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La gestión de lodos fecales ( FSM ) (o gestión de lodos fecales en inglés británico) es el almacenamiento, la recolección, el transporte, el tratamiento y el uso final seguro o la eliminación de lodos fecales. [1] En conjunto, la recolección, el transporte, el tratamiento y el uso final de los lodos fecales constituyen la "cadena de valor" o "cadena de servicios" de la gestión de lodos fecales. Los lodos fecales se definen de manera muy amplia como lo que se acumula en los sistemas de saneamiento in situ (por ejemplo, letrinas de pozo , fosas sépticas y soluciones basadas en contenedores ) y, específicamente, no se transporta a través de un alcantarillado . Está compuesto de excrementos humanos , pero también de cualquier otra cosa que pueda ingresar a una tecnología de contención in situ, como agua de descarga, materiales de limpieza (por ejemplo, papel higiénico y materiales de limpieza anal ), productos de higiene menstrual , aguas grises (es decir, agua de baño o de cocina, incluidas grasas, aceites y grasas) y desechos sólidos . Los lodos fecales que se eliminan de los tanques sépticos se denominan lodos sépticos .
Se estima que un tercio de la población mundial cuenta con servicios de saneamiento in situ y que en los países de bajos ingresos menos del 10% de las zonas urbanas cuentan con alcantarillado. [2] [3] En los países de bajos ingresos, la mayoría de los lodos fecales se vierten sin tratamiento en el entorno urbano, lo que supone una enorme carga para la salud pública y ambiental. Por lo tanto, la gestión de los lodos fecales desempeña un papel fundamental en la gestión segura del saneamiento y la protección de la salud pública . Los servicios de gestión de los lodos fecales son prestados por una variedad de proveedores de servicios formales e informales del sector privado, gobiernos locales, autoridades del agua y empresas de servicios públicos . Esto también puede dar lugar a servicios poco fiables con costes relativamente altos a nivel de los hogares.
Aunque las nuevas tecnologías permiten ahora tratar los lodos fecales in situ (ver Unidades de tratamiento móviles a continuación), la mayoría de los lodos fecales se recogen y se eliminan en el medio ambiente o se tratan fuera del lugar. La recogida de lodos fecales se puede organizar de forma programada o por pedido (también conocidos como servicios a demanda, a pedido o no programados). Los lodos fecales recogidos se pueden vaciar de forma manual o mecánica y luego transportar a las plantas de tratamiento con 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 una carretilla de mano. Actualmente se está investigando y poniendo a prueba el uso más amplio de múltiples instalaciones descentralizadas de tratamiento de lodos dentro de las ciudades (para evitar largas distancias de transporte).
Los lodos fecales son diferentes a las aguas residuales y no pueden ser simplemente co-tratados en plantas de tratamiento de aguas residuales . Es posible realizar pequeñas adiciones de lodos fecales si las plantas están subutilizadas y son capaces de soportar la carga adicional, y hay instalaciones disponibles para separar líquidos y sólidos. [4] Se puede utilizar una variedad de tecnologías de procesamiento mecanizadas y no mecanizadas, incluyendo tanques de sedimentación , lechos de secado plantados y no plantados, y estanques de estabilización de desechos . El proceso de tratamiento puede producir productos finales de recuperación de recursos como efluentes tratados que pueden usarse para riego , co- compostaje como acondicionador de suelos , digestión anaeróbica para la producción de biogás , formas de combustible de combustión seca como pellets o biocarbón , carbón vegetal , biodiesel , lodos y plantas o producción de proteínas como forraje para animales . [5] [6]
La gestión de lodos fecales se refiere al almacenamiento, la recolección, el transporte, el tratamiento y el uso final seguro o la eliminación de los lodos fecales. [1] : 3 En conjunto, la recolección, el transporte, el tratamiento y el uso final o la reutilización de los excrementos constituyen la "cadena de valor" de la gestión de lodos fecales.
Los lodos fecales se definen de manera muy amplia como lo que se acumula en las tecnologías de saneamiento in situ y, específicamente, no se transporta a través de un alcantarillado . Se componen de excrementos humanos , pero también de cualquier otra cosa que pueda ir a parar a una tecnología de contención in situ, como agua de descarga, materiales de limpieza y productos de higiene menstrual , aguas grises (es decir, agua de baño o de cocina, incluidas grasas, aceites y grasas) y desechos sólidos . Por lo tanto, los lodos fecales son muy variables, con una amplia gama de cantidades (es decir, volúmenes producidos y acumulados) y calidades (es decir, características). [1] : 3 Los lodos fecales se almacenan en el sitio y se recogen y transportan periódicamente a una planta de tratamiento de lodos fecales, seguida de su eliminación segura o uso final. [1] Cuando se gestionan de manera segura, los lodos fecales que se recogen de las letrinas de pozo también pueden llamarse "lodos de letrina de pozo", mientras que los lodos fecales recogidos de los tanques sépticos también pueden llamarse "lodos de tanque séptico" o "septage". [1] : 5
Los lodos sépticos o "lodos de tanque séptico" son lodos fecales que se acumulan y almacenan en un tanque séptico . Los lodos sépticos tienden a ser más diluidos, ya que los tanques sépticos se usan típicamente con inodoros con cisterna ( aguas negras ) y también pueden incluir aguas grises . Los tanques sépticos también tienden a tener menos desechos sólidos, ya que solo reciben cosas que se pueden tirar por un inodoro (por ejemplo, papel higiénico ). Cuando funcionan según lo diseñado, una capa de manta de lodo se acumula en el fondo del tanque, una capa de espuma que contiene grasas, aceite y grasa se acumula en la parte superior, y el efluente o sobrenadante contiene menos sólidos.
Los lodos sépticos se extraen periódicamente (con una frecuencia que depende de la capacidad del tanque, la eficiencia del sistema y el nivel de uso, pero normalmente con una frecuencia menor a la anual) de los tanques sépticos mediante vehículos especializados conocidos como camiones de vacío . Estos bombean los lodos sépticos fuera del tanque y los transportan a una planta local de tratamiento de lodos fecales. Los agricultores también pueden utilizarlos como fertilizantes o almacenarlos en grandes instalaciones de almacenamiento de desechos sépticos para su posterior tratamiento o uso en cultivos. [7]
El término "septage" se ha utilizado en los Estados Unidos desde al menos 1992. [8] También se ha utilizado en proyectos de la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional en Asia. [9] Otra definición de septage es: "Un término histórico para definir el lodo extraído de los tanques sépticos". [6]
En la India, algunos documentos de políticas gubernamentales utilizan el término FSSM para “Gestión de lodos fecales y residuos sépticos”. [10]
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El objetivo general del FSM es la protección de la salud pública y ambiental. El FSM constituye un componente clave del saneamiento inclusivo en toda la ciudad (CWIS), que considera todos los tipos de tecnologías de saneamiento para brindar un saneamiento equitativo, seguro y sostenible para todos. [1] : 2 El CWIS emplea un enfoque de prestación de servicios a lo largo de toda la cadena de servicios, en lugar de solo la provisión de infraestructura.
Los lodos fecales gestionados de forma adecuada y segura tienen los siguientes beneficios: [4]
Desde que se reconoció más ampliamente la importancia del saneamiento, con la declaración de 2008 como el "Año del Saneamiento" por parte de las Naciones Unidas, ha habido un aumento constante del compromiso, la adopción, la implementación y la generación de conocimientos en materia de saneamiento sin alcantarillado. [1] : 2 La incorporación de toda la cadena de servicios de gestión del saneamiento en el Objetivo de Desarrollo Sostenible (ODS) 6 , en lugar de simplemente proporcionar acceso a los retretes, ha establecido aún más el reconocimiento de la importancia de la gestión de lodos fecales. Los ODS se lanzaron en 2015, y el ODS 6 es "agua limpia y saneamiento para todos en 2030"), lanzado en 2015, ha establecido aún más el reconocimiento de su importancia. [1] : 2 También ha habido un aumento en la incorporación de la gestión de lodos fecales en las regulaciones nacionales y las agendas de las agencias de desarrollo, un aumento de la financiación de fundaciones y gobiernos, y la implementación de infraestructura y prestación de servicios. [1] : 2
Se ha producido un rápido aumento de las investigaciones basadas en evidencias y de las publicaciones en revistas científicas sobre el tema (por ejemplo, para África y Asia [11] [12] ). Hay avances tecnológicos que evolucionan rápidamente a lo largo de toda la cadena de servicios. Algunos tienen el potencial de alterar la cadena de servicios existente, como el saneamiento basado en contenedores, las opciones descentralizadas y las innovaciones desarrolladas a través del "Reinvent the Toilet Challenge" de la Fundación Bill y Melinda Gates desde al menos 2012. [13]
Se han elaborado y siguen elaborándose e implementándose programas de estudio, entre los que se incluyen la Escuela de Posgrado en Saneamiento Global y cursos en línea gratuitos, como la serie MOOC de Sandec [14] .
En muchos países de ingresos bajos y medios , los lodos fecales aún no se gestionan adecuadamente. Esto puede deberse a la falta de instituciones competentes y a la escasa concienciación sobre el impacto de un saneamiento deficiente; a la falta de conocimientos técnicos y experiencia; a la incapacidad de obtener fondos para la compra de camiones de vacío y tratamiento, así como a la falta de conocimientos necesarios para iniciar e implementar programas de gestión de lodos fecales exitosos. Otro factor es que el transporte de lodos fecales tiene un coste real para los operadores de los camiones de vacío y, por tanto, existe un incentivo para eliminar los residuos sin tratar en el medio ambiente (principalmente en vías fluviales, pero también directamente en la tierra). La falta de una gestión adecuada de los lodos fecales puede dar lugar a un rendimiento deficiente de las instalaciones de saneamiento in situ (OSSF), a que los lodos fecales se desborden de los contenedores y al vaciado y vertido inseguros de lodos fecales sin tratar en el medio ambiente. [15]
Los lodos fecales contienen patógenos , pueden generar olores y causar contaminación de las aguas superficiales , así como de las aguas subterráneas .
La gestión de lodos fecales (FSM) requiere servicios seguros e higiénicos de vaciado de fosas sépticas y letrinas de pozo , junto con el tratamiento eficaz de sólidos y líquidos y la reutilización de productos tratados cuando sea posible. [4] Puede incluir una gama de opciones que incluyen el tratamiento en el sitio y fuera del sitio, y la dispersión o captura y posterior procesamiento de los productos del proceso de tratamiento en biogás , compost y energía.
El sistema de saneamiento in situ es un servicio de saneamiento fundamental en ciudades y pueblos de todos los países donde los hogares utilizan sistemas de saneamiento in situ. [16] Los programas de saneamiento in situ en toda la ciudad pueden utilizar una o varias instalaciones de tratamiento, utilizar estaciones de transferencia fijas y móviles y colaborar con micro, pequeñas y medianas empresas que pueden prestar algunos o todos los servicios. [17] : 99 Los programas pueden implementarse en forma gradual a lo largo del tiempo para dar cabida a la creciente demanda.
Las áreas periurbanas suelen estar menos densamente pobladas que los centros urbanos, por lo que tienen más espacio y los sistemas de saneamiento in situ pueden ser eficaces 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 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 descentralizada de aguas residuales o alcantarillado condominial o simplificado conectado a un tratamiento descentralizado o centralizado. En todas estas situaciones, el FSM es un servicio necesario para mantener el correcto funcionamiento de los sistemas de saneamiento.
Las zonas rurales con baja densidad de población pueden no necesitar servicios formales de FSM si la práctica local es cubrir y reconstruir las letrinas cuando se llenan. Sin embargo, si esto no es posible, las zonas 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 poco económicos e inasequibles para la mayoría de las personas. Por lo tanto, se podrían considerar opciones como la reubicación de las letrinas en el lugar, letrinas de pozo doble (alternas) o inodoros Arborloo . También se podría considerar y organizar la compartición de servicios descentralizados de FSM y el tratamiento de lodos entre aldeas cercanas, o la eliminación directa y segura de los desechos enterrados.
La mayoría de los tipos de letrinas secas (excepto las letrinas de pozo ) no generan lodos fecales, sino heces secas (en el caso de las letrinas secas con desvío de orina ) o abono (en el caso de las letrinas de compostaje ). Por ejemplo, en el caso de las letrinas Arborloo , nunca se extrae nada del pozo y, en su lugar, la superestructura liviana de la letrina se traslada a otro pozo poco profundo y se planta un árbol sobre el pozo lleno.
Los servicios de FSM suelen ser prestados por proveedores de servicios del sector privado formal e informal, gobiernos locales, autoridades del agua y empresas de servicios públicos . Las empresas de servicios públicos de agua con un alto porcentaje de conectividad hídrica (hogares con conexiones de agua potable) son operadores lógicos de los programas de FSM. Si el agua se vende a los clientes a través de una tarifa, se puede añadir una tarifa adicional para cubrir los servicios de FSM. En el caso de las ciudades más grandes, normalmente el proveedor de servicios de agua y alcantarillado será el operador más adecuado. [ cita requerida ]
Los gobiernos locales pueden optar por proporcionar servicios utilizando su propio personal y recursos para la recolección, el transporte y el 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 donde el Distrito de Agua (empresa de agua) y el gobierno local tienen propiedad y responsabilidades conjuntas para el programa FSM. [18] Los programas FSM organizados a mayor escala pueden ser capaces de proporcionar el servicio a un menor costo y de manera más higiénica que los operadores privados independientes que trabajan sobre una base ad hoc . Garantizar que los servicios sean asequibles es un argumento de venta importante a la hora de promover el programa a los ciudadanos y alentarlos a participar. [ cita requerida ]
El sector privado local es un actor importante en la prestación de servicios de gestión de residuos domésticos. En tales casos, los contratistas del sector privado pueden trabajar directamente para los hogares (bajo regulación) o participar en licitaciones para contratos de desfangado adjudicados por la ciudad. El sector privado también puede proporcionar servicios de operación y mantenimiento de las plantas de tratamiento, y de procesamiento y venta de los productos básicos resultantes del proceso de tratamiento. La ciudad de San Fernando, en La Unión, Filipinas, es un ejemplo de un gobierno local que ha contratado al sector privado para la construcción de las plantas de tratamiento y el programa de recolección. [19]
El vaciado programado es un esfuerzo planificado por parte del gobierno local o de la empresa de servicios públicos para garantizar el vaciado regular de los tanques sépticos. En este proceso, se recorre cada propiedad a lo largo de una ruta definida y se informa con anticipación a los ocupantes de la propiedad sobre el vaciado que se llevará a cabo. [20] El vaciado real (o vaciado de los tanques sépticos) se puede realizar a través de un acuerdo de asociación público-privada (APP). [20]
En el sudeste asiático, en 2016, se observa un creciente interés en los programas de vaciado programado como medio de prestación de servicios. Un estudio de WSP recomendó que los esfuerzos para introducir el vaciado programado se centraran primero en las zonas donde la demanda era mayor, y que se avanzara hacia otras zonas cuando se hubiera demostrado el éxito del vaciado programado en ellas. [11] El análisis de los registros de vaciado de pozos y tanques de Palu en Indonesia reveló que la demanda existente de servicios de vaciado de lodos variaba entre subdistritos, siendo mayor la demanda en las zonas bien establecidas y menor en las zonas periféricas urbanas. [ cita requerida ]
En la India, los servicios de vaciado programados tienen múltiples beneficios: permiten cumplir con las normas mediante un vaciado regular, reducen los altos precios del vaciado, eliminan la necesidad de mano de obra, mejoran los impactos ambientales y de salud pública y se vinculan con los impuestos locales en lugar de con los cargos a los usuarios. [20] El vaciado programado se ha iniciado en varios países asiáticos, entre ellos Filipinas, Malasia, Vietnam, Indonesia e India. [20] Un programa de SNV (Organización de Desarrollo de los Países Bajos) ha desarrollado servicios de vaciado programado en Indonesia, Nepal y Bangladesh como parte de un programa de saneamiento urbano más amplio durante el período 2014-2017. [21]
Los servicios de limpieza de lodos de los hogares se pueden proporcionar como limpieza a demanda (a menudo denominada a pedido, por encargo, ad hoc o no programada) o programada (también conocida como limpieza regular), o una combinación de ambas. Con cualquiera de los dos mecanismos, las OSSF se limpian periódicamente o cuando el hogar lo solicita o debido a que la inspección de una autoridad competente indica que es necesario limpiarlas.
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 FSM exitosos incluyen: [17] [11]
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 . [22] : 2 Estos trabajadores contribuyen al manejo seguro de los lodos fecales.
Un trabajador de saneamiento (o trabajador sanitario) es una persona responsable de limpiar, mantener, operar o vaciar el equipo o la tecnología en cualquier paso de la cadena de saneamiento . [23] : 2 Esta es la definición utilizada en el sentido más estricto dentro del sector WASH . En términos más generales, los trabajadores de saneamiento también pueden participar en la limpieza de calles , parques , espacios públicos , alcantarillas , desagües pluviales y baños públicos . [24] Otra definición es: "En el momento en que los desechos de un individuo se subcontratan a otro, se convierten en trabajo de saneamiento". [25] : 4 Algunas organizaciones utilizan el término específicamente para los recolectores de residuos sólidos municipales , mientras que otras excluyen a los trabajadores involucrados en el sector de gestión de residuos sólidos (basura, basura) de su definición.
Los trabajadores de saneamiento son esenciales para mantener servicios de saneamiento seguros en hogares, escuelas, hospitales y otros entornos y proteger la salud pública, pero enfrentan muchos riesgos de salud al hacerlo, incluida la exposición a una amplia gama de agentes biológicos y químicos. Además, pueden estar en riesgo de lesiones por trabajo pesado, posturas y posiciones deficientes y prolongadas y espacios confinados , así como estrés psicosocial . Estos riesgos se exacerban en condiciones de pobreza, enfermedad, mala nutrición, vivienda deficiente, trabajo infantil , migración, abuso de drogas y alcohol, discriminación, estigma social y abandono social. En muchos países en desarrollo , los trabajadores de saneamiento son "más vulnerables debido a protecciones ambientales y laborales no reguladas o no aplicadas, y a la falta de salud y seguridad ocupacional ". [26]
Si el lodo fecal es lo suficientemente líquido, se suele recolectar mediante bombas de vacío o bombas de refuerzo de tipo 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 años de permanencia en fosas sépticas y letrinas de pozo, el lodo acumulado se endurece y es muy difícil de eliminar. Todavía es habitual que los trabajadores entren en los pozos para desfangarlos, aunque esta práctica suele ser insegura y no es deseable (en la India, esta práctica se denomina " limpieza manual "). Existen varios sistemas de bombeo de bajo coste para eliminar higiénicamente este lodo endurecido de la superficie del suelo, aunque muchos de ellos todavía se encuentran en fase experimental (por ejemplo, Excravator, Gulper, e-Vac). [27]
Los lodos fecales también pueden tratarse dentro del tanque o pozo mediante el uso del "proceso de estabilización con cal en el pozo", que trata los desechos antes de retirarlos del tanque o pozo. Una vez retirados, se transportan a instalaciones de tratamiento y procesamiento dentro o fuera del sitio.
Algunas estaciones de transferencia avanzadas y camiones de vacío pueden deshidratar lodos fecales hasta cierto punto, y esta agua puede ser colocada en líneas de alcantarillado para ser tratada en plantas de tratamiento de aguas residuales. [4] Esto permite que se traten más lodos de manera más eficiente y puede constituir uno de los mejores casos de co-tratamiento de lodos fecales en plantas de tratamiento de aguas residuales. [ cita requerida ]
Las estaciones de transferencia son puntos de descarga intermedios que se utilizan a menudo cuando las instalaciones de tratamiento están ubicadas demasiado lejos de los centros de población como para que sea posible la eliminación directa. En otros lugares, los problemas de tráfico o las prohibiciones locales de camiones durante las horas del día pueden hacer que las estaciones de transferencia sean viables. Además, los municipios en los que no se puede acceder a un porcentaje significativo de viviendas en camiones cisterna deberían utilizar estaciones de transferencia. Las estaciones de transferencia se utilizan si:
Las estaciones de transferencia móviles no son más que camiones cisterna o remolques de mayor tamaño que se despliegan junto con pequeños camiones de vacío y motocicletas o carros manuales. Los vehículos más pequeños descargan en el camión cisterna más grande, que luego transporta el lodo recolectado a la planta de tratamiento. Funcionan bien en modelos comerciales de desfangado programado.
Las estaciones de transferencia fijas son instalaciones especiales instaladas estratégicamente en todo el municipio que sirven como lugares de descarga de lodos fecales recolectados. Pueden incluir una estación receptora con rejillas, un tanque para almacenar los desechos recolectados, contenedores para almacenar basura e instalaciones de lavado. Estas pueden ser más apropiadas para los programas de FSM que utilizan el modelo comercial de "llamada para solicitar 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 los vehículos de descarga y son los que realmente realizan la transferencia de los desechos a larga distancia desde la comunidad hasta la planta de tratamiento. Las estaciones de transferencia móviles funcionan mejor para programas de desfangado programados donde no hay restricciones de tráfico ni prohibiciones para camiones y una cantidad relativamente grande de hogares a los que no pueden acceder los vehículos más grandes.
Las características de los lodos fecales pueden variar ampliamente debido al clima, el tipo de inodoro, la dieta y otras variables. Los lodos fecales se pueden agrupar por consistencia como "líquidos" (sólidos totales o TS <5 %), "lodos" (TS 5-15 %), "semisólidos" (TS 15-25 %) y "sólidos" (TS >25 %). [1] : 3 Las cantidades y calidades de los lodos fecales y las aguas residuales son muy diferentes, y el rango de características de los lodos fecales es de 1 a 2 órdenes de magnitud mayor que el de las aguas residuales. [1] : 4
El resultado de los factores demográficos, ambientales y técnicos que influyen en las características de los lodos fecales es un alto nivel de heterogeneidad que complica la caracterización. [1] : 23
En ausencia de datos reales, los diseñadores suelen utilizar valores predeterminados, como 2000 mg/L para DBO y 5000 mg/L de TSS, para dimensionar el sistema de tratamiento. Sin embargo, esto suele dar lugar a un diseño excesivo o insuficiente de las plantas de tratamiento de lodos fecales. Esto se debe a que a menudo no existe un "rango estándar de variación" para propiedades particulares y los hallazgos de un estudio no necesariamente se pueden utilizar como base de comparación con otro. [1] : 23
Las investigaciones han demostrado que las correlaciones con datos disponibles espacialmente pueden ayudar a predecir las cantidades y calidades de los lodos fecales. Los indicadores relevantes para la predicción incluyen el nivel de ingresos, los usuarios, el volumen, la frecuencia de vaciado y el tamaño de los camiones. El uso de estas correlaciones en las características podría proporcionar una forma de reducir los costos analíticos para el análisis de lodos fecales. [28]
Realizar un estudio de caracterización de los residuos ayuda a comprender las condiciones locales y proporciona datos que se tienen en cuenta para determinar el tamaño de la planta de tratamiento. También puede ayudar a estimar el valor de los productos que se pueden derivar del proceso de tratamiento.
Los principales parámetros fisicoquímicos que se miden comúnmente 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 .
Existen relativamente pocos datos sobre el contenido de patógenos en los lodos fecales. Un estudio realizado en una zona rural de Bangladesh determinó la presencia de 41 huevos de helmintos por gramo de lodos fecales de letrinas de pozo. [29]
Las características de los lodos fecales pueden verse influenciadas por: [4]
Los lodos fecales suelen procesarse mediante una serie de pasos de tratamiento para separar primero los líquidos de los sólidos y luego tratar tanto los líquidos como los sólidos mientras se recupera la mayor cantidad posible de energía o valor nutritivo. [4] Los procesos comunes en las plantas de tratamiento de lodos fecales incluyen:
Los humedales artificiales están ganando atención como una tecnología de tratamiento de bajo costo que puede construirse en muchos casos utilizando materiales y mano de obra locales. Para los sitios con suficiente tierra y un suministro inmediato de grava y arena, esta tecnología ofrece bajo costo, escalabilidad y operación simple. [30]
Los lechos de secado de lodos simples se pueden utilizar para deshidratar y secar, ya que son un método económico y simple para secar lodos fecales (también se utilizan ampliamente para secar lodos de depuradora ). El agua de drenaje debe ser captada; los lechos de secado a veces se cubren, pero generalmente se dejan descubiertos. Los lechos de secado generalmente se componen de cuatro capas (de arriba a abajo): lodos, arena, grava fina, grava gruesa y tuberías de drenaje. [ cita requerida ]
Los lodos fecales se comportan de manera diferente durante los procesos de deshidratación que los lodos de aguas residuales . [31] La cantidad de sustancias poliméricas extracelulares (EPS) puede ser un predictor importante del rendimiento de deshidratación de lodos fecales. [31] Los lodos fecales de los baños públicos tardaron más en deshidratarse que los lodos de otras fuentes y tenían un sobrenadante turbio después de sedimentarse. [31]
También se pueden plantar pastos con raíces adventicias en los lechos de secado, lo que permite reducir el olor, recolectar durante períodos más prolongados, producir forraje y una mayor descomposición de los biosólidos finales en el momento de su extracción. Las raíces introducen oxígeno y mantienen la permeabilidad del lodo. Las lombrices de tierra también pueden desempeñar un papel importante en dichos lechos.
Las tecnologías emergentes para el tratamiento de lodos fecales incluyen: [32]
Los secadores solares térmicos se basan en la captación de energía solar térmica para el secado y pasteurización de lodos fecales. En estos sistemas, los lodos se colocan dentro de un recinto de paredes transparentes u opacas, con un sistema de ventilación para la evacuación de la humedad. El secado de los lodos se puede realizar mediante aire caliente calentado por un colector solar térmico (secador solar indirecto), mediante exposición directa a la radiación solar (secador solar directo) o mediante ambos modos (secador solar mixto). [33]
El Instituto de Higiene y Saneamiento del Agua de la India ha desarrollado una unidad de tratamiento móvil basada en un camión [34] que puede tratar lodos fecales en el sitio. Las MTU se evaluaron en un documento técnico escrito por Aaron Forbis-Stokes. El sistema se evaluó para el rendimiento operativo y de tratamiento mientras procesaba lodos sépticos en el campo en 108 sitios en Tamil Nadu, India. [35] Esta opción es preferible ya que no requiere el transporte de lodos sépticos y evita la práctica común de eliminación ilegal de lodos sépticos sin tratar en el medio ambiente. Hasta la fecha, se han construido seis unidades móviles de tratamiento de lodos sépticos utilizando filtros y membranas fácilmente disponibles (tela de malla, arena, carbón activado granular (GAC), microfiltro, ultrafiltro) e instalados en la plataforma de un camión pequeño. La aplicación objetivo es el vaciado de tanques sépticos o de retención de aguas residuales y la concentración de sólidos suspendidos mientras se genera un líquido que se puede descargar de manera segura. Con el apoyo de una subvención de USAID, el Instituto WASH está trabajando para escalar la solución MTU como la opción preferida sobre los camiones de vacío tradicionales que descargan desechos al medio ambiente.
El co-tratamiento de lodos sépticos en plantas de tratamiento de aguas residuales puede considerarse cuando el volumen de lodos sépticos retirados de las instalaciones in situ es pequeño, como será el caso en situaciones en las que la mayoría de los hogares tienen acceso al alcantarillado . Sin embargo, la alta concentración de lodos sépticos y lodos fecales significa que volúmenes relativamente pequeños de ambos pueden tener un gran impacto en las cargas orgánicas, de sólidos suspendidos y de nitrógeno en una planta de tratamiento de aguas residuales. Las posibles consecuencias incluyen un aumento en el volumen de residuos y arena que requieren eliminación; mayor emisión de olores en las obras de cabecera; mayores tasas de acumulación de lodos y escoria; y mayor carga orgánica, lo que conduce a sobrecarga 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 lodos sépticos y fecales generalmente se degradan 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 la carga de lodos fecales y residuos sépticos también puede amplificar los problemas identificados anteriormente. [36]
A pesar de estos posibles inconvenientes, las instalaciones de tratamiento de aguas residuales con capacidad de reserva son un recurso potencial que se debe investigar. Incluso cuando el cotratamiento no es 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 lodos sépticos. Siempre se deben proporcionar instalaciones separadas de tratamiento preliminar y separación de sólidos y líquidos para lodos sépticos/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 altere los procesos de tratamiento de aguas residuales. Los sólidos separados se pueden tratar junto con los lodos producidos en tanques de sedimentación durante el proceso de tratamiento de aguas residuales. [36] : 6
Se debe utilizar un proceso formal para hacer una selección informada de la tecnología para el tratamiento de los lodos fecales. [4] Por lo general, se trata de un proceso colaborativo llevado a cabo por las partes interesadas, los consultores, el operador y el futuro propietario de la instalación . El proceso se basa en una planificación a largo plazo con las partes interesadas como parte de la planificación del saneamiento de toda la ciudad. Es necesario conocer los flujos de residuos previstos (volumen), su intensidad, 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 y la apropiación local de las decisiones tecnológicas, lo que es fundamental para el éxito y la sostenibilidad a largo plazo del programa. [ cita requerida ]
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La recuperación de recursos a partir de lodos fecales puede adoptar muchas formas, como combustible, enmienda del suelo, material de construcción, proteína, forraje para animales y agua para riego. [5] 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, en la práctica, es difícil lograr un valor agregado que incluya biogás, biodiesel y electricidad debido a desafíos tecnológicos y operativos. [ cita requerida ]
El compostaje es un proceso mediante el cual la materia orgánica se digiere en presencia de oxígeno con el subproducto del calor. En el caso de 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 tratados adecuadamente se pueden reutilizar en la agricultura.
Los lodos fecales son ricos en nitrógeno. Cuando se mezclan con materiales ricos en carbono, como desechos de cultivos triturados, se puede maximizar el proceso de compostaje. Lo mejor es realizar una mezcla adecuada para lograr una proporción de carbono a nitrógeno de 20 a 1 a 30 a 1.
Se ha descubierto que la recuperación de recursos como combustible sólido tiene un alto potencial de mercado en el África subsahariana . [5] La selección del tipo de combustible dependerá de: (1) el uso previsto del combustible (por ejemplo, tecnología de combustión, requisitos de usuario/manipulación 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, se deben evaluar posteriormente para determinar su mejor ajuste en el contexto local (por ejemplo, capacidad local para electricidad, tierra y requisitos técnicos (operación y mantenimiento)). [5] : Figura 2
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 .
El sistema de saneamiento básico se considera un punto de entrada para los programas de mejora del saneamiento dirigidos por los gobiernos locales. Dichos programas pueden incluir tarifas o tasas para los usuarios, campañas de promoción para aumentar la disposición a pagar por el servicio y ordenanzas locales que definen las normas y reglamentos que rigen el sistema de saneamiento básico. En Filipinas, unas tarifas de alrededor de 1 dólar estadounidense por familia al mes suelen ser suficientes para lograr la recuperación total de los costos en un plazo de entre 3 y 7 años. [11] 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.
El FSM es sólo un aspecto del saneamiento de toda la ciudad que también incluye:
Existen sinergias importantes entre muchos de estos servicios y la gestión de residuos sólidos urbanos, y la investigación de oportunidades de gestión conjunta puede generar beneficios. Los residuos sólidos urbanos a menudo se pueden gestionar conjuntamente con los residuos fecales, especialmente cuando se utilizan tecnologías de tratamiento térmico. Los residuos de alimentos de restaurantes y mercados se pueden convertir en abono orgánico junto con los residuos fecales para producir una enmienda de suelos de alto valor. Las grasas, aceites y grasas (FOG) de las trampas de grasa comerciales se pueden añadir a los biodigestores para aumentar la producción de metano, o se pueden utilizar junto con los lodos fecales como materia prima para la producción de biodiésel. [37] El suministro de agua también está estrechamente vinculado con la gestión de residuos sólidos urbanos, ya que a menudo es la empresa de servicios públicos de agua la que gestionará los programas y sus clientes los que pagarán los servicios a través de tarifas. [ cita requerida ]
USAID ha apoyado esfuerzos para introducir servicios programados de desfangado en algunos países del sudeste asiático. El primero de ellos fue en Dumaguete, en Filipinas. [16] 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 realizando el desfangado. [38] [39] 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 pozos en un ciclo regular de 3 a 4 años. Este enfoque requiere una base de datos de todos los pozos y tanques sépticos que requieren desfangado. Sin embargo, Dumaguete ha vuelto a 2018 a un sistema "de guardia", cuyo costo todavía está cubierto por el recargo en la tarifa del agua . Parece que los usuarios prefieren este pequeño pago regular a tener que hacer grandes pagos cuando es necesario vaciar los tanques de lodo. [ cita requerida ]
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