiento

58

positivo.

Tratamiento térmico

Recoger muestras del grifo en el lado de

descarga de la bomba de desplazamiento

positivo después ser decantada. Cuidados

a tomar en cuenta:

a) Alta tendencia a la separación del solido

b) Altas temperaturas de la muestra >60oC

que puede generar problemas con los

recipientes de las muestras.

Deshidratado, secado, composteo o

reducción térmica

Recoger la muestra de los transportadores

de materia y contenedores a granel.

Colectar la muestra de varios puntos del

biosolido y a varias profundidades.

Fuente: [EPA, 1998a:p.2.3.5]

4.2.4 Métodos y técnicas para realizar muestreo de lodos.

Existen diferentes metodologías y protocolos de organismos internacionales reconocidos

para el muestreo de lodos [Salmerón, 2012:p. C-1]. En este caso, se tomó la decisión de

realizar la metodología en base al manual de METODOS DE SW 846 de EPA y sus

actualizaciones.

Muestreo de lodo líquido o semisólido

Muestreo de lodo directamente de vertedero

Las muestras a analizar se recolectaran en recipientes plásticos de 20 L directamente del

vertedero hasta obtener el doble del volumen a utilizar en los análisis. Las muestras

pueden ser colectadas a través de [Salmerón, (2012: p. C-1,) mencionado por MARN

(,2011: p.61-63)]:

Tuberías : la muestra se colecta desde la tubería a través del grifo de purga con un

diámetro interno mínimo de 3.6 cm.

59

Canales : es necesario colectar la muestra donde el lodo se encuentre bien mezclado.

Digestores : se colecta la muestra simple de un tanque mezclado alimentado mediante

diversos niveles del digestor.

Tanques : colectar varias muestras de diferentes puntos y profundidades para unirlas y

posteriormente realizar los análisis.

Lodos de sitios específicos de planta de tratamiento : son recomendados los

siguientes puntos para realizar el muestreo en planta de tratamiento de agua residual

como el lodo primario, lodo activado, lodo digerido, lodo de lecho de secado, lodo

filtrado.

Muestreo de lodo en cisterna de transporte

Este tipo de colecta se suele realizar directamente del tanque mediante un muestreador

de residuos coliwasa dentro de la columna del lodo [Salmerón, 2012: p. C-2] referenciado

de [MARN ,2011: p.61-63].

Muestra de lodo sólido

El método utilizado para conformar las muestras es el de cuarteo. Se toman 4 a 8 bolsas

de polietileno de 0.70 m x 0.50 m o 1.10 m x 0.90 m y se selecciona al azar un mismo

número de lugares distintos para la toma de la muestra, llenando cada una de las bolsas

con el material de cada lugar y se trasladan a un área horizontal de 4x4 m depositándose

en un montículo [Salmerón, 2012: p. C-1] referenciado de [MARN ,2011: p.61-63].

Las diferentes muestras de lodo se mezclan para homogeneizarse, se dividen en cuatro

partes iguales A, B, C y D eliminándose las partes opuestas ya sea A y C o B y D. Esta

operación se repite hasta dejar 10kg de lodo. El lodo resultante se utiliza para determinar

en el laboratorio contenido de coliformes, salmonella, huevos de helmintos, contenido se

sólidos totales, arsénico, cadmio, plomo, cromo, mercurio, níquel y zinc. El lodo restante

se usa para determinar el peso volumétrico de los lodos in situ [Salmerón, 2012: p. C-2]

referenciado de [MARN ,2011: p.61-63]

60

4.2.5 Integración de la información recopilada en el protocolo de ensayo.

Este apartado se realizó en base a las partes que debe incluir un protocolo de ensayo. Se

tomó la decisión que era necesario incluir en todos los métodos la aplicación, referencia,

principio e interferencias del método; mientras que los materiales, equipos, reactivos,

procedimiento y cálculos, solo fueron incluidos en aquellos métodos que no están

estandarizados ni normalizados.

La tabla 5.7, muestra los métodos elegidos para llevar a cabo la caracterización de lodos

en el país. Estos métodos en su mayoría están basados en normativas internacionales

que son bastante influyentes como las de EPA, APHA y ASTM.

Tabla 4.15 Método de aplicación para el análisis de las características de lodos

CaracterísticasMétodo de

aplicaciónNombre del método

Tamaño de

PartículaASTM D422-63 Análisis de tamaño de partícula en suelos.

pH SW-846 - 9045 pH para sólidos y desechos

Alcalinidad EPA 310.1 Alcalinidad

Gravedad

especificaSM 2710F Gravedad especifica

Sólidos Totales SM 2540GSólidos totales y volátiles en muestras sólidas

y semisólidas

Sólidos Volátiles SM 2540GSólidos totales y volátiles en muestras sólidas

y semisólidas

Contenido de

Humedad

Método

Gravimétrico

Determinación de la materia seca y

el contenido de agua – Método gravimétrico

Metales

InorgánicosSM 3111B

Espectrofotometría de absorción atómica por

método de flama directa de aire – acetileno

MercurioSW 846 -

7471B

Mercurio en desechos sólidos y semisólidos

por la técnica manual de vapor frío.

61

Arsénico SW 846 - 6010Espectrometría de emisión atómica con

plasma acoplado inductivamente.

Selenio,

Arsénico y

Molibdeno

SW 846 - 6010Espectrometría de emisión atómica con

plasma acoplado inductivamente.

Fósforo SW 846 - 6010Espectrometría de emisión atómica con

plasma acoplado inductivamente.

Materia

Orgánica

Método

Walkey -Black

Determinación de materia orgánica por el

método de combustión húmeda

Nitrógeno EPA 351.2 Nitrógeno total método kjeldahl.

Carbono

orgánico

SW 846 –

9060ACarbono orgánico total.

Compuestos

OrganocloradosSW 846 - 8081B

Plaguicidas organoclorados por cromatografía

de gases

Benceno SW 846 - 8261

Compuestos orgánicos volátiles por destilación

al vacío en combinación de cromatografía de

gases / espectrometría de masa.

Coliformes

FecalesEPA 1680

Coliformes fecales en biosólidos por

fermentación de tubos múltiples.

Salmonella Spp. EPA 1682Salmonella spp. en biosólidos por

caracterización bioquímica.

Huevos de

Helminto

EPA

600/1- 18-014

Aparición de patógenos en la distribución y

comercialización de lodos municipales.

Análisis

Elemental

CEN/TS :15104

Biocombustibles sólidos - Determinación del

contenido total de carbono, hidrógeno y

nitrógeno.

EN 1548 : 2011Biocombustibles Sólidos – Determinación del

contenido total de azufre, cloro, flúor y bromo.

CenizasASTM

D3174 - 12

Ceniza en el análisis de muestras de Carbón y

Coque de Carbón

Cantidad de

EnergíaASTM D2015

Poder calorífico de combustibles sólidos por

calorímetro de bomba adiabática

Fuente: [Elaboración propia, 2013]

62

5 PROTOCOLO PARA LA CARACTERIZACIÓN DE LODOS EN EL SALVADOR

El presente protocolo de caracterización de lodos en El Salvador pretende proporcionar

diferentes métodos para la caracterización de los parámetros más importantes o

influyentes que se tienen en los lodos para su posterior manejo, transformación y

disposición final.

En los siguientes apartados, se detallan las metodologías seleccionadas para la

caracterización de lodos.

63

5.1 Determinación de tamaño de partícula

5.1.1 Aplicación

Este método cubre la determinación cuantitativa de la distribución de tamaños de

partículas en suelos.

5.1.2 Método

ASTM D422 – 63: Análisis de tamaño de partícula en suelos.

5.1.3 Principio

La distribución de tamaños de partículas mayores de 75 µm (retenido en malla 200) se

determina por tamizado, mientras que la distribución de tamaños de partículas más

pequeñas de 75 µm se determina por un proceso de sedimentación, utilizando un

hidrómetro para asegurar los datos necesarios.

5.1.4 Referencia

ASTM [2007] Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils [En línea] <

http://www.astm.org/Standards/D422.htm> [Consulta: 25/06/2013].

64

5.2 Determinación de pH

5.2.1 Aplicación

Este método es un procedimiento electrométrico que determina pH en muestras de

residuos y suelos. Los residuos pueden ser sólidos, lodos o líquidos no acuosos.

5.2.2 Método

SW 846 - 9045D: pH de suelos y residuos.

5.2.3 Principio

Para la determinación de pH, la muestra de lodo es diluida en agua y el pH de la solución

resultante es medido. El volumen total de la muestra tiene que ser menor al 20% si se

tiene agua presente.

5.2.4 Interferencia

Si las muestras tienen un pH demasiado bajo o muy alto, el pH-metro proporcionara error

en las lecturas. Para muestras con un verdadero valor de pH>10 la medida de pH puede

ser incorrecto y muy bajo. Este error se puede minimizar utilizando un electrodo selectivo

de sodio. Soluciones fuertemente acidas de pH<1 puede ocasionar una medida de pH

incorrecta. Además, fluctuaciones de temperatura pueden ocasionar errores en la

medición.

5.2.5 Referencia

EPA [2007] Method 9045D: Soil and waste pH [En línea] USA: <

http://www.epa.gov/osw/hazard/testmethods/sw846/pdfs/9045d.pdf> [Consulta:

21/06/2013].

65

5.3 Alcalinidad

5.3.1 Aplicación

El método es aplicado para aguas salinas, superficiales, residuos domésticos e

industriales.

5.3.2 Método

310.1: Titulación, pH= 4.5

5.3.3 Principio

Una muestra especifica sin alterar se titula hasta un punto final electrométricamente

determinado de pH = 4.5. La muestra no debe ser filtrada, diluida, concentrada o alterada

bajo ninguna circunstancia.

5.3.4 Interferencia

Sustancias como las sales o ácidos orgánicos o inorgánicos muy fuertes en grandes

cantidades pueden causar interferencia en la medición del pH.

Grasa o aceite que pueda recubrir el electrodo puede ocasionar una respuesta lenta en la

medición.

5.3.5 Referencia

EPA [1983]. Methods for chemical analysis of wáter and wastes. 2ª edición. USA.

66

5.4 Gravedad especifica

5.4.1 Aplicación

El método es aplicado a lodos.

5.4.2 Método

2710F: Gravedad específica

5.4.3 Principio

La gravedad específica de un lodo es la proporción de las masas de igual volumen de

lodo y agua destilada. La determinación de ella requiere una comparación entre la masa

de un volumen conocido de muestra homogénea a una temperatura especifica respecto a

la masa de igual volumen de agua destilada a 4oC.

5.4.4 Interferencia

En caso en el cual la muestra no flote fácilmente, añadir gran parte de ella a un

contenedor sin ejercer presión.

Al añadir agua destilada al contenedor, tener cuidado que las burbujas de aire no queden

atrapadas en el lodo o en el contenedor.

5.4.5 Referencia

EPA [1983]. Methods for chemical analysis of wáter and wastes. 2ª edición. USA.

67

5.5 Determinación de sólidos totales y fracción de sólidos volátiles.

5.5.1 Aplicación

Este método se puede aplicar para determinar el total de sólidos, así como la fracción fija

y volátil en muestras sólidas y semisólidas como sedimentos de ríos y lagos, lodos

separados del agua y de la planta de tratamiento de aguas de desecho, tortas de lodos

obtenidas en la filtración al vacío, centrifugación y lodos provenientes de otros tipos de

tratamiento de deshidratación.

5.5.2 Método

SM 2540G: Sólidos totales, fijos y volátiles en muestras sólidas y semisólidas.

5.5.3 Principio

Sólidos totales

La muestra es evaporada en una capsula de porcelana previamente pesada y secada

hasta un peso constante en un horno con temperatura entre 103 – 105 oC. El aumento de

peso respecto a la capsula de porcelana vacía representa los sólidos totales.

Sólidos volátiles y solidos fijos

El residuo obtenido después del secado es llevado a ignición a una temperatura de 550 oC

hasta obtener un peso constante. Los residuos de sólidos representan la fracción de

sólidos fijos, mientras que el peso perdido durante la ignición son los sólidos volátiles.

5.5.4 Interferencia

La determinación tanto de sólidos totales como sólidos volátiles, están sujetos a un error

negativo debido a la perdida de carbonato de amonio y materia orgánica volátil durante el

secado. Este efecto suele ser más pronunciado con sedimento y especialmente con lodos

y tortas de lodos.

68

Se debe de observar el tiempo y temperatura de ignición para controlar las pérdidas de

sales inorgánicas volátiles si estas representan un problema.

Realizar todas las mediciones de peso de manera rápida, ya que las muestras húmedas

tiende a perder peso por la evaporación. Después de secar o llevar a ignición, los

residuos son muy higroscópicos y rápidamente absorben humedad del aire.

5.5.5 Referencia

APHA, AWWA, WEF [1995] Standard methods for examination of water and wastewater.

19a Edición Pág 2-5

69

5.6 Determinación de humedad

5.6.1 Aplicación

Este método puede ser utilizado para la determinación de materia seca y contenido de

agua en base de masa para muestras de lodos líquidos, semisólidos o sólidos, así como

sedimentos, desechos y todo tipo de muestra de suelos.

5.6.2 Método

Determinación de residuo seco y contenido de agua (base másico) en sedimentos, lodos,

desechos y suelos – Método Gravimétrico.

Basado en la norma ISO 11465: 1993 (Calidad de lodos – Determinación de materia seca

y contenido de agua en una base másica – Método Gravimétrico) y en el Estándar

Europeo EN 12880:2000 (Caracterización de lodos – determinación de residuo seco y

contenido de agua)

5.6.3 Principio

Las muestras se secan hasta obtener un peso constante en un horno a 105 oC. La

diferencia en la masa antes y después del proceso de secado se utiliza para determinar la

materia seca y el contenido de agua.

5.6.4 Interferencia

Las muestras pueden cambiar químicamente durante el proceso de secado.

En la determinación del contenido de agua, las sustancias volátiles son incluidas también

ya sea de forma parcial o total.

En el caso de muestras con un alto contenido de sólidos (porcentaje de materia seca

≥30%) existe un riesgo que una cantidad de agua quede atrapada en la muestra después

del secado.

70

La descomposición de la materia orgánica puede, en general, ser descuidada a esta

temperatura. Sin embargo, para muestras de suelo con un alto contenido de materia

orgánica (> 10% (m / m)), el método de secado debe de adaptarse y en estos casos, la

muestra debe ser secado a una masa constante a 50oC. El uso de un vacío acelerará la

operación.

5.6.5 Materiales y Equipo

Capsula de porcelana de 100 ml

Horno para secar que opere entre 103 oC a 105 oC

Balanza Analítica con precisión de 0.01 g

Baño térmico

Desecador

Probeta

Beaker

5.6.6 Requisitos Previos

Preparación de capsula de porcelana

1. Colocar una cápsula de evaporación en el horno de secado fijado a 105 oC durante

un mínimo de 30 minutos.

2. Enfriar a temperatura ambiente en un desecador con la tapa cerrada.

3. Después de enfriar, pesar la capsula de porcelana en la balanza analítica.

5.6.7 Procedimiento

1. Colocar entre 25 a 50 g de la muestra en la capsula de porcelana y pesar.

2. Colocar la capsula de porcelana que contiene la muestra en el horno a una

temperatura de 105 oC por 8 a 12 horas.

3. Hay un riesgo de la formación de una torta en la superficie. La formación de dicha

torta impide un secado uniforme; para evitar esto, una varilla de vidrio puede ser

71

pesado junto con la capsula de porcelana. Si la formación de la torta se produce

durante el secado, la varilla de vidrio se utiliza para agitar el lodo y así llevar el líquido

hacia la superficie para que entre en contacto con aire caliente.

4. En el caso de muestras que contienen cantidades considerables de agua, es preferible

realizar una evaporación previa (utilizando un baño térmico) antes de pesar la

muestra junto con el crisol; con el fin de eliminar la mayor parte del agua y así evitar

la pérdida de sustancias por salpicaduras.

5. Después de sacar la muestra del horno llevar a un desecador y dejar enfriar.

6. Una vez que la capsula de porcelana ha enfriado se pesa.

7. Colocar la capsula nuevamente en el horno a una temperatura de 105 oC durante una

hora.

8. Repetir paso 5,6 y 7 hasta obtener una masa constante que no debe de diferir en más

de 0.5% o 2mg del valor anterior.

5.6.8 Cálculos

El contenido de agua es expresado como porcentaje de masa o gramos por cada

kilogramo utilizando la ecuación 6.1.

Wc =mb - mc

mb - ma

×f (Ec.6.1)

Wc = es el contenido de agua en porcentaje o en gramos por kilogramo.

ma = Es la masa de la capsula del crisol vacío en gramos.

mb = Es la masa de la capsula de porcelana que contiene la muestra en gramos.

mc = Es la masa de la capsula de porcelana que contiene la materia seca en gramos.

f es un factor de conversión, f = 100 para expresiones cuyo resultado se desean en

porcentaje, mientras que f = 1000 para expresión en g/Kg.

5.6.9 Referencia

CEN [2003] Chemical Analyses – Determination of dry matter and water content on a

mass basis in sediment, sludge, soil, and waste – Gravimetric method.[En línea] <

http://www.ecn.nl/docs/society/horizontal/hor_desk_17_annex2.pdf>

[Consulta:15/06/2013].

72

5.7 Determinación de metales inorgánicos

5.7.1 Aplicación

Este método es aplicable para la determinación de antimonio, bismuto, cadmio, calcio,

cesio, cromo, cobalto, cobre, plomo, litio, magnesio, manganeso, níquel, paladio, platino,

potasio, rodio, rutenio, plata, sodio, estroncio, talio, estaño y zinc.

5.7.2 Método

Determinación de metales por espectrometría de absorción atómica utilizando método de

flama directa aire – acetileno: Método SM 3111B

5.7.3 Principio

En la espectroscopia de absorción atómica por medio de flama, la muestra es aspirada en

una flama y atomizada. Un haz de luz se dirige a través de la flama en un monocromador,

y sobre un detector que determina la cantidad de luz absorbida por el elemento atomizado

en la flama. Para algunos metales, la absorción atómica exhibe una sensibilidad superior

sobre la emisión de la flama. Porque cada metal tiene su propia característica longitud de

onda de absorción una lámpara de fuente compuesta de ese elemento es utilizada; esto

hace que el método sea relativamente libre de interferencias de radiación o espectral. La

cantidad de energía de la longitud de onda característica que es absorbida en la flama es

proporcional a la concentración del elemento en la muestra a un rango de concentración

limitado.

5.7.4 Interferencia

Interferencias químicas

Muchos metales se pueden determinar por aspiración directa de la muestra en una llama

de aire-acetileno. La interferencia más problemática es denominada del tipo "químico" y

es el resultado de la falta de absorción por átomos ligados en combinación molecular en

73

la llama. Esto puede ocurrir cuando la llama no es lo suficientemente caliente como para

disociar las moléculas o cuando el átomo disociado se oxida inmediatamente a un

compuesto que no se disociará más allá de la temperatura de la llama.

Tales interferencias pueden ser reducidas o eliminadas mediante la adición de elementos

o compuestos específicos de la solución muestra. Por ejemplo, la interferencia de fosfato

en la determinación de magnesio se puede superar mediante la adición de lantano. Del

mismo modo, la introducción de calcio elimina la interferencia de sílice en la

determinación de manganeso.

La aspiración de soluciones que contienen altas concentraciones de sólidos disueltos a

menudo da como resultado la acumulación de sólidos en la cabeza del quemador. Esto

requiere el apagado frecuente de la llama y la limpieza de la cabeza del quemador.

Preferiblemente usar una corrección de fondo en análisis que contienen más de 1% de

sólidos, especialmente cuando la línea de resonancia primaria del elemento de interés

está por debajo de 240 nm.

Corrección de fondo : La absorción molecular y la dispersión de la luz causada por

partículas sólidas en la llama pueden causar valores erróneamente altos de absorción

resulta en errores positivos. Cuando se producen estos fenómenos, se debe de utilizar

la corrección de fondo para obtener valores exactos. Para esto se puede utilizar

cualquiera de los tres tipos de corrección de fondo: fuente - continua, Zeeman o

corrección Smith-Hieftje.

Corrección de fondo fuente – continua : utiliza ya sea una lámpara de cátodo hueco

lleno de hidrógeno con un cátodo de metal o una lámpara de arco de deuterio. Cuando

tanto la fuente de la línea de la lámpara de cátodo hueco y la fuente de radiación

continua se colocan en la misma trayectoria óptica y comparten el tiempo, el fondo de

banda ancha a partir de la señal elemental se resta electrónicamente, y la señal

resultante será de compensada de fondo.

Corrección de fondo Zeeman : Esta corrección se basa en el principio de que un

campo magnético divide la línea espectral en dos haces de luz linealmente polarizados

paralelos y perpendiculares al campo magnético. Uno es llamado componente pi (π) y

el otro el componente sigma (σ). Estos dos haces de luz tienen exactamente la misma

longitud de onda y se diferencian sólo en el plano de polarización. La línea π será

74

absorbida tanto por los átomos del elemento de interés y por el ambiente causado por

la absorción de ancho de banda y la difusión de luz de la muestra matriz. La línea σ

será absorbida solamente por el fondo.

Corrección Smith – Hieftje : Esta corrección se basa en el principio de que la

absorbancia medida para un elemento específico se reduce a medida que la corriente

de la lámpara de cátodo hueco se incrementa mientras que la absorción de sustancias

absorbentes no específicos sigue siendo idéntica en todos los niveles presentes.

Cuando se aplica este método, la absorbancia a un modo de alta corriente se resta de

la absorbancia a un modo de baja corriente. En estas condiciones, cualquier

absorbancia debido a un ambiente no específico se resta a y se corrige.

5.7.5 Referencia

APHA, AWWA, WEF [1995] Standard methods for examination of water and wastewater.

19a Edición Pág 3-9, 3-13.

75

5.8 Determinación de Mercurio

5.8.1 Aplicación

Este método es un procedimiento de absorción atómica de vapor frío para la medición de

muestras de suelos, sedimentos, y todo tipo de lodos para la medición de mercurio total

(orgánico e inorgánico).

5.8.2 Método

Mercurio en desechos sólidos y semisólidos por la técnica manual de vapor frío: Método

SW 846 - 7471B

5.8.3 Principio

Antes del análisis, las muestras sólidas o semisólidas deben ser preparadas de acuerdo a

los procedimientos descritos por el método.

Este método utiliza de absorción atómica de vapor frío y se basa en la absorción de la

radiación en la longitud de onda de 253,7 nm por vapor de mercurio. El mercurio se

reduce al estado elemental y se airea a partir de una solución en un sistema cerrado. El

vapor de mercurio pasa por una cámara situada en la trayectoria de la luz de un

espectrofotómetro de absorción atómica. La absorbancia (altura de pico) se mide como

una función de la concentración de mercurio.

El límite de detección instrumento típico (IDL) para este método es de 0.0002 mg / L.

5.8.4 Interferencia

Los solventes, reactivos, material de vidrio, y otros equipos de procesamiento de

muestras pueden producir efectos y / o interferencias con el análisis de la muestra, por lo

que se debe demostrar que todos estos materiales están libres de interferencias en las

condiciones del análisis mediante el análisis utilizando un blanco.

76

Selección específica de los reactivos y la purificación de los disolventes por destilación en

todos los sistemas de vidrio puede ser necesaria.

Se añade permanganato de potasio para eliminar posibles interferencias de sulfuro.

Concentraciones tan altas como 20 mg / Kg de sulfuro, como sulfuro de sodio, no

interfieren con la recuperación de mercurio inorgánico añadido en agua para reactivos.

El cobre también interfiere, sin embargo, las concentraciones de cobre de alrededor de 10

mg / kg no tienen efecto sobre la recuperación de mercurio a partir de muestras

adicionadas.

Las muestras altas en cloruros requieren permanganato adicional (alrededor de 25 ml)

porque, durante la etapa de oxidación, los cloruros se convierten en cloro libre, que

también absorbe la radiación de 254 nm. Por lo tanto, debe tenerse cuidado para

asegurar que el cloro libre está ausente antes de que se reduzca el mercurio. Esto se

puede lograr mediante el uso de un exceso de reactivo de sulfato de hidroxilamina (25

ml). Además, el espacio de aire muerto en la botella de DBO debe purgarse antes de la

adición de sulfato de estaño. Alternativamente, la muestra puede dejarse en reposo

durante al menos una hora bajo una campana (sin purga activa) para eliminar el cloro.

Ciertos materiales orgánicos volátiles que absorben a esta longitud de onda también

pueden causar interferencias. Una ejecución preliminar sin reactivos puede ser usada

para determinar si este tipo de interferencia está presente.

5.8.5 Referencia

EPA [2007] Method 7471B: Mercury in solid or semisolid waste (manual cold-vapor

technique). [En línea] USA: <

http://www.epa.gov/osw/hazard/testmethods/sw846/pdfs/7471b.pdf> [Consulta:

20/06/2013].

77

5.9 Espectrometría de emisión atómica con plasma acoplado inductivamente

5.9.1 Aplicación

Este método es aplicado en la determinación de elementos traza, incluyendo metales, en

aguas subterráneas, suelos, lodos, sedimentos y otros residuos sólidos.

Elementos que determina el método: Arsénico, berilio, bario, boro, cadmio, calcio, cromo,

aluminio, antimonio, cobalto, cobre, hierro, plomo, litio, mercurio, molibdeno, níquel,

fosforo, potasio, selenio, sílice, plata, sodio, estroncio, talio, estaño, titanio, vanadio.

5.9.2 Método

6010: Espectrometría de emisión atómica con plasma acoplado inductivamente (ICP-

AES).

5.9.3 Principio

Las muestras deben ser solubilizadas o digeridas antes del análisis utilizando los métodos

de preparación de muestra adecuados. El instrumento mide características del espectro

de emisión por espectrometría óptica. Las muestras son nebulizadas y el aerosol

resultante es transportado a la antorcha de plasma. El espectro de emisión de un

elemento específico es producido por un radio-frecuencia de plasma acoplado

inductivamente. Los espectros se dispersa por un espectrómetro de rejilla, y las

intensidades de las líneas de emisión son monitoreados por dispositivos fotosensibles.

5.9.4 Interferencia

Las interferencias espectrales son causadas por la emisión de fondo de fenómenos

continuos o de combinación, la luz difusa de la línea de emisión de elementos de alta

concentración, la superposición de una línea espectral de otro elemento, o se superponen

sin resolver espectros de banda molecular.

Correcciones interelementales varían para la misma línea de emisión entre instrumentos

debido a diferencias en la resolución, según lo determinado en la rejilla, la entrada y

78

ancho de la ranura de salida, y por el orden de dispersión. Las correcciones

interelementales también varían dependiendo de la elección de los puntos de corrección

de fondo.

Los efectos de interferencia deben ser evaluados para cada instrumento individual, ya sea

configurado como un instrumento secuencial o simultáneo. Para cada instrumento, las

intensidades varían no sólo con la resolución óptica, sino también con las condiciones de

funcionamiento (como la energía y el caudal de argón). Al utilizar las longitudes de onda

recomendadas, el analista es requerido  para determinar y documentar por cada longitud

de onda  el efecto de las interferencias referenciadas en la tabla 2 de EPA en el método

6010, así como cualquier otra sospecha de interferencia que puede ser específica al

instrumento.

Los usuarios de los instrumentos secuenciales deben verificar la ausencia de interferencia

espectral mediante el escaneo en un rango de 0.5 nm centrada en la longitud de onda de

interés para varias muestras. La gama para el plomo, por ejemplo, sería 220.6 a 220.1

nm. Este procedimiento debe repetirse cada vez que una nueva matriz se va a analizar y

cuando una nueva curva de calibración se va a preparar utilizando diferentes condiciones

instrumentales.

Si la corrección de rutina está funcionando apropiadamente, la concentración de analito

determinado para análisis de cada solución de interferencia debe caer sin un rango de

concentración específica alrededor de la calibración del blanco. El rango de concentración

se calcula multiplicando la concentración del elemento de interferencia por el factor de

corrección probado y dividido por diez. Si después de la calibración del blanco la

concentración del analito aparente cae en dirección positiva o negativa, un cambio en el

factor de corrección de más del 10% debe ser sospechado. La causa del cambio debe ser

determinado y corregido y el factor de corrección actualizado. Las soluciones de

comprobación de la interferencia se deben analizar más de una vez para confirmar el

cambio que se ha producido.

Cuando se aplican correcciones interelementales, su exactitud debe ser verificada

diariamente, por medio de análisis de soluciones de comprobación de la interferencia

espectral. Los factores de corrección o matrices de corrección multifactoriales probadas a

diario deben estar dentro de los criterios de 20% durante cinco días consecutivos. Todos

los factores de corrección interelementales espectrales o matrices de corrección

79

multivariados deben ser verificados y actualizado cada seis meses o cuando se produce

un cambio de instrumentación, tal como uno en la antorcha, nebulizador, inyector, o

condiciones de plasma. Las soluciones estándar deben inspeccionarse para garantizar

que no hay contaminación que pueda ser percibida como una interferencia espectral.

Cuando no se utilizan correcciones interelementales, se requiere la verificación de la

ausencia de interferencia (Ver EPA método 6010).

Interferencias físicas son efectos asociados con la nebulización de la muestra y los

procesos de transporte. Los cambios en la viscosidad y tensión superficial pueden causar

inexactitudes significativas, especialmente en muestras que contienen alto contenido de

sólidos disueltos o concentraciones altas de ácido. Si se tienen interferencias físicas,

estas deben ser reducidas por medio de la dilución de la muestra, mediante el uso de una

bomba peristáltica, utilizando un estándar interno, o mediante el uso de un nebulizador de

alto contenido en sólidos.

5.9.5 Referencia

EPA [2007] Method 6010C: Inductively coupled plasma- atomic emission spectrometry [En

línea] USA: < http://www.epa.gov/osw/hazard/testmethods/sw846/pdfs/6010c.pdf >

[Consulta: 17/06/2013].

80

5.10 Determinación de materia orgánica

5.10.1 Aplicación

Este método es utilizado para muestras de lodos o de suelos.

5.10.2 Método

Walkley- Black: Determinación de materia orgánica

5.10.3 Principio

Este método emplea la oxidación de la materia orgánica mediante dicromato de potasio

en medio acido (H2SO4). La reacción toma el calor de la disolución del ácido, elevando así

la temperatura y logrando la oxidación del carbono orgánico. Posteriormente el dicromato

residual es titulado mediante una sal ferrosa. La materia orgánica del lodo o suelo se

obtiene indirectamente mediante la consideración que el 58% de la materia orgánica es

carbono.

5.10.4 Interferencia

La presencia de iones cloruro o ferrosos y óxidos de manganeso pueden afectar la

cuantificación de materia orgánica.

5.10.5 Equipo y materiales

3 Matraces Erlemmeyer de 250 mL por muestra

1 Matraz Erlemmeyer de 250 mL para el “blanco”

4 Vasos de precipitados de 100 mL

81

1 Probeta de 100 mL

1 Probeta de 10 mL

1 Pipeta graduada de 10 mL

1 Pipeta volumétrica de 5 mL

1 Espátula

1 Pizeta

1 Balanza analítica

1 Bureta de 25 mL

1 Soporte con pinzas para bureta

1 Reloj

5.10.6 Reactivos

Acido sulfúrico (H2SO4 (C))

Ácido fosfórico (H3PO4 (C))

Dicromato de potasio K2Cr2O7 0.3 M.

Sulfato Ferroso FeSO4 0.5 M.

Indicador bariosulfonato de difenilamina al 0.16%

5.10.7 Procedimiento

1. Pesar 0.6g de lodo seco y distribuir 0.2g en tres erlenmeyer.

2. Agregar 5ml de K2Cr2O7 0.3 M a cada erlenmeyer y en un erlenmeyer vacio preparar un

blanco.

3. Adicionar a cada erlenmeyer 10ml de H2SO4 (C) incluyendo el blanco.

4. Agitar durante 1 min cada erlenmeyer con la precaución que el lodo seco no se adhiera

a las paredes y reposar por 30min.

82

5. Agregar 100ml de agua destilada y 5ml de H3PO4 (C) .

6. Agregar 5 gotas de indicador bariosulfonato de difenilamina y titular con FeSO4 0.5 M

hasta un color verde esmeralda.

5.10.8 Calculo

Calculo de la concentración de sulfato ferroso

El cálculo de sulfato ferroso se realiza utilizando la ecuación 6.2.

N1V1=N2V2 (Ec. 6.2)

Reactivo 1: K2Cr2O7

Reactivo 2: FeSO4

N1= 1N

V1=5ml

N2= concentración FeSO4 a determinar.

V2= volumen gastado al titular el blanco

%MO=[ (VK2 Cr2 O7

) (NK2 Cr2 O7 )] - [ (VFeSO4

) (NFeSO4 ) ]

Peso de la muestra *0.69 (Ec. 6.3)

La ecuación 6.3, muestra el cálculo que se debe realizar para determinar el porcentaje de

materia orgánica. La concentración N FeSO4 se determina al titular el blanco. El V FeSO4

es el que se obtiene al titular cada una de las muestras.

5.10.9 Referencia

Valencia, C [2008]. Manual de laboratorio de edafología [en línea] México <

http://www.agricolaunam.org.mx/edafologia/PAPIME%20MANUAL%20LABORATORIO/

MANUAL%20EDAFOLOGIA%20%2008%20septiembre.pdf> [Consulta: 19/06/2013].

83

5.11 Determinación de Nitrógeno

5.11.1 Aplicación

Este método es aplicado a aguas superficiales, salinas, así como a residuos domésticos e

industriales. El método es aplicado a un rango de 0.1-20 mg/L TKN, el cual se puede

extender diluyendo la muestra.

5.11.2 Método

351.2: Determinación de nitrógeno kjeldahl total (TKN) mediante colorimetría

semiautomática.

5.11.3 Principio

La muestra es calentada en presencia de acido sulfúrico por 2h 30min, el residuo es

enfriado, diluido a 25ml y se analiza para determinar amoniaco. El TKN es la suma de

compuestos libre de amoniaco y nitrógeno orgánico, los cuales son convertidos en sulfato

de amonio bajo condiciones de digestión. El nitrógeno orgánico es la diferencia obtenida

entre el TKN y el amoniaco libre.

5.11.4 Interferencia

Las altas concentraciones de nitrato conllevan a valores bajos de TKN, si esto sucede las

muestras se deben de diluir y ser analizadas nuevamente.Contaminación en el agua,

cristalería y aparatos de procesamiento de la muestra.

5.11.5 Referencia

O`Dell, J [1993] Chemical Analyses – Determination of total kjeldahl nitrogen bye

semiautomated colorometry method. [En línea] <

84

http://water.epa.gov/scitech/methods/cwa/bioindicators/upload/2007_07_10_methods_met

hod_351_2.pdff> [Consulta: 16/06/2013].

5.12 Determinación de Carbono

5.12.1 Aplicación

Este método es aplicado a aguas superficiales, salinas, así como a residuos domésticos e

industriales. La medición carbono orgánico debe ser mayor a 1mg/l.

5.12.2 Método

9060A: Carbono orgánico total

5.12.3 Principio

El carbono orgánico en la muestra se convierte a dióxido de carbono por medio de

combustión catalítica o por oxidación química húmeda. El dióxido de carbono formado se

puede medir directamente por un detector infrarrojo o convertirse en metano para ser

medido por un detector de ionización por llama. La cantidad de dióxido de carbono o de

metano es directamente proporcional a la concentración de material carbonoso en la

muestra.

5.12.4 Interferencia

Los carbonatos y bicarbonatos deben ser removidos o contabilizarse en el cálculo final.El

procedimiento se aplica solo para muestras homogéneas que pueden ser insertadas

dentro del aparato de forma reproducible mediante una pipeta. La abertura de la pipeta

limita el tamaño máximo de partícula que puede ser incluida en la muestra.

5.12.5 Referencia

EPA [2007] Method 9060A: Total organic carbon [En línea] USA: <

http://www.epa.gov/osw/hazard/testmethods/sw846/pdfs/9060a.pdf > [Consulta:

21/06/2013].

85

5.13 Determinación de compuestos Organoclorados

5.13.1 Aplicación

Este método se puede usar para determinar las concentraciones de diversos plaguicidas

organoclorados en los extractos de las matrices de sólidos y líquidos, utilizando sílice

fundida, tubular – abierto, columnas capilares con detectores de captura de electrones

(ECD) o detectores de conductividad electrolítica (ELCD).

Los siguientes compuestos so por este método utilizando un sistema de análisis de una

sola o de doble columna: Aldrín, α-BHC, β-BHC, γ-BHC (Lindano), δ-BHC, cis-Clordano,

trans-Clordano, Clordano, Clorobencilato, 1,2-Dibromo-3-cloropropano (DBCP), 4,4'-

DDD, 4,4'-DDE, 4,4'-DDT, Dialato, Dieldrin, Endosulfán I, Endosulfán II, Endosulfan

sulfato, Endrín, Endrín aldehído, Endrin cetona, Heptacloro, Heptacloro epóxido,

Hexaclorobenzeno, Hexaclorociclopentadieno, Isodrin, Metoxicloro, Toxafeno.

5.13.2 Método

SW 846 Método 8081B: Plaguicidas Organoclorados utilizando cromatografía de gas.

5.13.3 Principio

Una cantidad de la muestra ya sea líquida o sólida es extraída utilizando la técnica de

extracción apropiada para la muestra matriz – especifica.

Las muestras acuosas pueden ser extraídas a un pH neutro con cloruro de metileno

utilizando la técnica apropiada (indicada en el método), mientras que las muestras sólidas

pueden ser extraídos con hexano-acetona (1:1) o cloruro de metileno-acetona (1:1)

utilizando el Método 3540 (Soxhlet), Método 3541 (automatizado de Soxhlet), Método

3545 (extracción de fluido a presión), Método 3546 (extracción por microondas), Método

3550 (extracción por ultrasonidos), Método 3562 (extracción de fluido supercrítico), u otra

técnica o disolventes apropiados.

86

Una variedad de pasos de limpieza son necesarios para realizar el extracto, dependiendo

de la naturaleza de las interferencias de la matriz y los analitos objetos. Las limpiezas

sugeridos por el método incluyen utilización de alúmina (Método 3610), Florisil, gel de

sílice (Método 3630), y azufre (Método 3660), entre otros.

Después de la limpieza, el extracto se analizó mediante la inyección de una parte alícuota

de medida en un cromatógrafo de gases equipado con una columna calibre estrecho o de

gran calibre capilar de sílice fundida, y, o bien un detector de captura de electrones (GC /

ECD) o un detector de conductividad electrolítica (GC / ELCD).

5.13.4 Interferencia

Los solventes, reactivos, material de vidrio, y otros equipos de procesamiento de

muestras pueden producir efectos y / o interferencias con el análisis de la muestra, por lo

que se debe de demostrarse que está libre de interferencias en las condiciones del

análisis utilizando un blanco. Selección específica de los reactivos y la purificación de los

disolventes por destilación en todos los sistemas de vidrio puede ser necesaria.

Interferencias co-extraídas de las muestras varían considerablemente a partir de residuos

a residuos. Mientras que las técnicas generales de limpieza es referenciada o se

proporcionada como parte de este método, las muestras únicas pueden requerir enfoques

de limpieza adicionales para alcanzar grados deseados de la exclusión y cuantificación.

Fuentes de interferencias en este método se pueden agrupar en tres grandes categorías,

de la siguiente manera:

Disolventes contaminados, reactivos, o el hardware de procesamiento de

muestras.

Contaminación en el cromatografo (CG) en el gas portador, piezas, superficies de

columnas, o las superficies del detector.

Compuestos extraídos de la matriz de la muestra a la que el detector responderá.

Interferencias por ésteres de ftalato introducidos durante la preparación de la muestra

pueden plantear un problema importante en las determinaciones de plaguicidas.

Interferencias de ésteres de ftalato se pueden minimizar evitando el contacto con

cualquier material de plástico y comprobando todos los disolventes y reactivos para

ftalato de contaminación.

87

La contaminación cruzada por la limpieza del vidrio se produce habitualmente cuando los

plásticos se manejan durante las etapas de extracción, sobre todo cuando se manejan

superficies de contacto con el medio disolvente. El vidrio debe limpiarse cuidadosamente.

Limpiar todo el material de vidrio tan pronto como sea posible después de su uso con un

enjuague del último disolvente utilizado. Esto debe ser seguido por un lavado con

detergente y agua caliente, por ultimo enjuagar con agua del grifo y agua destilada.

Escurrir la cristalería y secarlo en un horno a 130 oC por varias horas, o enjuagar con

metanol y desagüe. Guarde recipientes de vidrio secos en un ambiente limpio. (Otros

procedimientos de limpieza de material de vidrio adecuado se pueden emplear.)

La presencia de azufre dará lugar a picos anchos que interfieren con la detección de

plaguicidas organoclorados principios de elución, este tipo de contaminación es de

esperar con muestras de sedimentos.

Las ceras, lípidos, y otros materiales de alto peso molecular se pueden retirar por la

limpieza con gel cromatografía de permeación (Método 3640).

Otros pesticidas derivados halogenados o productos químicos industriales pueden

interferir con el análisis de los plaguicidas. Ciertos pesticidas organofosforados

coeluyentes pueden eliminarse utilizando el Método 3640 (GPC - opción de plaguicidas).

Clorofenoles coeluyentes pueden ser eliminados mediante el uso de método 3630 (gel de

sílice), Método 3620 (Florisil), o el método 3610 (alúmina), de la guía de métodos SW 846

de EPA.

Bifenilos policlorados (PCB) también pueden interferir con el análisis de los plaguicidas

organoclorados. El problema puede ser más grave para el análisis de analitos de multiple

componentes tales como clordano, toxafeno, y estrobano. Si se sabe o se espera que

ocurra que exista precensia de PCB, el analista debe consultar Métodos 3620 y 3630 (SW

846 de EPA) para las técnicas que pueden utilizarse para separar los pesticidas de los

PCB.

88

5.13.5 Referencia

EPA [2007] Method 8081B: Organochlorine pesticides by gas chromatography. [En línea]

USA: < http://www.epa.gov/osw/hazard/testmethods/sw846/pdfs/8081b.pdf> [Consulta:

21/06/2013].

89

5.14 Determinación de Benceno

5.14.1 Aplicación

Este método se utiliza para determinar las concentraciones de compuestos orgánicos

volátiles, y algunos compuestos orgánicos semivolátiles bajo punto de ebullición, en una

variedad de muestras de residuos líquidos, sólidos, y aceitosa, así como tejidos de

animales. Este método es aplicable a casi todos los tipos de muestras sin agua, suelo,

sedimentos, lodos y aceites.

Este método se puede utilizar para cuantificar los compuestos orgánicos más volátiles que

tienen un punto de ebullición por debajo de 245 oC y un coeficiente de partición agua-a-

aire por debajo de 15.000 e incluye compuestos que son miscibles con agua; entre los

que se puede mencionar: Acetona, acetonitrilo, Acetofenona carboxilasa , Anilina,

Benceno, Bromoclorometano, Bromodiclorometano, Bromometano, n-Butilbenceno,

Disulfuro de carbono , Tetracloruro de carbono, Clorobenceno, Clorodibromometano,

Cloroetano, Cloroformo, Clorometano ,2-Clorotolueno, 4-Clorotolueno, Éter etílico, Etanol,

Acetato etílico, Etilbenceno, 2-Hexanona, Yodometano, Alcohol isobutil, Isopropilbenceno,

p-Isopropiltolueno, Cloruro de metileno, Naftaleno, Propionitrilo, , n-Propilbenceno,

Piridina, Estireno, Tetracloroeteno, Tolueno, Tricloroeteno , Triclorofluorometano,

Cloruro de vinilo, o-Xileno, m-Xileno, p-Xileno , entre otros.

5.14.2 Método

SW 846 Método 8261: Compuestos orgánicos volátiles por destilación al vacío en

combinación de cromatografía de gases / espectrometría de masa.

5.14.3 Principio

Una alícuota de una muestra líquida, sólida, o de tejido se transfiere a un matraz de

muestra, que se adjunta después al aparato de destilación al vacío. Los tamaños de las

muestras pueden variar dependiendo de los requisitos analíticos, durante el uso de la

misma curva de calibración. Las correcciones de sustitución serán compensadas por las

variaciones de tamaño de la muestra.

90

La presión de la cámara de la muestra se reduce utilizando una bomba de vacío y se

mantiene en aproximadamente 10 torr (la presión de vapor de agua) para eliminar el agua

de la muestra. El vapor se hace pasar sobre un serpentín del condensador enfriado a 5oC

lo que da como resultado la condensación de vapor de agua. El destilado condensado es

atrapado criogénicamente en una sección de tubo de acero inoxidable enfriado a la

temperatura del nitrógeno líquido (-196 oC).

Después de un período de destilación apropiada, que puede variar debido a la matriz o

grupo de analito, el condensado contenido en el criotrampa se desorba térmicamente y se

transfiere al cromatógrafo de gas utilizando helio como gas portador.

Los analitos eluidos de la columna cromatográfica de gas se introducen en el

espectrómetro de masa a través de un separador de chorro o una conexión directa.

La cuantificación se lleva a cabo en tres pasos específicos:

El primer paso es la medición de la respuesta de cada analito en el espectrómetro de

masas. La cantidad (masa) de analito introducido en el espectrómetro de masas se

determina mediante la comparación de la respuesta (área) de la cuantificación de iones

para el analito a partir de un análisis de la muestra a la respuesta de iones de

cuantificación generada durante la calibración inicial. El segundo paso es la determinación

de la recuperación sustituto y del analito. Por último, utilizando la recuperación predicha,

tamaño de la muestra, y la cantidad de analito detectada en el espectrómetro de masas,

se calcula la concentración de analito.

5.14.4 Interferencia

Los solventes, reactivos, material de vidrio, y otros equipos de procesamiento de

muestras pueden producir efectos y / o interferencias con el análisis de la muestra. Todos

estos materiales deben ser a estar libre de interferencias en las condiciones del análisis,

por lo que es necesario realizar un análisis de utilizando un blanco.

Interferencias de destilados a partir de la muestra pueden variar de una fuente a otra,

dependiendo de la muestra o de la matriz en particular. El sistema de análisis debe ser

revisado para asegurar la libertad de interferencias mediante el análisis de métodos que

91

utilizan los espacios en blanco en las condiciones analíticas idénticas utilizadas para las

muestras.

El laboratorio donde el análisis se va a realizar debe estar completamente libre de

disolventes. Muchos disolventes comunes, como la acetona y cloruro de metileno, se

encuentran con frecuencia en el aire de laboratorio a niveles bajos. La muestra de la

cámara de recepción debe ser cargada en un ambiente limpio para eliminar la posibilidad

de contaminación a partir de fuentes ambientales.

Las muestras pueden contaminarse durante el transporte. Blancos de campo y viaje

deben ser analizados para asegurar la integridad de la muestra transportada. Se

recomienda que siempre que sea posible, las alícuotas de muestra y sustitutos se

transfieren directamente a matraces de muestra en el campo, se pesen y se sellen

usando Viton® (o equivalente).

Impurezas en el gas de purga y a partir de compuestos orgánicos a cabo de la

desgasificación de la representa la mayoría de los problemas de contaminación. El

sistema de análisis debe demostrar estar libre de la contaminación en las condiciones del

análisis mediante la inclusión del análisis de blancos a los reactivos. Todas las líneas de

gas deben estar equipados con trampas para eliminar los hidrocarburos y oxígeno.

5.14.5 Referencia

EPA [2007] Method 8261: Volatile organic compounds by vacuum distillation in

combination with gas chromatography/mass spectrometry (VD/GC/MS). [En línea] USA: <

http://www.epa.gov/osw/hazard/testmethods/sw846/pdfs/8261.pdf > [Consulta:

21/06/2013].

92

5.15 Determinación de coliformes fecales.

5.15.1 Aplicación

Este método describe el procedimiento de fermentación por tubos múltiples [también

llamado como procedimiento del número más probable (NMP)] para la detección y

enumeración de bacterias coliformes fecales, incluyendo Escherichia coli que están

presente en los lodos. Estos métodos utilizan medios de cultivo específicos y la

temperatura elevada para aislamiento y enumeración de organismos coliformes fecales.

5.15.2 Método

EPA 1680: Coliformes fecales en biosólidos por el procedimiento de fermentación de

tubos múltiples.

5.15.3 Principio

Las densidades de coliformes fecales de los los pueden ser determinados por el

procedimiento NMP utilizando dos opciones de medios de cultivo.

Prueba utilizando caldo lauril triptosa (LTB), además de un paso de confirmación

con caldo EC.

Se requiere un mínimo de cuatro diluciones de la muestra. Cada dilución de la muestra se

inocula en cuatro tubos de ensayo, que contiene caldo LTB estéril y un tubo de Durham

invertido (producción de gas).

Los tubos con LTB con la muestra se incuban en un baño de agua a 35 ° C. Después de

24 horas, los tubos se examinan para observar el crecimiento de bacterias y la

producción de gas. La producción de gas es observada mediante la formación de

burbujas de gas dentro del tubo de Durham. Los tubos negativos se incuban de nuevo

durante 24 horas y son reevaluados. Si no se producen gases en el medio LTB en 48 es

una prueba da negativo.

Tubos con medio EC se incuba con una porción de las muestras que resultaron positivos

utilizando caldo LTB en un baño de agua a 44,5 ° C durante 24 horas. La producción de

93

gas en caldo EC durante 24 horas se considera una reacción positiva de coliformes

fecales. Si no hay presencia de gas indica que no hay coliformes fecales.

Prueba de un solo paso directo con medio A-1.

Se requiere un mínimo de cuatro diluciones de la muestra. Cada dilución de la muestra se

inocula en cuatro tubos de ensayo, que contiene medio A - 1 estéril y un tubo de Durham

invertido (producción de gas).

Los tubos con muestra se incuban en un baño de agua a 35 ° C durante 3 horas,

después se transfiere a un baño de agua a 44,5 ° C. Después de 21 horas, los tubos se

examinan para observar el crecimiento y la producción de gas. La producción de gas en

24 horas o menos es una reacción positiva que indica la presencia de coliformes fecales.

5.15.4 Interferencia

Procedimiento NMP: Puesto que los cuadros de NPM se basan en una distribución de

Poisson, si la muestra no se mezcla adecuadamente para asegurar una distribución igual

de células bacterianas antes de retirar porciones, el valor del NPM será una mala

representación de la densidad bacteriana.

5.15.5 Referencia

EPA [2002] Method 1680: Fecal Coliforms in Biosolids by Multiple-Tube Fermentation

Procedures. [En línea] USA: <

http://water.epa.gov/scitech/methods/cwa/bioindicators/upload/2008_11_25_methods_met

hod_biological_1680-bio.pdf> [Consulta: 21/06/2013].

94

5.16 Determinación de Salmonella.

5.16.1 Aplicación

Este método sirve para la detección y recuento de Salmonella spp. en los lodos de las

aguas residuales tratadas por medio de enriquecimiento, selección y caracterización. A

pesar que puede ser utilizado para la detección de bacterias Salmonella spp., este

método no puede diferenciar entre serovariedades de Salmonella spp.

5.16.2 Método

EPA 1682: Salmonella spp. en biosólidos por caracterización bioquímica, enriquecimiento

y selección.

5.16.3 Principio

El caldo de enriquecimiento de Selenito Verde Brillante con Sulfa (SBG), el agar

semisólido modificado Rappaport-Vasilliadis (MSRV) y el caldo Rappaport-Vasilliadis (RV)

se presentan como procedimientos en el Método 1682 para aportar la enumeración de

Salmonella spp. en lodos basado en el número más probable (NMP).

La determinación de Salmonella spp. implica la siembra inicial en el medio ya sea SBG

selectivo, el en caldo de enriquecimiento soja tríptico (TSB) o en el medio de pre-

enriquecimiento de agua de peptona tamponada con fosfato (BPW) más el

enriquecimiento en caldo de RV. Los resultados positivos del medio SBG son sembrados

o colocados en un medio selectivo y de siembra diferencial agar xilosa-lisina desoxicolato

(XLD) y agar lisina hierro modificado (MLIA). Esos organismos que exhiben crecimiento

en TSB se manchan sobre el medio selectivo MSRV. Los Tubos con RV positivos se

aíslan sobre agar lisina-manitol-glicerol (LMG) y se purificaron en agar MacConkey. Las

pruebas confirmatorias para los tres tipos de procedimientos se realizan con agar lisina-

hierro (LIA), agar triple azúcar-hierro (TSI) y medio de prueba de ureasa, seguido de

tipificación serológica positiva utilizando antisueros polivalentes. La determinación de

porcentaje total de sólidos se lleva a cabo sobre una muestra representativa de biosólidos

para los cálculos de peso seco NMP / g.

95

5.16.4 Interferencia

Procedimiento NMP: Puesto que los cuadros de NPM se basan en una distribución de

Poisson, si la muestra no se mezcla adecuadamente para asegurar una distribución igual

de células bacterianas antes de retirar porciones, el valor del NPM será una mala

representación de la densidad bacteriana.

Estimaciones bajas de Salmonella spp. puede ser causada por la presencia de un alto

número de organismos competidores o inhibidora, o sustancias tóxicas tales como

metales o compuestos orgánicos.

Las bacterias que compiten con Salmonella spp., tales como Proteus, pueden crecer

demasiado el medio y evitar la detección.

5.16.5 Referencia

EPA [1998] Method 1682: Salmonella spp. in Biosolids by Enrichment, Selection and

Biochemical Characterization [En línea] USA: <

http://water.epa.gov/scitech/methods/cwa/bioindicators/upload/2008_11_25_methods_met

hod_biological_1682-bio.pdf> [Consulta: 18/06/2013].

96

5.17 Determinación de Huevos de Helminto

5.17.1 Aplicación

Este método se puede utilizar para determinar total de parásitos, Ascaris total, Ascaris

viable, Trichuris, Hymenolepis, Toxocara y puede ser aplicado a lodos de aguas

residuales, asi como otros materiales sólidos y semisólidos.

5.17.2 Método

Método analítico para la determinación de Huevos de Helminto viable: EPA 600/1- 18-014.

5.17.3 Principio

Este procedimiento identifica, cuantifica y determina la variabilidad de diferentes tipos de

huevos de parásitos intestinales. Las muestras sólidas son mezcladas con una solución

buffer que contiene un surfactante. La mezcla se tamiza para eliminar las partículas

grandes. Los sólidos en el la porción tamizada sedimenta y el supernadante es

decantado. El sedimento es sometido a una centrifugación utilizando Sulfato de zinc. Este

procedimiento de flotación produce unas posibles capas que contienen Ascaris y otros

huevos de parásitos. Material proteico es removido por un paso de extracción con

alcohol/éter ácido y el extracto obtenido es incubado a 26oC hasta que los huevos de

Ascaris lumbricoides var. estén completamente embrionados. Luego el extracto es

examinado en microscopio. El conteo de huevos se realiza utilizando el conteo de

Sedgwick – Rafter.

5.17.4 Interferencia

La concentración de la muestra aumenta la probabilidad de que se detectará huevos si se

encuentran en la muestra.

La prueba requiere un entrenamiento intensivo para que el analista pueda identificar los

huevos en una mezcla compleja de escombros y para determinar la viabilidad.

97

La prueba puede llegar a tomar hasta cinco semanas para completarse incluyendo el

proceso de muestreo y la incubación.

Numerosas transferencias de la muestra a un nuevo contenedor puede disminuir la

recuperación de huevos nativos.

5.17.5 Referencia

EPA [1992] Control of Pathogens and Vector Attraction in Sewage Sludge [En línea] USA:

http://nepis.epa.gov/Adobe/PDF/30004KS2.pdf [Consulta: 10/06/2013].

98

5.18 Determinación del contenido total de carbono, hidrógeno y nitrógeno

5.18.1 Aplicación

Este método se puede utilizar para la determinación de carbono, hidrógeno y nitrógeno en

biocombustibles sólidos.

5.18.2 Método

CEN/TS 15104: Biocombustibles sólidos - Determinación del contenido total de carbono,

hidrógeno y nitrógeno.

5.18.3 Principio

Una masa conocida de la muestra se quema en oxígeno, o en una mezcla de gas

portador de oxígeno, en condiciones tales que se convierte en ceniza y productos

gaseosos de la combustión. Estos consisten principalmente de dióxido de carbono, vapor

de agua, nitrógeno elemental y / u óxidos de nitrógeno, óxidos y oxiácidos de azufre y

haluros de hidrógeno. Los productos de la combustión son tratados para asegurar que

cualquier hidrógeno asociado con azufre o haluros de productos de la combustión se

libera en forma de vapor de agua. Los óxidos de nitrógeno se reducen a nitrógeno

elemental, y los productos de la combustión que puedan interferir con los procedimientos

de análisis de gas posteriores se eliminan. El dióxido de carbono, vapor de agua y

fracciones de masa de nitrógeno de la corriente de gas se determina cuantitativamente a

continuación, por los procedimientos instrumentales de análisis de gas apropiados.

5.18.4 Referencia

EVS [2005] Solid biofuels - Determination of total content of carbon, hydrogen and

nitrogen - Instrumental methods [En línea] Estonia: http://www.evs.ee/preview/cen-ts-

15104-2005-en.pdf [Consulta: 25/06/2013].

99

5.19 Determinación del contenido total de azufre, cloro, flúor y bromo.

5.19.1 Aplicación

Este método especifica la determinación de S, Cl, F y Br en combustibles sólidos

recuperados de diverso origen y la composición después de la combustión en atmósfera

de oxígeno. Este método es aplicable para las concentraciones de más de 0,025 g / kg,

dependiendo del elemento y de la técnica de determinación. En el caso de flúor este

método es aplicable para la concentración de más de 0,015 g / kg.

5.19.2 Método

EN 15408:2011: Biocombustibles sólidos - Determinación del contenido total de azufre,

cloro, flúor y bromo.

5.19.3 Principio

Este método consiste en un procedimiento de combustión de oxígeno seguido por la

captura de azufre, cloruro, fluoruro y bromuro en una solución absorbente y la

determinación posterior por diferentes técnicas. Alternativamente, las técnicas directas

automáticas se pueden utilizar para la determinación de S y Cl.

5.19.4 Referencia

EVS [2011] Solid recovered fuels - Methods for the determination of sulphur (S), chlorine

(Cl), fluorine (F) and bromine (Br) content [En línea] Estonia:

http://www.evs.ee/preview/evs-en-15408-2011-en.pdf [Consulta: 25/06/2013].

100

5.20 Determinación de Cenizas

5.20.1 Aplicación

Este método incluye la determinación de residuos inorgánicos como cenizas en muestras

de carbón y coque de carbón.

5.20.2 Método

ASTM D3174 – 12: Ceniza en el análisis de muestras de Carbón y Coque de Carbón.

5.20.3 Principio

Ceniza se determina pesando el residuo que queda después de quemar la muestra en

condiciones controladas de peso de la muestra, temperatura, tiempo, atmósfera, y las

especificaciones del equipo.

5.20.4 Referencia

ASTM [2012] ASTM D3174 - 12 Standard Test Method for Ash in the Analysis Sample of

Coal and Coke from Coal [En línea]: http://www.astm.org/Standards/D3174.htm [Consulta:

25/06/2013].

101

5.21 Determinación de cantidad de energía

5.21.1 Aplicación

Este método de ensayo cubre la determinación del poder calorífico del carbón y el coque

utilizando la bomba calorimétrica adiabática.

5.21.2 Método

ASTM D2015: Poder calorífico de combustibles sólidos por calorímetro de bomba

adiabática.

5.21.3 Principio

El valor calorífico, es determinado por este método, quemando una muestra pesada, en

oxígeno, en una bomba calorimétrica adiabática bajo condiciones controladas. El poder

calorífico de la muestra se calcula a partir de la temperatura, de las observaciones hechas

antes, durante y después de la combustión, haciendo las asignaciones apropiadas al el

calor aportado por otros procesos, para el termómetro, así como las correcciones

termoquímicas.

5.21.4 Referencia

ASTM [1996] ASTM D 2015: Standard Test Method for Gross Calorific Value of solid fuel

by the Adiabatic Bomb Calorimeter [En línea]:

https://law.resource.org/pub/us/cfr/ibr/003/astm.d2015.1996.pdf [Consulta: 25/06/2013].

102

6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 Conclusiones

A partir de la información recolectada en el presente trabajo se puede concluir lo

siguiente:

Los lodos son un subproducto obtenido del proceso en el tratamiento de aguas

residuales tanto, ordinarias como especiales y este es un residuo que aumenta

día a día, por tal razón y debido a sus características físicas, químicas y

biológicas, es necesario buscar diferentes alternativas para su gestión y

disposición final.

Los lodos ordinarios están conformados principalmente de materia orgánica,

elementos inorgánicos incluyendo trazas de metales tóxicos y microorganismos,

siendo estos una fuente de patógenos y malos olores, por lo que es necesario

realizar un tratamiento de lodos con la finalidad de obtener un producto que sea

adecuado para su disposición final que se encuentre libre de patógenos, de olores,

además para disminuir su volumen y eliminar líquidos.

Entre las diferentes vías de tratamientos de lodos se encuentran la aplicación al

suelo, compostaje, procesos energéticos y cerámicos; por lo que para elegir cual

tratamiento es el más conveniente utilizar, primero se propone establecer si se

trata de un lodo peligroso o no, y a partir de ello determinar sus características

siguiendo el protocolo para la caracterización de lodos propuesto.

Actualmente en El Salvador no se tiene ninguna ley o reglamento específico para

el tratamiento de lodos; por tal razón pocas plantas de tratamientos que tienen un

sistema para la gestión de lodos, por lo que comúnmente los lodos de aguas

residuales ordinarios son aplicados de forma directa al suelo sin realizar ningún

tratamiento previo o son llevados a MIDES para su disposición final en rellenos

sanitarios.

103

Con el fin de facilitar futuras investigaciones sobre la gestión de lodos en El

Salvador, el protocolo presentado incluye las diferentes vías de tratamiento

propuestas cada una con las características que son necesarias conocer previo a

su realización, muestreo de lodos (toma y conservación de la muestra), así como

los métodos y técnicas que mejor se ajustan para la caracterización de lodos de

plantas de tratamiento de aguas en el país.

Las metodologías y procedimientos propuestos en el protocolo para la

caracterización de lodos de plantas de tratamiento de aguas ordinarias, son

basadas en su mayoría en diferentes organizaciones como EPA, APHA, ASTM,

etc. , ya que los métodos propuestos por estas organizaciones son confiables y

puede ser utilizado para cualquier planta de tratamiento de aguas residuales que

genere lodos.

6.2 Recomendaciones

Llevar a la práctica los métodos del protocolo de caracterización de los lodos para

así poder realizar una comparación entre dichos métodos y los parámetros que se

tienen en otros países.

Evaluar las diferentes vías de tratamiento de lodos propuesto, realizando

comparaciones tanto económicas, medioambientales y sociales; esto con la

finalidad de determinar que problemas y la influencia que podría ocasionar en el

país cada uno de los métodos planteados.

Investigar más a detalle acerca de la disposición final de lodos en vertederos y

determinar si realmente se cumplen los parámetros establecidos para evitar que

los contaminantes del lodo pasen a mantos acuíferos.

Al momento de recolectar la muestra para proceder a realizar su análisis en el

laboratorio, se debe cumplir con los parámetros de control de temperatura, tipo de

recipiente a utilizar y del tiempo máximo en que se pueden realizar las pruebas, a

fin de obtener resultados óptimos.

104

105

106

GLOSARIO

B

Bacterias Metanogénicas: Son bacterias anaeróbicas que consumen ácidos orgánicos,

principalmente el ácido acético para la formación de metano.

Biogás: Mezcla de gases que se obtiene por la biodegradación de materia orgánica,

siendo sus principales componentes metano y dióxido de carbono.

C

Compost: Materia orgánica rica en compuestos húmicos, que es obtenido a partir de una

descomposición biológica

Compost fresco: Material orgánico parcialmente descompuesto y tiene características que

lo hacen apropiado para determinados usos o cultivos.

Compost Maduro: Material orgánico que ha experimentado descomposición y está en

proceso de humificación (estabilización); se caracteriza por contener los nutrientes en

formas fácilmente disponibles para las plantas.

D

Demanda Química de Oxigeno (DQO): cantidad de oxígeno necesario para oxidar la

materia orgánica por medios químicos y convertirla en dióxido de carbono y agua.

Digestión aeróbica: Proceso microbiológico que llevan a cabo microorganismos en

presencia de oxígeno del aire y nutrientes.

Digestión Anaeróbica: Proceso microbiológico que llevan a cabo bacterias anaeróbicas

en ausencia de aire.

F

Fertilizante: Producto que aplicado al suelo o a las plantas, suministra a éstas uno o más

nutrientes, necesarios para su crecimiento y desarrollo.

L

107

Lodo: consisten en una mezcla de agua y sólidos separados del agua residual debido a

procesos naturales o artificiales.

M

Material lignocelulosico: es el principal componente de la pared celular de las plantas,

esta biomasa es producida por la fotosíntesis.

Materia Orgánica: Son moléculas a base de carbono, suelen ser moléculas grandes,

complejas y muy diversas, como las proteínas, hidratos de carbono o glúcidos, grasas o

ácidos nucleicos.

Metano: Es el hidrocarburo más simple, formado por un átomo de carbono y 4 átomos de

hidrogeno y es el principal componente del gas natural.

Método Estándar Kjeldahl: método más comúnmente utilizado para la determinación de

nitrógeno orgánico y se basa en una volumetría ácido-base.

Micronutrientes: Nutrientes que los organismos vivos necesita en pequeñas cantidades.

P

pH: Es una medida de la acidez o alcalinidad de una determinada sustancia. Un pH 7 se

considera neutro, menor a 7 acido y mayor de 7 es alcalino.

Poder calorífico: Cantidad de energía desprendida en la reacción de combustión, referida

a la unidad de masa de combustible.

R

Rango de temperatura mesofílico: Las bacterias se  reproducen fácilmente y pueden

permanecer activas si no ocurren  cambios súbitos de temperatura.

Rango de temperatura termofílico Rango de temperatura más favorable, para mantener

una digestión óptima mediante bacterias termofílicas.

Relación Carbono/Nitrógeno: Cociente de los pesos de carbono y nitrógeno total

presentes en la materia prima.

Relleno sanitario: Técnica de disposición final de los residuos sólidos en el suelo que no

causa molestia ni peligro para la salud o la seguridad pública. Se basa en confinar la

108

basura en un área lo más estrecha posible, cubriéndola con capas de tierra diariamente y

compactándola para reducir su volumen. Además, prevé los problemas que puedan

causar los líquidos y gases producidos por efecto de la descomposición de la materia

orgánica.

S

Sólidos sedimentables: partículas gruesas que se encuentran en un volumen determinado

de líquido, los cuales pueden descender al fondo por gravedad.

Sólidos suspendidos totales: es el material particulado que se encuentra en suspensión

en las corrientes de agua superficial o residual.

Sólidos totales: grupo de partículas que incluyen los sólidos disueltos, suspendidos y los

sedimentables en agua.

Sólidos volátiles: materia orgánica que se puede eliminar o volatilizar mediante un horno o

mufla.

Suelo: sustrato en el que se desarrollan la mayoría de organismos que viven sobre o

dentro de la litosfera.

Sustrato: Son aquellos nutrientes que se proporcionan al proceso biológico para

alimentación de los microorganismos que lo llevan a cabo.

109

110

REFERENCIAS

Aguilera, K. y K. González [2004]. Compostaje de desechos sólidos urbanos en El

Salvador. Trabajo de graduación para optar al grado de Ingeniero Químico de la

Universidad Centroamericana “José Simeón Cañas” UCA. San Salvador, El

Salvador.

Al Seadi, T., Finsterwalder, M., Köttner, H., Prassl, D., Rutz. [2008] Biogas

Handbook. University of Southern Denmark Esbjerg, Niels Bohrs, Denmark [En

línea] < http://www.big-east.eu/downloads/IR-reports/ANNEX%202-

39_WP4_D4.1_Master-Handbook.pdf> [ Consulta: 30/06/2013]..

American Society of Civil Engineers (ASCE). Conveyance of Residuals from Water

and Wastewater treatment [en linea] <

http://www.knovel.com/web/portal/browse/display?

_EXT_KNOVEL_DISPLAY_bookid=5493&VerticalID=0> [ Consulta: 15/03/2013].

Badawy, E., EI-Dweeb, Y., Salem, S. [1997]. Chemical, physical and biological

characteristics of sewage water (sludge and effluent) [En línea] <

http://www.7ou.edu.ly/alsatil/7/Chemical,%20physical%20and%20biological

%20characteristics%20of%20sewage%20.pdf > [Consulta: 28/05/2013].

Barcelona, P. [2011] Estudio experimental de la aplicación de un lecho fijo

catalítico de gamma-alúmina para la mejora de las propiedades y rendimiento del

líquido obtenido en la pirólisis de lodos de EDAR en un lecho fluidizado. Trabajo

de graduación para optar al grado de Ingeniero Químico en la Universidad de

Zaragoza, España [En línea] España: <

http://zaguan.unizar.es/TAZ/CPS/2011/5604/TAZ-PFC-2011-056_ANE.pdf >

[Consulta: 23/04/2013].

111

Bengoechea, J. [1998]. Espesamiento y deshidratacion parcial de lodos

municipales e industriales [en linea] Perù <

http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/tratagua/peru/usawef002.pdf>  [Consulta:

11/04/2013].

Builes, S. [2010]. Tratamiento y adecuada disposición de lodos domésticos e

industriales. Trabajo de graduación para optar al grado de tecnólogo Químico en la

Universidad Tecnológica de Pereira, Colombia [En línea] Colombia: <

http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/11059/1835/1/62839B932.pdf>

[Consulta: 23/06/2013].

Burton, F. Stensel, D. Tchobanoglous, G. [2003]. Treatment Reuse and Disposal of

Solids and Biosolids. En: Metcalf & Eddy (Eds). Wastewater Engineering

Treatment and Reuse. Mc Graw Hill Higher Education. 4ª edición. New York.

Cardoso, L. y A. Ramírez [2010] Identificación de sistema de tratamiento de lodos.

[En línea]: México

<http://www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Noticias/lodosresiduales.pdf>

[Consulta: 08/05/2013].

Castro, F., Stella, O., Storini, S., Teixeira, Suani. Biogas from Sewage Treatment

used to Electric Energy Generation, by a 30 kW (ISO) Microturbine.[En linea]

Suecia: < http://cenbio.iee.usp.br/download/projetos/2_erg-bior.pdf> [Consulta:

30/06/13

Chiang, P., Lin, D., Weng, C. [2003]. Utilization of sludge as brick materials [En

línea] < https://dl-web.dropbox.com/get/Documentos%20TG/Artic%C3%BAlos

%20lodos/29.pdf?w=AACNbr-4xtd2NPsPjsg2rcjjXmgHREZkxTeVHjXEzq7wxA >

[Consulta: 28/05/2013].

112

Condado, J. [2012] Alternativas de disposición final de lodos estabilizados de la

planta de tratamiento de aguas residuales de Xalapa, Veracruz. Trabajo de

graduación para optar al grado de Ingeniero Civil en la Universidad Veracruzana.

[En línea]: México <

http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/30571/1/CondadoLozano.pdf>

[Consulta: 8/05/2013].

Corena, M. [2008] Sistemas de tratamientos para lixiviados generados en rellenos

sanitarios. Trabajo de graduación para optar al grado de Ingeniero Civil en la

Universidad de Sucre. [En

línea]:

<biblioteca.unisucre.edu.co:8080/dspace/bitstream/123456789/343/1/628.44564C7

97.pdf> [Consulta: 08/05/2013].

Cuevas, J. [2011] Incineración. Universidad Autónoma de Madrid. [En línea]:

España < http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/jaimefa/jaimecuevas/clase7.pdf

> [Consulta: 21/04/2013].

De Andrés, J.[2010] Gasificación de lodos de estaciones depuradoras de aguas

residuales urbanas (EDAR). Tesis Doctoral en la Universidad Politécnica de

Madrid, España [En línea] España: <

http://oa.upm.es/3388/1/JUAN_MANUEL_DE_ANDRES_ALMEIDA.pdf >

[Consulta: 23/04/2013].

Diputación de Cádiz  (Dipucadiz) [2011].  Lodos de estaciones depuradoras de

aguas residuales urbanas [en línea] España: <

http:// www.dipucadiz.es/opencms/export/sites/default/dipucadiz/areas/

medioAmb_depor/medio_amb/Servicios/asist_mun/residuos/planificacion/

docu_ planificacion/Lodos_de_EDAR.pdf > [Consulta :24/03/2013].

113

Elias, X. [2009]. de Residuos Industriales, Residuos sólidos urbanos y Fangos de

Depuradora. España: Editorial Díaz de Santos. [Consulta: 20/04/2013]

- [2009]: Tratamiento y valorización energética de residuos. [en línea]

España < http://books.google.com.sv/books?

id=KBTPxIi6IRsC&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false > [Consulta:

25/04/2013].

EPA [1982]. Methods for chemical analysis of water and wastes. USA Consulta:

08/05/2013].

- [1987]. Gravity Thickening [en línea] U.S <

http://water.epa.gov/scitech/wastetech/upload/2003_09_30_mtb_final_gravitythickenin

g.pdf > [Consulta: 08/04/2013].

- [1995]. Process Design Manual. Land Application of Sewage Sludge and Domestic

Septage [en linea] U.S < http://www.adph.org/environmental/assets/landapp.pdf >

[ Consulta: 17/03/2013]

- [1998a]. Biosolid management handbook [en línea] USA:

<http://www.epa.gov/region8/water/biosolids/pdf/handbook4.pdf> [Consulta:

30/05/2013].

- [1998b]. Flame atomic absorption spectrophotometry[en línea] USA:

http://www.epa.gov/osw/hazard/testmethods/sw846/pdfs/7000b.pdf>

[Consulta:30/05/2013].

- [1999] Biosolids generation, use, and disposal in the United States. Washington, [En

línea] U.S <http://www.epa.gov/compost/pubs/biosolid.pdf> [Consulta: 15/04/2013].

- [2012]. Métodos de desechos peligrosos [en línea]

USA:<http://www.epa.gov/osw/hazard/testmethods/sw846/online/> [Consulta:

30/05/2013].

114

Fernández, I. [2010] Diseño y factibilidad de relleno sanitario manual para el

municipio de La Libertad, departamento de La Libertad. Trabajo de graduación

presentado para optar al grado de Ingeniero Civil en la Universidad de El Salvador.

[En línea]: El Salvador < http://ri.ues.edu.sv/202/1/10136390.pdf > [Consulta:

08/05/2013].

Giménez, Pedro [2010]. Efecto sobre el sistema suelo-planta de compost de lodo

anaerobio. Trabajo de graduación para optar al grado máster en Ingeniería

Ambiental y de procesos Químicos y Biotecnológicos en la Universidad Politécnica

de Cartagena [En línea] Colombia: <

http://repositorio.bib.upct.es/dspace/bitstream/10317/1786/6/pfm101.pdf >

[Consulta: 23/06/2013].

Hope, J. [1986] Sewage sludge disposal and utilization study [en linea] USA <

http://www.wsipp.wa.gov/rptfiles/sewage.pdf > [ Consulta: 28/07/13]

Kuter, G.; K. Blackwood; L. Díaz; J. Donovan, D. Durfee, E. Epstein, J. Hay, M.

Lang, T. Richard, G. Savage, R. Stratton, R. Tardy, T. Walsh, C. Wilber III y T.

Williams [1995]. Biosolids Composting. Water Environment Federation,

Washington. [En linea] < http://www.estrucplan.com.ar/articulos/verarticulo.asp?

IDArticulo=1640 >. [Consulta: 15/04/2013].

LeBlanc, R., Matthews, P., Richard, R. [2006]. Global atlas of excreta, wastewater

sludge and biosolid management [En línea] < http://books.google.com.sv/books?

id=zST2bSENsIQC&printsec=frontcover&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=o

nepage&q&f=false > [Consulta: 28/05/2013].

Lleó, A. [2008] Tratamiento térmico de residuos. Centro de Tecnologías Limpias

[En línea] España <

http://www.cma.gva.es/comunes_asp/documentos/agenda/cas/56887CONFEREN

CIA%20Alberto%20Lle%C3%B3%202.pdf > [Consulta: 16/05/2013]

115

Lother, M. [1976]. Espesamiento de lodos: A gravedad y flotación. [En línea] <

http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/scan2/05862/05862-17.pdf > [Consulta:

08/04/2013].

- [1976] Reducción y disposición final de lodos, incineración, relleno,

disposición en el terreno. CEPIS; CIFCA. [En linea]:

<http://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacd/scan2/05862/05862-19.pdf>.

[Consulta: 20/04/2013].

Lozano, J. [2012] Alternativas para disposición final de lodos estabilizados de la

planta de tratamiento de aguas residuales de Xalapa. Trabajo de graduación para

optar al grado de Ingeniero Civil en la Universidad Veracruzana, México [En línea]

< http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/30571/1/CondadoLozano.pdf>

[ Consulta 28/07/13]

Mahamud, M. , A. Gutiérrez y H. Sastre. [1996] Biosólidos generados en la

depuración de aguas: (II) métodos de tratamiento. Ingeniería del Agua. Vol. 3.

Universidad de Oviedo – Universidad de Burgos [En línea]:

<http://upcommons.upc.edu/revistes/bitstream/2099/3124/1/33article4.pdf> [Consulta:

20/04/2013].

Maldonado, A. [2007] Disminución de masa de lodos proveniente de un reactor RAFA

para minimizar la disposición de residuos mediante el uso de filtro prensa y lecho de

secado. Trabajo de graduación para optar al grado de Ingeniero químico en la

Universidad de las Américas Puebla, México [En línea] México <

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lpro/maldonado_g_ma/

capitulo3.pdf> [Consulta: 20/04/2013].

Martí, N. [2006] Phosporus precipitation in anaerobic digestion process [en linea]

USA : <

http://www.bookpump.com/dps/pdf-b/1123329b.pdf > [Consulta: 22/04/2013].

Mendoza, J., Montanéz, M y Palomares A. [1998]. Ciencia y Tecnologia del Medio

Ambiente. Servicio de publicaciones. España.

116

Mendoza, M. y J. Vigil [2012] Evaluación físico, química y microbiológica de

cuatros niveles de lodos ordinarios en la elaboración de compost. Trabajo de

graduación para optar al grado de Ingeniero Agrónomo en la Universidad del

Salvador, [En línea]: El Salvador < http://ri.ues.edu.sv/3080/1/13101359.pdf >

[Consulta: 14/05/2013].

Ministerio de medio ambiente rural y marino (MARM) [2009]. Caracterización de

los lodos de depuradoras generados enEspaña [en línea] España

<http://www.ambiente.gov.ar/archivos/web/Prosico/file/Caracterizaci

%C3%B3n_de_los_lodos_de_depuradoras_generados_en_Espa

%C3%B1a_(NIPO_770-10-256-5)_tcm7-183315.pdf> [Consulta: 28/05/2013].

Ministerio de Medio Ambiente y Recursos Naturales de El Salvador (MARN) [2000]

Reglamento Especial de Aguas Residuales [en línea] El Salvador

<http://www.marn.gob.sv/index.php?

option=com_phocadownload&view=file&id=229:reglamento-especial-de-aguas-

residuales&Itemid=255 > [Consulta :20/03/2013].

Ministerio de Medio Ambiente y Recursos Naturales de El Salvador (MARN)

[1998].  Ley de Medio Ambiente [en línea] El Salvador: <

http://www.marn.gob.sv/legisla/leyes/leyma.htm > [Consulta: 20/03/2013].

Morales, P. [2005] Digestión Anaerobia de Lodos de Plantas de Tratamiento de

Aguas y su aprovechamiento. Trabajo de graduación para optar al grado de

Ingeniero químico en la Universidad de las Américas Puebla, México [En línea]

México < http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/leia/morales_r_pm/

capitulo5.pdf > [Consulta: 16/04/2013].

117

Murillo, A. [2005] Digestión biológica de sólidos provenientes de la sedimentación

primaria en una planta de tratamiento de agua residual de enlatado de hortalizas.

Trabajo de graduación para optar al grado de Ingeniero químico en la Universidad

de las Américas Puebla, México. [En línea] México : <

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/leip/murillo_v_al/capitulo4.pdf>

[Consulta: 16/04/2013].

Nemerow, N. y A. Dasgupta [1998] Tratamiento de vertidos industriales y

peligrosos. Ediciones Díaz de Santos, España.

Oropeza, N. [2006]. Lodos Residuals: Estabilizacion y Manejo [en línea]  México <

http://dci.uqroo.mx/RevistaCaos/2006_Vol_1/Num_1/NO_Vol_I_21-30_2006.pdf >

[Consulta: 06/04/2013].

Ostinelli, M. y D. Carreira [2011] Pautas para elaborar protocolos de ensayo [en

línea] Argentina <http://inta.gob.ar/documentos/pautas-para-elaborar-protocolos-

de-ensayo/>[Consulta: 10/06/2013]

Queralt, J [2006].Diseño y Construcción de una estación depuradora de aguas

residuales [en línea] España <

http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/6222/8/03_Mem%C3%B2ria.pdf>

[Consulta: 08/04/2013].

Rosselló, J y M. Fernández [1993] Guía técnica para ensayos de variedades en

campo. Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y agricultura.

Italia.

118

Sadzawka, A., Zagal, E. Protocolo de métodos de análisis de lodo y suelo [en

línea] Chile:

<http://www.sag.cl/sites/default/files/METODOS_LODOS_SUELOS.pdf> [Consulta:

28/05/2013].

Salmerón, A. [2012] Gestión Ambiental de Lodos. Ministerio de Medio Ambiente y

Recursos Naturales. El Salvador.

Sánchez, J. [2004] Estudio de las tecnologías de secado de biosólidos

procedentes de EDAR. Universidad de Sevilla. [En línea]: Espanna <

http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/3779/fichero/Capitulo_30.pdf > [Consulta:

17/04/2013].

Sánchez, G. [2005] Análisis tecnológico de un sistema para el manejo integrado de

lodos generados en bioreactores UASB de la planta de tratamiento de Río Frío.

Trabajo de graduación para optar a Ingeniero químico en la Universidad Industrial

de Santander, Bucaramanga, Colombia. [En línea]: Colombia <

http://repositorio.uis.edu.co/jspui/bitstream/123456789/6728/2/116633.pdf >

[Consulta: 20/04/2013].

Silva, P., P. López y P. Valencia. [2003] Recuperación de nutrientes en Fase

Sólida a traves del compostaje. Escuela de Ingeniería de los Recursos naturales y

del Ambiente (EIDENAR), Universidad del Valle-Facultad de Ingeniería. Colombia

[En línea]: http://www.bvsde.paho.org/bvsars/fulltext/compostaje.pdf > [Consulta:

15/04/2013].

Stern D. y M. Pravia [1999] Manual para la elaboración de compost bases

conceptuales y procedimientos. Organización Panamericana De La

Salud/Organización Mundial De La Salud. [En línea] Uruguay

<http://www.bvsops.org.uy/pdf/compost.pdf> [Consulta: 15/04/2013].

Suárez, J. yJácomee, A. [2007]. Tratamientos Avanzados de depuración [en línea]

España < ftp:// ceres.udc.es/Master_en_Ingenieria_del_Agua/master

%20antiguo_antes%20del%202012/Segundo_Curso/

119

Tratamientos_Avanzados_del_Agua/

Master____FANGOS___ESPESAMIENTO_DE_FANGOS_DE_EDAR.pdf >

[Consulta: 11/04/13]

Tchobanoglous,G., H. Theisen y S. Vigil. [1994] Gestión Integral de Residuos

Sólidos. Vol I Mc Graw Hill. México.

Torres, E. [2002] Reutilización de aguas y lodos residuales. España: [En línea] <

http://www.bvsde.ops-oms.org/bvsaar/e/fulltext/gestion/lodos.pdf> [Consulta:

20/05/13]

Torres, P., A. Pérez, J. Escobar, I. Uribe y R. Imery. [2007] Compostaje de

biosólidos de plantas de tratamiento de aguas residuales.  Engenharia Agrícola

vol.27 no.1. [En línea] < http://www.estrucplan.com.ar/articulos/verarticulo.asp?

IDArticulo=1640> [Consulta: 24/06/13]

Valencia, G. [1976]. Digestión Aeróbica  [en línea]  < http://www.bvsde.ops-

oms.org/bvsacd/scan2/05862/05862-15.pdf > [ Consulta: 08/04/2013]

Villaseñor, G. [2009]. Tratamiento y disposición de lodos producidos en las plantas

de tratamiento de aguas residuales: Capitulo 6 [en línea] México <

http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/4314/Capitulo6.pdf >[ Consulta: 08/04/2013]

Yánez, F. [1976]. Digestión Anaeróbica de lodos. [En línea]:

<http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/scan2/05862/05862-16.pdf > [Consulta:

16/04/2013]

120

ANEXOS

ANEXO A. Límites de contaminación de lodos según su peligrosidad para aplicación al suelo

ANEXO B. Tiempo de digestión anaerobia.

ANEXO C. Composición del biogás.

ANEXO A

Límites de contaminación de lodos según su peligrosidad para aplicación al suelo

1A

Los lodos crudos no pueden ser aplicados directamente al suelo si la concentración de

cualquier contaminante de ellos excede las siguientes concentraciones mostradas en la

tablas A.1 y A.2.

Tabla A.1. Concentración de contaminantes inorgánicos

ContaminanteConcentración

(mg/kg)1

Arsénico 75Cadmio 85Cobre 4300Plomo 840Mercurio 57Molibdeno 75Níquel 420Selenio 100Zinc 7500

Fuente: [EPA, 2007: p. 823] 1 base seca

Tabla A.2. Concentración de contaminantes orgánicos

CompuestoLimite

(µg compuesto/ g lodo)Aldrín / Dieldrin 2.7Benceno 16000Benzo[a]pireno 15DDT/ DDD/ DDE 120Heptacloro 7.4Hexaclorobenceno 29Hexaclorobutadieno 600Lindano 84n-Nitroso-dimetilamina 2.1PCBs 4.6Toxafeno 10Tricloroetileno 10000

Fuente: [EPA, 2002: p. 83]

2A

ANEXO B

Tiempo de Digestión anaerobia

3A

Tabla B.1. Tiempo de Digestión anaerobia

Temperatura(o C)

Tiempo (días)

15 67.820 46.625 37.530 33.335 23.740 22.745 14.450 8.960 12.6

Fuente: [Morales, 2005: p. 52]

4A

ANEXO C

Composición del biogás

1C

Tabla C.1. Composición del biogás

Componente PorcentajeMetano 60-80%Gas carbónico 30-40%Hidrogeno 5-10%Nitrógeno 1-2%Monóxido de carbono

0-1.5%

Oxigeno 0.1%Ácido sulfhídrico 0-1%Vapor de agua 0.3%

Fuente : [Morales, 2005:p. 41]

2C