Aspectos tecnicos y legales del manejo de lodos en Mexico

TALLER SOBRE MANEJO Y APROVECHAMIENTO DE LODOS PROVENIENTES DE PLANTAS DE TRATAMIENTO ASPECTOS TÉCNICOS Y LEGALES DEL MANEJO DE LODOS EN MÉXICO ING. ENRIQUE MEJÍA MARAVILLA ASPECTOS TÉCNICOS Y LEGALES DEL MANEJO DE LODOS EN MÉXICO   Legislación Federal en materia de descargas de aguas residuales y biosólidos.   Panorámica de los sistemas de tratamiento y la generación de lodos en México.   Situación del manejo de biosólidos en México. NORMAS SEMARNAT NOM-­‐001, NOM-­‐002, NOM-­‐003, NOM-­‐004, PNOM-­‐005 y NOM-­‐052 NORMAS CONAGUA NOM-­‐014 y NOM-­‐015 A P A Z U y FONDO CONCURSABLE
Ley de Aguas Nacionales Declaratorias Sanciones AdministraNvas Oportunidad de
Negocios
PROMAGUA
PAS
Derechos de Sanciones Fiscales Ley Federal EsFmulos P R O D D E R Y PROSANEAR
Aprovechamiento de biósolidos Consejos de Cuenca REÚSO
DE
Concertación AGUA
RESIDUAL
Descargas de aguas residuales industriales que cumplen con la NOM-­‐001-­‐SEMARNAT-­‐1996. Industria tex>l Industria de alimentos Diferentes capacidades de autodepuración de contaminantes DBO = 75 mg/l y caudal = 100 l/s Oxígeno > 6 mg/l Oxígeno 4 mg/l Caudal = 40 000 L/s DBO = 3 mg/L La AnNgua, Ver. 2 500 L/s DBO = 15 mg/L Cazones, Ver. Oxígeno < 2 mg/l 400 L/s DBO = 60 mg/L San Juan, Qro. 10 1 Número de plantas 172 1,650 PRIMARIAS SECUNDARIAS INVENTARIO DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES 2008 TERCIARIAS NO ESPECIFICADAS Gasto L/s 4,373 11,117 50 68,098 INVENTARIO DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES 2008 PRIMARIAS SECUNDARIAS TERCIARIAS NO ESPECIFICADAS Número de plantas 183 66 648 1,185 PRIMARIAS SECUNDARIAS TERCIARIAS INVENTARIO DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES 2008 NO ESPECIFICADAS Gasto L/s 4,373 826 12,246 17,622 PRIMARIAS SECUNDARIAS INVENTARIO DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES 2008 TERCIARIAS NO ESPECIFICADAS EsNmación del volumen generado de lodos subproducto del tratamiento de aguas residuales Uno de los factores a considerar en el tratamiento de aguas residuales es el relacionado con el tratamiento y disposición de lodos subproducto del tratamiento, de las aguas residuales, ya que su costo puede representar hasta un 50% del valor total de la construcción, operación y mantenimiento de las instalaciones. Agua residual domés>ca con>ene: • 
0.10% sólidos • 
99.9% agua EsNmación del volumen generado de lodos subproducto del tratamiento de aguas residuales Los lodos crudos >enen un bajo contenido de sólidos y un alto contenido de humedad (agua). Los obje>vos principales para su manejo y aprovechamiento consisten: •  Concentrar los sólidos removiendo el volumen máximo posible de agua; y •  Reducir su contenido orgánico y de patógenos para hacerlo inocuo. EsNmación del volumen generado de lodos subproducto del tratamiento de aguas residuales Para el tratamiento y disposición eficiente de los lodos de una planta de tratamiento de aguas se requiere conocer las caracterís>cas: •  del agua residual cruda, •  de los sólidos y •  del lodo por procesar. Así como: •  la ap>tud de los diferentes sistemas de procesamiento; y •  la facilidad de acceso a las diferentes opciones de disposición final. Calidad de Vida Disposición del papel sanitario Disposición de residuos de comida Eliminación de aguas residuales y pluviales   Sistema de Alcantarillado Combinado (SAC) Las aguas residuales municipales y no municipales y las pluviales se descargan al mismo sistema.  Sistema de Alcantarillado Separado (SAS) Las aguas residuales municipales, no municipales y las pluviales se descargan a dis>ntos sistemas. Problemas causados por el SAC
Inconvenientes del sistema combinado •  Riesgo de corrosión del sistema de alcantarillado y de las instalaciones en la planta de tratamiento •  Riesgo de explosiones en el sistema de alcantarillado •  Exposición de los trabajadores a sustancias tóxicas y gases peligrosos •  Interferencia e inhibición a los procesos de tratamiento •  Opciones limitadas o costosas para la disposición de lodos y biosólidos •  Paso de sustancias tóxicas hacia aguas y bienes y nacionales •  Sobrecargas en can>dad y calidad a la planta de tratamiento (CSO) •  Malos olores en zonas urbanas Alcantarillado en Japón
La contaminación proviene de las aguas residuales al comienzo de las lluvias A pesar de haber poca can>dad, se ensucia Volumen de agua Calidad del agua Inicio de precipitación Conforme aumenta la can>dad de agua, es cada vez más limpia Fin de precipitación 20 Mejoras en el SAC
Mejoras en el SAC
Prevención de liberación de desechos • 
• 
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Disposi>vo para recolección de grasas Pantallas en estaciones de bombeo
Mantenimiento con>nuo
Campaña por un Alcantarillado Limpio
Mejoras del SAC
Antes Después PTAR Ríos Grasa e impurezas liberadas con las aguas pluviales Ríos Después de que la grasa y otras impurezas sean expulsadas por el mecanismo de recogida, las aguas pluviales son liberadas a los ríos Muro de guía Deflector PTAR La grasa atrapada y otras impurezas se eliminan en la planta Mejora del SAC
Antes
Después (3Q) CSO Almacenado
Tiempo
Tiempo
Mejora del SAC
Antes
Después de infiltración
Mejoras en el SAC
Concepto SAS Tratamiento secundario 605 Tratamiento primario Alcantarillado pluvial Antes Después 608 647 168 98 253 13 1029 758 185 Estación de bombeo Total SAC 790 Carga contaminante (Kg/ha/año) Contenido de sólidos y humedad (agua) en función de los procesos aplicados
Secuencia Lodos crudos Contenido 0.5 – 5.0 % de sólidos 5,000 – 50,000 ppm Contenido de agua 99.5 – 95 % Procesos (1) Sedimentación ipicos (2) Flotación Lodos espesados Lodos secados 2.0 – 15 % 15 – 50 % 20,000 – 150,000 150,000 – 500,000 ppm ppm 98 – 85 % 85 – 50 % (1) Por gravedad (2) Por flotación (1) Filtros de vacio (2) Centrifugación (3) Filtros a presión (4) Lechos de secado EsNmación del volumen generado de lodos subproducto del tratamiento de aguas residuales Programa Nacional Hídrico 2007 -­‐ 2012 Meta: Tratar el 60% del agua residual colectada. Suponiendo que el agua residual se tratara mediante un proceso secundario (biológico); y que el lodo producido fuera espesado, digerido y secado. Tratamiento de aguas residuales colectadas 206 m3/s Valor al 2006 Meta 2007 -­‐2012 Meta al 2012 36.1% 23.9% 60% 74.4 m3/s 49.2 m3/s 123.6 m3/s 630,554 ton/año 426,682 ton/año 1’057,236 ton/año 4’203,619 m3/año 2’844,547 m3/año 7’048,166 m3/año Volumen de lodo que equivale a llenar dos veces al año el Estadio Azteca hasta la altura de las lámparas o hasta su cúspide a la Gran Pirámide de Cholula. LABORATORIOS ACREDITADOS EN LODOS EN MÉXICO (FUENTE: En>dad Mexicana de Acreditación, A. C.) Estado Muestreo Análisis Coahuila Muestreo y Análisis 1 Distrito Federal 5 Estado de México 1 Guanajuato 1 Jalisco 1 Nuevo León 1 1 1 3 2 Querétaro 2 San Luis Potosí 1 Subtotal Total 2 5 18 13 Biosólidos Son materiales orgánicos ricos en nutrientes,
removidos de los sólidos de las aguas negras, los
cuales han sido estabilizados y cumple con un
estricto criterio de calidad.
•  En México: –  2/3 partes del territorio son áridas o semi-­‐áridas –  570,000 km2 erosionados –  Problemas de salinidad y sodicidad en 10% de suelos irrigados •  Los lodos: –  Reducen el potencial de degradación y recuperan la capacidad produc>va de los suelos –  Reducen el consumo de fer>lizantes químicos –  Ayudan a conservar las reservas de P –  Incrementan el rendimiento de ciertos cul>vos Beneficios de la materia orgánica en biosólidos aplicados en suelos Mejora la estructura ssica del suelo Evita la erosión Incrementa la retención de agua Favorece el desarrollo de vegetación Favorece el intercambio de aire a las raíces de las plantas •  Incrementa la capacidad de intercambio de nutrientes planta -­‐ suelo •  El crecimiento de las plantas es más vigoroso y disminuye el daño causado por insectos • 
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Plantas de tratamiento del Norte de México que generan biosólidos.
Estado Plantas Gasto (L/s) Biosólidos (t/año) B.H. Biosólidos (t/año) B.S. Nuevo León 20 8,161 238,301 47,660 Chihuahua 5 3,652 106,638 21,328 Baja California 3 1,146 33,469 6,694 Tamaulipas 7 1,026 29,959 5,992 Sinaloa 3 843 24,616 4,923 Coahuila 5 570 16,644 3,329 Baja California Sur 7 541 15,797 3,159 Aguascalientes 10 287 8,392 1,678 Durango 1 25 730 146 Zacatecas 1 2 58 12 474,604 94,921 Total Calidad de los biosólidos de Chihuahua
Muestreo Indicador bacteriológico de contaminación Patógenos Coliformes Salmonella spp. fecales NMP/g en NMP/g en base base seca seca Parásitos Huevos de helminto/g en base seca Octubre 2004 15,000 ND 1 Abril 2004 352,000 57 0 Octubre 2003 24,000 150 0 Menor de 2,000,000 Menor de 300 Menor de 35 Límite uso agrícola Clase C Calidad de los biosólidos de Chihuahua
Metales pesados Febrero 2001 Abril 2004 Octubre 2004 Excelentes Buenos Cadmio 4.20 0.79 ND 39 85 Cromo 90.85 69.48 82.82 1200 3000 Mercurio 4.07 1.17 1.81 17 57 Níquel 19.37 16.99 17.69 420 420 Plomo 245.50 109.14 64.50 300 840 Arsénico -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐ 12.04 ND 41 75 Cobre 455.06 619.46 252.05 1500 4300 Selenio -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐ -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐ -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐ 100 100 Zinc 950.56 1555.16 1081.24 2800 7500 LLENADO DEL ESPARCIDOR Cul>vo Tecnología agricultor Tecnología con uso de biosólidos Rendimiento Producción Rendimiento Producción Maíz forrajero 44.9 kg/ha 64,818 t 53.7 kg/ha 77,606 t Alfalfa 14,834 kg/ha 14,834 t 17,369 kg/ha 17,369 ton Avena forrajera 9.2 t/ha 13,285 t 10.9 t/ha 15,740 t Algodón 6,847 kg/ha 225,951 t 7,358 kg/ha 242,814 t Conclusiones del INIFAP
• 
En los cultivos estudiados, la aplicación de biosólidos
produjo altos rendimientos y fue superior a la fertilización
química.
• 
Dosis de 11 a 13 Ton ha-1 de biosólidos, satisfacen los
requerimientos nutrimentales para un ciclo, en los cultivos
estudiados.
• 
Dosis de biosólidos mayores a las necesarias para cada
cultivo no incrementan la producción, este comportamiento
se describe apropiadamente con un modelo lineal
segmentado.
• 
Aplicaciones de más de 20 Ton ha-1 de biosólidos
producen cantidades de N-NO3 que el cultivo no utiliza
(50-60%), y que potencialmente pueden contaminar
cuerpos de agua, sobre todo cuando se siembra un solo
cultivo en el año.
• 
La aplicación de biosólidos en cantidades agronómicas no
afecta la concentración de metales pesados en los suelos y
plantas evaluados.
• 
La dosis económica más adecuada para los cultivos
estudiados fue 10 ton ha-1 de biosólidos, muy similar a la
estimada agronómicamente.
• 
La aplicación de biosólidos en la agricultura es una
alternativa viable para el uso de materiales residuales y
tiene altas perspectivas para aumentar la fertilidad de
suelos con bajo nivel productivo.
• 
La aplicación de biosólidos incrementó el rendimiento en un
21 a 25% en alfalfa, 8 a 9% en algodonero y de 4 a 88%
en maíz forrajero dependiendo del tipo de suelo y dosis de
fertilización aplicada por el agricultor.
• 
Las dosis de biosólidos evaluadas, además de satisfacer
los requerimientos de N del cultivo, no dejaron cantidades
de nitrógeno residual en el suelo que pudieran contaminar
cuerpos de agua.
• 
La aplicación de biosólidos incrementó el contenido de P
aprovechable (Olsen), existiendo parcelas con 138% más
que en las fertilizadas químicamente. La dosis económica
más adecuada para los cultivos estudiados fue 10 ton ha-1
de biosólidos, muy similar a la estimada agronómicamente.
• 
La respuesta más evidente a la aplicación de biosólidos en
rendimiento fue en maíz forrajero, donde se observó un
incremento en la concentración de zinc y cobre de 1,354 y
402% en el tejido del cultivo, respectivamente.
• 
Las concentraciones de metales pesados en el suelo y en
el tejido de la planta, están muy por debajo de las
reportadas como críticas en la literatura, lo que sugiere que
el uso racional de biosólidos es seguro y ecológicamente
factible.
• 
El análisis económico mostró en todos los cultivos, que el
uso de biosólidos es la mejor alternativa de fertilización, ya
que en la mayoría de las parcelas aumentó el rendimiento
(7-88%) o bien disminuyeron los costos del cultivo por el
ahorro del fertilizante (0-27%). Debido a lo anterior, el uso
de biosólidos incremento el índice de redituabilidad de
todos los cultivos, llegando a ser hasta de 105% más que
la aplicación química de fertilizantes.