Presentación suficiencia. EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO EN LA ISLA DE GRAN CANARIA, ISLAS

EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA

EFLUENTES PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS DE PORCINO

EN GRAN CANARIA.

diciembre de 2009.

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.

Suficiencia Investigadora. Ingeniería Ambiental y Desalinización - Bienio 2002 / 2004 -

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

Sistemas convencionales

Sistemas no-convencionales

Ventajas Inconvenientes

Eliminación de contaminación

orgánica y bacteriológica.

Sistemas no estandarizados.

Cumplimiento a “posteriori” .

Bajo coste inversión inicial. Pérdidas por evaporación.

Bajo coste energético y de

mantenimiento.

Proliferación de insectos.

Mínima necesidad de personal

especializado.

Impermeabilización de los

terrenos.

Estabilidad a variaciones de

caudal y carga.

Superficie necesaria.

Posibilidad de aplicación del

efluente con fines agrícolas.

Impacto ambiental y social.

Ventajas Inconvenientes

Pequeña superficie

necesaria.

Alto coste de inversión

inicial.

Alto rendimiento y

sistemas estandarizados

con grado de

cumplimiento a “priori”.

Alto coste energético y

de mantenimiento.

Versatilidad en el control

de parámetros.

Necesidad de personal

especializado.

No fomenta la aparición

de insectos.

Equipos susceptibles de

averías.


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.

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.


Línea de investigación Estudio de las alternativas a la gestión de los residuos ganaderos de porcino en la isla de Gran Canaria

Digestión anaerobia. Digestores a. En canal c. En cascada. b. Mezcla completa d. Alimentación escalonada.

Humedales artificiales a. Flujo Libre (FWS). b. Flujo Subsuperficial (SFS).

Lagunaje:

1. Lagunas aerobias. 2. Lagunas anaerobias. 3. Lagunas facultativas. 4. Lagunas de

maduración.

Sistemas empleados

Tamiz rotatorio


Digestor mezcla completa

Sistemas empleados

Digestor en canal

Digestor en cascada


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:

Consejería de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentación. Servicio de Estadística.

La ganadería porcina en Canarias

Ciclo de la cerda (se repite durante el año) Tiempo (mes)

Madre Preñada. 4

Madre con lechones hasta 6 kg. 1

Madre con lechones hasta 20 kg. 1

Madre en espera. 1

Total ciclos por año 1,7

Ciclo de cebado(se repite durante el año) Tiempo (mes)

Cerdo hasta 50kg. 2

Cerdo hasta 100kg. 3

Total ciclos por año 1,7

*Según RD 324/2000 y el RD 3483/2000 m3/año

Madre preñada y madre con lechones hasta 6

kg.

5,10

Madre con lechones hasta 20 kg y verraco. 6,12

Madre en espera y cerdo de cebo (hasta 100

kg).

2,50

Cerdo de cebo (hasta 50 kg). 1,80

Ciclos y generación de residuos



Descripción Planta nº 1

Proceso: Afluente (Granja) Deposito de retención Bombeo purín Tamiz Rotatorio

Laguna Anaerobia Bombeo Efluente

Planta nº 2.

(28° 4.36' N, 15° 30.51' O)

Madres Verraco Cebo Total

Animales (cabezas) 280 10 2.000 2.290

Volumen de residuos

(m3/año)

1.610,13 61,12 3.145,04 13,38

m3/día

Limpieza 1,50 m3/día

Caudal Efluente (estimado) 14,88 m3/día

DQO Efluente (p.p.m.) 45600

Emplazamiento. Isla de Gran Canaria. Municipio de Las Palmas de G.C.

Nº Cabezas = 2290. DQO Efluente= 45600 ppm Caudal efluente= 14,88 m3/día


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.



Proceso: Afluente (Granja) Deposito de retención Bombeo purín Tamiz Rotatorio

Digestor Anaerobio (Tipo en cascada) Bombeo agua tratada Efluente

Emplazamiento. Isla de Gran Canaria. Zona de medianías. Municipio de Firgas. Planta nº 3.

(28° 4.68' N, 15° 34.52'

O)

Madres Verraco Cebo Total


Volumen de residuos

(m3/año)

660,34 18,36 1.808,5

0

6,91

m3/día

Limpieza 0,25

m3/día

Caudal Efluente

(estimado)

7,16 m3/día





Construcción.

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

Digestor anaerobio en cascada.



Planta nº 1.

(28° 2.83' N, 15° 32.87' O)

Madres Verracos Cebo Total


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


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.

Emplazamiento. Isla de Gran Canaria. Zona de medianías. Municipio de Teror.




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.



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.



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.

Humedal artificial SFS y laguna facultativa. Construcción.


Descripción Planta nº 3 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)

Planta nº 1.

(28° 2.83' N, 15° 32.87'

O)

Madres Verracos Cebo Total

Animales (cabezas) 85 3 600 688

Volumen de residuos

(m3/año)

458,55 18,36 637,5 4,03

m3/día

Limpieza 2,54

m3/día

Caudal Efluente

(estimado)

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.

Emplazamiento. Isla de Gran Canaria. Municipio de Santa Lucía de Tirajana.




Digestor multicámara

17 m

11 m

4 m



V.total = 454 m3 V.efectivo = 430 m3

Tiempo de residencia = 60-70 días

Resultados.



Parámetros estudiados.

Resultados. pH.

Temperatura.

Conductividad.

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


Resultados.

Planta nº 1

Planta nº 2

Planta nº 3

DQO


Resultados.

Planta nº 3 DQO

• 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.

Muestra 18/11/2009. Alfluente 21.600 ppm

Muestra 18/11/2009. Elfluente 1.800 ppm


Resultados.

Sistema empleado Tasa de reducción de

DQO (%)

Tiempo de residencia

(días)

Planta nº1 Laguna anaerobia (v=1.100 m3) 67,04 61

Planta nº3 Laguna anaerobia + humedal

(110 m3)

60,86 20

Sistema empleado Reducción de DQO (%) Residencia (días)

Planta nº2 Digestor anaerobio –tipo

cascada – (v=132,60 m3)

87,14 21

Planta nº3 Digestor anaerobio –tipo mezcla

completa – (v=103 m3)

78,70 11

DQO Sistema empleado Tasa de reducción de

DQO (%)

Planta nº1 Laguna anaerobia 73,82

Planta nº2 Digestor 88,89

Planta nº3 Digestor + laguna

+ humedal

91,67


Resultados. Coli

Planta nº 1 Método analítico Entrada Laguna Salida Laguna Reducción (%)

Coliformes fecales (UFC/100 ml) Filtración y siembra 12.000,00 4.000,00 66,67

Coliformes totales (UFC/100 ml) Filtración y siembra 960.000,00 102.000,00 89,38

E. Coli (UFC/100ml) Filtración y siembra 1.900.000,00 225.000,00 88,16

Planta nº 2 Método analítico Entrada Digestor Cámara 1 Salida Digestor Cámara 6



E. Coli (UFC/100ml) Filtración y siembra 730.000,00 62.000,00 91,51

Planta nº 3 Método analítico Entrada Digestor Cámara 1 Salida Digestor Cámara 4 Efluente humedal

Coliformes fecales (UFC/100 ml) Filtración y siembra 4.000,00 1.000,00 0,00 100,00

Coliformes totales (UFC/100 ml) Filtración y siembra 742.000,00 32.000,00 2.000,00 99,73

E. Coli (UFC/100ml) Filtración y siembra 632.000,00 160.000,00 10.000,00 98,42






































Resultados. Sólido


• 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

Conclusiones.

Agradecimientos.

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.

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.

SERVICIO DE EXTENSIÓN AGRARIA Y DESARROLLO RURAL.

CONSEJERÍA DE AGRICULTURA, GANADERÍA, PESCA Y ALIMENTACIÓN.


Congresos y publicaciones.

Agradecimientos.

El presente estudio ha sido presentado en el I Congreso Internacional

Iberoamericano de Residuos, Castellón, del 23 al 25 de julio de 2008.

EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO NO-CONVENCIONAL PARA EFLUENTES

PROCEDENTES DE EXPLOTACIONES GANADERAS. DE PORCINO DE GRAN CANARIA

diciembre de 2009.

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.

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