Rellenos sanitarios

Relleno sanitarios
¿Qué es y para que se usa?

Es básicamente una alternativa para tratar los residuos sólidos urbanos. El relleno sanitario consiste en hacer un pozo; las formas técnicas exigen que ese pozo este cubierto por una capa impermeabilizante en el que luego se depositan los residuos, esta membrana se coloca para que los jugos contaminantes que segreguen los residuos no se mezcle con las aguas subterráneas; una vez colocados los residuos en la excavación son cubiertos .con tierra luego ese terreno es forestado.

El relleno sanitario es una técnica de eliminación final de desechos sólidos en el suelo que no causa molestias ni peligros para la salud y seguridad pública, tampoco perjudica el ambiente durante su operación ni después de terminado el mismo.

En un relleno sanitario, a medida que se va colocando la basura, ésta es compactada con maquinaria y cubierta con una capa de tierra y otros materiales para posteriormente cubrirla con una capa de tierra que ronda los 40cm de grosor y sobre esta depositar otra capa de basura y así sucesivamente hasta que el relleno sanitario se da por saturado.

Además, como forma de minimizar el impacto ambiental y como implementación del protocolo de Kyoto los rellenos sanitarios incluyen tratamiento de lixiviados, que son los líquidos producidos por la basura, quema de gases de descomposición, principalmente el metano, planes de reforestación en el área del relleno sanitario y control de olores.


Principios básicos de operación del relleno sanitario.

Se considera oportuno resaltar los siguientes principios básicos:

- la basura debe compactarse en capas de 15 a 30 cm.
- la profundidad del relleno no debe ser excesiva, probablemente no más de 2.50 m
- supervisión constante mientras se vacía, se recubre la basura y se compacta la celda para conservar el relleno en óptimas condiciones. Esto implica tener una persona responsable de la operación y el mantenimiento.
- la altura de la celda es otro factor importante a tener en cuenta; para el relleno sanitario manual se recomienda una altura entre uno y 1.5 metros para disminuir los problemas de hundimientos y lograr mayor estabilidad.
- el cubrimiento diario con una capa de 0.10 a 0.20 m de tierra o material similar es fundamental.
- la compactación de los desechos sólidos es preferible en capas de 0.20 a 0.30 m, y al final cuando se cubre con tierra toda la celda. de este factor depende en buena parte el éxito del trabajo diario, alcanzando a largo plazo una mayor densidad y vida útil del sitio.
-una regla sencilla indica que alcanzar una mayor densidad resulta mucho mejor desde el punto de vista económico y ambiental.
-desviar aguas de escorrentía para evitar en lo posible su ingreso al relleno sanitario.
-control y drenaje de percolados y gases para mantener las mejores condiciones de operación y proteger el ambiente.
- el cubrimiento final de unos 0.40 a 0.60 m de espesor, se efectúa siguiendo la misma metodología que para la cobertura diaria; además, debe realizarse de forma tal que sostenga vegetación para lograr una mejor integración al paisaje natural.

Ventajas.

· bajo costo inicial, operación y mantenimiento.
· aprovechamiento de terrenos que hayan sido considerados improductivos o marginales, tornándolos útiles para la construcción de un parque, área recreativa, campo deportivo, etc.
· solucionar el problema, completo y definitivo, a numerosos municipios importantes que se ven todavía abrumados por numerosos costos; humos, olores, plagas, molestias públicas que se generan con otros métodos de eliminación de basura.
· un relleno sanitario puede empezar a trabajar en poco tiempo como método de eliminación.
· se considera flexible, ya que no precisa de instalaciones permanentes y fijas, y también debido a que está apto para recibir mayores cantidades adicionales de desechos con poco incremento de personal.

Desventajas.

· debe de tener una buena planificación sobre todo con una buena concientización del ciudadano, para adoptar medidas pertinentes puede provocar contaminación del suelo, aire, agua y desvalorización de terrenos aledaños.
· se puede presentar una eventual contaminación de aguas subterráneas y superficiales cercanas, si no se toman las debidas precauciones.
· obstrucciones en las tendencias del crecimiento de la población.
· asentamientos de villas inestables ocupados por crujas que subsisten de los materiales que seleccionan de los desechos.

Procesos y componentes principales

En un relleno sanitario se trata de aislar los desechos, y controlar los lixiviados y biogás que se generan y que tienden a fluir fuera del relleno, evitando impactos ambientales adversos llaman lixiviados a los líquidos que se generan a raíz de la degradación de la materia orgánica (de origen bioquímico) y los líquidos que se originan de la infiltración de agua en el relleno (de origen hidrológico). Los gases generados a raíz de la degradación de la materia orgánica se suelen llamar "biogás," gases que cuando se forman en ambientes sin oxígeno contienen principalmente metano y dióxido de carbono. como muchos rellenos sanitarios en el mundo, las zonas de operación en el relleno sanitario son diseñadas con los siguientes elementos físicos de aislamiento y de control:

una base conformada por suelos y materiales sintéticos de baja permeabilidad para evitar la migración de los lixiviados generados dentro del relleno hacia los acuíferos profundos.
un sistema de drenaje en el fondo del relleno para conducir los lixiviados hacia sitios de almacenamiento.

un sistema de tratamiento de los lixiviados recolectados.

capas o niveles de desechos municipales conformados durante la operación del relleno.
capas de suelo que se compactan encima de los desechos con el objeto de evitar los efectos ambientales adversos que producen las basuras expuestas.

un sistema de manejo de los gases generados dentro del relleno, que consisten en la instalación de una serie de chimeneas verticales con el propósito de conducir los gases hacia la atmósfera (extracción pasiva) o con tecnologías más modernas como la extracción forzada de gas y su posterior destrucción térmica para controlar los efectos de emisiones.

un sistema de impermeabilización en la superficie o cobertura final.

Tipos de rellenos sanitarios

Existen varios tipos de relleno sanitario. los tres principales son: relleno de área, de zanja y combinado o rampa, los cuales tienen distintas técnicas de operación, pero similares. Normalmente, las condiciones y características de los terrenos exigen una operación combinada de los distintos sistemas, tendientes a un mejor aprovechamiento de la disponibilidad del terreno, material de recubrimiento y rendimiento de los equipos de operación.

1. relleno sanitario tipo área.

El relleno de área normalmente se emplea cuando se dispone de terrenos con depresiones y hondonadas naturales y artificiales, canteras, pozos producidos por extracción de materiales (ripio, arena, arcilla), lugares pantanosos o marismas, terrenos adyacentes a los ríos u otros similares.

2. relleno sanitario tipo zanja o trinchera.

Este tipo de relleno sanitario es probablemente uno de los más prácticos y apropiados, ya que su operación es sencilla y la escasez de material de recubrimiento no produce problemas siempre que el terreno para este sistema de disposición final sea convenientemente elegido.

3. relleno sanitario tipo combinado o rampa.

El relleno tipo combinado se opera en forma similar a los rellenos de área y zanja, pero los desperdicios descargados se extienden sobre una rampa, se apisonan y recubren diariamente con una capa de material de 0.15 m. terminada la°de espesor. la rampa debe tener una pendiente de unos 30 operación y alcanzado el nivel previsto, se recubre con una capa de tierra, o material similar, de 0.60 m de espesor.

El método de rampa de utiliza en terrenos de declive moderado o en aquellos que tienen una capa delgada de material susceptible de ser usado para recubrimiento o como sello del relleno.

¿Qué son los lixiviados?

Son los líquidos que se generan en un depósito controlado a consecuencia de la infiltración de las aguas de lluvia, del contenido de humedad del residuo y, en el caso de los residuos biodegradables, del contenido en materia orgánica. Los lixiviados captados y evacuados del depósito, ya sea gravitatoriamente o por bombeo, se almacenan en una balsa, construida a este efecto, para su posterior tratamiento, ya sea "in situ" o en una planta externa.

Características de los lixiviados que afectan su tratamiento

Los lixiviados contienen toda característica contaminante principal, es decir, alto contenido de materia orgánica, alto contenido de nitrógeno y fósforo, presencia abundante de patógenos e igualmente de sustancias tóxicas como metales pesados y constituyentes orgánicos. Estas características son importantes en cuanto nos indican qué es lo que toca removerle a los lixiviados durante su tratamiento, sin embargo, desde el punto de vista de la selección de la tecnología existen otras características que, sin ser necesariamente contaminantes, pueden afectar el funcionamiento de los procesos de tratamiento.

Calidad de los lixiviados

La calidad de los lixiviados en un relleno sanitario varía grandemente en el tiempo, al igual que con el tipo de relleno sanitario que se tenga. Como consecuencia los lixiviados de las áreas de los rellenos sanitarios que han sido recientemente rellenadas producen un lixiviado altamente contaminante, denominado lixiviado joven. A partir de ese momento, las concentraciones de las sustancias en el lixiviado de una cochada de basura en el relleno sanitario disminuyen continuamente en el tiempo, esto ocurre como regla general, más sin embargo, en algunos casos como metales que presentan reacciones de óxido-reducción, puede ocurrir que la concentración al inicio del proceso de lixiviación no sea la mayor. Sin embargo, teniendo en cuenta que un relleno sanitario se opera por lustros o décadas, siempre va a haber una parte del relleno que aporta lixiviado joven, la que se esta rellenando en ese momento, mientras que otras partes del relleno tienen lixiviado maduro, las que tienen unos años, y otras lixiviado viejo, las que tienen mas de cinco años.

Alternativas de tratamiento para lixiviados

Procesos anaerobios

Las principales ventajas que tienen los procesos anaerobios en este contexto son la mayor simplicidad en el sistema de tratamiento y la menor producción de lodos. Esto se refleja en menores costos de inversión de capital y de operación y mantenimiento, y en menores requisitos técnicos en el personal que opera el sistema.

Sin embargo, existen varias precauciones que hay que tener en cuenta al aplicar este tipo de procesos. Los altos contenidos de amoníaco y de minerales disueltos pueden generar problemas de toxicidad para los microorganismos. Esto implicaría una remoción previa del amoníaco en caso de que este fuera el problema, o la aplicación de cargas de trabajo reducidas debido a las limitaciones en la actividad microbiana por motivo de la toxicidad.

Procesos Aerobios

Se utilizan cuando se requiere obtener una baja concentración de DBO en los efluentes. Vale la pena aclarar que como usualmente las concentraciones de DBO en los lixiviados son muy altas es relativamente fácil tener remociones porcentuales superiores al 90% en este parámetro. Sin embargo la DBO remanente puede ser todavía alta. Los costos de inversión y de operación y mantenimiento son significativamente superiores a los de los procesos anaerobios cuando los lixiviados son concentrados, como es el caso de un lixiviado joven, por lo que se logran mejores relaciones beneficio / costo cuando se utilizan para tratar lixiviados con concentraciones medias o bajas de DBO. Por esta razón, y dependiendo de las exigencias del vertimiento, se usan preferencialmente como postratamiento a los sistemas anaerobios, o para lixiviados viejos con bajos niveles de DBO.

Sistemas Naturales

Los sistemas naturales, lagunas y humedales artificiales, también se han propuesto como alternativas para el tratamiento de lixiviados. Tienen la ventaja de la simplificidad en su operación. y la posibilidad de lograr diferentes niveles de tratamiento, desde un pretratamiento, hasta un tratamiento terciario en caso de necesitarse.

La combinación de las lagunas y los humedales puede manejar adecuadamente muchos de los problemas que en otras tecnologías aparecen como son la acumulación de precipitados, la formación de espumas, la toxicidad a los microorganismos, y las variaciones en cargas hidráulicas y orgánicas. Esto se logra al tener tiempos de retención hidráulica muy altos y volúmenes de procesos igualmente grandes, que permiten acomodar variaciones en caudal, acumulaciones de precipitados, junto con una baja producción de gases y por lo tanto de espumas.

Evaporación

La utilización de la evaporación como sistema de tratamiento de lixiviados es una aplicación nueva, al igual que los humedales. En ella se utiliza la energía que se tiene en el biogás del relleno sanitario en evaporar el lixiviado por calentamiento. Existen varios tipos de tecnologías ya desarrolladas para lograr el objetivo. Las tecnologías existentes permiten lograr el control del total de emisiones de lixiviados del relleno sanitario, quedando un lodo que se dispone nuevamente en el relleno.

La experiencia y los cálculos de producciones de gas y lixiviados en los rellenos sanitarios indican que se tiene gas en exceso para suplir las necesidades energéticas de evaporación del lixiviado. Dependiendo del tipo de lixiviado en algunos casos existe la necesidad de hacer un post-quemado de la mezcla gas-vapor de agua que sale del evaporador para lograr la destrucción de emisiones de COVs que se arrastran durante el proceso de evaporación, de tal manera que la cantidad requerida de biogás se aumenta con respecto a los cálculos termodinámicos normales.

Recirculación de los Lixiviados

La recirculación de los lixiviados se ha propuesto desde hace varios años como una alternativa para su tratamiento. Más recientemente se conoce su uso como la tecnología de los rellenos birreactor, Se pretende utilizar el relleno sanitario como un gran reactor anaerobio de tal manera que dentro del mismo relleno se logre la conversión a metano de los ácidos grasos que están presentes en el lixiviado. Al recircular los lixiviados se logran un aumento en la humedad de los residuos dispuestos, que a su vez genera un aumento de la tasa de producción de gas metano en el relleno. Una vez los ácidos grasos han sido metanizados, el pH del lixiviado aumenta, y al aumentar el pH la solubilidad de los metales disminuye de tal forma que se logra una disminución de los metales en solución que son transportados por el lixiviado. De esta manera se logra una reducción significativa tanto de la DBO como de los metales que finalmente arrastra el lixiviado.

Sistemas de Membranas

La tecnología del tratamiento de aguas utilizando membranas es una tecnología de rápido desarrollo en la última década. Con mayor frecuencia se observan más aplicaciones de las membranas en el tratamiento de todo tipo de efluentes, incluyendo obviamente los lixiviados de rellenos sanitarios. Se encuentra en la literatura aplicaciones de la micro filtración, la ultra filtración, la nano filtración,
la ósmosis inversa, la ósmosis directa e inclusive la preevaporación al tratamiento de los lixiviados, bien sea de manera directa, o acoplada a otro tipo de proceso de tratamiento. Por ejemplo, se observa que tanto la micro filtración como la ultra filtración se han acoplado a procesos biológicos de tratamiento aerobio,en reemplazo de los sedimentadores, tanto para la remoción de DBO, como para la nitrificación del amoníaco.

Igualmente se encuentran reportes de la aplicación en serie de procesos de ósmosis inversa con procesos de precipitación-cristalización y nano filtración para la remoción de sustancias precipitables de lixiviados con alto contenido de sólidos disueltos inorgánicos. De la misma manera se tienen reportes de la aplicación directa de la ósmosis inversa, y la ósmosis directa en el tratamiento de lixiviados.
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Biorreactores con membrana, mbr

Los biorreactores con membrana se utilizan de la misma manera como se utilizan los sistemas biológicos de tratamiento, siendo la principal diferencia la sustitución del sedimentador como sistema de separación sólido líquido por un sistema de micro o ultra filtración. Esto puede tener ventajas en términos de la disminución del volumen de tanque del reactor biológico, mas sin embargo, introduce complicaciones adicionales en la operación de los sistemas ya que los módulos de membranas son más complicados de operar y mantener que un sedimentador.

Igualmente se logran aumentos significativos en la cantidad de biomasa que se tiene dentro de los reactores, pero al mismo tiempo se puede perder eficiencia en la transferencia de masa en la aireación, de tal manera que se aumentan los costos de energía por este sentido.
Sistema de control y monitoreo de lixiviados.

El tratamiento de lixiviados de rellenos sanitarios es un tema que concierne y es de interés a muchos piases. Es de esperarse que con los procesos de industrialización y desarrollo, la cantidad de residuos sólidos producidos en el mundo aumente en las próximas décadas. Procesos como separación en la fuente, reciclaje y compostaje pueden contribuir ampliamente a disminuir el impacto, sin embargo algunos residuos deben ser dispuestos en rellenos sanitarios. De otra parte, para países en vías de desarrollo, se requiere de tiempo para desarrollar un cultura y educación ambiental suficiente para poder ejecutar una Gestión Integral de Residuos Sólidos.

La selección del proceso de tratamiento de lixiviados es una tarea compleja (Longsdon et al., 2002). No existe, por tanto, un sistema de tratamiento exclusivo para el lixiviado; por el contrario, se proponen normalmente numerosos métodos de tratamiento que se combinan e incluyen tratamiento biológico, precipitación química, adsorción con carbón activado, sedimentación, flotación y filtración como tratamientos generales, y tratamientos específicos tales como oxidación o reducción química, intercambio iónico, membranas, strip ping y oxidación húmeda (Bueno et al., 1995).


Según Tchobanoglous et al. (1998) la gestión de lixiviados es clave para la eliminación del potencial que tiene un vertedero para contaminar acuíferos subterráneos. Estos autores comentan el uso de varias alternativas para gestionar el lixiviado recolectado de los vertederos, incluyendo 1) reciclaje del lixiviado, 2) evaporación del lixiviado, 3) tratamiento seguido por evacuación, y 4) descarga a los sistemas municipales para la recolección de aguas residuales.

En la actualidad, el uso de polímeros como ayudantes de coagulación y floculación está bastante extendido y es práctica corriente en muchas plantas de tratamiento de agua, principalmente de países industrializados .En América Latina, en cambio, el uso se encuentra restringido debido a varios factores, entre los cuales se pueden mencionar el elevado costo de los polímeros (poli electrolitos) industriales; el hecho que en muchos de estos países la producción de polímeros aplicables al tratamiento es poca o inexistente y, en consecuencia las empresas de servicio se ven forzadas a depender de un producto importado, cuyo abastecimiento puede escasear en cualquier momento; y el bajo nivel de desarrollo tecnológico en algunos lugares, que no permite la rápida utilización de nuevos productos.

Descripción del sistema

El sistema colector de líquidos lixiviados consiste en caños de pvc de un diámetro de 10 pulgada ubicados longitudinalmente a través del modulo en las bermas correspondientes, estos caños están ranurados en toda su extensión, y recubiertos de una capa de grava y arena de granulometría variable que posibilita el filtrado del liquido y/o la no obstrucción del sistema.
En un extremo del modulo el caño de pvc emerge a la superficie, con el objetivo de monitorear y controlar la dinámica de los lixiviados dentro de la masa de residuos dispuestos.

Los líquidos son bombeados por medio de una bomba hidráulica hacia una cámara de hormigón de 1 m por 1 m, con una profundidad de 1.5 mtrs, esta bomba es accionada por medio de un flotante. el objetivo de la cámara es colectar los lixiviados y almacenarlos para su posterior tratamiento.

La planta de tratamiento de lixiviados consiste en un tanque ecualizador y un tanque que funcionan bajo el método de lodos activados.
La pileta ecualizadora de oxidación consiste en una fosa o cava en negativo de 1 mtr aproximado de profundidad por 6 mtrs de ancho y 15 mtrs de largo, debidamente impermeabilizada con membrana de polietileno de 1500 micrones de densidad.

El tanque de degradación biológica (método de lodos activados) posee un diámetro de 1.80 mtrs de diámetro por 2.5 mtrs de alto ubicado sobre la superficie del terreno y accionado mediante bombas aireadoras e hidráulicas.

Esta planta también posee una pileta de percolacion de lixiviados de 2mtrs de ancho por 4 mtrs de largo y una profundidad de 0.60 mtrs, con un espesor de 0.20 mtrs de grava de granulometría homogénea (en prueba).

Sistema de venteo de gases

este consiste en tubos de pvc clase 10 de 110 mm de diámetro dispuestos uno (1) por cada celda de disposición, sobresaliendo en superficie a una cota no mayor de 1.20 mtrs y con venteo hacia los cuatro vientos. el sistema de venteo de gases (caños de pvc) penetra en la celda hasta una profundidad de 4.50 mtrs es decir desde la superficie de la celda hasta casi el limite inferior de la celda. las perforaciones del tubo de pvc en sus primeros 2.5 mtrs de profundidad poseen un diámetro de 10 mm, con una equidistancia vertical de 10 cm y horizontal 8,5 cm, encontrándose el fondo del tubo sellado.

Vida útil del relleno sanitario

la vida útil del relleno sanitario se estima en 10 años, para una cantidad anual de residuos dispuestos de 24.000 ton/año y un volumen disponible de 47.300 m3 de residuos sólidos urbanos.

Líquido percolado

La descomposición o putrefacción natural de la basura produce un líquido maloliente de color negro, conocido como lixiviado o percolado, muy parecido a las aguas residuales domésticas, pero mucho más concentrado.

de otro lado, las aguas lluvias que atraviesan las capas de basura, aumentan el volumen de los lixiviados en una proporción mucho mayor que la que produce la misma humedad de los desechos; de ahí la importancia de interceptar y desviar las aguas de escorrentía y pequeños hilos de agua antes del inicio de la operación, puesto que si el volumen de este liquido aumenta demasiado puede causar no sólo problemas en la operación del relleno, sino también contaminar las corrientes de agua, los nacimientos y los pozos vecinos.

Gases

Un relleno sanitario no es otra cosa que un digestor anaeróbico en el que, debido a la descomposición natural o putrefacción de los desechos sólidos, no sólo se producen líquidos, sino también gases y otros compuestos. por lo tanto, es necesario llevar a cabo un adecuado control de la generación y migración de estos gases (metano y dióxido de carbono).

Material de cobertura

Una de las diferencias fundamentales entre un relleno sanitario y un botadero a cielo abierto es la utilización de material de cobertura para separar adecuadamente las basuras del ambiente exterior y confinarlas al final de cada jornada.

El cubrimiento diario de los desechos sólidos con tierra es de vital importancia para el éxito del relleno sanitario, debido a que cumple las siguientes funciones:

- prevenir la presencia y proliferación de moscas y gallinazos.
- impedir la entrada y proliferación de roedores.
- evitar incendios y presencia de humo.
- minimizar los malos olores.
- disminuir la entrada del agua de lluvias a la basura.
- orientar los gases hacia las chimeneas para evacuarlos del relleno sanitario.
- dar una apariencia estética aceptable.
- servir como base para las vías de acceso internas.
- permitir el crecimiento de vegetación.

Una solución productiva

Podemos decir que un relleno sanitario realizado correctamente puede llegar a producir bastantes fuentes de trabajo, con el reciclado de papel, vidrio, metales, etc., se obtienen ganancias, y se resuelve parte del problema de la basura, y el económico. Si se utilizan los residuos orgánicos se podrían cultivar esos terrenos que estarán fértiles por todos los desechos orgánicos que han recibido; esto evitaría que los cirujas anden vagando por los basurales donde pueden llegar a quedar infectados.

Conclusión

Es necesario decir que un relleno sanitario preparado correctamente puede llegar a originar suficientes fuentes de trabajo, con el reciclado de papel, vidrio, metales, etc., se obtienen ganancias, y se resuelve parte del problema de la basura, y el económico. si se utilizan los residuos orgánicos se lograrían cultivar esos terrenos que estarán fértiles por todos los desechos orgánicos que han recibido; esto evitaría que los pirujas(vagabundos) anden vagando por los basurales donde pueden llegar a quedar contaminados. De esta forma la municipalidad puede tener otros ingresos de dinero y puede llegar a adquirir su propia planta recicladora, por ej.: la municipalidad de la zona elaboraría los materiales inorgánicos y los vendería obteniendo así una fuerte suma de dinero.