15 45 Marcelo Munoz

Prof. Ing. Marcelo Muñoz R. M.Sc.

MODELO DE GESTION LIMPIA PARARESIDUOS SOLIDOS MUNICIPALES

ESCUELA POLITECNICA NACIONALDepartamento de Medio Ambiente

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RECUPERACION DE ENERGIA DELOS RESIDUOS ORGANICOS LIQUIDOS Y

SOLIDOS

ESCUELA POLITECNICA NACIONALDepartamento de Medio Ambiente

INTRODUCCION:

w Los residuos orgánicos que se generan enlas actividades industriales, agropecuarias,urbanas, etc.; son portadores de energíaya que estos residuos contienen materiaorgánica en estado líquido y sólido,constituida principalmente porcarbohidratos, proteínas, azúcares, etc.,nutrientes.

w Esta energía, en la forma como es descargada,se constituye en un contaminante para elmedio ambiente ya que, siendo materiaorgánica, sirve de alimento para laproliferación de microorganismos y vectores.

w Consecuentemente, en los recursos hídricos yen el suelo se genera consumo de oxígeno,llegando en medios altamente contaminados acondiciones anaerobias.

w La materia orgánica contenida en los residuossólidos y líquidos, adecuadamente gestionada,puede producir energía, evitándose lacontaminación antes mencionada.

w Ante esta perspectiva, la digestión anaerobiaconstituye una alternativa tecnológica factiblepara transformar la materia orgánica en biogas(energía utilizable, constituida por metano yanhídrido carbónico).

DIGESTIÓNANAEROBIA

(Biometanización)

BIOGAS(CH4 + CO2)

Energíautilizable

Aguas residualesdomésticas eindustriales

Lodos Biológicos

Residuos sólidos orgánicosurbanos

e industriales

Restos de cosechas en cultivos

Líquido con nivelbajo de energía

Sólidos estabilizados(mineralizados) para

composto

ENERGÍA BIORREACTOR

SALIDAENTRADA DIGESTIÓN ANAEROBIA DERESIDUOS

DIGESTION ANAEROBIA:

w La materia orgánica es digerida pormicroorganismos, básicamente en dos etapas:

w En la primera etapa los microorganismostransforman la materia orgánica en ácidosorgánicos, a su vez, estos ácidos orgánicos sondigeridos por otro grupo de microorganismos,generando biogas (CH4 + CO2) y materia sólidamineralizada.

MateriaOrgánica

ÁcidosOrgánicos

Biogas(CH4 + CO2)y Sólidos

mineralizadosmicroorganismos microorganismos

PRIMERA ETAPA SEGUNDA ETAPA

ETAPAS DE LA DIGESTION:

w Para que este proceso sea estable, debe existirun equilibrio entre las dos fases. Con estepropósito se tiene, en la tecnología dedigestores anarerobios, varios tipos dereactores, tanto para líquidos como pararesiduos semihúmedos.

PRODUCCION DE BIOGAS:

w La producción de biogas a través de la digestiónanaerobia, depende de las características de lamateria orgánica, del tipo de materia orgánica yde la cantidad de la misma.

PRODUCCION DE BIOGAS A PARTIR DEAGUAS RESIDUALES:

w Tratándose de aguas residuales orgánicas,donde se toma como parámetro de referenciapara expresar la carga orgánica a la DemandaQuímica de Oxígeno (DQO); se ha desarrolladouna expresión para indicar la cantidad debiogas que se puede obtener de unadeterminada agua residual, en función de laconcentración de DQO.

Ecuación del Ing. Marcelo Muñoz:

P = 0,0003 (DQO) [60% Metano]

Donde:

P = Producción de biogas a condiciones estándar, expresada en [m3 biogas/m3 agua residual]

DQO = Demanda Química de Oxígeno, expresada en [mg/l]

EJERCICIO:

n Una industria alimenticia produce 200 [m3/día]de aguas residuales, con DQO de 2000 [mg/l].

P = 0,0003 (2000)

P = 0,6 m3 biogas/m3 agua residual

Producción Total = 200 m3 agua residual/día *

0,6 m3 biogas/m3 agua residual

Producción Total = 120 m3 biogas/día

PRODUCCION DE BIOGAS A PARTIR DERESIDUOS SOLIDOS:

n Los residuos sólidos orgánicos también puedenser digeridos para la generación de biogas. Lacantidad de biogas generado depende de lacalidad de los residuos orgánicos.

n A continuación, se presenta una tabla convalores característicos:

TIPO DE RESIDUO PRODUCCIÓN DE BIOGAS (60%Metano)

m3/T material seco

Estiércol vacuno

Estiércol de gallina 500

Estiércol de cerdo 700

Desperdicios de pasto 500

Residuos sólidos urbanos(MO)

EQUIVALENCIA ENERGETICA DEL BIOGAS:

n 1 m3 de biogas (60% metano) equivale a:

0,71 litros de gasolina

0,55 litros de diesel

0,45 litros de gas licuado de petróleo

1,85 kilos de leña con 10% de humedad

8,5 KWH

TECNOLOGÍA PARA LA DIGESTIÓNANAEROBIA DE RESIDUOS LÍQUIDOS :

Los reactores más utilizados para este efecto son:

n Sistemas de flujo ascendente en

manto de lodo.

Este sistema se caracteriza por tener un mantobiológico de alta concentración, el cual digiere lamateria orgánica que se alimenta al reactor.

n Sistemas de película biológica:

Estos sistemas utilizan un medio de soporte parael crecimiento de los microorganismosresponsables de la digestión. Pueden ser:

* Lechos de soporte no expandidos.

* Lechos de soporte fluidificados.

TECNOLOGÍA PARA LA DIGESTIÓNANAEROBIA DE RESIDUOS SÓLIDOS:

n Reactor de alta concentración de sólidos:

La tecnología de digestión con alta concentraciónde sólidos ha sido desarrollada en los últimosaños.

Esta tecnología trabaja con sólidossemihúmedos, de tal manera que los sólidosmineralizados que resultan después de ladigestión no requieren deshidratación.

Concentración de sólidos 20 a 35%

Tiempo de retención 20 a 30 días

Temperaturas 28 a 30 °C

55 a 60 °C

Tasa de carga 6 a 15 kg S.V./m3 día

Producción de Biogas: 600 m3 / Ton. M.O. volátilseca

Las principales características de estos sistemasson las siguientes:

n Relleno Sanitario:

Se puede decir que el relleno sanitario es unreactor natural, en el que se desarrolla ladigestión anaerobia. El proyecto debe involucrarla respectiva red de drenaje y captación debiogas.

El relleno sanitario produce en torno de 130 m3/tonelada de residuos sólidos; de los cuales, sepuede captar alrededor de 85 m3/ tonelada deresiduos sólidos. La diferencia entre el volumende gas producido y el volumen de biogascaptado se debe a que no es posible confinarcompletamente el relleno sanitario.

USO DEL BIOGAS:

* Combustión directa.

* Combutión de motores estacionarios o

automotores.

* Generación de energía eléctrica.

* Generación de calor para producir vapor.

INCINERACION:

n Es posible obtener energía de la incineración delos residuos sólidos, e inclusive del lodobiológico.

n El principal problema de esta tecnología estaríaen el control de las emisiones gaseosas a laatmósfera (contaminación del aire).

n Sin embargo con los avances tecnológicosactuales permite aplicar la incineración conabsoluta garantía para el entorno.

n En este ámbito una tecnología de punta paraeste propósito es la incineración con elsistema de Lecho Fluido Circulante ya quepermite un perfecto control medio ambientaldel proceso, especialmente a lo que serrefiere al control de la temperatura paraminimizar la producción de dioxinas, furanos,etc.

n Los residuos sólidos urbanos generanaproximadamente 2500 Kcal/Kg, siendo que elconjunto incinerador-caldera tiene unaeficiencia del 70%, se puede decir que losresiduos sólidos urbanos pueden generar entorno de 1750 Kcal/Kg.

n Esta energía puede ser aprovechada paragenerar solamente vapor y venderdirectamente este producto ó producir para lageneración de energía eléctrica por medio deuna turbina.

BIBLIOGRAFIA:

• GESTION INTEGRAL DE RESIDUOS SOLIDOS; Tchobanoglous,Theisen, Vigil; MCGRAW HILL; 1994.

• REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE EN MANTODE LODO TRATANDO AGUAS SERVIDAS EN CONDICIONES DE LASIERRA; Marcelo Muñoz R.; REVISTA POLITECNICA, Volumen XIINo.3; 1987.

• FUNCIONAMIENTO DE UN REACTOR ANAEROBIO –AEROBIO EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DECURTIEMBRES; Marcelo Muñoz, María Fernanda Herrera; EPN; 2002.

• COMPOSTO ANAEROBIO EN REACTOR TIPO FLUJO PISTON,Marcelo Muñoz, Luis Herdoiza; EPN; 1998.

• COMPLEJO MEDIO AMBIENTAL DE CERCEDA, RECICLAJE EINCINERADOR DE LECHO FLUIDO CIRCULANTE; Sogaza, España(800.000 Ton./año); 2001.

ELEMENTOS FUNCIONALES

GENERACION DE RESIDUOS

MANIPULACION Y SEPARACION

ALMACENAMIENTO Y PROCESAMIENTO EN ORIGEN

RECOLECCION

SEPARACION PROCESAMIENTO Y

TRANSFORMACION DE RESIDUOS SOLIDOS

ASEO DE CALLES Y SITIOS PUBLICOS

DESTINO FINAL

SEPARADA

MEZCLADA

FIGURA NO. 1

INTERELACION DE ACTORES

GARANTICE LA PARTICIPACION CIUDADANA EN LA GESTION INTERNA, PAGO DEL SERVICIO, ACCION CIUDADANA

COMUNIDAD (CLIENTES)

PRODUCTORA DE RESIDUOS SOLIDOS

TARIFA

SISTEMA DE GESTION INTEGRAL DE RESIDUOS

SOLIDOS

SERVICIO

GARANTICE LA EFICIENCIA

DE LAS ACTIVIDADES

ADMINISTRACION

GARANTICE LA SUSTENTABILIDAD DEL SISTEMA EN EPOCA ACTUAL Y FUTURA

GARANTICE LA RECUPERACION DE COSTOS DEL SERVICIO

DESCENTRALIZACION ADMINISTRATIVA FINANCIERA

PROMOCION Y CAPACITACION

SEA EL COSTO DE UN SISTEMA EFICIENTE

FIGURA NO. 2

MODELO

COMUNIDAD (PRODUCTOR)ALMACENAMIENTO SEPARADO

ORESIDENCIAL COMERCIAL INDUSTRIAL HOSPITALAR BARRIDO DE CALLES

I O I O I E O I P M

RECOLECCION SEPARADA

MUNICIPIO

ADMINISTRACION DE LA GESTION DE R.S.SEPARACION

PROCESAMIENTO TRANSFORMACION

DEMANDA DE MERCADO COMERCIALIZACION

--MAYOR EFICACIA DEL RECICLAJE-- MEJOR CALIDAD DE LOS MATERIALES RECUPERADOS--MENOR COSTO EN R. SANITARIO.

COMPOSTO 60%

RECUPERACION DE MATERIALES 40%

DESTINO FINALRELLENO

SANITARIORELLENO DE SEGURIDAD

O-ORGANICOI-INORGANICOE-ESPECIALP-PELIGROSOSM-MEZCLADO

SUPERVISICION

MICRO EMPRESAS

50% 10%

10% 30%

NO PELIGROSOS

PELIGROSOS

FIGURA NO. 3

COMPARACION ENTRE RELLENO SANITARIO CON RESIDUOS MEZCLADOS Y CON RESIDUOS SEPARADOS

RELLENO SANITARIO CON RESIDUOS SOLIDOS MEZCLADOS

RELLENO SANITARIO CON RESIDUOS SOLIDOS SEPARADOS

• TODOS LOS RESIDUOS

• SI LIXIVIADO (?)

• POSIBILIDAD DE

VECTORES

• SI BIOGAS (?)

• MAS TIERRA PARA RECUBRIMIENTO

• MAYOR COSTO O/M

• MENOR PERIODO UTIL

• MENOR CANTIDAD DE R.S. Aprox. 40%

• NO LIXIVIADO

• NO VECTORES

• NO BIOGAS

• MENOS TIERRA PARA RECUBRIMIENTO

• MENOR COSTO DE O/M

• MAYOR PERIODO UTIL

R.S. R.S.

TRATAMIENTOLIXIVIADO

ESCAPE DE BIOGAS

COMBUSTION NO

40% Recuperación

Efecto Invernadero 60%

Escapa, CH4, CO2, H2S

FIGURA NO. 4

PLANIFICACIONNECESIDADES COMUNIDAD

PLANIFICACION

DECISIONES Y POLITICAS

RECONOCIMIENTO Y DEFINICION DEL

PROBLEMA

RETROALIMENTACIO

RETROALIMENTACION

• NECESIDADES DE LA COMUNIDADIdentificar servicios necesarios, utilización de recursos, protección ambiental entre otros • RECONOCIMIENTO Y DEFINICION DE PROBLEMASLos gestores detectan e interpretan las necesidades de la comunidad

• PLANIFICACIONActividades desarrolladas por consultores, funcionarios y gestores.

• DECISIONES Y ACTIVIDAD POLITICALos gestores revisan alternativas, seleccionan la alternativa, toman desiciones financieras, operativas, políticas administrativas.

FIGURA NO. 5

ï Es indispensable proponer modelos de gestiónsencillos y de fácil aplicación.

ïPara garantizar la autosustentabilidad del sistema esnecesario cumplir con requerimientos mínimos como:

- Sistema administrativo descentralizado y ágil.

•- Sistema tarifario que recupere costos de inversión,operación y mantenimiento.

•- Participación ciudadana a través de oficina de atenciónal cliente y veeduría.

- La implantación del sistema de gestión de residuossólidos debe ir acompañada de la capacitación delpersonal en los varios niveles de operación.

CONCLUSIONES:

15 45 Marcelo Munoz

Documents

MuNoz et al_2011_InvestigaciondeOperaciones.pdf

Presentacion Sr Carlos Munoz

Munoz hoyporti

Daniel munoz pouerpoin

6 Munoz Chile Segmentacion

Jose Maria Munoz 1

Gabriel Munoz portfolio

ISABEL MUNOZ - FOTOGRAFA

GUILLERMO MUNOZ

PFC Rodrigo Munoz Castejon

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