Fuente: www.epa.gov
United
States
Environmental Protection
Agency
Office of
Water
Washington, D.C.
EPA 832-F-00-064
Septiembre de 2000
CRITERIOS DE DISEÑO
|
Escenario
típico de la tasa de aplicación de
biosólidos
La
cantidad mínima recomendada de nitrógeno
necesario para una cosecha típica
de maíz a
ser sembrada en New Jersey es de 120
libras
por acre cada año. Biosólidos que
contengan 3
por ciento de nitrógeno pueden ser
aplicados a
un máximo de 5.4 toneladas secas
por acre de
ser utilizados para abastecer todo
el nitrógeno
necesario para la cosecha (es decir,
sin utilizar
ningún otro fertilizante de nitrógeno).
Una
ciudad que produce 10 toneladas
secas de
biosólidos por día requeriría una
disponibilidad
de hasta casi 700 acres de maíz. Si
los
biosólidos hubieran contenido
solamente 1.5
por ciento de nitrógeno, el doble
de la cantidad
de toneladas se podrían aplicar por
acre,
requiriéndose solamente la mitad de
la cantidad de acres para la
aplicación al terreno de la misma
cantidad de biosólidos generados. |
Los criterios del diseño de los programas
de aplicación al terreno cubren los temas
relacionados con las tasas de aplicación y
lo adecuado del terreno. Los criterios de
diseño de las instalaciones físicas (tales
como las de estabilización) que forman
parte de los programas de aplicación al
terreno se discuten en folletos separados.
Los biosólidos, las áreas, y las características
vegetativas son los factores de diseño más
importantes a considerar.
Los biosólidos deben satisfacer los
requisitos normativos referentes a la
estabilización y el contenido de metales.
Además, el contenido de nutrientes y las
características físicas, tales como el
porcentaje de sólidos, son utilizados para
determinar las tasas adecuadas de aplicación
para la cosecha que va a ser cultivada y el
suelo en el cual será cultivada.
Lo adecuado del terreno es determinado con
base en factores tales como características
del suelo, la pendiente, la profundidad del
agua subterránea, y la proximidad al agua
superficial. Además, muchos estados han
establecido requisitos para el terreno con
el fin proteger aún más la calidad del
agua.
Algunos ejemplos incluyen:
• El terreno debe ser suficiente para
proporcionar áreas sin aplicación
alrededor de los cuerpos de agua
superficial, de pozos, y de humedales.
• Una profundidad mínima de un metro de
la superficie del terreno al agua subterránea.
• Un pH del suelo en el rango de 5.5 a 7.5
para reducir al mínimo el lixiviado de
metales y para favorecer al máximo las
condiciones de crecimiento de las cosechas.
Lo adecuado del terreno también está
influenciado por las características de las
áreas circundantes. Mientras que los olores
y el tráfico de los camiones podrían no
ser considerados como desagradables en áreas
agrícolas, las dos características pueden
impactar adversamente los desarrollos
residenciales y centros comunitarios
cercanos a las áreas en donde se aplican
los biosólidos.
El tipo de vegetación que se cultiva es
también una consideración de diseño.
La vegetación, así como las características
del terreno, generalmente no excluyen la
aplicación de biosólidos puesto que la
mayoría de la vegetación se beneficia de
esta práctica. Sin embargo, el tipo de
vegetación afecta las opciones del equipo
de aplicación, la cantidad de biosólidos
que se aplican, y el periodo de aplicación.
El efecto de la vegetación en las opciones
de equipos de aplicación se detalla en la
sección correspondiente a la descripción
de esta tecnología, anteriormente
presentada.
La cantidad de biosólidos que podrían ser
aplicados a un terreno es una función de la
cantidad de nutrientes requeridos por la
vegetación y de la cantidad de metales
encontrados en los biosólidos.
La Tabla 2 resume la frecuencia de aplicación,
los periodos de aplicación, y tipos de áreas.
Otro factor que se debe considerar en el
diseño de un programa de aplicación al
terreno es el periodo de aplicación. Períodos
largos durante los cuales los terrenos están
saturados o congelados limitan las
oportunidades de aplicación. Es una
consideración importante en los programas
que utilizan terrenos agrícolas; las
aplicaciones deben ser realizadas en
periodos convenientes para el agricultor, y
no deben interferir con la siembra de las
cosechas. La mayoría de las aplicaciones de
biosólidos en terrenos agrícolas se
desarrollan a inicios de la primavera o a
finales del otoño.
Consecuentemente, se debe disponer de
almacenamiento o una opción alternativa de
manejo de biosólidos para manejar los biosólidos
cuando no se pueda realizar la aplicación.
Los bosques y los terrenos de recuperación
permiten una mayor flexibilidad en el
periodo de aplicación. En algunas áreas de
los Estados Unidos las actividades de
aplicación al terreno pueden realizarse
durante todo el año.
La actividad de aplicación es más
beneficiosa en terrenos agrícolas a finales
del otoño o a principios de la primavera
antes de que se siembre la cosecha. El
periodo de aplicación es menos crítico en
el caso de los bosques en donde los
nutrientes pueden ser incorporados al
terreno durante la estación de crecimiento.
La aplicación al terreno en la época de
invierno es menos conveniente en muchas
localidades. Los terrenos de pastoreo y las
praderas también son más adaptables a las
aplicaciones durante diversas estaciones.
Las aplicaciones se pueden hacer en la
medida que el terreno no esté saturado o
cubierto con nieve, y siempre que el ganado
pueda pastar en terrenos alternativos por un
período de 30 días (como mínimo) después
de la aplicación.
El periodo para las aplicaciones
individuales en programas de recuperación
de terrenos es menos crítico y puede estar
determinado por factores tales como los
cronogramas de cumplimiento regulatorio.
Fuente:
U.S. EPA, 1984
DESEMPEÑO
En 1995, aproximadamente el 54 por ciento de
las plantas de tratamiento de aguas
residuales manejaban biosólidos por medio
de las actividades de aplicación al
terreno, un aumento de casi el 20 por ciento
en relación a la información reportada en
1993 (WEF, 1997 and U.S. EPA, 1993). La gran
mayoría de estos programas de aplicación
al terreno utilizaban terrenos
agrícolas, con cantidades menores aplicadas
a áreas de bosques, terrenos de pastoreo, o
terrenos de recuperación.
El uso de la aplicación al terreno aumentó
constantemente en los años de 1980 por
diversas razones, incluyendo la disminución
en la disponibilidad y el incremento de los
costos asociados con la disposición en
rellenos sanitarios. La investigación también
ayudó a refinar los procedimientos para la
adecuada aplicación al terreno. Mientras
tanto, la implementación del Programa de
Pretratamiento a Nivel Nacional (Nationwide
Pretreatment Program) dio lugar a mejoras
significativas en la calidad de los biosólidos.
La adopción de la Norma 503 en 1993 creó
una estructura para la aplicación
consistente de los procedimientos a nivel
nacional.
Las normas fueron desarrolladas con la
contribución del Departamento de
Agricultura, la Administración de Alimentos
y Drogas, agencias productoras de biosólidos,
grupos ambientales, el público en general,
autoridades regulatorias del estado, e
investigadores académicos. Supuestos
conservadores fueron utilizados para crear
normas que “protejan la salud
pública y el ambiente de todos los efectos
adversos razonablemente puedan ser
anticipados” (U.S. EPA, 1993).
La aplicación al terreno es una opción
confiable para el manejo de biosólidos en
la medida que se diseñe el sistema tomando
en consideración temas tales como el
almacenamiento o el manejo alternativo de
biosólidos durante los períodos en los
cuales no se pueda realizar la aplicación
debido a las condiciones desfavorables del
tiempo o del terreno. La oposición pública,
más que las limitaciones técnicas, han
sido la razón más común por la cual se
descontinúan los programas de aplicación
al terreno.
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
Generalmente, los sistemas de aplicación al
terreno utilizan equipos sencillos y
confiables. Las operaciones incluyen los
procesos para la reducción de agentes patógenos,
la deshidratación, la carga de los vehículos
de transporte, la transferencia del equipo
al área de aplicación, y la aplicación en
sí misma.
Las consideraciones de las actividades de
operación y mantenimiento asociadas con el
proceso para la reducción de agentes patógenos
se detallan en otros folletos. Las demás
operaciones requieren la habilidad laboral
de los operadores de equipos pesados, el
personal de mantenimiento del equipo, y los
técnicos para la realización de muestreo
de campo, todos los cuales normalmente están
asociados con las instalaciones de
tratamiento de aguas residuales.
Además, la entidad encargada de la
instalación que genera biosólidos es
responsable de que se cumpla con los
requisitos estatales y locales así como las
normas federales. El administrador de la
instalación que genera los biosólidos debe
tener la capacidad de estimar las tasas
agronómicas y, además, cumplir con los
requisitos de mantenimiento de expedientes y
de reportaje. En efecto, la entidad que
genera los biosólidos y los responsables de
su aplicación al terreno deben firmar las
declaraciones de certificación para que
haya constancia de la efectividad y el
cumplimiento. La entidad generadora de los
biosólidos debe también programar
reuniones con los agricultores, los dueños
de tierras, y los vecinos para comunicar las
ventajas del reciclaje de biosólidos. El
proceso para el control de olores, junto con
un programa de viable de monitoreo, es el
elemento más importante para la aceptación
pública.
COSTOS
Es difícil estimar el costo de las
actividades de aplicación de biosólidos al
terreno sin considerar los detalles específicos
de cada programa. Por ejemplo, existen
algunas economías de escala en la adquisición
de grandes equipos. Se puede necesitar una
maquinaria del mismo tamaño para un
programa que diariamente maneja 10 toneladas
secas de biosólidos que para uno que maneja
50 toneladas por día; el costo de esa
maquinaria se debe distribuir entre las 10 o
50 toneladas, afectando grandemente el costo
promedio por tonelada seca. Una fuente de
información señaló que el costo para la
aplicación al terreno variaba entre $60 a
$290 por tonelada seca (O’Dette, 1996).
Este rango en el costo refleja la amplia
variedad de métodos para la aplicación al
terreno, así como los diversos métodos
para preparar los biosólidos que se aplicarán
al terreno.
Por ejemplo, el costo de los programas que
utilizan biosólidos deshidratados incluye
este paso adicional, mientras que el costo
de los que utilizan biosólidos líquidos no
refleja el precio de la deshidratación. Sin
embargo, estos programas sí incluyen costos
de transporte que generalmente son más
altos.
A pesar de la amplia diversidad de costos de
los programas de aplicación al terreno, se
deben considerar diversos elementos al
estimar el costo de cualquier programa de
aplicación de biosólidos al terreno:
• Adquisición del equipo o contratación
de los servicios para la aplicación de biosólidos
al terreno.
• Transporte.
• Mantenimiento y combustible del equipo.
• Instalaciones de carga.
• Mano de obra.
• Costos de inversión, operación y
mantenimiento de las instalaciones de
estabilización.
• Capacidad de realizar los programas para
el manejo y el control de olores.
• Deshidratación (opcional).
• Opción de almacenamiento o manejo
alternativo cuando no se pueda realizar la
aplicación de biosólidos al terreno debido
a las condiciones climatológicas.
• Cumplimiento de las normas, tales como
las referentes a los permisos de aplicación,
el monitoreo del área y el análisis de
biosólidos.
• Programas de educación pública y
divulgación.
Se debe, además, conseguir el terreno.
Algunos municipios han adquirido granjas
para la aplicación de biosólidos al
terreno; otros aplican biosólidos en
terrenos privados.
Algunos costos de operación pueden ser
compensados con la venta de materiales de
biosólidos. Dado que los biosólidos
reducen la necesidad de fertilizantes y del
ajuste del pH, a veces los granjeros pagan
por los servicios de aplicación de biosólidos
en sus terrenos.
REFERENCIAS
Otros folletos informativos relacionados
Control de olores en el manejo de biosólidos
EPA 832-F-00-067
Septiembre de 2000
Deshidratación por centrifugación y
espesamiento
EPA 832-F-053
Septiembre de 2000
Filtro presa de bandas
EPA 832-F-00-057
Septiembre de 2000
Filtro prensa de placa
EPA 832-F-00-058
Septiembre de 2000
Estabilización alcalina de biosólidos
EPA 832-F-00-052
Septiembre de 2000
Otros folletos informativos pueden obtenerse
en la siguiente sitio de Internet:
http://www.epa.gov/owmitnet/mtbfact.htm.
1. O’Dette, R.G., 1996. Determining the
Most Cost Effective Option for Biosolids and
Residuals Management. In Proceedings of the
10th Annual Residuals and Biosolids
Management Conference: 10 Years of Progress
and a Look Toward the Future. Alexandria.
Water Environment Federation.
2. Sopper, W.E., Seaker, E.M., and Bastian,
R.K., Editors, 1982. Land Reclamation and
Biomass Production and Municipal
Wastewater and Sludge. University Park. The
Pennsylvania State University Press.
3. U.S. Environmental Protection Agency,
1995. Amendments to the Standards for the
Use or Disposal of Sewage Sludge (40 Code of
Federal Regulations Part 503). Washington,
D.C. U.S. Environmental Protection Agency.
4. U.S. Environmental Protection Agency,
1994. Biosolids Recycling: Beneficial
Technologies for a Better Environment. EPA
832-R-94-009. Washington, D.C. U.S.
Environmental Protection Agency, Office of
Water.
5. U.S. Environmental Protection Agency,
1993. Standards for the Use or Disposal of
Sewage Sludge (40 Code of Federal
Regulations Part 503). Washington, D.C.,
U.S. Environmental Protection Agency.
6. U.S. Environmental Protection Agency,
1991. National Pretreatment Program: Report
to Congress (EPA 21 W-4004.). Washington,
D.C. U.S. Environmental Protection Agency.
7. U.S. Environmental Protection Agency,
1986, Sewage Sludge Management Primer,
Technology Transfer Series. Cincinnati. U.S.
Environmental Protection Agency.
8. U.S. Environmental Protection Agency,
1984. Environmental Regulations and
Technology, Use and Disposal of Municipal
Wastewater Sludge (EPA 625/10-84- 003.)
Cincinnati. U.S. Environmental Protection
Agency.
9. U.S. Environmental Protection Agency,
1983. Process Design Manual Land Application
of Municipal Sludge (EPA 625/1-83- 016.)
Cincinnati. U.S. Environmental Protection
Agency.
10. U.S. Environmental Protection Agency,
1981. Interagency Policy on Beneficial Use
of Municipal Sewage Sludge. Washington, D.C.
U.S. Environmental Protection Agency
11. Water Environment Federation, 1997.
National Outlook - State Beneficial Use of
Biosolids Activities. Washington, D.C. Water
Environment Federation.
12. Water Environ ment Web ,
http://www.wef.org/doc/bioquotes.ht ml,
September 3, 1998.
13. Water Quality Management Library, 1992.
Municipal Sewage Sludge Management:
Processing, Utilization and Disposal, ed.
Cecil Lue-Hing, David R. Zenz, Richard
Kuchenrither. Lancaster. Technomic
Publishing Company, Inc
.INFORMACIÓN ADICIONAL
Cecil Lue-Hing & Associates, Inc.
Cecil Lue-Hing
6101 N. Sheridan Street, 40B East
Chicago, IL 60660
Denver Metro Wastewater Reclamation
District
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