20-29 Arti culo LIXIVIADOS DE RSU:2008 - Sitra · 22 Mayo - Junio 2008 Tratamiento de lixiviados de vertedero de RSU mediante proceso... Tabla 2. Límites autorización vertido a

Tratamiento de lixiviados devertedero de RSU medianteproceso combinado deultrafiltración y ósmosis inversa

RESUMEN:

Los lixiviados de RSU segeneran como fruto de ladescomposición de lamateria orgánica y el per-colado de agua de lluvia

a través de los residuos. Caracteri-zados por una altísima carga orgá-nica, elevado contenido en amonioy alta conductividad, el lixiviado deRSU supone una amenaza para elmedio ambiente.

En la planta de Reciclado y Com-postaje de Onda se recoge, alma-cena y trata el lixiviado. Para ello sedispone de un sistema de drenajesque capta el lixiviado de toda la ins-talación almacenándolo en una bal-sa para su posterior tratamiento.

El tratamiento del lixiviado se ba-sada en la combinación de variosprocesos. Tras el tratamiento fisico-químico del lixiviado se procede alfiltrado del mismo mediante un sis-tema de filtros de cartucho previo a

J. García Castillo1

C. Ferrer1

F. Moliner2

J. Donato2

F. Albarrán3

1 FACSA2 SITRA

3 RECIPLASA

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Tratamiento de lixiviados de vertedero de RSU mediante proceso...

una ultrafiltración (UF). El efluentede la ultrafiltración es por último so-metido a un proceso de ósmosis in-versa (OI) en dos etapas.

Los rendimiento obtenidos me-diante este sistema son muy eleva-dos (99 %) para parámetros comola DQO, amonio y conductividad,hecho que ha permitido la obten-ción por parte de la Planta de Reci-claje y Compostaje de la pertinenteautorización de vertido a cauceconcedida por la Confederación Hi-drográfica del Júcar.

Palabras clave: RSU, trata-miento lixiviados, osmosis inversa,ultrafiltración,

1. INTRODUCCION

La gestión de los residuos sólidosurbanos (RSU) plantea un problemamedioambiental importante. Asocia-dos a los vertederos de RSU apare-

cen los lixiviados por degradaciónde la materia orgánica presente.

Los lixiviados son líquidos oscu-ros que se producen al percolar elagua, generalmente de lluvia, através de cualquier material per-meable. Durante este proceso searrastran partículas y se disuelvensustancias que están contenidasen los residuos. La composiciónde los mismos varía mucho deacuerdo con el tipo de residuos,las precipitaciones en el área, lasvelocidades de descomposiciónquímica, edad del vertedero yotras condiciones del lugar, perotodos coinciden en poseer una altacarga orgánica.

Son de naturaleza anóxica y áci-da, son ricos en ácidos orgánicos, ysuelen contener altas concentracio-nes de iones metálicos comunes.Su olor es bien característico, muypenetrante. Su peligrosidad se de-be a las altas concentraciones de

contaminantes orgánicos y nitróge-no amoniacal, así como a sustan-cias tóxicas que pueden estar pre-sentes. Si no se controlanadecuadamente, pueden contami-nar los suelos y las aguas superfi-ciales y subterráneas.

El adecuado tratamiento de es-tos líquidos tóxicos debe ser partefundamental de la gestión de losvertederos de RSU. La tecnologíaempleada para el tratamiento esta-rá condicionada en cada caso poraspectos técnico-económicos.

Actualmente se opta por el trata-miento in situ de los lixiviados, eco-nómicamente más viable y con bue-nos resultados. La tecnología detratamiento comúnmente empleadase basa en procesos biológicos y enprocesos físico-químicos, que inclu-yen también procesos de membra-nas (ósmosis inversa). Si bien estosúltimos resultan más caros, las ins-talaciones son mas compactas.

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Tabla 2. Límites autorización vertido a cauce

Parámetros Físico-Químicos Valor Unidades

pH 5,5 - 9,5

Sólidos en suspensión 60 mg/l

Materias sedimentables 0,5 mg/l

Sólidos gruesos Ausentes

D.B.O.5 25 mg/l O2

DQO 125 mg/l O2

Temperatura <25o oC

Color Incoloro

Boro 1 mg/l B

Cloruros 250 mg/l CI

Sulfatos 250 mg/l SO4

Amonio (*) 2 mg/l NH4

Nitrógeno Nítrico 11 mg/l

Aceites y grasas 10 mg/l

Detergentes 2 mg/l (laurilsulfato)

Aluminio 0,5 mg/l

Arsénico NO mg/l

Bario 10 mg/l

Boro 1 mg/l

Cromo VI 0,005 mg/l

Cromo Total 0,05 mg/l

Hierro NO mg/l

Manganeso NO mg/l

Níquel 2 mg/l

Plomo NO mg/l

Selenio NO mg/l

Estaño 5 mg/l

Cobre 0,04 mg/l

Cinc 1 mg/l

Cianuros 0,04 mg/l

Sulfuros NO mg/l

Sulfitos NO mg/l

Fluoruros 1,7 mg/l

Fósforo total 0,4 mg/l

Tabla 1. Caracterización del Lixiviado

Parámetro Valor

pH 6,6 - 8,3

DQO (mg O2/l) 50.400

DBO5 (mg O2/l) 30.000

Conductividad (μS/cm) 30.500

Nitratos (mg/l) 200

Nitrógeno amoniacal (mg/l) 1.824

Nitrógino total(NTK+NO3+NO2) 2.250

Sólidos en suspensión (mg/l) 2.820

Ecotoxicidad (U.T.) 175

Fluoruros (mg/l) 71,2

Fósforo total (mg/l) 65

Boro total (mg/l) 5

Cobre total (mg/l) 0,100

Cromo total (mg/l) 0,216

Cromo VI (mg/l) 0,051

Mercurio total (mg/l) 0,579

Cianuros totales (mg/l) 0,603

Cianuro libres (mg/l) 0,507

Plomo total (mg/l) 0,664

Níquel total (mg/l) 2,2

Zinc total (mg/l) 248

Cloruros (mg/l) 6.025

Carbonatos (mg/l) 100

Bicarbonatos (mg/l) 4.000

Sulfitos (mg/l) 88,45

Sulfuros totales (mg/l) 8,4

Sulfatos (mg/l) 100

Calcio (mg/l) 665


2. OBJETO

La planta de Reciclaje y Com-postaje de Residuos Sólidos Ur-banos de Onda, gestionada porReciplasa, (Reciclado de residuosla Plana, S.A.), Sociedad partici-pada por los Ayuntamientos de laPlana, trata las basuras de variosmunicip ios de la provincia deCastellón.

La generación de lixiviados esuna variable muy estacional, de-pendiente de las lluvias caídas ca-da mes y del volumen de residuourbano depositado en la instala-ción. El lixiviado generado en elvertedero posee una carga conta-minante tal, que imposibilita suvertido directo a cauce. Así pues,el lixiviado es recogido en la balsaque para este fin dispone la citadainstalación, requiriendo ser depu-rado antes de su vertido.

La tabla 1 recoge los valores me-dios de los parámetros químicosque caracterizan el lixiviado.

La solución novedosa imple-mentada por SITRA, S.L. consisteen la investigación y desarrollo deun proceso fruto de la combina-ción, adecuación y optimización deprocesos existentes. El efecto si-nérgico de dicha combinación hapermitido obtener unos rendimien-tos depurativos óptimos con unaaltísima robustez que han permiti-do, incluso, la obtención del perti-nente permiso de vertido a Cauceotorgado por la Confederación Hi-drográfica del Júcar (CHJ). La ex-celente calidad fisicoquímica y or-ganoléptica del vertido final, asícomo la elevadísima robustez delproceso diferencian al mismo delresto de aplicaciones para el trata-miento de lixiviados.

La tabla 2 muestra los límites devertido autorizados por la Confede-ración Hidrográfica del Júcar.




3. DESCRIPCION DELA INSTALACION.

Los lixiviados del vertedero sonrecogidos en una balsa construidapara tal fin y de ahí impulsados a laplanta de tratamiento de los mismos.

La planta objeto del presente es-tudio está basada en la combina-ción de varios procesos. Tras el tra-tamiento físico-químico del lixiviadose procede al filtrado del mismo me-diante un sistema de filtros de cartu-cho previo a una ultrafiltración (UF).El efluente de la ultrafiltración es porúltimo sometido a un proceso de ós-mosis inversa (OI) en dos etapas.

La planta de depuración, con unvolumen de rechazo muy bajo (me-nor del 30%), tiene una capacidadde tratamiento de 60 m3/día. Losdistintos procesos que configuranla instalación se describen a conti-nuación. En la figura 1 se ilustra eldiagrama de flujo de la instalación.

3.1. BOMBEO DE ELEVACION.

El lixiviado a tratar será objeto deun bombeo desde la balsa de mayorcapacidad de lixiviado de la instala-ción hasta el tanque de alimentacióna la etapa de pretratamiento físicoquímico. Se trata de una bomba su-mergible especial para soportar lascondiciones extremas en el interiorde la balsa de lixiviados, con impul-sor Vórtex. La bomba se encuentraen el interior de una caja de ardillacon un sistema de flotación quemantiene a la bomba sumergida porencima de los sedimentos de la bal-sa y protegida de sólidos flotantes.

3.2. PRETRATAMIENTO FISICO-QUIMICO: CAMARA DE MEZCLADOY DECANTACION.

Las aguas llegan a la cámara dereacción donde se añaden los reac-


tivos, coagulantes y floculantes.Una vez ha tenido lugar el mezcladode las aguas con los reactivos, el li-xiviado pasa al decantador estático,de forma cilíndrica con fondo infe-rior cónico en 60º, con 4 metros dediámetro total y una capacidad de27 m3, equipado con campana de-flectora interior, canal interior, esca-lera con quitamiedos, pasarela, ybridas de salida de lodo y canal.

El agua pasa al decantador don-de por gravedad se va depositandoen la parte inferior del decantador,aquellas partículas de mayor densi-dad que el agua en forma de flócu-los, formando el fango que poste-riormente se evacuará.

3.3. ETAPA DE FILTRACION:FILTROS DE SEGURIDAD.

El agua de salida del decantadores bombeada hacia los filtros deseguridad. Se trata de dos (2) bate-rías de cuatro (4) portafiltros cadauna de ellas, que alojan en su inte-

rior filtros de cartucho de tipo big re-alizados en polipropileno de 20 pul-gadas de longitud con un grado defiltración de 25 micras. Estos cartu-chos tienen una baja pérdida decarga y una muy alta resistencia ala perforación o aplastamiento debi-do a la presión diferencial, con unóptimo grado de retención. Debidoa su capacidad de retención, actú-an como filtros de seguridad paraproteger a las membranas tanto deultrafiltración como de ósmosis in-versa.

3.4. ETAPA DE ULTRAFILTRACION.

El agua a tratar una vez pasa laetapa de filtros llega hasta la plan-ta de ultrafiltración. Se trata deuna instalación formada por dos(2) líneas de tratamiento indepen-dientes, cada una de ellas consti-tuida por tres (3) membranas deultrafiltración de fibra hueca en-capsuladas, modelo HydraCap-60de Hydranautics.

La planta presenta una capacidadmáxima de hasta 8 m3/h, pudiendotrabajar a flujo cruzado o a final cie-go, con una conversión media finaldel 85-90%, recirculando los sobran-tes a cabecera del proceso.

Las membranas son capaces defiltrar un flux típico de permeado deunos 30 lmh, consiguiendo valoresde turbidez inferiores a 0,1 NTU,siendo especialmente indicadaspara el tratamiento de lixiviados ac-tuando como pretratamiento a laósmosis inversa.

Para un mejor rendimiento de lasmembranas es conveniente quenunca se llegue a presiones dife-renciales elevadas, pues las mem-branas sufren en exceso. Para elloes conveniente realizar limpiezasquímicas, tanto ácidas para elimi-nar en la superficie de la membranamateria inorgánica (sales) comobásicas para eliminar materia orgá-nica, también deben efectuarse lim-piezas con desinfectantes paracompletar la oxidación de toda


Figura 1. Diagrama del proceso



aquella materia que no se haya po-dido eliminar anteriormente.

3.5. ETAPA DE OSMOSIS INVERSA.

Tras el tratamiento del agua delixiviado en la ultrafiltración previa,el agua es bombeada hasta la plan-ta de ósmosis.

La elevada concentración deciertos parámetros como la DQO, lasalinidad (cloruros-conductividad),nitrógeno y fósforo impide alcanzarel límite de vertido a cauce median-te la tecnología de ósmosis de unsólo paso, por lo que se hace nece-sario incluir una segunda etapa deósmosis inversa, especialmente pa-ra eliminar el amonio del agua.

Debido a la alta complejidad dedepuración, el agua de lixiviadopresenta un valor de LSI muy ele-vado por la gran proporción de bi-carbonatos en el agua (tabla 1),con lo que se hace necesaria la do-sificación a la entrada del procesode ósmosis inversa de ácido y reac-tivo antiincrustante para incremen-tar la vida útil de las membranas,disminuyendo el valor del LSI. Conello, se consigue llegar a los valo-res deseados de conversión, pues

se reduce considerablemente elporcentaje de precipitación de sa-les como el carbonato cálcico, sul-fato cálcico, sulfato de bario y es-troncio, inhibiendo los depósitos dehierro, aluminio y sílice.

El primer paso de la OI consisteen una etapa en donde se obtieneuna conversión media del 70-75%,por lo que se precisa recircular par-te de rechazo. El caudal de agua dealimentación al sistema es de 4.4m3/h, para un caudal de permeadode entre 3,1 y 3,3 m3/h, mientras

que el caudal de agua de alimenta-ción a membranas es de 6,9 m3/hya que se recircula un caudal de2,5 m3/h de rechazo. La presión re-comendada para la bomba es de40 bar. Las membranas, un total deseis (6), son de agua de mar paraun mayor rechazo de sales (del or-den del 99,6%), modelo SWC3 deHydranautics.

El segundo paso está compues-to por dos etapas. El caudal de en-trada es el permeado del primer pa-so, es decir, de 3,1-3,3 m3/h,

Figura 2: Diagramas de cajas para la DQO y el nitrógeno amoniacal del efluente de la planta de tratamiento de lixiviados.

Concentración afluente U.F. P RO-1 P RO-2

Conductividad(μS/cm) 13.500 8.000 1.905 178,61

NitrógenoAmoniacal

(mg/l)516 256 58 0,78

DQO (mg/l) 5497 1.054 86 32,89

Rendientos (%) U.F. P RO - 1 P RO - 2

Conductividad(μS/cm) 41% 76% 91%

Nitrógeno Amoniacal(mg/l) 50% 77% 99%

DQO (mg/l) 81% 92% 62%

Tabla 3: Calidad del efluente y rendimiento relativo al proceso previo. U.F. (ultrafiltración), P RO-1(primer paso ósmosis inversa), P RO-2 (Segundo paso ósmosis inversa).


obteniéndose una conversión me-dia del 90 % (producto final 2,8-3,0m3/h). El rechazo se recircula a ca-becera de ósmosis inversa. La pre-sión recomendada para la bombaes de 15 bar. Las membranas, untotal de doce (12), son de agua sa-lobre, modelo CPA2-4040 de Hy-dranautics, en una configuración2:1, con cuatro (4) membranas portubo de presión.

Todas las salidas de rechazo ypermeado cuentan con la instala-ción de contadores para visualizarel caudal instantáneo presentandoa su vez función totalizadora. Conello, se consigue tener un segui-miento continuo a la instalación.

La planta dispone de un sistemade limpieza común (CIP – flushing)para el lavado de las membranasde ósmosis, que permita su funcio-namiento automático o manual se-gún interese.

Dada la disminución del pH a lasalida del proceso de ósmosis in-versa, se instala una dosificaciónde reactivo químico básico que per-mita elevar el pH del permeadohasta valores de pH que se ajustenal rango óptimo.

3.6. EVACUACION DEL PERMEADO.

El permeado es almacenado enun depósito de PP de 5000 litros

antes de abandonar la planta detratamiento. Esto es una medida deseguridad para verificar las óptimascaracterísticas del agua tratada. Encaso de no ser así, se evitaría suvertido a cauce directo, ya que serecircularía a cabecera de planta.

La Figura 1 muestra un diagramadel proceso de tratamiento con to-dos los equipos que intervienen enel mismo.

4. ANALISIS DELFUNCIONAMIENTO DE LAINSTALACION

La instalación de depuración dela planta de Reciclaje y Compostaje




de RSU de Onda desarrollada porSITRA, S.L. fue puesta en servicioel 19 de febrero de 2007. La voca-ción innovadora de SITRA, S.L. ysu filosofía de trabajo basada en lamejora continua han marcado laevolución de la instalación en cons-tante optimización.

Toda la analítica de control de lainstalación se efectúa en Iproma,S.L., laboratorio acreditado porENAC.

El lixiviado del vertedero sin diluir(en periodos exentos de precipita-ciones) presenta valores de DQOmedios de 45.600 mg/l y una con-ductividad de 26.565 μS/cm. Laconcentración de nitrógeno amo-niacal alcanza valores de 1.900mg/l. Estos lixiviados se acumulanen una balsa desde donde sonbombeados a la instalación de tra-tamiento. En dicha balsa los lixivia-dos se diluyen al mezclarse conagua de lluvia y lixiviados más dilui-dos recogidos durante la percola-ción del agua de precipitación a tra-vés de los RSU.

El afluente a la instalación de de-puración se caracteriza por unosvalores de DQO medios de 5.497mg/l, una conductividad de 13.500μS/cm y una concentración de ni-trógeno amoniacal de 516 mg/l.

El efluente de la instalación, pre-senta unos valores medios de DQOde 32,89 mg/l, su conductividad, co-mo término medio se sitúa en178,61 μS/cm y la concentración denitrógeno amoniacal en 0,78 mg/l.

En la figura 2 presentamos losdiagramas de caja en el que sepuede apreciar la agrupación dedatos en torno a la media, tanto conrespecto a la DQO como conducti-vidad del efluente. Este hecho quepone de manifiesto la robustez delsistema fruto de la combinación yoptimización de procesos. En nin-gún caso se exceden los límites de

Figura 3: Concentración en el efluente de DQO y Conductividad

Figura 4 : Caudal afluente a instalación vs. caudal vertido a dominio público hidráulico

Figura 5 : Rendimiento de la instalación (caudal vertido por hora de funcionamiento)


vertido definidos en la autorización(125 mg/l para la DQO y 2 mg/l pa-ra el Nitrógeno amoniacal) mante-niéndose la media muy por debajode estos valores.

Así pues, los rendimientos me-dios de eliminación de la planta detratamiento de lixiviados se sitúanen torno al 98,67 % para la conduc-tividad, 99,40% en cuanto a elimi-nación de DQO y 99,85 % para elnitrógeno amoniacal, rendimientosno solo elevados sino que a su vez,sostenidos en el tiempo.

Atendiendo a los rendimientosmedios obtenidos por procesos, enla tabla 3 podemos ver la calidaddel efluente de cada uno de ellosasí como el rendimiento de elimina-ción de carga con respecto alefluente del proceso previo.

Cada proceso reduce la cargadel agua de aporte al siguiente pro-ceso “protegiéndolo”, en cierta me-dida, e incrementando con ello lacapacidad del siguiente así como suvida útil. El resultado final, un efectosinérgico con respecto al rendimien-to individual de cada una de las eta-pas así como un incremento de lavida útil de cada una de los elemen-tos que componen el sistema.

Tal y como se observa en la figu-ra 3 los valores de DQO en elefluente, a lo largo de todo un año,en ningún momento ha superadolos 125 mg/l, máximo permitido porla autorización de vertido.

La combinación de tecnologíasha sido un proceso dinámico y plani-ficado de mejora continua de la ins-talación. Actualmente se sigue me-jorando la misma, optimizando día adía la capacidad de tratamiento y elcoste de mantenimiento de esta.

Muestra de ello es la constantemejora de la capacidad de trata-miento así como de la calidad delagua. Tomando los datos del últimoaño podemos observar en la figura

4 como el caudal de tratamiento seha ido incrementando paulatina-mente conforme se han introducidomejoras y se ha optimizado el man-tenimiento de la instalación, espe-cialmente en lo concerniente a losciclos de limpieza y reactivos em-pleados en las mismas.

Lo mismo sucede con respectoal rendimiento de la instalación. Enla figura 5 vemos como el incre-mento de caudal tratado y produci-do no es fruto de un aumento en elnúmero de horas de trabajo de lainstalación sino del incremento delrendimiento de la misma.

5. CONCLUSIONES

La combinación de procesospropuesta, desarrollada e imple-mentada por SITRA, S.L. para eltratamiento de lixiviados de la Plan-ta de Reciclaje y Compostaje deOnda presenta una elevada efica-cia y robustez.

La adecuación de la calidad delagua a tratar para cada proceso yla configuración en línea de los mis-mos ha permitido potenciar el efec-to sinérgico de los mismos. Los ele-vados rendimientos del sistemahan permitido garantizar el vertido

a cauce del lixiviado tratado de for-ma continua durante todo el perio-do de funcionamiento de la misma.

El tratamiento de los lixiviados deRSU de forma eficiente y robusta su-pone una importante mejora medio-ambiental en la gestión de ResiduosSólidos Urbanos. La eficiente elimi-nación de la elevada carga contami-nante fruto de la innovadora aplica-ción y combinación de procesos parael tratamiento de lixiviados, no solopermite el vertido de 60 m3/día deagua depurada a dominio público hi-dráulico con totales garantías de cali-dad sino que abre una puerta haciala regeneración y reutilización de es-tas masas de agua en origen.


6. BIBLIOGRAFIA

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AWWA Research Foundation, Lyon-naise des Eaux, WRC of South Africa(1998). Tratamiento del agua por proce-sos de membrana.

Degremont (1991)Water TreatmentHandbook.

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