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Uno de los mayores problemas asociados a la producción porcina es el manejo de los desechos producidos por los cerdos, dado que son fuente de malos olores y de contaminación al medio ambiente si no son tratados adecuadamente. La mayor parte de países ha establecido estrictas regulaciones para prevenir daños a los ecosistemas y molestias a las comunidades cercanas a las granjas porcinas.
Naturaleza de los desechos producidos
En los desechos se encuentran bacterias nocivas, tales como E. coli y otras asociadas a la presencia de contaminación. En condiciones naturales estas bacterias producen gas sulfhídrico, 2 aminoácidos azufrados (cistina y metionina); el sulfureto que contiene tianina, y los ácidos biótico y lipoico. El amoníaco es el producido por el estiércol durante la conversión de nitrógeno de urea en nitrato, siendo su proceso urea-amoníaco-nitrito-nitrato.
Esa reacción es lenta siendo inhibida por la temperatura, pH y otras condiciones químicas que se encuentran en los desechos. Cuando la urea se convierte en amoníaco, más pronto que la conversión que la urea en nitrato, el exceso de amoníaco es liberado al aire. La presencia de altas concentraciones de amoníaco causa irritación en animales y humanos así como malos olores que son detectados a gran distancia del punto de contaminación.
Uso de bacterias benéficas para acelerar el proceso de degradación de los desechos porcinos
Últimamente se han usado con gran éxito bacterias activadoras del proceso de descomposición de los residuos orgánicos. Uno de tales productos biológicos es el conocido comercialmente como Enziclean, que es una combinación de bacterias aeróbicas, anaeróbicas y facultativas que compiten contra las bacterias no deseables.
Con la inoculación de las bacterias benéficas de Enziclean, se produce una competencia por los sustratos, provocando la exclusión de las bacterias no deseables para los animales tales como Escherichia coli, y al mismo tiempo se produce un sinergismo con las bacterias naturales.
Por ese proceso de exclusión competitiva, se produce una drástica eliminación de las bacterias generadoras de gas sulfhídrico proveniente de la descomposición de la flora natural. La incorporación de las bacterias benéficas de Enziclean, permite acelerar el ciclo del nitrógeno o sea la transformación del amoníaco de la urea en nitrato, impidiendo de esa manera la liberación de amoníaco.
Ese proceso efectuado redunda en una notoria disminución de gases al medio ambiente, que pudieran ser irritantes al ser respirados o que pudieran desarrollar daños respiratorios. Por tanto la eliminación o reducción de amoníaco es uno de los dos beneficios más inmediatos que podemos esperar con la bio-remediación.
En un ambiente saludable los animales estarán menos estresados, se alimentarán mejor y por lo tanto, tendrán un desenvolvimiento mayor, mejorando de forma considerable su salud y peso.
Al implementar un programa regular desde las vertientes hasta la disposición final del efluente, todo el proceso se beneficiará, puesto que las bacterias se moverán en todos los medios rompiendo las estructuras orgánicas que actúan como matriz de grandes concentraciones de sólidos.
Los problemas de acumulación de desechos en las fosas, estercoleros, y su transporte a su destino final, representan inconvenientes para los operarios, tales como: acumulación de sólidos en drenajes, mal funcionamiento de bombas, e insuficiente actividad de degradación en los estercoleros. El uso de bacterias benéficas activadoras de los procesos de degradación biológica acelera la licuefacción de los desechos y la eliminación de subproductos dañinos al medio ambiente.
En condiciones ambientales propicias (temperatura, pH, nutrientes, etc.) se producirá, una acelerada reproducción de bacterias que comenzaran a degradar los desechos orgánicos. Se notará en los primeros días una gran reducción de los olores y una intensa actividad de burbujas en los estercoleros, que indican una producción de CO2 desde el fondo hasta la superficie, siendo esta una prueba de que se inicio una actividad metabólica sostenible.
En el siguiente cuadro se muestran datos recolectados en una aplicación típica de Enziclean en una porqueriza:
|
Ensayo |
unidades |
inicio |
3º mes |
|
Sulfuros |
mg/L |
2.10 |
0.63 |
| DBO 5/20 |
mg/L |
12,750 |
715 |
|
DQO |
mg/L |
20,130 |
2,207 |
|
Escherichia coli |
col/100 ml |
1,432 |
173 |
|
Coliformes (NMP) |
col/100 ml |
11,564 |
554 |
En las lagunas donde el tiempo de retención es adecuado, esta actividad biológica controlada formará costras superficiales o una capa anaeróbica de lodo en el fondo. Estos son signos de una mejora sustancial de las cualidades del efluente. Este efluente puede posteriormente ser utilizado para la irrigación agrícola y se logra un incremento de la vida útil de la laguna.
Podemos concluir que el uso de bacterias benéficas para el tratamiento de desechos orgánicos es lucrativo, pues se obtiene:
- Adecuada eliminación de los desechos orgánicos, produciendo efluentes que cumplen los parámetros de las legislaciones ambientales en la mayoría de países;
- Reducción de la contaminación en los cuerpos de agua;
- Mejora la rentabilidad y cualidades de las crías de animales;
- Lucro con el uso o venta del abono producido;
- Reducción de los costos de remedios y desinfectantes.
El tratamiento tiene inicio en las porquerizas, poniéndose en un tanque de agua la proporción de 1 gr. (un gramo) de Enziclean por animal, dejándolo en reposo por aproximadamente una hora.Esparcir esa mezcla por toda el área de los corrales (no es necesario retirar a los animales). Se debe guardar un poco de la mezcla para verterlo sobre los canales recolectores de desechos o directamente en los recolectores de estiércol o fosa séptica.
Esta operación deberá ser efectuada al inicio semanalmente. De acuerdo con las condiciones y resultados obtenidos, se puede aumentar gradualmente el tiempo entre aplicaciones.
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En primer lugar, la grasa residual o de desecho, normalmente es de origen animal y se produce en los lugares donde se procesan alimentos tales como plantas de procesamiento de alimentos y restaurantes. Normalmente la grasa se retiene en lo que se conoce como Trampas de Grasa, para posteriormente disponer debidamente de la misma.
Cómo operan las Trampas de Grasa?
Las trampas de grasa son un sistema totalmente diseñado y construido para separar las grasas y aceites de las aguas residuales. Dichas grasas y aceites así separados quedan atrapados dentro de un tanque de acero inoxidable dejando pasar por el sistema el agua clarificada que va a la alcantarilla. Se puede emplear las trampas en aplicaciones muy variadas, que van desde las operaciones en restaurantes y de procesado de alimentos hasta numerosos y diferentes tipos de aplicaciones industriales.
El proceso de separación y limpieza
A medida que el agua del drenaje, que contiene grasa y aceites, entra en el sistema, las grasas y aceites mas livianos se separan inmediatamente y quedan suspendidas sobre el agua. El agua limpia, más pesada, sale por debajo del deflector de la salida.
Los coladores separan todos los restos de alimentos o desechos sólidos que contiene el agua de drenaje que entra la trampa y los detienen en el área de retención de sólidos.
Descripción General de las Trampas
Como muchos encargados y gerentes de establecimientos de servicios de alimentos ya saben, la acumulación de grasa dentro de la instalación de cañerías de desagüe, es una seria causa de problemas de obstrucción de dichos sistemas. Estos problemas hacen peligrar las operaciones normales, a la vez que originan riesgos sanitarios y de seguridad en tales establecimientos, además de violar la normativa vigente de residuos industriales líquidos.
Con la instalación apropiada de un sistema para la remoción de grasa y aceites, este problema puede quedar eliminado. Esto redunda en menos “tiempo de detención” en aquellas áreas destinadas a preparación de alimentos que en el pasado se han visto regularmente afectadas por este tipo de problema. El empleo del sistema garantiza que las costosas sobrecargas del alcantarillado, junto con las consiguientes multas, cesan o quedan eliminadas mediante la eficaz separación y remoción de la grasa y del aceite que se recuperan. Esta grasa se puede vender directamente a alguna empresa local dedicada al servicio de reconversión o reciclado para fabricar jabones.
La grasa y los aceites colectados son retirados desde el tanque de acumulación, por lo menos una vez al día. Por su compacto tamaño las trampas de grasa pueden instalarse donde se originan los problemas relacionados con la grasa.
Las grasas son de difícil descomposición bacteriana y solo productos especializados pueden ser utilizados para el tratamiento de la misma. Uno de tales productos es el compuesto especial de Enziclean para tratamiento de grasa.
Mas informacion sobre Trampas de Grasa
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Los residuos orgánicos de las granjas de aves se presentan en la forma de excrementos. Pueden ser líquidos y sólidos y recogerse de distintas formas; si se recoge junto a la cama (vegetales, paja, aserrín, etc.) se tendrá estiércol sólido, mientras que si se hace mediante lavado, como se tiende a hacer ahora, lo que se obtendrá es un residuo líquido denominado purín.
Con una estimación de 150 gramos de residuos por gallina/día, se obtiene una cantidad considerable de este particular residuo al año. El verdadero problema nace cuando estos residuos se generan en un pequeño espacio (una granja de producción intensiva) que se encuentra relativamente cerca de algún núcleo poblacional.
Los distintos tipos de gallinaza dependen del sistema de recogida de los excrementos:
1. En pozo. Se trata de la forma más antigua, en la cual los excrementos caen a unos canales o vías de recogida y desde ahí se transportan hacia un gran pozo de almacenaje situado en un extremo de la explotación. Cuando el pozo está lleno se vacía su contenido, habiendo permanecido los residuos ese tiempo en condiciones anaerobias. El subproducto se obtiene con una humedad del 75-80%.
2. En cintas. Este método, más moderno, consiste en recoger la gallinaza en unas cintas transportadoras que se moverá cuando el avicultor lo desee. Si el residuo permanece mucho tiempo dentro de la granja los niveles de amoníaco pueden ser muy elevados. La humedad del producto obtenido es algo menor (65-75%) debido al proceso de secado que experimenta de forma natural.
3. En cintas con sistema de desecado. Es como el anterior pero haciéndolo pasar por un conducto por el que se pasa una corriente de aire. Así se obtiene la gallinaza en forma de bolas, más manejable (humedad del 45-50%).
4. En cubas. Se suele utilizar este sistema para menores producciones. Una vez el residuo se halla en las cubas estas son almacenadas en un lugar de específico de la explotación esperando su destino final.
Respecto a la composición de la gallinaza, es una tarea realmente complicada debido a la variabilidad con la que se pueden presentar los residuos de excrementos de animales. En primer lugar influirá el tipo de animal, pero además lo hará el tipo de alimentación del mismo, así como su edad, el clima, etc. Gran parte del nitrógeno, fósforo y potasio que son ingeridos por los animales estarán presenten en sus residuos. Para el porcino estos valores son del 76%, 83% y 86% respectivamente. De esta forma se hace referencia a la capacidad digestiva del animal, ya que en caso de aparecer el 100% del elemento en el residuo se podrá asumir que nada es retenido y, por tanto, asimilado. En la gallinaza este hecho es agudo. Los valores para el N, P y K son de alrededor de 81%, 88% y 95% respectivamente, lo que indica claramente el pobre rendimiento digestivo de estos animales.
El mayor problema es, sin duda, el olor. La gallinaza fresca contiene una serie de compuestos (tales como el SH2 y algunos compuestos orgánicos) que causan un verdadero perjuicio a las personas que habitan en las proximidades.
En adición, están los problemas que los residuos de gallinaza causan al medio ambiente. Estos efectos se dividen en tres tipos: los causados a la atmósfera, los causados a los suelos y finalmente, los causados a las aguas:
- Problemas causados a la atmósfera: malos olores, gases asfixiantes, gases irritantes, desnitrificación, aerosoles.
- Problemas causados al suelo: variación de pH, efectos depresivos, salinidad, metales pesados, patógenos, exceso de nitratos y nitritos, retención de agua.
- Causados a las aguas: lixiviación, carga orgánica, eutrofización, patógenos y restos fecales.
Al plantearse la posibilidad de diseñar un proceso que permita eliminar la problemática de la gallinaza a partir de la generación de un bien como puede ser el compost (apreciado fertilizante orgánico) se debe tener claro que no se persigue un beneficio, sino evitar un perjuicio. El compost final no es más que un subproducto (real y con valor) de un proceso cuyo objetivo es eliminar un residuo. Por eso, en ningún momento se puede pretender que el balance económico resulte positivo o, si se pretende, se debe incluir la cantidad que se deja de perder como consecuencia de evitarse toda esa serie de problemas que han sido relatados, que siempre en última instancia tendrían un coste económico.
Uso de bacterias benéficas para acelerar la descomposición de la gallinaza
Existe mucha evidencia empírica para utilización de bacterias benéficas para acelerar el proceso de descomposición de la gallinaza, sobre todo para el control de los malos olores. Enziclean es un compuesto de bacterias altamente agresivas que se ha utilizado con resultados exitosos para el control de los malos olores, particularmente en granjas con sistemas deficientes de manejo de los desechos orgánicos.
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El lodo activado es un proceso de tratamiento por el cual el agua residual y el lodo biológico (microorganismos) son mezclados y aireados en un tanque denominado reactor. Los flóculos biológicos formados en este proceso se sedimentan en un tanque de sedimentación, lugar del cual son recirculados nuevamente al tanque aireador o reactor.
En el proceso de lodos activados los microorganismos son completamente mezclados con la materia orgánica en el agua residual de manera que ésta les sirve de sustrato alimenticio. Es importante indicar que la mezcla o agitación se efectúa por medios mecánicos superficiales o sopladores sumergidos, los cuales tiene doble función 1) producir mezcla completa y 2) agregar oxígeno al medio para que el proceso se desarrolle.
Elementos básicos de las instalaciones del proceso de lodos activados:
- Tanque de aireación. Estructura donde el desagüe y los microorganismos (incluyendo retorno de los lodos activados) son mezclados.
- Tanque sedimentador. El desagüe mezclado procedente del tanque es sedimentado separando los sólidos suspendidos (lodos activados), obteniéndose un desagüe tratado clarificado.
- Equipo de inyección de oxígeno. Para activar las bacterias heterotróficas.
- Sistema de retorno de lodos. El propósito de este sistema es el de mantener una alta concentración de microorganismos en el tanque de aireación.
- Una gran parte de sólidos biológicos sedimentables son retornados al tanque de aireación.
- Exceso de lodos y su disposición. El exceso de lodos, debido al crecimiento bacteriano en el tanque de aireación, son eliminados, tratados y dispuestos.
Operación básica
1) Pre-tratamiento/ajuste de aguas residuales
En algunos casos las aguas residuales deben ser acondicionadas antes de pasar al proceso de lodos activados, esto es debido a que ciertos elementos inhiben el proceso biológico. Algunos de estos casos son:
- Sustancias dañinas a la activación microbiana, tal como la presencia de cloro.
- Grandes cantidades sólidos. Se utilizan cribas o rejas en un tanque de sedimentación primaria para los sólidos fácilmente sedimentables
- Aguas residuales con valores anormales de pH. Se debe realizar un proceso de neutralización el cual es indispensable para el desarrollo bacteriano.
- Desagües con grandes fluctuaciones de caudal y calidad de las aguas residuales incluyendo concentración de DBO. Se homogeniza las aguas en un tanque de igualación
2) Remoción de DBO en un Tanque de Aireación
Las aguas residuales crudas mezcladas con el lodo activado retornado del tanque sedimentador final es aireado hasta obtener 2 mg/l de oxígeno disuelto o más. En este proceso, una parte de materia orgánica contenida en los desagües es mineralizada y gasificada y la otra parte es asimilada como nuevas bacterias.
3) Separación sólido – líquido en el Tanque de Sedimentación
Los lodos activados deben ser separados del licor mezclado provenientes del tanque de aireación. Este proceso se realiza en el tanque de sedimentación, concentrándolos por gravedad. La finalidad de este proceso es conseguir un efluente clarificado con un mínimo de sólidos suspendidos y asegurar el retorno del lodo.
Descarga del exceso de lodos
Con la finalidad de mantener la concentración de los lodos activados en el licor mezclado a un determinado valor, una parte de los lodos son eliminados del sistema a lechos de secado o espesadores con filtros mecánicos (filtros prensa, de cinta etc.) para posteriormente disponer el lodo seco como residuo sólido.
Un aspecto importante del proceso de tratamiento de aguas residuales mediante lodos activados es el uso flóculos biológicos en los lodos activados compuestos de bacterias heterotróficas y son el elemento principal para la purificación. El proceso de tratamiento tiene dos importantes características:
1) Eficiente remoción de materia orgánica.
2) Eficiente separación de sólidos.
Rol de las bacterias
Las bacterias juegan un rol preponderante en el tratamiento biológico. Las bacterias son clasificadas de acuerdo a sus características bioquímicas:
a) Clasificación por fuente de energía y carbón:
Clasificacion por fuente de energia
Fotosintéticas
Quimiosintéticas
Reacción Oxidación-Reducción Inorgánica
Clasificacion por fuente de carbon
Reacción Oxidación-Reducción Orgánica
Carbón Orgánico
b) Clasificación por su forma de vida
1 – De crecimiento suspendido, con existencia de flóculos orgánicos (Lodos Activados).
2 – De crecimiento adherido donde el crecimiento bacterial se realiza en un medio de apoyo (piedras o cualquier otro medio artificial). Se utilizan en procesos con filtros percoladores.
c) Clasificación por uso de oxígeno
Organismos aeróbicos. Existen solo cuando existe una fuente de oxígeno molecular.
Organismos anaeróbicos. Su existencia esta condicionada a la ausencia de oxígeno.
Organismos facultativos. Tiene la capacidad de sobrevivir con o sin oxígeno.
Uso de bacterias benéficas
Existen compuestos bacterianos comerciales que se utilizan para acelerar el proceso de degradación biológica. Uno de estos productos es el que se conoce comercialmente como Enziclean, que es una mezcla de bacterias aeróbicas anaeróbicas y facultativas seleccionadas por su gran actividad y agresividad, compitiendo favorablemente contra las bacterias patógenas que se encuentran en las aguas residuales.
Otros Microorganismos
Estos son animales, plantas y protistas, en su conjunto comparados con las bacterias casi no contribuyen en el proceso de purificación, pero dado que por su tamaño son más fácilmente identificables, nos sirven como organismos indicadores en el control y manejo del proceso de lodos activados.
Básicamente la remoción de la materia orgánica en las aguas residuales es producida por dos procesos:
1. Mineralización (gasificación) por acción de las bacterias heterotróficas y por la biosíntesis o crecimiento de las bacterias.
2. La síntesis biológica. Se manifiesta como la adsorción de las sustancias procedentes del agua residual metabolizadas y manifestadas como nuevos microorganismos.
Descripción de algunas variaciones del proceso de lodos activados
Estabilización por contacto. En este sistema el agua residual y el lodo activado es mezclado brevemente (20-30 minutos), tiempo necesario para que los microorganismos adsorban los contaminantes orgánicos en solución, pero no el necesario para que ellos asimilen la materia orgánica. El licor mezclado es sedimentado y derivado a otro tanque de aireación por un periodo de 2 a 3 horas para luego ser mezclado con el efluente que ingresa al primer tanque de aireación.
Aireación por etapas. Esta modificación consiste en que el flujo de agua residual es introducido al tanque aireador por varios puntos. En los puntos de alimentación se esparce la demanda de oxígeno en el aireador resultando una mayor eficiencia de uso del oxígeno.
Aireación extendida. Su diagrama de flujo es esencialmente el mismo que un sistema de mezcla completa excepto que no tiene sedimentador primario. El tiempo de retención hidráulico varía de 18 a 36 horas. Este periodo de aireación permite que las aguas residuales y lodo sean parcialmente digeridos en el tanque aireador, permitiendo su disposición sin ser necesaria una gran capacidad de digestión. Una variación del sistema de aireación extendida es la llamada zanja de oxidación.
