La gestión de lodos fecales ( FSM ) (o gestión de lodos fecales en inglés británico) es la recolección, transporte y tratamiento de lodos fecales de letrinas de pozo , fosas sépticas u otros sistemas de saneamiento in situ . El lodo fecal es una mezcla de excrementos humanos , agua y desechos sólidos (por ejemplo, papel higiénico u otros materiales de limpieza anal , materiales de higiene menstrual ) que se eliminan en fosas, tanques o bóvedas de los sistemas de saneamiento in situ. El lodo fecal que se extrae de los tanques sépticos se llama residuos sépticos .
La FSM es necesaria en áreas densamente pobladas donde una proporción de la población no está conectada a una red de alcantarillado y no es posible cubrir y reconstruir letrinas de pozo. Este es el caso en la mayoría de las áreas urbanas de los países en desarrollo , pero estos servicios también se utilizan en los países desarrollados donde los sistemas de alcantarillado no están disponibles. Los servicios de FSM generalmente son proporcionados por proveedores de servicios formales e informales del sector privado, gobiernos locales, autoridades del agua y servicios públicos . Sin embargo, en muchos países en desarrollo, los servicios de FSM a menudo no están disponibles, o si están disponibles, a menudo son informales, no regulados, antihigiénicos e inseguros. Esto puede provocar la contaminación de las aguas superficiales y subterráneas , la propagación de patógenos al medio ambiente y efectos adversos en la salud pública . También puede resultar en servicios poco confiables con costos relativamente altos para los hogares que los necesitan.
Los servicios de recolección de lodos fecales se pueden poner a disposición de forma programada o mediante llamada para servicio (también conocidos como servicios a pedido, a pedido o no programados). El lodo fecal recolectado puede transportarse a plantas de tratamiento usando un camión de vacío ; un tanque y una bomba montados en un camión de plataforma; un pequeño tanque tirado por una motocicleta; o en contenedores en un carro de mano. Se pueden utilizar estaciones de transferencia móviles o permanentes para mejorar la eficiencia del transporte de lodos fecales transfiriendo los desechos a camiones cisterna más grandes para su transporte y tratamiento. Actualmente se está investigando y probando el uso más amplio de múltiples instalaciones descentralizadas de tratamiento de lodos dentro de las ciudades (para evitar largas distancias de transporte).
El lodo fecal recolectado debe procesarse preferiblemente en plantas de tratamiento de lodo fecal especializadas, en lugar de ser tratado conjuntamente con aguas residuales en plantas de tratamiento de aguas residuales municipales , a menos que estas plantas puedan soportar la carga adicional y se disponga de instalaciones para separar líquidos y sólidos. [1] Una variedad de tecnologías de procesamiento de mecanizados y no mecanizados puede ser utilizado, incluyendo humedales construidos , digestión anaeróbica , y lagunas de estabilización . El proceso de tratamiento puede producir productos útiles como efluentes tratados que se pueden utilizar para riego . Otra posibilidad es utilizar los lodos fecales tratados después del compostaje como acondicionador de suelos o para la producción de biogás , carbón vegetal, biodiesel , combustible industrial en polvo y para generar electricidad . Históricamente, el término suelo nocturno se usó para lodos fecales. [2] La recuperación de recursos de los lodos fecales también puede ser para materiales de construcción, proteínas, forraje para animales y agua para riego. [3]
Terminología
El manejo de lodos fecales (FSM) requiere servicios seguros e higiénicos de vaciado de fosas sépticas y letrinas de pozo , junto con el tratamiento efectivo de sólidos y líquidos y la reutilización de productos tratados cuando sea posible. [1] Puede incluir una variedad de opciones, incluido el tratamiento en el sitio y fuera del sitio, y la dispersión o captura y procesamiento posterior de los productos del proceso de tratamiento en biogás , compost y energía.
FSM a veces se utiliza como sinónimo del término "gestión de residuos sépticos", pero no son lo mismo. Los residuos sépticos son un tipo específico de lodo fecal: son los sólidos fecales parcialmente digeridos que se acumulan en las fosas sépticas. Los lodos fecales de las letrinas de pozo pueden tener un menor contenido de agua en comparación con los residuos sépticos y pueden contener más desechos sólidos.
Las letrinas de pozo generan lodos fecales, que a veces se clasifican como inodoros secos , aunque los pozos húmedos también son comunes, especialmente en Asia. Sin embargo, otros tipos de inodoros secos, los que están diseñados para vaciarse fácilmente sin la adición de agua, no generan lodos fecales, sino que generan heces secas (en el caso de los inodoros secos que desvían la orina ) o compost (en el caso de inodoros de compostaje ), por ejemplo. En el caso de los inodoros Arborloo , nunca se extrae nada del pozo y, en su lugar, la dependencia / superestructura liviana se traslada a otro hoyo poco profundo y se planta un árbol en la parte superior del hoyo lleno.
Colectivamente, la recolección, transporte, tratamiento y reutilización de excretas constituyen la "cadena de valor" de la gestión de lodos fecales.
En la India, algunos documentos de políticas gubernamentales utilizan el término FSSM para "Gestión de lodos fecales y residuos sépticos". [6]
Septage
Los residuos sépticos o "lodos de tanques sépticos" son lodos parcialmente tratados que se acumulan y almacenan en un tanque séptico o una instalación de alcantarillado similar en el lugar . Los residuos sépticos son un subproducto del pretratamiento de las aguas residuales domésticas (aguas residuales ) en un tanque séptico. Después de algunos años de acumulación, los residuos sépticos generalmente se bombean fuera de un tanque séptico mediante un camión de vacío . Los tanques sépticos reciben aguas negras de los inodoros con cisterna , así como aguas grises . Esto significa que los residuos sépticos solo contienen el tipo de desechos sólidos que se pueden tirar, como el papel higiénico . Los residuos sépticos también pueden incluir "escoria", que es un material que flota en la parte superior y contiene grasas, aceite y grasa, así como cualquier residuo sólido flotante.
El término "residuos sépticos" se ha utilizado en los Estados Unidos desde al menos 1992. [7] También se ha utilizado en proyectos de la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional en Asia. [8] Otra definición de residuos sépticos es: "Un término histórico para definir el lodo extraído de los tanques sépticos". [2]
Los desechos sépticos se eliminan periódicamente (con una frecuencia que depende de la capacidad del tanque, la eficiencia del sistema y el nivel de uso, pero generalmente con menos frecuencia que una vez al año) de los tanques sépticos mediante vehículos especializados conocidos como camiones de vacío. Bombean los residuos sépticos fuera del tanque y lo transportan a una planta de tratamiento de aguas residuales local . Los agricultores también pueden utilizarlo como fertilizante o almacenarse en grandes instalaciones de almacenamiento de residuos sépticos para su posterior tratamiento o uso en cultivos. [ cita requerida ]
Propósitos
En todo el mundo existe un interés y una conciencia cada vez mayores sobre los problemas de la FSM, particularmente en África y Asia. [9] [10] Esto se evidencia en algunos proyectos de investigación y desarrollo a gran escala que se llevan a cabo en el área de FSM. Esta investigación está siendo realizada y financiada por varias organizaciones, incluida la Fundación Bill y Melinda Gates . [11]
En muchos países en desarrollo, los lodos fecales no se gestionan adecuadamente. Esto puede deberse a la falta de instituciones obligatorias y al escaso conocimiento del impacto del saneamiento deficiente; falta de experiencia y conocimientos técnicos; la incapacidad de obtener fondos para la compra de camiones de vacío y tratamiento, así como la falta de conocimiento necesario para iniciar e implementar programas de FSM exitosos. Esto puede resultar en el mal desempeño de las instalaciones de saneamiento en el sitio (OSSF), desbordes de fosas sépticas y letrinas de pozo, el vaciado inseguro de letrinas de pozo y el vertido de lodos fecales patógenos no tratados en el medio ambiente. [12]
El Objetivo de Desarrollo Sostenible 6 de "agua potable y saneamiento para todos en 2030" ha ayudado a aumentar la conciencia sobre los riesgos de una mala gestión del saneamiento a lo largo de toda la cadena de saneamiento . Ha proporcionado una motivación a muchos países, ciudades y organizaciones para mejorar la gama de servicios de saneamiento mejorados disponibles. Entre estos se encuentran los programas de FSM diseñados para: [ cita requerida ]
- Mejorar el funcionamiento de los sistemas de saneamiento in situ y reducir el potencial de contacto humano con patógenos transmitidos por las heces;
- Minimizar los olores y molestias, y la descarga incontrolada de materia orgánica de tanques o pozos desbordados;
- Apoyar la mejora de los programas de mejora del saneamiento en el sitio;
- Proteger la salud pública contra la eliminación indiscriminada de lodos fecales recolectados;
- Derivar productos agrícolas, incluido el acondicionador de suelos a partir de materiales de compostaje o co-compostaje y productos energéticos como biogás, gránulos de carbón vegetal, combustible industrial en polvo, etc.
- Estimular el desarrollo económico, la creación de empleo y las oportunidades de subsistencia, al mismo tiempo que se abordan los problemas del estigma social y la salud y seguridad de los operadores que continúan afectando a los trabajadores informales.
Los programas de FSM pueden impulsar la mejora del saneamiento de diferentes maneras. Pueden fomentar las actualizaciones de OSSF que reducen (o aumentan) la frecuencia de eliminación de lodos y, por lo tanto, los costos operativos y ambientales. También pueden ser impulsores del desarrollo económico a lo largo de la cadena de valor del saneamiento. Esto puede incluir el suministro de materiales y piezas para nuevos inodoros y fosas sépticas.
Esto también puede incluir trabajos para contratistas e instaladores de equipos; para el personal de recogida de lodos, incluidos conductores y vaciadores; y para operadores de sistemas de tratamiento y reutilización. Además, puede incluir la producción y venta de los productos finales del proceso de tratamiento de lodos. Estos productos pueden incluir agua reciclada para agricultura e industria, acondicionadores de suelos, biogás, biodiesel o electricidad.
Actualmente hay un gran número de programas piloto, de demostración y de FSM a gran escala que operan en Asia y África; sin embargo, hasta la fecha, pocos han demostrado un impacto sostenido en la cadena de valor. [ cita requerida ]
Operación y gestión
Trabajadores de saneamiento
Los trabajadores de saneamiento son las personas responsables de limpiar, mantener, operar o vaciar una tecnología de saneamiento en cualquier paso de la cadena de saneamiento . [13] : 2 Estos trabajadores contribuyen a la gestión segura de los lodos fecales.
Ciudades
FSM es un servicio de saneamiento crítico en ciudades y pueblos de todos los países donde los hogares utilizan sistemas de saneamiento in situ. [14] Los programas de FSM en toda la ciudad pueden utilizar una instalación de tratamiento múltiple o una, usar estaciones de transferencia fijas y móviles y colaborar con micro, pequeñas y medianas empresas que pueden realizar algunos o todos los servicios. [15] : 99 Los programas pueden introducirse gradualmente a lo largo del tiempo para adaptarse a la creciente demanda.
Zonas peri urbanas
Las áreas periurbanas suelen estar menos densamente pobladas que los centros urbanos. Por lo tanto, tienen más espacio y los sistemas de saneamiento en el lugar pueden ser efectivos para el tratamiento de sólidos y líquidos. En la mayoría de estas áreas periurbanas, es menos probable que estén conectadas a un sistema de alcantarillado sanitario centralizado convencional en el corto o mediano plazo. Por lo tanto, estas áreas dependerán de una combinación de sistemas y servicios de saneamiento in situ, sistemas de gestión de aguas residuales descentralizados o alcantarillado condominio o simplificado conectado a un tratamiento descentralizado o centralizado. En todas estas situaciones, FSM es un servicio necesario para mantener los sistemas de saneamiento funcionando correctamente.
Zonas rurales
Es posible que las áreas rurales con baja densidad de población no necesiten servicios de FSM formales si la práctica local es cubrir y reconstruir las letrinas cuando se llenen. Sin embargo, si esto no es posible, las áreas rurales a menudo carecen de instalaciones de tratamiento a una distancia razonable (digamos, 30 minutos en automóvil); son de difícil acceso para los camiones cisterna y, a menudo, tienen una demanda limitada de vaciado, lo que hace que el transporte y el tratamiento sean antieconómicos e inasequibles para la mayoría de las personas. Por lo tanto, se podrían considerar opciones como la reubicación de letrinas en el sitio, de pozo doble (alternado) o inodoros Arborloo . También se podría considerar y organizar la posibilidad de compartir los servicios de FSM descentralizados y el tratamiento de lodos entre las aldeas cercanas, o el entierro directo y seguro de los desechos.
Elementos de programas exitosos
Los servicios de FSM se pueden proporcionar según la demanda (a menudo llamados a pedido, a pedido, a pedido, ad-hoc o no programados) o programados (también conocidos como eliminación de lodos regulares), o una combinación de ambos. En cualquiera de los dos mecanismos, los OSSF se eliminan de forma periódica o cuando el hogar lo solicita o debido a que una inspección de una autoridad competente indica que es necesario eliminar los lodos.
Un análisis de 20 estudios de caso de innovación de FSM y la investigación y promoción de programas exitosos llevados a cabo por Oxfam Filipinas ha demostrado que los elementos comunes para programas de FSM exitosos incluyen: [15] [9]
- Políticas, reglas y regulaciones bien formuladas y prácticas: si bien son esenciales, son casi inútiles, incluso contraproducentes, por sí mismas, y deben estar respaldadas por factores complementarios como los que se detallan a continuación;
- Liderazgo local e instituciones claramente autorizadas y con recursos para administrar los servicios, incluso cuando los servicios reales son prestados por el sector privado;
- Las asociaciones entre las partes interesadas contribuyen al desarrollo de servicios a escala, fomentan la confianza de la comunidad y logran la sostenibilidad
- Un programa sostenido de participación comunitaria, marketing y concienciación es tan esencial para la FSM como el tratamiento de lodos, pero con frecuencia se subestima, se presupuesta y, a veces, se abandona después de un período inicial;
- El desarrollo de capacidades para los proveedores de servicios FSM ayuda a garantizar que puedan satisfacer eficazmente todos los segmentos de la demanda y lograr la viabilidad a largo plazo. Esto puede incluir capacitación tanto en asuntos técnicos como en gestión empresarial, y la facilitación de la formación de capital mediante donaciones, arrendamiento de equipos, garantías de préstamos y otros instrumentos financieros;
- Tarifas favorables a los pobres y representativas de los costos operativos de la prestación del servicio;
- Tecnología adecuada a la capacidad de operar y mantener el sistema y las realidades de la cadena de valor.
Consideraciones de diseño
Características de los lodos fecales
Los lodos fecales (LF) son desechos humanos , aguas residuales , basura y escombros que se acumulan en letrinas de pozo y fosas sépticas u otros sistemas de saneamiento en el lugar. [16] El lodo fecal es un material ofensivo que contiene patógenos , puede generar olores y causar contaminación de aguas superficiales , así como contaminación de aguas subterráneas . Las características de los lodos fecales pueden variar ampliamente debido al clima, el tipo de inodoro, la dieta y otras variables. La realización de un estudio de caracterización de residuos para comprender las condiciones locales proporciona datos que influyen en el tamaño de la planta de tratamiento, además de estimar el valor de los productos que se pueden derivar del proceso de tratamiento.
Los principales parámetros fisicoquímicos comúnmente medidos para caracterizar los lodos fecales incluyen: [ cita requerida ] DBO , sólidos suspendidos totales ,% de sólidos, indicación de arena, DQO , amonio , nitrógeno total y fósforo total, grasas, aceites y grasas (FOG), Índice de volumen de lodos (SVI), pH, alcalinidad .
Los diseñadores de sistemas suelen utilizar valores predeterminados, como 2000 mg / l para DBO y 5000 mg / l de TSS (que podría ser un promedio en todo el país) para dimensionar el sistema de tratamiento. Si no existen tales datos, o si las condiciones locales no se reflejan adecuadamente en los valores supuestos, se puede realizar un estudio de caracterización de desechos. [ cita requerida ]
Existen relativamente pocos datos sobre el contenido de patógenos en los lodos fecales. Un estudio de la zona rural de Bangladesh determinó 41 huevos de helmintos por g de lodo fecal de letrinas de pozo. [17]
Las características de los lodos fecales pueden verse influenciadas por: [1]
- Métodos, técnicas y niveles de habilidad del personal que realiza la eliminación de lodos;
- La eficiencia de los diferentes tipos de equipos utilizados en la eliminación de lodos;
- Estacionalidad: presencia de agua subterránea o agua de inundación que puede infiltrarse en los tanques y diluir el contenido;
- La última vez que se limpió el tanque (edad de los lodos fecales).
Se necesita más investigación para realizar estudios de caracterización de desechos en países en desarrollo. Para los países desarrollados, hay más datos disponibles. [18]
Selección del operador de servicios FSM
Los servicios de FSM generalmente son proporcionados por proveedores de servicios formales e informales del sector privado, gobiernos locales, autoridades de agua y servicios públicos . Los servicios de agua con un alto porcentaje de conectividad de agua (hogares con conexiones de agua entubada) son operadores lógicos de los programas de FSM. Si el agua se vende a los clientes a través de una tarifa, se puede agregar una tarifa adicional para cubrir los servicios de FSM. Para las ciudades más grandes, generalmente el proveedor de servicios de agua y alcantarillado será el operador más apropiado. [ cita requerida ]
Los gobiernos locales pueden optar por brindar servicios utilizando su propio personal y recursos para la recolección, transporte y tratamiento. Este suele ser el caso en ciudades o municipios más pequeños donde la empresa de agua puede no tener un alcance amplio. En muchos casos, la cooperación entre el gobierno de la ciudad y la empresa de agua puede ser estratégicamente ventajosa. La ciudad de Dumaguete, Filipinas, es un ejemplo en el que el distrito de agua (empresa de servicios públicos) y el gobierno local comparten la propiedad y las responsabilidades del programa FSM. [19] Los programas de FSM organizados a gran escala pueden proporcionar el servicio de forma más económica y más higiénica que los operadores privados independientes que trabajan de forma ad hoc . Garantizar que los servicios sean asequibles es un punto de venta importante a la hora de promocionar el programa entre los ciudadanos y animarlos a participar. [ cita requerida ]
El sector privado local es un actor importante en la prestación de servicios de FSM. En tales casos, los contratistas del sector privado pueden trabajar directamente para los hogares (bajo regulación) u ofertar por los contratos de remoción de sedimentos que concede la ciudad. El sector privado también puede prestar servicios en la operación y mantenimiento de las obras de tratamiento, y en el procesamiento y venta de los productos resultantes del proceso de tratamiento. La ciudad de San Fernando, La Unión, Filipinas es un ejemplo de un gobierno local que ha subcontratado el programa de recolección y construcción de instalaciones de tratamiento al sector privado. [20]
Sinergia con otros programas
FSM es solo un aspecto del saneamiento en toda la ciudad que también incluye:
- Gestión de residuos sólidos urbanos ;
- Gestión de drenaje y aguas grises ;
- Recolección y tratamiento de aguas residuales, incluidos los desbordamientos de efluentes de los sistemas en el sitio donde los sistemas de dispersión basados en el suelo son insuficientes para asimilar el volumen;
- Seguridad del agua; y
- Seguridad alimenticia.
Existen sinergias importantes entre muchos de estos servicios y FSM, y la investigación de oportunidades de cogestión puede generar beneficios. Los RSU a menudo se pueden administrar conjuntamente con los desechos fecales, especialmente cuando se utilizan tecnologías de tratamiento térmico. Los desechos de alimentos de restaurantes y mercados se pueden co-compostar con desechos fecales para producir una enmienda de suelos de alto valor. Las grasas, aceites y grasas (FOG) de trampas de grasa comerciales se pueden agregar a los biodigestores para aumentar la producción de metano, o se pueden usar junto con lodos fecales como materia prima para la producción de biodiésel. [21] El suministro de agua también está estrechamente vinculado con FSM, ya que a menudo es la empresa de agua la que administrará los programas y sus clientes pagarán por los servicios a través de tarifas. [ cita requerida ]
Programas de eliminación de sedimentos programados
La eliminación programada de lodos es un esfuerzo planificado por el gobierno local o la empresa de servicios públicos para garantizar la eliminación regular de los tanques sépticos. En este proceso, cada propiedad se recorre a lo largo de una ruta definida y los ocupantes de la propiedad son informados con anticipación sobre la eliminación de lodos que se llevará a cabo. [22] La eliminación de lodos (o vaciado de tanques sépticos) se puede realizar a través de un acuerdo de asociación público-privada (APP). [22]
En el sudeste asiático, existe (en 2016) un interés creciente en los programas de eliminación de lodos programados como un medio para proporcionar servicios. Un estudio de WSP recomendó que los esfuerzos para introducir el vaciado programado deberían centrarse primero en las áreas donde la demanda era mayor, pasando a otras áreas cuando se haya demostrado el éxito del vaciado programado en estas áreas. [9] El análisis de los registros de eliminación de lodos de pozos y tanques para Palu en Indonesia reveló que la demanda existente de servicios de eliminación de lodos variaba entre subdistritos, siendo la mayor demanda en áreas bien establecidas y menor en áreas urbanas periféricas. [ cita requerida ]
Existen múltiples beneficios de los servicios de eliminación de lodos programados en el contexto indio: logra las normas a través de la eliminación de lodos regulares, reduce los altos precios de la eliminación de lodos, elimina la necesidad de mano de obra, mejora los impactos ambientales y de salud pública, se vincula con los impuestos locales en lugar de con los cargos al usuario. [22] Se ha iniciado la eliminación de lodos programada en varios condados asiáticos, incluidos Filipinas, Malasia, Vietnam, Indonesia e India. [22] Un programa de SNV (Organización de Desarrollo de los Países Bajos) ha desarrollado servicios de vaciado programados en Indonesia, Nepal y Bangladesh como parte de un programa de saneamiento urbano más amplio durante 2014-2017. [23]
Co-tratamiento en plantas de tratamiento de aguas residuales
Se puede considerar el co-tratamiento de los residuos sépticos en las plantas de tratamiento de aguas residuales cuando el volumen de residuos sépticos extraídos de las instalaciones en el sitio es pequeño, como será el caso en situaciones en las que la mayoría de los hogares tienen acceso al alcantarillado . Sin embargo, la alta resistencia de los residuos sépticos y los lodos fecales significa que volúmenes relativamente pequeños de ambos pueden tener un gran impacto en las cargas orgánicas, de sólidos en suspensión y de nitrógeno en una planta de tratamiento de aguas residuales. Las posibles consecuencias incluyen un aumento en el volumen de tamices y arenilla que requieren remoción; aumento de la emisión de olores en las cabeceras; aumento de las tasas de acumulación de escoria y lodo; y aumento de la carga orgánica, lo que conduce a sobrecargas y fallas del proceso, y la posibilidad de un aumento del olor y la formación de espuma en los tanques de aireación. Debido a su naturaleza parcialmente digerida, los residuos sépticos y los lodos fecales generalmente se degradarán a un ritmo más lento que las aguas residuales municipales. Por lo tanto, es probable que su presencia tenga un impacto adverso en la eficacia de los procesos de tratamiento. La naturaleza intermitente de los lodos fecales y la carga de residuos sépticos también puede amplificar los problemas identificados anteriormente. [24]
A pesar de estos posibles inconvenientes, las instalaciones de tratamiento de aguas residuales con capacidad de reserva son un recurso potencial a investigar. Incluso cuando el tratamiento conjunto no sea una opción, las plantas de tratamiento de aguas residuales existentes pueden proporcionar terrenos en ubicaciones estratégicas, cerca de áreas de demanda de servicios de gestión de residuos sépticos. Siempre se deben proporcionar instalaciones separadas para el tratamiento preliminar y la separación de sólidos y líquidos para los residuos sépticos / lodos fecales. La separación de sólidos y líquidos reducirá tanto la carga general como la proporción de material digerido en la fracción líquida y, por lo tanto, disminuirá la posibilidad de que interrumpa los procesos de tratamiento de aguas residuales. Los sólidos separados se pueden tratar junto con los lodos producidos en los tanques de sedimentación durante el proceso de tratamiento de aguas residuales. [24] : 6
Opciones de transporte
Vehículos y equipos de recogida
Si el lodo fecal es lo suficientemente líquido, generalmente se recolecta mediante bombas de vacío o bombas de refuerzo de estilo centrífugo. También se encuentran disponibles en el mercado una variedad de dispositivos manuales y motorizados diseñados para excavar lodos espesos y viscosos y basura acumulada.
Después de permanecer durante años en fosas sépticas y letrinas de pozo, el lodo acumulado se endurece y es muy difícil de eliminar. Todavía es común que los trabajadores ingresen a los pozos para limpiarlos, aunque esta práctica es generalmente insegura e indeseable (en la India, esta práctica se llama " recolección manual "). Existen varios sistemas de bombeo de bajo costo para eliminar este lodo endurecido de forma higiénica de la superficie del suelo, aunque muchos de ellos aún se encuentran en la etapa experimental (por ejemplo, Excravator, Gulper, e-Vac). [25]
Los lodos fecales también se pueden tratar dentro del tanque o pozo, mediante el uso del "proceso de estabilización con cal en el pozo", que trata los desechos antes de que se retiren del tanque o pozo. Esta metodología fue iniciada por primera vez por iDE Camboya en 2010. [26] Una vez extraída, se transporta a instalaciones de tratamiento y procesamiento en el sitio o fuera del sitio.
Algunas estaciones de transferencia avanzadas y camiones de vacío pueden deshidratar los lodos fecales hasta cierto punto, y esta agua puede colocarse en líneas de alcantarillado para ser tratada en plantas de tratamiento de aguas residuales. [1] Esto permite tratar más lodos de manera más eficiente y puede constituir uno de los mejores casos de cotratamiento de lodos fecales en plantas de tratamiento de aguas residuales. [ cita requerida ]
Estaciones de transferencia
Las estaciones de transferencia son lugares intermedios de entrega que a menudo se utilizan cuando las instalaciones de tratamiento están ubicadas demasiado lejos de los centros de población para que la eliminación directa sea factible. En otros lugares, las preocupaciones sobre el tráfico o las prohibiciones locales de camiones durante el día pueden hacer que las estaciones de transferencia sean factibles. Además, los municipios donde no se puede acceder a un porcentaje significativo de hogares en camiones cisterna deben utilizar estaciones de transferencia. Las estaciones de transferencia se utilizan si:
- Más del 5% de las casas son inaccesibles por un camión de vacío;
- La planta de tratamiento está demasiado lejos de los hogares para que el transporte en un solo viaje sea práctico;
- No se permiten camiones en las calles durante el día; o
- El tráfico pesado durante las horas del día impide el movimiento de los camiones de vacío.
Estaciones de transferencia móviles
Las estaciones de transferencia móviles no son más que camiones cisterna o remolques más grandes que se despliegan junto con pequeños camiones de vacío y carros de motocicleta o de mano. Los vehículos más pequeños descargan al camión cisterna más grande, que luego lleva el lodo recolectado a la planta de tratamiento. Estos funcionan bien en modelos comerciales de eliminación de sedimentos programados.
Estaciones de transferencia fija
Las estaciones de transferencia fijas son instalaciones dedicadas instaladas estratégicamente en todo el municipio que sirven como ubicaciones de descarga para los lodos fecales recolectados. Pueden incluir una estación receptora con pantallas, un tanque para contener los desechos recolectados, contenedores de almacenamiento de basura e instalaciones de lavado. Estos pueden ser más apropiados para los programas de FSM que utilizan el modelo de negocio de "llamada por servicio".
Mientras que las estaciones de transferencia estáticas son tanques fijos, las estaciones de transferencia móviles son simplemente camiones cisterna o remolques que funcionan junto con las SVV y en realidad hacen el transporte más largo de los desechos de la comunidad a la planta de tratamiento. Las estaciones de transferencia móviles funcionan mejor para los programas de limpieza programados donde no hay restricciones de tráfico o prohibiciones de camiones, y un número relativamente grande de hogares que son inaccesibles para los vehículos más grandes.
Procesos de tratamiento
Procesos de tratamiento convencionales
Los lodos fecales a menudo se procesan a través de una serie de pasos de tratamiento para primero separar los líquidos de los sólidos y luego tratar los trenes de líquidos y sólidos mientras se recupera la mayor cantidad posible de energía o valor nutritivo. [1] Los procesos habituales en las plantas de tratamiento de lodos fecales incluyen:
- Recepción de lodos fecales: donde el camión interactúa con la planta de tratamiento y se descargan los lodos.
- Tratamiento preliminar: para eliminar basura, arena, arenilla y FOG (grasas, aceite y grasa)
- Tratamiento primario: separación simple de líquidos y sólidos por medios físicos (deshidratación y espesamiento), por ejemplo, con lechos de secado.
- Tratamiento Líquidos - por ejemplo mediante el uso de humedales construidos , lagunas de estabilización , digestores anaeróbicos
- Procesamiento de sólidos: utilizar los sólidos resultantes del tratamiento de lodos fecales para un uso beneficioso cuando sea posible.
Los humedales artificiales están ganando atención como una tecnología de tratamiento de bajo costo que se puede construir en muchos casos utilizando materiales y mano de obra locales. Para sitios con suficiente terreno y un suministro listo de grava y arena, esta tecnología ofrece bajo costo, escalabilidad y operación simple. [27]
Camas de secado
Los lechos de secado de lodos simples se pueden usar para deshidratar y secar, ya que son un método barato y simple para secar lodos fecales (también se usan ampliamente para secar lodos de depuradora ). Se debe captar el agua de drenaje; las camas de secado a veces están cubiertas, pero generalmente se dejan descubiertas.
Los lechos de secado se componen típicamente de cuatro capas (de arriba a abajo):
- Lodo;
- 10-15 cm de arena (a veces con alambres o malla plástica encima, para evitar que se elimine cuando se extrae el lodo seco);
- 10 cm de grava fina;
- 15-20 cm de grava gruesa y tuberías de drenaje. [28]
Los lodos fecales se comportan de manera diferente durante los procesos de deshidratación que los lodos de aguas residuales . [29] La cantidad de sustancias poliméricas extracelulares (EPS) puede ser un predictor importante del rendimiento de deshidratación de lodos fecales. [29] El lodo fecal de los baños públicos tardó más en deshidratarse que el lodo de otras fuentes, y tenía un sobrenadante turbio después de asentarse. [29]
Los pastos con raíces adventicias también se pueden plantar en lechos de secado, lo que permite la reducción del olor, la recolección durante períodos más prolongados, la producción de forraje y una mayor descomposición de los biosólidos finales en el momento de su extracción. Las raíces introducen oxígeno y mantienen la permeabilidad de los lodos. Las lombrices de tierra también pueden desempeñar un papel importante en estos lechos.
Tecnologías emergentes
Las tecnologías emergentes para el tratamiento de lodos fecales incluyen: [30]
- Las tecnologías que pueden producir un combustible sólido seco o carbonizado a partir de lodos fecales incluyen: secado, granulación , carbonización hidrotermal y pirólisis lenta . [3]
- Procesos térmicos que pueden lograr rentabilidad al eliminar la necesidad de procesos separados. Convierten los lodos fecales junto con determinadas fracciones de lodos de depuradora o residuos sólidos urbanos para producir energía o combustible mediante el uso de determinadas tecnologías de tratamiento de lodos de depuradora .
- El biodiésel se puede fabricar utilizando grasas, aceites y grasas como materias primas. La investigación realizada por RTI International está llevando a cabo para utilizar lodos fecales para la producción de biodiesel. [ cita requerida ]
- La electricidad se puede producir mediante procesos térmicos que queman los desechos sólidos y fecales juntos para mantener una combustión estable y el calor se utiliza para producir vapor que impulsa los generadores.
Secadores solares térmicos
Los secadores solares térmicos se basan en la captación de energía solar térmica para el secado y pasteurización de los lodos fecales. En estos sistemas, los lodos se colocan dentro de un cerramiento de paredes transparentes u opacas, con un sistema de ventilación para la evacuación de la humedad. El lodo puede secarse mediante aire caliente calentado por un colector solar térmico (secador solar indirecto), por exposición directa a la radiación solar (secador solar directo), o por ambos modos (secador solar mixto). [31]
Selección de tecnología
Se debe utilizar un proceso formal para realizar una selección informada de la tecnología para el tratamiento de los lodos fecales. [1] Por lo general, es un proceso de colaboración realizado por partes interesadas, consultores, el operador y el futuro propietario de la instalación . El proceso se basa en una planificación de la visión a largo plazo con las partes interesadas como parte de la planificación del saneamiento en toda la ciudad. Es necesario conocer los flujos de desechos esperados (volumen), su fuerza, características y variabilidad en cada área. Un proceso formal y transparente para desarrollar planes y diseños apropiados para plantas de tratamiento de aguas residuales y lodos fecales logrará la aceptación local y la propiedad de las decisiones tecnológicas, lo cual es fundamental para el éxito y la sostenibilidad a largo plazo del programa. [ cita requerida ]
Opciones de reutilización
La recuperación de recursos del lodo fecal puede tomar muchas formas, incluso como combustible, enmienda del suelo, material de construcción, proteínas, forraje para animales y agua para riego. [3] Algunos de los subproductos de los procesos de tratamiento de lodos fecales tienen el potencial de compensar algunos de los costos de recolección y tratamiento, reduciendo así las tarifas para los hogares. Sin embargo, la adición de valor al biogás, el biodiésel y la electricidad es difícil de lograr en la práctica debido a los desafíos tecnológicos y operativos. [ cita requerida ]
Compostaje
El compostaje es un proceso mediante el cual la materia orgánica se digiere en presencia de oxígeno con el subproducto del calor. Para los lodos fecales, el calor desactiva los patógenos mientras que el proceso de digestión descompone la materia orgánica en un material similar al humus que actúa como enmienda del suelo y nutrientes que se descomponen en una forma que las plantas absorben más fácilmente. Los lodos fecales debidamente tratados se pueden reutilizar en la agricultura.
Los lodos fecales son ricos en nitrógeno. Cuando el lodo fecal se mezcla con materiales ricos en carbono, como los desechos de cultivos triturados, se puede maximizar el proceso de compostaje. Es mejor una mezcla adecuada para lograr una proporción de 20 a 1 a 30 a 1 de carbono a nitrógeno.
Combustible sólido
Se ha descubierto que la recuperación de recursos como combustible sólido tiene un alto potencial de mercado en el África subsahariana . [3] La selección del tipo de combustible dependerá de: (1) el uso previsto del combustible (por ejemplo, tecnología de combustión, requisitos de uso / manejo y cantidad requerida); y (2) las propiedades del lodo fecal de entrada (por ejemplo, nivel de estabilización, contenido de arena y contenido de humedad). Una vez que se identifican las opciones tecnológicas adecuadas, deben evaluarse posteriormente para determinar si se ajustan mejor al contexto local (por ejemplo, capacidad local de electricidad, tierra y requisitos técnicos (operación y mantenimiento)). [3] : Figura 2
Otros
El biogás es una energía renovable que es un subproducto del proceso de digestión anaeróbica .
El efluente tratado se puede utilizar para riego agrícola o paisajístico .
Costos y tarifas
FSM se considera un punto de entrada para los programas de mejora del saneamiento que son dirigidos por los gobiernos locales. Dichos programas pueden incluir tarifas o tarifas de usuario, campañas de promoción para aumentar la disposición a pagar por el servicio y ordenanzas locales que definen las reglas y regulaciones que gobiernan la FSM. En Filipinas, los aranceles de alrededor de 1 dólar EE.UU. por familia por mes son generalmente suficientes para lograr la recuperación total de los costos en un período de 3 a 7 años. [9] Las campañas de promoción se utilizan para aumentar la disposición a pagar por los servicios, y los procedimientos y ordenanzas locales proporcionan incentivos adicionales para el cumplimiento.
Ejemplos de
Dumaguete, Filipinas
USAID ha apoyado los esfuerzos para introducir servicios de eliminación de lodos programados en algunos países del sudeste asiático. El primero de ellos fue en Dumaguete en Filipinas. [14] El programa fue administrado conjuntamente por el gobierno de la ciudad y el distrito de agua de la ciudad de Dumaguete, con el primero operando la planta de tratamiento y el distrito de agua conduciendo la eliminación de lodos. [32] [33] El costo del plan se cubrió agregando una tarifa de 2 pesos (alrededor de 5 centavos de dólar estadounidense) a la factura del agua por cada metro cúbico de agua consumida (alrededor de un dólar estadounidense por familia por mes). Este enfoque fue posible porque alrededor del 95% de los residentes tenían una conexión al sistema de reticulación del Distrito de Agua. Los camiones debían moverse de un vecindario a otro en un ciclo programado, vaciando los pozos en un ciclo regular de 3 a 4 años. Este enfoque requiere una base de datos de todos los pozos y fosas sépticas que requieren limpieza. Sin embargo, para 2018 Dumaguete ha vuelto a un sistema de 'guardia', cuyo costo aún está cubierto por el recargo en la tarifa del agua. Parece que los usuarios prefieren este pequeño pago regular a tener que realizar grandes pagos cuando los tanques requieren la limpieza. [ cita requerida ]
Ver también
- Biosólidos - lodos de depuradora tratados
- Saneamiento Ecológico
- Suelo nocturno : término histórico para un material similar al lodo fecal
- Tratamiento de lodos de depuradora
- WASH : suministro de agua, saneamiento, higiene
Referencias
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enlaces externos
- Biblioteca de Sustainable Sanitation Alliance (documentos sobre FSM)
- Documentos sobre gestión de lodos fecales en la biblioteca de la Alianza de Saneamiento Sostenible (SuSanA)
- Libro de gestión de lodos fecales (FSM) - Enfoque de sistemas para la implementación y operación por EAWAG (2014), en inglés y en varios otros idiomas