Caracterización de sedimentos procedentes de cauce

Caracterización de sedimentos procedentes de cauce artificial
contaminado para definir su disposición final
Teresa Fátima Rauek Branchi, Irma Teresa Mercante, Susana Llamas
[email protected]
Resumen
La provincia de Mendoza, República Argentina, pertenece a una zona árida, en la que el recurso
hídrico para la agricultura proviene de sus ríos y de los acuíferos. El Colector Pescara es un cauce
perteneciente a la red de distribución del río Mendoza, cuyo objetivo fue recibir los desagües de
riego de una zona de la cuenca y luego distribuirlos aguas abajo para ser reutilizados. El
crecimiento urbano e industrial lo transformó en receptor de efluentes pluviales y agroindustriales.
Para su descontaminación, fue necesario implementar una red colectora de dichos efluentes y en
una próxima etapa realizarle un dragado por razones de saneamiento. El objetivo del presente
trabajo fue caracterizar el material a extraer para planificar su adecuada gestión. La alternativa de
disposición final prevista fue un relleno sanitario para residuos sólidos urbanos, en celdas
separadas. La normativa vigente requería evaluar previamente las características de riesgo del
material a disponer. Fue necesario desarrollar un procedimiento de extracción y análisis de muestras
adecuado a las características granulométricas de los sedimentos y a las particularidades del cauce.
Se efectuaron determinaciones de parámetros físicos y químicos establecidos para barros
potencialmente riesgosos. Se analizaron líquidos libres, sólidos totales, sólidos volátiles, nivel de
estabilización, pH, inflamabilidad, sulfuros, cianuros y diecisiete parámetros químicos en el
lixiviado. Los resultados se evaluaron a efectos de conocer el comportamiento de los sedimentos en
cuanto a las características de riesgo inflamabilidad, corrosividad, reactividad, lixiviabilidad,
toxicidad e infecciosidad. La evaluación realizada permitió concluir que era factible la alternativa
de disposición prevista.
Palabras Clave: barros, colector pescara, muestreo, peligrosidad, relleno sanitario
1. Introducción
La provincia de Mendoza, República Argentina, pertenece a una zona árida, con precipitaciones
anuales que oscilan en los 200 mm [1]. El recurso hídrico necesario para la agricultura proviene
principalmente de sus ríos y de los acuíferos. El Colector Pescara es un cauce artificial, sin revestir,
perteneciente a la red de distribución del río Mendoza, cuyo objetivo fue recibir los desagües de
riego de una zona de la cuenca y luego distribuirlos aguas abajo para ser reutilizados en riego. El
tramo en que recibe desagües es de 15 km (ver Figura 1). El crecimiento urbano e industrial que se
produjo en su zona de influencia lo transformó en receptor de efluentes agroindustriales sin tratar y
de desagües pluviales [1], [2], [3].
Hacia la sustentabilidad: Los residuos sólidos como fuente de energía y materia prima
© 2011 pp 48-53 ISBN 978-607-607-015-4
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Figura 1.Traza del Colector Pescara y áreas de influencia
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Para la descontaminación, se construyó una red colectora de los efluentes industriales y en una
próxima etapa se realizará el dragado del cauce por razones de saneamiento, para evitar posibles
redisoluciones de sustancias contaminantes cuando discurran las aguas superficiales de riego. El
objetivo del presente trabajo fue caracterizar los sedimentos para planificar su adecuada gestión.
2. Caracterización
El objetivo fue conocer si los sedimentos, al ser dragados, se categorizarían como residuos
peligrosos conforme lo establece la normativa aplicable [3]. Dicha normativa fija las características
químicas y físicas que deben cumplir los barros para no ser considerados residuos peligrosos y
poder ser dispuestos en un relleno sanitario para residuos sólidos urbano, en celdas separadas. Se
confeccionaron especificaciones técnicas para el muestreo y para la ejecución de los análisis.
2.1 Muestreo
Se extrajeron muestras del material a dragar en seis sitios del cauce, enumerados de I a VI en la
Figura 1. La secuencia de extracción fue desde aguas abajo hacia aguas arriba. De cada sitio se
tomaron tres muestras, una para análisis granulométrico con clasificación de suelos y dos
duplicados para las determinaciones de parámetros físicos y químicos. Las condiciones del cauce y
la naturaleza pedregosa del material contribuyeron a seleccionar para la extracción de la muestra la
utilización de máquina retroexcavadora de brazo largo [4].
2.2 Determinaciones analíticas
Los parámetros físicos y químicos que la normativa aplicable establece para residuos semisólidos
tienen como objeto evitar afectaciones ambientales y sanitarias principalmente a causa de su
posibilidad de lixiviación. La enumeración de los mismos se da en el ítem 3. Las técnicas analíticas
requeridas fueron las establecidas en la normativa. Para los análisis granulométricos con
clasificación de suelos se siguieron las normas del Instituto Argentino de Normalización y
Certificación (IRAM).
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3. Resultados y discusión
Las características que en la normativa se consideran riesgosas en cuanto a la identificación de un
residuo como peligroso son: inflamabilidad, corrosividad, reactividad, lixiviabilidad, toxicidad,
teratogenicidad, mutagenicidad, carcinogenicidad, infecciosidad y radiactividad. La existencia de
alguna de las ocho primeras características en un residuo se infieren chequeando el cumplimiento de
los límites establecidos para parámetros físicos y químicos. En cuanto a la infecciosidad, en la
normativa se dan listados con el detalle de residuos infecciosos y barros riesgosos, que deben ser
excluidos de toda consideración de recepción. Los sedimentos muestreados no revisten esta
característica de riesgo así como tampoco la radiactividad.
3.1 Parámetros físicos
En cada sitio se consideró el valor del parámetro resultante de promediar los de los dos duplicados.
En las determinaciones debieron descartarse los cantos rodados de mayor tamaño debido a
necesidades operativas. Para inflamabilidad se eliminaron las partículas de tamaño mayor que 2
mm, para sulfuros las mayores a 1 mm y para el resto las superiores a 4,76mm.
3.1.1 Líquidos libres
Se considera que un barro posee líquidos libres cuando se colecta líquido luego de colocar
adecuadamente la muestra en contacto con un filtro de tamaño de poro de 400 micrones, durante
cinco minutos. Si esto sucede significa que existe un riesgo de contaminación de acuíferos y suelos
con las sustancias disueltas o suspendidas en el líquido debido a su infiltración. Los resultados
obtenidos para los seis sitios se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1. Resultados de líquidos libres
Sitio
I
II
Muestra
S-I-FQ
S-II-FQ
Resultado
Sí contiene
No contiene
Sitio
III
IV
Muestra
S-III-FQ
S-IV-FQ
Resultado
No contiene
Sí contiene
Sitio
V
VI
Muestra
S-V-FQ
S-VI-FQ
Resultado
No contiene
No contiene
Los resultados positivos se deben a que no se realizó un escurrido total del sobrenadante en el
recipiente receptor de la muestra a efectos de evitar la pérdida de finos.
3.1.2 Sólidos totales
La normativa establece como admisible una concentración en peso de sólidos totales igual o mayor
que 20%. Esta limitación tiene por objeto evitar la generación de lixiviados y además facilita la
manipulación y transporte. Los resultados obtenidos para los sitios muestreados se presentan en la
Figura 2 – a. Se obtuvieron concentraciones muy superiores a la mínima admisible.
3.1.3 Sólidos volátiles
El contenido de materia volátil en un residuo es indicativa de su contenido de materia orgánica. Este
parámetro no está limitado directamente sino que se establece que, en el caso de barros procedentes
de plantas de tratamiento, deben presentar una reducción en la concentración de sólidos volátiles,
con respecto a la del barro crudo, mayor o igual al 40%. Esto exige que los mismos se hayan
sometido previamente a un proceso de digestión. Para el caso de los sedimentos, las
concentraciones obtenidas en los distintos sitios para los sólidos volátiles son muy inferiores a la
que normalmente poseen los fangos crudos y digeridos.
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Los resultados para cada sitio se presentan en la Figura 2 – b.
Figura 2. a) Resultados de Sólidos Totales
b) Resultados de Sólidos volátiles
3.1.4 Nivel de estabilización
Con este parámetro también se busca impedir la disposición de barros que no estén digeridos. La
metodología que debe utilizarse para evaluar el nivel de estabilización es a través del consumo de
oxígeno por parte de los barros como consecuencia de la actividad biológica, que no deberá superar
el 10 % del oxígeno disuelto inicial en el agua de dilución. Debido al escaso contenido de materia
orgánica de los sedimentos, los valores que se obtuvieron en el ensayo de estabilización fueron
marcadamente inferiores al 10% (Ver Fig. 3 - a).
3.1.5 pH
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La limitación de un rango de pH tiene por objeto impedir que los lixiviados solubilicen
contaminantes inmovilizados en el suelo o en otros materiales que contacten. Además, pH ácidos
podrían favorecer la emanación de gases tóxicos tales como cianuro o sulfuro de hidrógeno a partir
de sus compuestos. El rango que establece la ley es 6 - 8, aceptándose un valor de 12 para barros
estabilizados con cal.
Los valores de pH medidos en los sedimentos en los distintos sitios, que se muestran en la Figura 3
- b, presentan valores ligeramente superiores a 8 en los tramos iniciales del Colector. Este es el pH
que tienen las aguas superficiales de la región.
3.1.6 Inflamabilidad
La determinación de este parámetro tiene por objeto evitar la disposición de residuos que presenten
riesgo de ignición en las condiciones reinantes en el vertedero. Para el caso de los sedimentos, el
flash point obtenido para todos los sitios es superior a 80°C, cumpliéndose con lo requerido por la
Ley que establece que debe ser mayor que 60°C.
Figura 3. a) Resultados de Nivel de estabilización;
b) Resultados de pH
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3.1.7 Sulfuros
La limitación en el contenido de sulfuros del residuo tiene por objeto evitar la generación de sulfuro
de hidrógeno, tóxico y de mal olor, al ser expuesto a condiciones de pH ácido. El valor fijado como
límite máximo es 500 mg SH2 liberado/kg residuo. En el caso de los sedimentos, la presencia de
sulfuros fue significativa debido a la acción de las bacterias sulforreductoras que, en presencia de
materia orgánica, reducen los sulfatos a sulfuros. Según lo establece la técnica, la determinación se
efectuó en base seca y sobre una muestra de tamaño de partícula menor o igual a 1 mm., pero debe
considerarse en los cálculos la influencia del material descartado y del líquido. Los resultados sin
corregir se muestran en la Figura 4. En los sitios IV y V los valores obtenidos fueron elevados.
Figura 4. Sulfuros base seca para tamaño de partícula < 1mm
Para realizar las correcciones se tuvieron en cuenta las hipótesis siguientes:

En los sedimentos los sulfuros se encuentran adheridos a la superficie de las partículas, por
lo tanto, la concentración de los mismos es función de su área superficial.

Las partículas (cantos rodados) son esféricas.

El tamaño medio de partícula de las distintas fracciones de muestra coincide con la media
Sauter, que considera como partícula media aquélla cuya área por unidad de volumen es
equivalente al área por unidad de volumen media de cada fracción del lecho granular [5].
La participación de la fracción líquida en la muestra se calculó a partir del parámetro sólidos totales.
La concentración de sulfuros en la fracción líquida se consideró como el doble de la máxima que se
obtuvo en la caracterización del líquido que discurre por el colector, por razones conservadoras.
Con las consideraciones realizadas, los valores dieron inferiores al límite en los seis sitios. A modo
de ejemplo, en el sitio V el resultado corregido fue de 165,7 mg SH2 liberado/kg residuo.
3.1.8 Cianuros
Al igual que para sulfuros, la limitación de cianuros tiene por objeto evitar el desprendimiento de
cianuro de hidrógeno, gas sumamente tóxico. El límite máximo que establece la Ley es 250 mg
CNH liberado/kg de residuo. En todos los sitios, la concentración obtenida fue menor que 0.011 mg
CNH liberado/kg. En este caso el tamaño de partícula de la muestra analizada fue menor que
4.76mm, no siendo de importancia evaluar la influencia de los tamaños mayores.
3.2 Parámetros químicos
Según la normativa, los parámetros químicos deben efectuarse en el lixiviado resultante de someter
la muestra al procedimiento de extracción detallado en la Técnica EPA – Test methods for
evaluating solid waste – Sección 7. Se incluyen los líquidos libres. Los límites consignados son cien
veces superiores a los que posee el agua de bebida según el criterio de la EPA, ya que se considera
el efecto de retención en el suelo y de dilución en el acuífero. Los contaminantes investigados
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fueron: Arsénico, bario, cadmio, cobre; cromo total, cromo hexavalente, mercurio, níquel, plata,
plomo, selenio, pesticidas órganoclorados, pesticidas organofosforados, bifenilos policlorados,
hidrocarburos aromáticos polinucleares y compuestos fenólicos. De ellos sólo se detectaron
arsénico, bario, cinc y cromo total (en realidad trivalente) en concentraciones muy inferiores a las
que establece la ley. Estas bajas concentraciones se deben a la naturaleza granular de los
sedimentos, sin arcillas ni sustancias húmicas que puedan complejar o adsorber contaminantes.
3.3 Características litológicas de los sedimentos
De los resultados de los análisis granulométricos con clasificación de suelos se obtuvo que los
sedimentos están constituidos por material granular sin cohesión, con presencia de gravas y arenas
con poco o nada de finos, sin plasticidad y sin capacidad de adsorber u ocluir líquidos.
4. Conclusión
De los resultados obtenidos en la caracterización surge que los sedimentos a dragar podrían
disponerse en un relleno sanitario para residuos sólidos urbanos, en celdas separadas.
Al efectuar la extracción mediante maquinaria con cuchara de brazo largo, sería conveniente
realizar un terraplén en la margen del cauce para descargar los sedimentos de modo que escurra el
líquido hacia el propio cauce, antes del traslado al sitio de disposición final.
Referencias Bibliográficas
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[1] Álvarez, A.; Fasciolo, G. Impactos en el agua subterránea del sistema de efluentes para riego.
Rev. Facultad de Ciencias Agrarias. Universidad Nacional de Cuyo. 2008. Tomo XL. N° 2. 61-81.
[2] DEIE Dirección de Estadísticas e Investigaciones Económicas. Ministerio de la Producción,
Tecnología e Innovación. Sistema Estadístico Municipal. Serie Estadísticas Municipales. (2009).
Publicación N° 9.
[3]
Gobierno
de
Mendoza.
Departamento
General
de
Irrigación.
Proyecto
PNUD/FAO/ARG/00/008. 2004. Modernización de los recursos hídricos. Relevamiento de la red de
riego y drenaje y del padrón de usuarios en cuencas de la provincia de Mendoza, Argentina.
Estadísticas de la cuenca del Río Mendoza.
[4] Ley Provincial N°5917 sobre Residuos Peligrosos y su Decreto Reglamentario N° 2625/99.
Mendoza. Argentina.
[5] INTA. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Clasificación taxonómica de suelos.
Mendoza. 2009.
[6] Foust, A.S. Wenzel, L.A. Clump C.W. y otros. Principios de Operaciones Unitarias. 2006.
Compañía Editorial Continental. México. Apéndice B.
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