ES2292277A1 - Procedimiento para la gestion integral del estiercol de ganado vacuno lechero. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la gestión integral del estiércol de ganado vacuno lechero que consta de una primera etapa de hidrólisis y acidogénesis, posterior separación físico química del residuo en dos fases, sólida y líquida. Para la fase sólida estabilización y recuperación energética de biogás mediante digestión anaerobia. Para la fase líquida estabilización y obtención de biogás en un reactor anaerobio de alta carga. Recuperación del nitrógeno amoniacal del efluente líquido como fosfato amónico magnésico sólido. El líquido resultante con bajo contenido amoniacal puede aplicarse al terreno, necesitando ahora mucha menor superficie para cumplir la normativa vigente. Este líquido también podría tratarse conjuntamente con agua residual urbana en las plantas biológicas aerobias de tratamiento, o bien mediante tecnología de membranas para obtener un efluente final que podría ser vertido a cauce público cumpliendo la normativa.
Description
Procedimiento para la gestión integral del
estiércol de ganado vacuno lechero.
El proceso de invención, fundamentalmente
pensado para solucionar el problema originado por el estiércol en
las explotaciones intensivas de ganado vacuno lechero, se refiere a
un procedimiento de eliminación de la carga orgánica y de nitrógeno
amoniacal del estiércol, siendo su objetivo principal el
aprovechamiento del valor energético y agronómico de los residuos
generados en la explotación y producir un vertido adecuado a la
legislación vigente.
El proceso de tratamiento de los residuos de
ganado vacuno lechero está caracterizado por el desarrollo en un
estercolero controlado de la etapa de hidrólisis de los sólidos,
mediante la cual la materia orgánica presente como sólidos en
suspensión (SS) será solubilizada, y la etapa de acidogénesis,
transformación de los compuestos orgánicos disueltos en ácidos
grasos volátiles. De esta forma se evitaría el desarrollo en el
estercolero de la etapa de metanización. Posteriormente, una vez
alcanzado el grado de desarrollo adecuado de las etapas antes
mencionadas, se procederá a la separación físico química de los
componentes del residuo en dos fracciones, sólida y líquida. La
fracción sólida será estabilizada mediante proceso de digestión
anaerobia semisólida, o en su caso estabilizada mediante proceso
aerobio de compostaje. Se recuperaría el potencial de biogás
presente en la fracción sólida. La fracción líquida será
estabilizada mediante proceso anaerobio en reactores de alta carga,
y obtención de biogás; esto supondrá una reducción importante del
tiempo hidráulico de retención y en consecuencia del volumen del
reactor anaerobio. Del efluente de este proceso se puede eliminar el
nitrógeno amoniacal recuperándolo como abono en forma de fosfato
amónico magnésico sólido (estruvita) La fracción líquida procedente
de esta última etapa del proceso global puede destinarse
directamente a la aplicación sobre el terreno, necesitando ahora
menor número de hectáreas, por haber reducido su concentración al
menos unas diez veces, para cumplir el RD 261/1996. Si el destino
de este efluente tuviese que ser el vertido a cauce público podría
tratarse, en una planta convencional de depuración de aguas
residuales urbanas, mezclado con el agua residual urbana para dar
una vertido final que cumpla los requisitos según Tabla 3. También
este efluente podría ser tratado mediante tecnología de membranas
para obtener un efluente final reutilizable en la explotación o
vertible a cauce público. Dependiendo de la situación concreta de
cada explotación, podrían no ser necesarias algunas de las etapas
finales del proceso.
Los residuos animales (RA) están caracterizados
fundamentalmente por poseer una elevada carga orgánica, alta
concentración en nitrógeno amoniacal y abundante presencia de
sólidos suspendidos tanto volátiles como fijos. Estos sólidos
presentan un elevado porcentaje de carácter coloidal lo que
dificulta los procesos de separación de los sólidos suspendidos por
decantación.
El estado de oxidación la materia orgánica (MO)
en los RA y su biodegradabilidad es función de parámetros tales
como la naturaleza del animal, estado de producción, tipo de
alimentación, sistemas de estabulación, cama de los animales,
sistemas de recogida y almacenamiento de los RA, etc. La
concentración y características de los sólidos suspendidos (SS)
presentes también dependen de factores semejantes a los citados en
el caso de la MO. El nitrógeno amoniacal es debido fundamentalmente
al proceso de amonificación del nitrógeno orgánico presente en los
restos de pienso y en las deyecciones sólidas y líquidas de los
animales.
Potencialmente los RA constituyen un recurso
tanto por la posibilidad de recuperar nutrientes para utilizarles
como fertilizantes como desde el punto de vista de obtener energía
de la materia orgánica.
Hasta el momento actual los RA se han utilizado
fundamentalmente como fuente de nutrientes por aplicación directa
sobre la tierra de cultivo o los pastizales. La aparición desde
hace algunos años de explotaciones intensivas de ganado vacuno
lechero ha dado lugar a la presencia de grandes volúmenes de RA en
estas explotaciones sin que dispongan de sistemas de
almacenamiento, ni de superficies de terreno lo suficientemente
grandes para asimilar todos esos residuos como abono en las épocas
adecuadas para el crecimiento de los cultivos. En consecuencia, se
origina un aporte de nutrientes y MO que determina la aparición de
fuentes de contaminación difusas en su origen pero de gran
importancia en su intensidad y efectos. Este hecho ha dado lugar a
la Directiva del Consejo de 12 de diciembre de 1991 relativa a la
protección de las aguas contra la contaminación producida por
nitratos utilizados en agricultura (91/676/CEE), la cual fue
incorporada al ordenamiento español por medio del Real Decreto
261/1996 de 16 de febrero.
Se han hecho tratamientos parciales de los
residuos, especialmente para los residuos de ganado vacuno (RV) y
porcino (RP), fundamentalmente tratamientos biológicos anaerobios
con el fin de conseguir una recuperación energética y la
estabilización de la MO. Dadas las características de los RV la
digestión anaerobia ha sido llevada acabo en reactores con
agitación constante o temporal (CSTR) con tiempos hidráulicos de
retención (THR) de 30 días operando a 33°C y 15 días de THR, cuando
se opera a 55°C.
El proceso de tratamiento propuesto está
fundamentalmente pensado para solucionar el problema originado por
el estiércol en las explotaciones intensivas de ganado vacuno
lechero y con ligeras modificaciones sería aplicable en las de
porcino. La innovación pretende proporcionar un tratamiento
integral de los RV sencillo en el uso y en las instalaciones, que
permita separar las fracciones sólida (FS) y líquida (FL) del
estiércol y su tratamiento por separado. La FL, es debido a su
fluidez, la que produce mayores problemas de contaminación. Si el
estercolero es diseñado, mediante compartimentos que almacenen por
separado el estiércol producido en diferentes días, simulando un
flujo pistón, y gestionado de forma que en él se desarrollen
únicamente las etapas hidrolítica y acidogénica, pero impidiendo
que se inicie la metanogénica, la FL separada tendrá la mayor parte
de su materia orgánica en forma soluble, y presentará una alta
biodegradabilidad anaerobia de su materia orgánica expresada como
demanda química de oxígeno (DQO_{BD}), entre
83-87%. La productividad metanogénica específica de
esta FL será superior a la del estiércol entero, necesitando menos
tiempo para la estabilización de la materia orgánica presente en
ella. Con estas características, la FL podrá ser tratada en
reactores anaerobios de alta carga con THR de 8-12
horas. El tipo de reactor de alta carga elegido sería el Upflow
Anaerobic Sludge Bed (UASB), ya que es de tecnología europea, se
adapta bien a las características de la fracción líquida a tratar y
es el más económico en gastos de inversión y explotación. De esta
forma el volumen del reactor anaerobio disminuirá entre 40 y 60
veces, al pasar de THR entre 20-30 días a 8 horas.
La producción volumétrica de metano en el reactor UASB alcanzará
valores de 11,3 m^{3} CH_{4}/m^{3}, valor unas diez veces
superior al 1,0 m^{3} CH_{4}/m^{3} día de los reactores
convencionales CSTR en los que se trata el estiércol entero. El
efluente de la fracción líquida, en caso necesario, podrá mas
fácilmente recibir tratamientos posteriores que eliminen el
nitrógeno amoniacal y la materia orgánica no biodegradable todavía
presentes. De esta forma podría ser vertido a cauce público
cumpliendo normativa o ser reutilizado en la explotación. La FS en
la cual aproximadamente queda contenido el 90% del fósforo, el 55%
del nitrógeno, podrá ser estabilizada mediante digestión anaerobia
en condiciones de semisólido en reactores sin ningún tipo de
agitación o mediante el proceso aerobio de compostaje. Una vez
alcanzado el contenido de humedad y acabado adecuado, podrá ser
utilizado como acondicionador de terreno por su aporte en
nutrientes.
La presente invención pensada para el estiércol
de ganado vacuno es adaptable al tratamiento de residuos de
cualquiera otro clase de ganados, especialmente a aquella especies
de animales que pueden criarse en granjas de manera intensiva como
las granjas de porcino. Para el tratamiento de los residuos de
otros tipos de animales como los conejos, gallinas, etc. El mayor
contenido en sólidos totales (ST) de estos residuos hará
innecesarios alguna de las operaciones del proceso de tratamiento
propuesto. Con las oportunas correcciones puede aplicarse también
al tratamiento de aguas residuales con elevada carga orgánica y
nitrogenada, como es el caso de los lixiviados de vertederos de
residuos sólidos urbanos (RSU) y de las plantas de compostaje de la
fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (FORSU).
Se hace la descripción para los RV aunque es
adaptable a otros RA como ya se ha indicado anteriormente.
Las etapas del proceso de tratamiento son las
siguientes:
- 1.
- Mantenimiento del RV en estercolero en sistema flujo pistón, que permita controlar la permanencia del estiércol durante el tiempo necesario.
- 2.
- Separación físico-química del residuo obtenido en el apartado anterior con el fin de obtener una FL y otra FS (S1).
- 3.
- Tratamiento biológico del sólido S1, mediante digestión anaerobia semisólida o proceso aerobio de compostaje. Utilización de la fracción sólida ya estabilizada como acondicionador de terreno
- 4.
- Tratamiento anaerobio de la FL con lo que resulta un biogás y un efluente (EL1).
- 5.
- Eliminación físico-química de la carga amoniacal en el efluente del proceso anaerobio (EL1) mediante la adición de compuestos de magnesio y fósforo, con lo que se obtiene un fertilizante sólido (S2) KNH_{4}PO_{4} fosfato amónico magnésico, conocido como estruvita, utilizable como abono y un efluente (EL2).
- 6.
- Tratamiento de EL2. Son posibles diferentes actuaciones, que se señalarán más adelante, mediante las que se obtiene un efluente, EL3, que puede ser vertido a cauce público o reutilizado en la explotación ganadera.
Los RV serán almacenados inicialmente en un
estercolero con flujo pistón, de esta manera el THR de todo el
estiércol sería el mismo al no producirse el mezclado del estiércol
producido en días diferentes. El contenido en ST de los RV oscila
habitualmente entre 60-120 g ST/1. En el estercolero
se producirá la fase hidrolítica para solubilizar la MO presente en
forma sólida; ésta será la etapa limitante del proceso. También se
llevará acabo la etapa acidogénica en la que la MO biodegradable
soluble será transformada en ácidos grasos volátiles (AGV). El
control de THR junto con el flujo pistón, permitirá evitar el
desarrollo de la etapa metanogénica en el estercolero, impidiendo
que los AGV sean allí utilizados en las reacciones metabólicas. En
todas las explotaciones ganaderas existe como mínimo un
estercolero; bastaría con introducir algunas modificaciones en el
diseño para permitir el flujo pistón. Se podría mediante tabiques
de hormigón separar el estercolero en calles con una inclinación del
2% para favorecer el desplazamiento del estiércol. También podría
ser la división del estercolero en compartimentos más pequeños,
accesibles, que se irían llenando y vaciando una vez cumplido el
THR. El llenado sería por gravedad y el vaciado mediante
bombeo.
bombeo.
\newpage
Experimentalmente se ha determinado en el
laboratorio cuál es la influencia que las variables: concentración
de SV, temperatura de operación y THR tienen en la cinética del
proceso. A escala laboratorio se operó con tres diferentes
concentraciones de SV en el estiércol (40, 60, 80 g SV/1), a tres
temperaturas (20, 35 y 55°C) durante un tiempo de 25 días.
En la Figura 1 "Evolución de la DQO_{AGV}
para el sistema con 80 g SV/1 a 20, 35 y 55°C", se presenta la
evolución de los AGV para los estercoleros de RV con 80 g SV/1
operados a 20, 35 y 55°C. Se puede observar como a la temperatura de
55°C los AGV desaparecen debido al desarrollo del proceso de
metanización, mientras que a 20 y 35°C la concentraciones finales
son muy similares. Hay un desfase temporal a la temperatura de 20°C
para alcanzar la misma concentración que a la temperatura de
35°C.
En la Figura 2 "Evolución de la DQO_{acida}
para el sistema con 80 g SV/1 a 20, 35 y 55°C", se presenta la
evolución de la DQO_{acida} debida a los AGV presentes y al
CH_{4} producido (DQO_{acida} = DQO_{AGV} + DQO_{CH_{4}}).
Ahora el valor es próximo a los 50000 mg/L para la temperatura de
operación de 55°C, en este caso toda la DQO_{acida} fue debida al
CH_{4} producido, ya que no quedaban AGV al final del periodo de
experimentación, como puede apreciarse en la Figura 1. Para las
temperaturas de operación de 20 y 35°C toda la DQO_{acida} fue
mayoritariamente debida a los AGV presentes, ya que la metanización
prácticamente no se había iniciado ni a la temperatura de 35°C. En
la Tabla 1 se puede apreciar los valores de la DQO_{acida}
específica después de 25 días. Se puede comprobar la dependencia de
la temperatura en los valores de la DQO_{acida} ya que controla
la extensión de la etapa hidrolítica.
\vskip1.000000\baselineskip
La MO de los RV que después de su paso por el
estercolero aún se encuentre en forma sólida al someterla a un
proceso de digestión anaerobia necesitaría una primera etapa de
hidrólisis de la materia orgánica en estado sólido. Esta etapa es
muy lenta, es la limitante como se indicó en el apartado anterior
relativo al estercolero. Se requerirían tiempos de residencia
hidráulicos (TRH) muy grandes.
La separación de las FL y FS permitiría el
tratamiento de la primera, que tiene la materia orgánica más
fácilmente biodegradable en forma soluble, en reactores anaerobios
de alta carga. Esto supondría que el THR de la FL en un reactor
anaerobio de alta carga operando a 35°C podría ahora ser de 0,35
días, un valor muy inferior a los 30 días de THR con los que
tradicionalmente se opera en un reactor CSTR a dicha
temperatura.
Para separar las FS y FL se han tratado los RV
al salir del estercolero con una poliacrilamida catiónica fuerte
(PAMCF). A partir de ella se prepararon disoluciones de la PAMCF
(DPAMCF), con una concentración recomendada de 5 g PAMCF/litro. La
dosis de PAMCF a emplear fue linealmente dependiente de la cantidad
de ST presentes en los RV. En la Figura 3 "Porcentaje de ST
separados en FS para estiércol entero", se puede observar que la
dosis óptima calculada experimentalmente se estableció en 43,8 mg
PAMCF/g ST con la que se consiguió una separación de 93,2% ST,
cuando se trató estiércol entero. Después de la adición de la
DPAMCF, la decantación y el paso a través de un tamiz estático
permitirían la separación de las FL y FS.
A escala industrial la operación de separación
se realizaría añadiendo la dosis de floculante mediante varias
adiciones de la DPAMCF en la tubería de transporte del estiércol y
posteriormente pasando el estiércol floculado sobre un tamiz.
\newpage
En la Tabla 2 se presenta el balance de masas de
la separación de las FL y FS de estiércol de vacuno RV.
Como puede verse en la Tabla 2, el 29,4% de la
masa final de los residuos de vacuno quedó retenida en la FS. En la
FS también quedó retenido el 77,3% de los ST y el 81,6% de los SV.
Respecto a los nutrientes en la FS quedaron retenidos el 59,2% del
NKT, el 89,2% del P_{2}O_{5} y el 30,5% de K_{2}O.
Se realizó un estudio sobre las productividades
metanogénicas de las FL y FS, comparándolas con las del RV. En la
Figura 4 "Producción acumulada específica de CH_{4}", se
presentan los resultados de la metanización a 35°C en discontinuo
del RV y de las FL y FS (S1) separadas. Las productividades
específicas fueron a los 90 días, 593 cm^{3} CH_{4}/g SV para
la FL, 328 cm^{3} CH_{4}/g SV para la RV y 264 cm^{3}
CH_{4}/g SV para la FS. El tiempo transcurrido hasta que
alcanzaron el 90% del valor final de productividad específica fue
21, 47 y 51 días para FL, RV y FS respectivamente. Dado que la
biomasa se encuentra en la fracción sólida, el tiempo necesario para
la metanización de la FL depende fundamentalmente de la cantidad de
siembra de biomasa metanogénica puesta en el reactor de la FL.
En la Figura 5 "Producción acumulada de
CH_{4} por Kg RV", se presenta la producción de CH_{4} a
partir de 1 kilogramo de RV y de las FL y FS separadas de acuerdo
con el balance de masas de la Tabla 2. En la figura 5 se puede
observar que la FS produjo al cabo de 90 días 16789 cm^{3} de
CH_{4}, mientras que la FL había producido 8519 cm^{3} de
CH_{4}, aproximadamente la mitad de lo producido por la FS. Del
potencial de producción de CH_{4} cuando el estiércol ha sido
mantenido en un estercolero controlado, 2/3 quedan en la FS y 1/3
en la FL. Estas relaciones pueden cambiar dependiendo del tipo de
almacenamiento del estiércol, tiempo transcurrido desde su
producción y siembra de biomasa metanogénica.
La fracción sólida S1 se podrá estabilizar
mediante proceso de digestión anaerobia en condiciones de
semisólido (170 g ST/1). Estos reactores no tendrían ningún
mecanismo de agitación. También podría ser estabilizada la MO
mediante el proceso aerobio de compostaje.
Se realizaron ensayos en discontinuo para
conocer la biodegradabilidad anaerobia de la FL separada,
obteniéndose valores de DQO_{BD} entre el 83-87%.
Posteriormente se llevó a cabo el tratamiento en continuo de esta
FL en un reactor anaerobio UASB a una temperatura de 35°C. En las
Figuras 6 y 7 se presentan los resultados obtenidos para las
distintas velocidades de carga orgánica (VCO, kg DQO/m^{3}
reactor. día) conseguidas en base a aumentar el caudal de la FL
afluente, lo que supone una reducción de los THR.
Se operó con THR entre 3 y 0,22 días.
Como puede verse en la Figura 6 "VCO afluente
vs VCO eliminada operando a 35°C" al aumentar la velocidad de
carga orgánica (VCO) afluente, expresada como kg DQO/m^{3}
reactor.día, la velocidad de carga orgánica eliminada no lo hizo en
la misma proporción, pudiéndose observar la pérdida de linearidad
en la respuesta a partir de una VCO mayor de 30 kg DQO/m^{3} día.
Este resultado indica que la biomasa presente en el reactor aunque
procesa más cantidad de la MO de la FL afluente, no es capaz de
procesar todo.
En la Figura 7 "Producción volumétrica de
metano vs VCO operando a 35°C", se puede observar la evolución
en la producción volumétrica de CH_{4} (litros CH_{4}/litro
reactor. día) para los diferentes periodos de operación. Para este
parámetro la linearidad en la respuesta se mantuvo hasta
velocidades de carga orgánica más altas, llegándose a alcanzar
productividades de CH_{4} próximas a los 16 litros de CH_{4} por
litro de reactor y día, valores que son muy superiores a los de 1 l
CH_{4}/l.d encontrados en los reactores anaerobios convencionales
de baja carga, tipo CSTR, que tratan estiércol entero.
Teniendo en cuenta la evolución de los
parámetros respuesta representados en las Figuras 6 y 7, un valor
de 0,35 días para el THR sería posible, aunque un valor más
conservativo de THR sería el de 0,50 días para el que tanto la
velocidad de carga orgánica eliminada como la velocidad volumétrica
de producción de metano se mantuvieron en un rango lineal. En la
Tabla 3 se representan los valores medios obtenidos al tratar la FL
en un reactor UASB a 35°C con un THR de 0,50 días.
En esta tabla DQO_{T} representa el valor
total de la DQO, la DQO_{sob} el valor de DQO obtenido en el
sobrenadante después de centrifugar. AB es la alcalinidad debida al
bicarbonato, AV la alcalinidad debida a los AGV. ST y SV son los
sólidos totales y volátiles. N-NH_{4}^{+} es el
nitrógeno amoniacal y N-NKT el nitrógeno kheldahl
total. P_{T} es el fósforo total. Dep significa depuración o
eliminación del parámetro que le sigue expresado en %. El último
parámetro de la segunda columna indica el porcentaje de metano en
el biogás.
Como puede observarse se operó con una velocidad
de carga orgánica media de 27,9 g DQO/l.d consiguiendo una
eliminación en DQO_{total} del 76,1% y del 78,8% en
DQO_{sobrenadante}. Respecto a la eliminación de SV se alcanzó un
58,6%, aunque está eliminación es mayor, ya que parte de los SV
presentes en la FL afluente que se encuentran en forma de AGV no
son medidos durante su determinación al perderse por volatilización
durante el secado en la estufa a 103°C. Las productividades
específicas de metano fueron 0,791 l CH_{4}/g SV_{eliminado} y
0,381 l CH_{4}/g DQO_{eliminado}.
La producción volumétrica fue 8,27 litros de
CH_{4} por litro de reactor y día, un valor unas ocho veces
superior al conseguido en los reactores de baja carga tratando
estiércol entero. Además el porcentaje de CH_{4} en el biogás fue
84,6%, un valor alto que facilitará la posterior utilización del
biogás.
En un reactor convencional tratando estiércol
entero a 35°C el TRH es de 30 días. La reducción a un THR de 0,5
días hace que el tamaño del reactor se reduzca considerablemente,
no a 1/60 ya que el empleo de la DPAMCF hace que aumente el volumen
de la FL, pero si una reducción en el volumen del reactor en torno a
1/50.
El efluente del proceso anaerobio EL1 no tiene
condiciones de vertido debido a que tiene una DQO en torno a 3300
mg/litro y un elevado nivel de NKT, 945 mg/l. Será necesario un
tratamiento posterior para pulir ese efluente y dejarlo en
condiciones de vertido.
Existen diferentes procedimientos para la
eliminación del nitrógeno amoniacal. Los procedimientos biológicos
se describen como los más económicos pero presentan algunos
inconvenientes que se soslayan con frecuencia por ser procesos
utilizados tradicionalmente, por ejemplo, el costo del proceso de
aireación y la necesidad de buscar sustratos que aporten carbono
para los procesos posteriores de desnitrificación. El proceso que
se sugiere en esta invención es la eliminación del nitrógeno
amoniacal como, fosfato amónico magnésico, (MgNH_{4}PO_{4}),
conocido también como estruvita. Es un proceso sencillo, rápido,
con pocas necesidades de instalación, discontinuo en la medida que
se quiera, sin las complicaciones inherentes al mantenimiento de una
biomasa. Tiene un coste debido a los productos químicos necesarios
para la precipitación, pero estos costes pueden compensarse si se
comercializa el producto final, puesto que se trata de un abono con
cantidades estequiométricas de fósforo, amonio y magnesio, que se
puede enriquecer en otros componentes mediante un sencillo proceso
de mezcla si fuera necesario, con menor contenido en metales e
inertes que los abonos minerales y que es un abono de liberación
lenta con lo cual no existe el peligro de "quemado" de los
cultivos que se puede producir con otros abonos.
Se han estudiado las condiciones de operación de
pH y las proporciones más adecuadas de sales de magnesio y de
fósforo para la reducción óptima de nitrógeno amoniacal en el
efluente del reactor anaerobio EL1. Existe la posibilidad, también
estudiada, de utilizar como aporte de fósforo o magnesio efluentes
industriales con concentraciones altas de estos elementos. En este
caso se observa además la reducción de la DQO del efluente por
dilución, ya que los efluentes industriales utilizados tenían un
contenido muy bajo en DQO.
El resultado experimental obtenido indica que
mediante el proceso de eliminación físico-químico
de la carga amoniacal se puede conseguir obtener efluentes EL2 con
un contenido en N amoniacal entre 15-50 mg/L. El
sólido obtenido S2, utilizable como abono, tuvo una composición
2,9% N-NKT, 14,6% MgO, 9,1% K_{2}O, 25,2%
P_{2}O_{5} y 0,05% CaO; conteniendo también materia orgánica
inerte.
Las condiciones del efluente EL2 lo hacen apto
para utilizarlo directamente para el riego de superficies agrarias,
necesitando una superficie 19 veces menor para cumplir la normativa
de 170 kg/Ha/año para las zonas de riesgo. Podrían depositarse 3400
m^{3} de EL2/Ha/año.
Se estudió el tratamiento conjunto de EL2 con
aguas residuales urbanas (ARU) mediante sistema biológico aerobio.
En el proceso de aireación, el nitrógeno amoniacal se trasforma en
alguna especie oxidada, a ser posible, en forma de nitrito
reduciendo el aporte de oxígeno. Se propone como método la
aireación intermitente en la recirculación de fangos y un sistema
de agitación lenta en lugar del clásico tanque de aireación o
tanque de reacción, con el fin de aprovechar la DQO biodegradable de
las ARU como fuente de carbono en el proceso de desnitrificación.
Con este procedimiento, experimentalmente se ha reducido en un 84%
el consumo de energía para la aireación con relación a un proceso
convencional de fangos activos y se obtuvieron efluentes finales EL3
con DQO 170 mg/l, 9 mg N-NH_{4}^{+}/l, 0 mg
N-NO_{2}^{-}/l y 2 mg
N-NO_{3}^{-}/l, para un THR de 1,2 días, lo que
permitiría su vertido a cauce público cumpliendo normativa.
Otra posibilidad estudiada fue el tratamiento
del efluente EL2 mediante un sistema de tecnología de membranas
(nanofiltración). Los resultados experimentales obtenidos en el
proceso de nanofiltración dieron una DQO de 50 mg/l para el efluente
EL3, lo que permitiría su vertido a cauce público o su
reutilización en la explotación.
Claims (7)
1. Procedimiento para la gestión integral de
residuos de ganado vacuno lechero caracterizado por:
- \bullet
- Una etapa de hidrólisis y acidogénesis en un estercolero controlado.
- \bullet
- Una separación físico-química de los componentes del residuo en dos fracciones: una sólida y otra líquida.
- \bullet
- Estabilización de la fracción sólida y recuperación energética de biogás mediante proceso de digestión anaerobia semisólida sin agitación.
- \bullet
- Estabilización de la fracción líquida y obtención de biogás mediante proceso de digestión anaerobia en un reactor de alta carga.
- \bullet
- El efluente del punto anterior se somete a un tratamiento para la recuperación del nitrógeno amoniacal como fosfato amónico magnésico.
- \bullet
- La fracción líquida procedente de esta última etapa del proceso puede:
- \bullet
- Tratarse conjuntamente con agua residual urbana para obtener un efluente final que cumpla los requisitos de vertido a cauces público.
- \bullet
- Ser tratada mediante tecnología de membranas para obtener un efluente final reutilizable en la explotación o vertible a cauce público cumpliendo normativa.
- \bullet
- Utilizarlo como agua para el regadío de superficies agrarias.
2. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque la etapa de hidrólisis y acidogénesis,
se desarrollada en un estercolero con flujo pistón o dividido en
compartimentos.
3. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado por la separación de las fracciones sólida y
líquida del estiércol mediante la utilización como floculante de
una poliacrilamida catiónica fuerte.
4. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado por la estabilización de la fracción sólida
separada mediante proceso aerobio de compostaje.
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por utilizar reactores anaerobios de alta
carga tipo UASB ("Up Flow Anaerobic Sludge Bed") para
estabilizar la materia orgánica de la fracción líquida, en
condiciones de operación serían 35°C y un tiempo hidráulico de
retención de 0,50 días.
6. Procedimiento según las reivindicación 1 y 5
caracterizado por la formación y separación por decantación
del fosfato amónico magnésico mediante la adición de reactivos con
alto contenido en fósforo y magnesio al efluente del reactor
anaerobio de alta carga.
7. Procedimiento según las reivindicaciones 1, 5
y 6 para el tratamiento de la fracción líquida resultante de la
eliminación de nitrógeno amoniacal, mediante proceso aerobio
convencional mezclada con agua residual urbana o mediante
tecnología de membranas en el rango de nanofiltración.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES200402302A ES2292277B1 (es) | 2004-09-22 | 2004-09-22 | Procedimiento para la gestion integral del estiercol de ganado vacuno lechero. |
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ES (1) | ES2292277B1 (es) |
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ES2292277B1 (es) | 2008-11-01 |
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