Residuos (III): Tipos de residuos. Otros residuos

En el artículo anterior titulado Residuos (II): Tipos de residuos, nos referimos únicamente a los residuos urbanos. Evidentemente existe muchos más tipos de residuos y en este artículo vamos a hablar de los más destacados.

Lodos de depuradora

En España se generaron unas 1250000 toneladas el año pasado de lodos de depuradora y se prevé que la cifra vaya aumentando en los próximos años.

Por ejemplo, en el año 2012, el destino de los lodos en España fue el siguiente: aplicación al suelo y compostaje (82%), depósito en vertedero (8%) y la incineración (6%).

El vertedero se usa cuando no puede aplicarse en agricultura, por un elevado contenido de metales o de organismos patógenos. Los lodos pueden co-compostarse con otros residuos, generalmente RU, por su elevado contenido en materia orgánica. La incineración no es previsible que aumente en los próximos años, puesto que los lodos suelen tenener un elevado contenido de materia mineral y que queda como cenizas tras la incineración. Estas cenizas deben ser depositadas en vertedero de seguridad ya que contienen una elevada concentración de metales pesados. Además, los lodos tienen una elevada humedad y la incineración requiere que el contenido de agua se reduzca demiante tratamientos mecánicos o térmicos de secado.

Residuos Radiactivos 

Este tipo de residuos se produce en aquellos centros en los que se hace aplicación de las propiedades de los denominados isótopos radiactivos: en la industria, principalmente el sector dedicado a la producción de la energía eléctrica, en centrales nucleares, y en algunos centros hospitalarios y/o de investigación.

Las instalaciones nucleares pueden ser a su vez: Centrales nucleares, reactores nucleares, fábricas que traten sustancias radiactivas o instalaciones de almacenamiento de las mismas. Las instalaciones radiactivas se clasifican en tres categorías y se refieren principalmente a las palicaciones médicas, de investigación e industriales no relacionadas con la producción de energía. La aplicación de materiales radiactivos en medicina se basa en su utilización en diagnóstico médico y en la terapia de determinadas enfermedades en las que se emplean radiaciones ionizantes. Las sustancias radiactivas se usan en la industria como fuentes selladas de radiación ionizante, por ejemplo en radiografía industrial, para el control de calidad de materiales y componentes, o como trazadores radiactivos, para medida de caudales o detección de fugas.

Los residuos se suelen clasificar en dos grandes grupos: residuos de baja y media actividad y residuos de alta actividad, en función de su periodo de semidesintegración, actividad específica y su contenido en isótopos artificiales emisores de partículas alfa. Los primeros pueden depositarse en superficie, mientras que los de alta actividad requieren un almacenamiento en profundidad.

El mayor porcentaje de residuos radiactivos se produce como consecuencia de la actividad de la industria eléctrica nuclear:

• Estériles de la minería y de la producción de concentrados de uranio.
• Residuos de la fabricación del combustible.
• Residuos procedentes del funcionamiento de las centrales (baja/media y alta actividad).
• Residuos procedentes de la clausura de centrales nucleares.

El objetivo de la gestión de los residuos consiste en su inmovilización y aislamiento por un periodo de tiempo y en unas condiciones tales que no supongan un riesgo inaceptable ni para la salud humana, ni para el ambiente. Los sistemas de aislamiento se basan en la interposición de una serie de barreras naturales y artificiales entre los residuos y el hombre que impidan o retarden el contacto hasta que hayan perdido su actividad. La primera barrera es una barrera físico-química, lo que se consigue inmovilizando al residuo en una matriz sólida de hormigón, asfalto o polímeros y confinando dicha matriz en un contenedor. La segunda barrera o barrera de ingeniería, la constituye la instalación en donde se colocan los contenedores de residuos. La tercera barrera o barrera geológica, la forma el medio de la corteza terrestre donde se sitúan los residuos. Previamente, se deben someter los residuos a distintas operaciones de acondicionamiento tales como una segregación reducción de volumen (por compactación o incineración) e inmovilización.

Los residuos de baja y media actividad se gestionan mediante almacenamiento en tierra, bien en superficie con barreras de ingeniería o bien en almacenes subterráneos, a media profundidad y también en minas abandonadas. El almacenamiento definitivo de los residuos de alta actividad pasa por su disposición en formaciones geológicas profundas y estables. Previamente a dicho depósito, los residuos se almacenan temporalmente, en piscinas en las propias instalaciones productoras, hasta que los residuos se enfrían.

Residuos Hospitalarios (Biosanitarios)

Un sector importante de generación de residuos es el relacionado con la salud humana (y animal). En este grupo se incluyen los producidos en centros hospitalarios, clínicas, consultorios y laboratorios.

La diversidad de residuos que se generan en el sector hace necesaria su clasificación atendiendo principalmente a su origen, a sus características físico-químicas y biológicas, a su peligrosidad como consecuencia de su potencial infeccioso o tóxico y al tratamiento necesario para su eliminación.

Los residuos sanitarios u hospitalarios suelen clasificarse en los siguientes grupos:

Grupo I. Residuos asimilables a urbanos.

Grupo II. Residuos sanitarios asimilables a urbanos.

Grupo III. Residuos peligrosos. (Residuos peligrosos sanitarios y Residuos químicos y citostáticos).

Grupo IV. Otros residuos especiales (radioactivos).

Los residuos del Grupo II son los producidos como consecuencia de la actividad asistencial y/o investigación que no están incluidos en el Grupo III. Los residuos peligrosos sanitarios se clasifican en:

• Infecciosos
• Agujas y otro material punzante y/o cortante
• Cultivos y reservas de agentes infecciosos
• Residuos infecciosos de animales de experimentación
• Vacunas vivas y atenuadas: restos de vacunas
• Sangre y hemoderivados en forma líquida y recipientes
• Residuos anatómicos no identificables

Dentro del apartado de Residuos químicos y citostáticos se incluyen sustancias consideradas RP, tales como los medicamentos citostáticos, que suelen tener propiedades cancerígenas, mutagénicas y teratogénicas, residuos que contienen metales, sustancias químicas tóxicas, restos de líquidos de revelado, etc.

En la actualidad la gestión de los residuos sanitarios suele ser la siguiente:

Grupos I y II: Asimilables a urbanos y recogidos por los servicios normales de RU.

Grupo III:

• Citostáticos: Incineración fuera del centro por gestor autorizado.
• Infecciosos (agujas, cultivos, vacunas, etc.). Tratamiento en autoclave (donde pierden el carácter infeccioso), posible trituración y ya podrían ser tratados como RU.
• Químicos: entrega a gestor autorizado para tratamiento físico-químico.

Grupo IV: Entrega a ENRESA.

Residuos Agrícolas/Ganaderos

Los residuos agrícolas y ganaderos suelen consistir en ingentes cantidades de restos de la alimentación del ganado y deposiciones de éste, estiércol y purines, restos de cosechas, etc, siendo en algunos países el sector que aporta una mayor proporción de residuos al cómputo total, dependiendo del peso del sector agrícola en su economía. En España se estimaron unos 43 millones de toneladas en 2010. Estos restos suelen ser de naturaleza orgánica, biodegradable, y su destino suele ser un uso agrícola como abono, esparciéndolos en la tierra directamente, o tras una etapa previa de compostaje. No suelen incluirse en este apartado los restos de productos agroquímicos, abonos y pesticidas, la mayoría de ellos incluidos en la categoría de RP.

Residuos Industriales

Los residuos producidos por las actividades industriales suelen dividirse a su vez en dos grupos: los que por su composición son asimilables a efectos de eliminación o tratamiento a los residuos urbanos, incluyendo los sólidos inertes (39 millones de toneladas en 2009 en España) y los que por su composición y estado físico, precisan de tratamientos específicos, residuos peligrosos (1,4 millones de toneladas en 2009 en España). Los principales sectores industriales productores de residuos son: las industrias extractivas, las de producción eléctrica y las manufactureras.

Los residuos peligrosos según la Ley 22/2011 de Residuos, Artículo 3 son: «los que presenta una o varias de las características peligrosas (explosivo, combustible, oxidante, cancerígeno, etc.), y aquél que pueda aprobar el Gobierno de conformidad con lo establecido en la normativa europea o en los convenios internacionales de los que España sea parte, así como los recipientes y envases que los hayan contenido».

La ley tipifica cómo protagonistas del proceso que siguen los residuos, desde su generación hasta su destino final a: Productores, Gestores y Administración, atribuyendo a esta última un papel decisivo en la regulación, vigilancia y control de la totalidad del proceso. La Ley establece la figura del titular responsable y establece en qué condiciones se produce la transferencia de responsabilidad.

Figura. Desglose de tipos de Residuos Peligrosos

Oblgaciones de los productores:

• No mezclar (y mucho menos diluir) los RP
• Realizar el envasado y etiquetado de RP
• Llevar un registro de los RP producidos y de su destino
• Presentar una Declaración anual ante la Administración Pública
• Presentar planes de minimización (grandes productores)

Obligaciones de los gestores

Los gestores son los titulares autorizados para llevar a cabo la gestión de los residuos, sean o no los productores de los mismos, para lo que se requiere una autorización administrativa previa. Entre las obligaciones del gestor cabe citar:

• Dar a los residuos el tratamiento adecuado según su naturaleza
• Llevar un libro de registro de operaciones realizadas
• Establecer medidas de seguridad y autoprotección
• Cumplir la reglamentación de recogida y transporte
• Establecer un plan de emergencia interior
• Permitir la inspección de la Administración de todo el proceso de gestión

Resposabilidades y competencias de la administración

La Administración Pública tiene encomendadas las siguientes misiones:

• Planificación, regulación y vigilancia de todo el proceso de gestión
• Promoción de tecnologías para reducir la producción de residuos o para mejorar su aprovechamiento
• Formulación de un Plan Nacional de Residuos Peligrosos

Residuos (II): Tipos de Residuos. Residuos Urbanos

En este artículo hablaremos sobre el residuo quizás más importante y desde luego el que más de cerca nos toca a todos, los Residuos Urbanos.

RESIDUOS URBANOS (RU)

Los asentamientos humanos siempre han sido una fuente de residuos, pero como ya se ha mencionado anteriormente, el problema se ha agudizado en los últimos tiempos. Las causas principales de la agudización del problema son: el rápido crecimiento demográfico, la concentración de la población en centros urbanos, un mayor nivel de vida y un estilo de vida consumista que implica la utilización de bienes materiales de rápido envejecimiento y el uso cada vez más generalizado de envases sin retorno fabricados con materiales no biodegradables.

Los residuos urbanos, ahora denominados residuos domésticos en la Ley 22/2011, se definen como aquellos producidos como consecuencia de las siguientes actividades:

• Domiciliarias
• Otros residuos generados en los hogares como: pilas, ropas, aparatos eléctricos, etc.
• Comerciales y de servicios (asimilables a las domiciliarias)
• Limpieza viaria, zonas verdes y recreativas
• Abandono de: muebles, enseres, vehículos abandonados, animales domésticos, etc.
• De construcción: residuos y escombros de obras menores y reparaciones domiciliarias

Producción, composición y tendencias

La producción de residuos de un país refleja el tamaño de la población, su nivel de desarrollo económico y la importancia de los distintos sectores (agricultura, industria, etc.). Las estimaciones de producción y los datos sobre tendencias son fundamentales para una planificación eficiente y económica de la gestión de residuos a largo plazo, ya que dichas estimaciones sirven para deternimar el tipo, tamaño y la ubicación de las instalaciones de tratamiento y disposición final.

Los datos de producción de RU varían con el paso del tiempo. En España, se produjo RU a un ritmo de crecimiento constante. En 1986 se porducían en España 0,744 kg/hab/día, mientras que en 1991 la cifra era de 0,917 kg/hab/día, siendo a día de hoy 1,37 kg/hab/día.

La cantidad de residuos producidos y su composición depende de diversos factores como son:

• Zona de producción: rural, núcleo urbano, zona residencial o de servicios
• Clima y estación del año: En verano hay más residuos de tipo orgánico y más inertes (escorias, cenizas) en invierno
• Modo y nivel de vida de la población

Es frecuente englobar los distintos componentes de los RU en tres grandes grupos: Inertes, Fermentables y Combustibles. Como inertes se consideran metales, vidrio, restos de reparaciones domiciliarias, tierra, escorias y cenizas. Son fermentables los residuos orgánicos putrescibles (restos de comida, restos vegetales), mientras que combustibles son el papel, cartón, plásticos, maderas, textiles y otros varios. En España, algo más de un 40% de los RU son de naturaleza orgánica.

Figura. Caracterización de los RU

EDAR – Desarenado

El desarenado es un pretratamiento primario que se realiza junto con el desengrasado, con el objetivo de eliminar arenas y otros elementos de origen orgánico no putrecibles, de granulometría superior a 200 micras y densidades mayores a 2.05. Este tipo de residuo aparece entre 1 y 15 L/hab/año, sobre todo en poblaciones con calles sin pavimentar, con alta pluviometría, redes de alcantarillado en mal estado, etc. Su retirada es necesaria para evitar que sedimente en los canales y conductos y dañe bombas y otros aparatos por abrasión.

El desarenador consiste en un canal o depósito de decantación en función de la velocidad de sedimentación de las partículas granuladas no floculantes, dotado normalmente de unas raquetas que, circulando por el fondo del canal retiran los sólidos decantados y/o, un grupo de aireadores que provocan, además de la oxigenación del agua, unas turbulencias que favorecen la decantación y la separación de arena y materia orgánica.

Los sistemas empleados más simples son canales despertadores, de flujo variable o constante, aptos para poco caudal con poca cantidad de arenas. Para mayores caudales y, con mayores rendimientos finales, se emplea el mismo sistema incorporando aire inyectado. El sistema más eficaz para altos caudales con altas concentraciones de arenas el desarenado circular, consistente en un depósito tronco-cilíndrico que favorece la sedimentación de la arena, mientras las partículas orgánicas se mantienen en suspensión. Van dotados de un sistema de agitación mediante un sistema de paletas o por aire.

Esquema descriptivo:

• No separa materia orgánica
• Canal desarenador más usado
• Desarenador aireado:
  • Inyección de aire/no retención materia orgánica
  • Arena más limpia y sin olores
  • Sirve como desengrasador
• Desarenador circular:
  • El agua entra tangencialmente provocando un movimiento centrífugo
  • Mejora sedimentación
  • Materia orgánica suspendida

Diseño Desarenado en forma de paralelepipedo

• Datos: Caudal (Q), distribución granulométrica (xi, Di)
• Determinar: H,B,L, para que se eliminen el 100% de las partículas Dmin
• Hipótesis
  • Agua circula en flujo pistón
  • Distribución uniforme de partícula a la entrada
  • La partícula se mueve horizontalmente a la velocidad del agua, vh
  • La partícula se mueve verticalmente a su velocidad terminal, vt
  • Toda partícula que llega al fondo (y=0) y x<L, queda retenida
  • Velocidad del agua es baja vh=0,3 m/s (evitar reincorporación)

1. Tiempo de sedimentación (ts): tiempo que tarda la partícula en llegar al fondo
2. Tiempo de residencia (tr): tiempo que tarda la partícula en llegar al otro extremo

ts = H / Vtmin                  tr = L / vh = (H · L · B) / Q         Vh = Q / B · H

Diseño

y = 0 ; x ≤ L             ts ≤ tr

Condición límite ts = tr     H / Vtmin = (H · L · B) / Q

B · H = Q / vh        B = H

Eficacia

EDAR – Desbaste

Los tratamientos de aguas residuales se encuentran hoy en día completamente normalizados. Para una población estándar, una depuración basada en la combinación de tratamientos físico-químicos consistentes en un tratamiento previo: desbastes y desengrasantes, primario; decantadores, secundario biológico y terciario con línea de fangos, son suficiente para obtener unos resultados finales de buena calidad.

En concreto, los pretratamientos son una serie de operaciones físicas y mecánicas a través de las cuales se retira del flujo de aguas la mayor cantidad posible de elementos sólidos que por sus características dificultarían los tratamientos posteriores.

Los métodos de pretratamiento de las aguas residuales, diseñados básicamente en función de la calidad del agua y el sistema de depuración empleado, se componen de la combinación de todos o algunos de las siguientes operaciones; separación de grandes sólidos, desbaste, tamizado, dilaceración, desarenado, desengrasado y pre-aireación. En cualquier caso, los residuos sólidos obtenidos se eliminarán normalmente en vertedero controlado.

La separación de grandes sólidos se realiza en la cabecera de la instalación mediante un pozo donde decantan estos residuos y parte de las arenas arrastradas, para ser extraídas mediante puente grúa con cuchara bivalva o similar.

El desbaste se realiza mediante un sistema de rejas, a modo de criba, sumergido completamente en el flujo de aguas, con paso libre entre barrotes de 10-25 mm. para finos y 50-100 mm. para gruesos. Según resultados de diversas depuradoras, con estas rejas se pueden recoger entre 6 y 12 l/d por cada 1.000 habitantes de residuos inferiores a 25 mm. y entre 15 y 30 l/d por cada 1.000 habitantes de residuos superiores a 50 mm.

Estas rejas requieren limpieza continua, ya sea mediante sistemas manuales o automáticos. Los más empleados son los segundos, ya que reducen los atascos y los tiempos de mantenimiento. Están basados en un simple automatismo, accionado por detectores de nivel o de presión que perciben las subidas de nivel de agua provocadas por la obstrucción del paso causado por la acumulación de sólidos en las rejas. Consisten en un peine móvil que arrastra y retira los sólidos retenidos. Otro sistema más simple es el accionado por un simple temporizador.

Posteriormente, en caso de presencia de grandes cantidades de sólidos en suspensión o flotantes, residuos vegetales, etc. se aplican sistemas de tamizado. Consiste en un segundo cribado, capaz de retener pequeñas partículas. Se distingue el macrotamizado, basado en cribas metálicas capaz de retener sólidos de tamaño entre 0,2 mm. y varios milímetros y el microtamizado que emplea tela metálica o plástica para retener sólidos superiores a una micra.

En el mercado existe una amplia gama de tamices, adaptables a las necesidades de cada caso, los cuales se dividen básicamente en tamices rotatorios, aptos para aguas poco cargadas, consistentes en un tambor filtrante semisumergido en el agua que obliga el paso del flujo a través de sus paredes filtrantes, tamices de autolimpieza, estáticos o rotativos con alta pérdida de carga pero muy eficaces y con poco mantenimiento y, por último, tamices deslizantes, sistema combinado de malla sumergida y rasquetas de limpieza móviles, apto para sólidos entre 0.2 y 3 mm.

Otro sistema de eliminar los sólidos es su incorporación al flujo de agua para ser eliminados en procesos posteriores mediante la dilaceración o triturado de los mismos. Este sistema se encuentra cada vez más en desudo, ya que, con el mismo esfuerzo parece más lógico retirar los sólidos que no aumentar la concentración de elementos a retirar en los siguientes tratamientos. Consiste en un tamiz cilíndrico dotado de dientes cortantes y barras de cizalladura que gira a alta velocidad.

EDAR – Clarificadores

Una Estación Depuradora de Aguas Residuales o EDAR, es una instalación diseñada para el tratamiento de aguas residuales urbanas. Consta de varias etapas:

1. Tratamiento previo y primario: Debaste, un Desarenado y Desengrasado y una Clarificación Primaria.
2. Tratamiento secundario formado por un Proceso Biológico y una Clarificación Secundaria.
3. Tratamiento terciario donde se localiza la Cloración.