Presentación suficiencia. EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN LA ISLA DE GRAN CANARIA, ISLAS CANARIAS.
Los efluentes de las explotaciones ganaderas representan un fuerte impacto ambiental y sanitario. Para ello, se han venido implantando sistemas de depuración con eficiencia variable y que incurren en modos de operación y costos que en ocasiones, el ganadero no puede afrontar.
Los sistemas de tratamiento “natural” o “no-convencional”, se han revelado adecuados para pequeñas comunidades, debido a su bajo coste energético y de operación. Sin embargo, la no estandarización de estos sistemas provoca que la efectividad de los mismos sea siempre a posteriori a su diseño y puesta en funcionamiento.
En nuestro trabajo de investigación desarrollaremos los modelos matemáticos que nos permitan predecir el comportamiento de estos sistemas, de tal modo que a priori, con su validación, podamos optar por la solución más adecuada para cada caracterización del efluente a tratar.
El presente documento tiene por objeto el diseño de plantas piloto, que nos permitirá validar los modelos matemáticos propuestos.
Similar a Presentación suficiencia. EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN LA ISLA DE GRAN CANARIA, ISLAS CANARIAS.
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Presentación suficiencia. EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN LA ISLA DE GRAN CANARIA, ISLAS CANARIAS.
1. Suficiencia Investigadora. Ingeniería Ambiental y Desalinización - Bienio 2002 / 2004 -
EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE
TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA
EFLUENTES PROCEDENTES DE
EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO
EN GRAN CANARIA.
Doctorando:
Carlos Alberto Mendieta Pino
Director:
Dr. Sebastián Ovidio Pérez Báez,
Dr. Alejandro Ramos Martín
Dr. Juan Emilio González González
Depto. de Ingeniería de Procesos. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales.
Campus de Tafira. Universidad de Las Palmas de Gran Canaria.
diciembre de 2009.
2. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Problemática actual:
1. Pequeñas explotaciones localizadas en zonas de
medianías.
2. Presión urbanística y falta de permisos preceptivos.
3. Costes de explotación elevados.
4. Sistemas de tratamiento convencional de “difícil”
mantenimiento por el ganadero.
5. Falta de control en los vertidos de los efluentes de
las explotaciones ganaderas.
Línea de investigación Estudio de las alternativas a la gestión de los residuos
ganaderos de porcino en la isla de Gran Canaria
3. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Sistemas convencionales
Ventajas Inconvenientes Sistemas no-convencionales
Pequeña superficie Alto coste de inversión
necesaria. inicial. Ventajas Inconvenientes
Alto rendimiento y Alto coste energético y Eliminación de contaminación Sistemas no estandarizados.
sistemas estandarizados de mantenimiento. orgánica y bacteriológica. Cumplimiento a “posteriori” .
con grado de
cumplimiento a “priori”. Bajo coste inversión inicial. Pérdidas por evaporación.
Versatilidad en el control Necesidad de personal Bajo coste energético y de Proliferación de insectos.
de parámetros. especializado. mantenimiento.
No fomenta la aparición Equipos susceptibles de Mínima necesidad de personal Impermeabilización de los
de insectos. averías. especializado. terrenos.
Estabilidad a variaciones de Superficie necesaria.
caudal y carga.
Posibilidad de aplicación del Impacto ambiental y social.
efluente con fines agrícolas.
4. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Línea de investigación Estudio de las alternativas a la gestión de los residuos
ganaderos de porcino en la isla de Gran Canaria
Objetivos:
1. Diseñar y construir un conjunto de plantas piloto con diferentes tipos de sistemas de
tratamiento no-convencional en distintas explotaciones ganaderas de porcino.
2. Probar la validez de las diversas configuraciones de sistemas.
3. Probar la viabilidad de alternativas de construcción de las diversas configuraciones de
sistemas.
4. Tomar de datos de funcionamiento.
Criterios:
1. Minimizar inversiones en equipos facilitando el flujo natural por gravedad.
2. Maximizar el tiempo total de residencia utilizando el espacio de forma eficaz.
3. Minimizar la diversidad de equipos y su manipulación.
4. Maximizar la flexibilidad de la implantación y de su operación, de tal forma que no
ocasione una carga de trabajo excesiva al ganadero.
5. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Sistemas empleados
Digestión anaerobia. Digestores
Lagunaje:
a. En canal c. En cascada.
1. Lagunas aerobias.
b. Mezcla completa d. Alimentación escalonada.
2. Lagunas anaerobias.
3. Lagunas facultativas.
4. Lagunas de
maduración.
Tamiz rotatorio
Humedales artificiales
a. Flujo Libre (FWS).
b. Flujo Subsuperficial (SFS).
6. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Sistemas empleados
Digestor mezcla completa
Digestor en canal
Digestor en cascada
7. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
La ganadería porcina en Canarias
Censo ganadero porcino, por islas
(cabezas totales).
1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
CANARIAS 73.657 85.855 63.080 75.221 78.114 70.476 69.653 62.728 66.523
Lanzarote 1.352 2.638 2.773 2.640 2.107 2.602 3.706 1.819 2.138
Fuerteventura 1.137 1.444 2.313 2.617 3.583 3.888 3.664 4.569 6.338
Gran Canaria 36.532 46.548 22.662 29.515 30.936 22.767 24.193 14.590 18.382
Tenerife 26.776 26.376 26.395 31.692 33.863 31.339 29.690 33.702 32.757
La Gomera 1.053 1.199 1.238 1.202 1.110 1.206 1.143 685 487
La Palma 5.652 6.538 6.517 6.220 5.161 7.119 5.945 5.918 5.614
El Hierro 1.155 1.112 1.182 1.335 1.354 1.555 1.312 1.445 807
FUENTE:
Ciclo de la cerda (se repite durante el año) Tiempo (mes)
Consejería de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentación. Servicio de Estadística.
Madre Preñada. 4
Madre con lechones hasta 6 kg. 1
Ciclos y generación de residuos Madre con lechones hasta 20 kg. 1
*Según RD 324/2000 y el RD 3483/2000 m3/año Madre en espera. 1
Madre preñada y madre con lechones hasta 6 5,10 Total ciclos por año 1,7
kg.
Madre con lechones hasta 20 kg y verraco. 6,12 Ciclo de cebado(se repite durante el año) Tiempo (mes)
Madre en espera y cerdo de cebo (hasta 100 2,50 Cerdo hasta 50kg. 2
kg). Cerdo hasta 100kg. 3
Cerdo de cebo (hasta 50 kg). 1,80 Total ciclos por año 1,7
8. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
9. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Descripción Planta nº 1
Emplazamiento. Isla de Gran Canaria. Municipio de Las Palmas de G.C.
Planta nº 2. Madres Verraco Cebo Total
(28° 4.36' N, 15° 30.51' O)
Animales (cabezas) 280 10 2.000 2.290
Volumen de residuos 1.610,13 61,12 3.145,04 13,38
(m3/año) m3/
día
Limpieza 1,50 m3/día
Caudal Efluente (estimado) 14,88
m3/
día
DQO Efluente (p.p.m.) 45600
Nº Cabezas = 2290. DQO Efluente= 45600 ppm
Caudal efluente= 14,88 m3/día
Proceso: Afluente (Granja) Deposito de retención Bombeo purín Tamiz Rotatorio
Laguna Anaerobia Bombeo Efluente
10. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Descripción Planta nº 1 Componentes básicos del sistema.
Laguna anaerobia.
Características.
• longitud: 40 metros / anchura: 20 metros
• Capacidad: 800 m3.
• Profundidad de 1,5 metros.
• Tiempo de residencia de 80 días.
11. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Descripción Planta nº 2
Emplazamiento. Isla de Gran Canaria. Zona de medianías. Municipio de Firgas.
Planta nº 3. Madres Verraco Cebo Total
(28° 4.68' N, 15° 34.52'
O)
Animales (cabezas) 115 3 1.150 1.268
Volumen de residuos 660,34 18,36 1.808,5 6,91
(m3/año) 0 m3/
día
Limpieza 0,25
m3/
día
Caudal Efluente 7,16
(estimado) m3/
día
DQO Efluente (p.p.m.) 29000
Nº Cabezas = 1268. DQO Efluente= 29000 ppm
Caudal efluente= 7,16 m3/día
Proceso: Afluente (Granja) Deposito de retención Bombeo purín Tamiz Rotatorio
Digestor Anaerobio (Tipo en cascada) Bombeo agua tratada Efluente
12. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Componentes básicos del sistema.
Construcción. Digestor anaerobio en cascada.
Características.
• Construcción con muros de hormigón con encofrado no-recuperable de muro de fábrica de bloque.
• Núcleo armado a doble cara de 0,35 metros y cimentación por losa de 0,50 metros.
• Cada cámara posee tapas de registro y respiraderos de ventilación.
• Recirculación total o parcial del contenido del digestor.
• Seis cámaras rectangulares de 3,00 metros x 3,00 metros, iguales e intercomunicadas por sifón
• Capacidad efectiva unitaria de 22,90 m3 y de 132,60 m3 en total
• Tiempo de residencia del purín de 10-15 días
13. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Descripción Planta nº 3
Emplazamiento. Isla de Gran Canaria. Zona de medianías. Municipio de Teror.
Planta nº 1. Madres Verracos Cebo Total
(28° 2.83' N, 15° 32.87' O)
Animales (cabezas) 175 7 1.250 1.432
Volumen de residuos (m3/año) 1.043,38 42,84 1.965,69 8,26 m3/día
Limpieza 0,34 m3/día
Caudal Efluente (estimado) 8,60 m3/día
DQO Efluente (p.p.m.) 50000
Nº Cabezas = 1432. DQO Efluente= 50000 ppm
Caudal efluente= 8,60 m3/día
Proceso : Afluente Deposito de homogeneización / decantación Bombeo purín
Tamiz Rotatorio Digestor Anaerobio (tipo mezcla completa) Humedal artificial SFS 1
Laguna Facultativa Humedal artificial SFS 2 Bombeo agua tratada Efluente.
14. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Descripción Planta nº 3 Componentes básicos del sistema.
Digestor anaerobio de mezcla completa.
Características.
• Digestor cerrado semienterrado.
• Núcleo armado a doble cara de 0,35 metros y
cimentación por losa de 0,50 metros
• Estructura de hormigón armado con encofrado
recuperable.
• Dimensiones: 8,50 x 4,50 x 4,00 metros.
• Altura sobre el nivel de referencia de 3,50 metros.
• Constituido por cuatro cámaras rectangulares.
• Capacidad efectiva total de 103,00 m3.
• Tiempo de residencia diseño de 10-15 días.
15. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Descripción Planta nº 3 Componentes básicos del sistema.
Humedal artificial SFS y laguna facultativa. Humedal artificial SFS.
• Dimensiones: 9,0 metros x 4,50 metros x 1,50 metros.
• Altura sobre el nivel de agua de 1,0 metro.
• Constituido por cuatro humedales conectados.
• Relleno de granulometría variable.
• Venteo cada 3 metros
• Tiempo de residencia de 1-5 días.
Laguna facultativa.
• Dimensiones: 10,0 metros x 5,0 metros x 1,50 metros.
• Altura sobre el nivel de agua de 1,0 metro.
• Capacidad: 75 m3
• Suelo compactado, sin taludes
• Tiempo de residencia de 10-15 días.
16. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Componentes básicos del sistema.
Construcción. Humedal artificial SFS y laguna facultativa.
Características.
• Sistema combinado con el objeto de maximizar la superficie disponible.
• Taludes mantenidos por el propio humedal artificial circundante.
• Humedales formados por paredes de madera.
• Granulometría variable en los humedales artificiales.
• Tubos de venteo del humedal cada 3 metros.
• Recirculación total o parcial del contenido de la laguna al digestor.
17. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Descripción Planta nº 3
18. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Descripción Planta nº 4 (en fase de visado y licencia)
Emplazamiento. Isla de Gran Canaria. Municipio de Santa Lucía de Tirajana.
Planta nº 1. Madres Verracos Cebo Total
(28° 2.83' N, 15° 32.87'
O)
Animales (cabezas) 85 3 600 688
Volumen de residuos 458,55 18,36 637,5 4,03
(m3/año) m3/
día
Limpieza 2,54
m3/
día
Caudal Efluente 6,50
(estimado) m3/
día
DQO Efluente (p.p.m.) 64000
Nº Cabezas = 688. DQO Efluente= 64000 ppm
Caudal efluente= 6,50 m3/día
Proceso : Afluente Deposito de homogeneización / decantación Bombeo purín
Tamiz Rotatorio Digestor Anaerobio (tipo flujo pistón) Humedal artificial SFS
Bombeo agua tratada Efluente.
19. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
11 m
17 m
4m
Digestor multicámara
20. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
21. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
V.total = 454 m3
V.efectivo = 430 m3
Tiempo de residencia = 60-70 días
22. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Resultados.
23. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Resultados. pH.
Temperatura.
Conductividad.
Parámetros estudiados.
Oxígeno disuelto.
Demanda Química de Oxígeno.
E. Coli.
Coliformes fecales y totales.
Periodo de tiempo. 22 de mayo 2008 a 18 de noviembre 2009
Nº de tomas. 46
De tipo semanal, quincenal, mensual y semestral
24. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Resultados.
DQO
Planta nº 1
Planta nº 2
Planta nº 3
25. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Resultados.
DQO
Planta nº 3 Muestra 18/11/2009. Alfluente 21.600 ppm
Muestra 18/11/2009. Elfluente 1.800 ppm
• La curva azul representa la descarga en las plantas piloto de las albercas. Cámara 1 del digestor
• La curva roja representa la Cámara 2 (después del tamizado)
• La curva verde representa la Cámara 4, salida del digestor.
• La curva azul claro representa la salida del humedal.
• La curva violeta representa la recirculación del fondo de la laguna.
26. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Resultados.
DQO Sistema empleado Tasa de reducción de
DQO (%)
Planta nº1 Laguna anaerobia 73,82
Planta nº2 Digestor 88,89
Planta nº3 Digestor + laguna 91,67
+ humedal
Sistema empleado Tasa de reducción de Tiempo de residencia
DQO (%) (días)
Planta nº1 Laguna anaerobia (v=1.100 m3) 67,04 61
Planta nº3 Laguna anaerobia + humedal 60,86 20
(110 m3)
Sistema empleado Reducción de DQO (%) Residencia (días)
Planta nº2 Digestor anaerobio –tipo 87,14 21
cascada – (v=132,60 m3)
Planta nº3 Digestor anaerobio –tipo mezcla 78,70 11
completa – (v=103 m3)
28. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Resultados. Sólido
29. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Conclusiones.
• Los sistemas tienen capacidad para amortiguar las fluctuaciones de carga debidas a la
utilización de la explotación ganadera teniendo efluentes estables.
• No por tener más capacidad de almacenamiento, los sistemas tienen mejor capacidad para
amortiguar las variaciones de carga y caudal.
•Los sistemas poseen una alta eliminación de DQO.
•Los sistemas que combinan distintas alternativas son superiores en rendimiento y en
capacidad de amortiguamiento de cargas, aparte de ocupar un terreno inferior.
•Los digestores de flujo en cascada tienen rendimientos superiores a los de mezcla completa
experimentados.
•Las lagunas cuando se combinan con humedales artificiales tanto a su entrada como a su
salida tienen rendimientos superiores.
•En los humedales se obtiene una alta eliminación de coliformes totales, fecales y E. Coli
30. SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN GRAN CANARIA
Futuras líneas de investigación
1. Realizar análisis completos tanto a los efluentes y afluentes de los digestores,
lagunas y humedales.
2. Probar la validez del diseño de la planta nº 4, digestor de flujo pistón.
Agradecimientos.
3. Establecer y validar los modelos matemáticos para las plantas ya en
funcionamiento.
4. Estudiar la influencia en el crecimiento de cultivos de dosis diluidas de purín
digerido.
5. Estudiar la influencia en el comportamiento del suelo al utilizar dosis diluidas de
purín digerido.
6. Estudiar las técnicas de obtención de un óptimo compost a partir del sólido.
7. Estudiar la aplicabilidad del compost procedente del sólido en la recuperación
de suelos y en el rendimiento de los cultivos.
Congresos y publicaciones.
El presente estudio ha sido presentado en el I Congreso Internacional
Iberoamericano de Residuos, Castellón, del 23 al 25 de julio de 2008.
Agradecimientos.
SERVICIO DE EXTENSIÓN AGRARIA Y DESARROLLO RURAL.
CONSEJERÍA DE AGRICULTURA, GANADERÍA, PESCA Y ALIMENTACIÓN.
31. EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO
NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES
PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS.
DE PORCINO DE GRAN CANARIA
Doctorando:
Carlos Alberto Mendieta Pino
Directores:
Dr. Sebastián Ovidio Pérez Báez,
Dr. Alejandro Ramos Martín
Dr. Juan Emilio González González
Depto. de Ingeniería de Procesos. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales.
Campus de Tafira. Universidad de Las Palmas de Gran Canaria.
diciembre de 2009.