Nuevo concepto de depuración sostenible para el tratamiento de purines del sector porcino en Republica Dominicana: Aplicación a una granja de 2000 unidades gestantes

Abstract

[ES] El aumento en las últimas décadas de la competitividad del sector porcino ha conllevado a una mayor concentración e intensificación en su producción y, por consiguiente, una acumulación de purines en algunas zonas, que provocan desequilibrios puntuales por saturación de terrenos (Riopérez & Rodriguez, 2007). Este excedente, entendido como la cantidad de purín que no se puede gestionar correctamente como fertilizante del suelo en un determinado territorio, representa problemas ecológicos graves de diversas clases ya que actualmente son considerados como desechos o residuos sucios (Teira, R. et al, 2006). En la República Dominicana más del 50% de las industrias y servicios sanitarios descargan sus desechos directa o indirectamente a los ríos sin ningún tipo de tratamiento previo. La descarga de los desechos industriales a los ríos asciende a 595,598.8 ton/año, producida por el 75% del total de industrias instaladas en la geografía nacional (Reyes, 2016). La generación de desechos de origen pecuario por parte del sector porcino asciende a un 3.3% en la actualidad, en base a unas 10,000 toneladas/año. Obedeciendo a los límites establecidos por normativa y tomando en cuenta las características del agua depurada efluente de los tratamientos secundarios convencionales, es necesaria la aplicación de mejoras en los tratamientos secundarios y/o la inclusión de tratamientos terciarios de manera que se obtenga un agua que pueda ser reutilizada. Para cumplir estas condiciones se pretende implementar un tratamiento anaerobio sostenible con el uso de reactores biológicos de membrana ya que suponen un adelanto a los sistemas tradicionales de tratamiento permitiendo no solo depurar el influente sino también recuperar recursos a partir de ellos(García, 2014). La implementación de esta tecnología se hará a una granja de 2,000 cabezas de ganado gestante para la depuración del purín y el agua empleada en la limpieza de las instalaciones. La aplicación de este sistema de tratamiento permitirá lograr recuperación optima de recursos disponibles en el purín mediante valorización de la materia orgánica presente como fuente de energía renovable complementaria para la producción de calor y energía eléctrica. En este proceso, se obtiene como productos finales biogás, agua y minerales, así como materia orgánica estabilizada con ciertas características húmicas, libre de agentes patógenos; resultando en un digestato apto para utilizar en un proceso de compostaje. Por otro lado, obtener un efluente libre de sólidos y con alto potencial fertilizante al poseer una elevada concentración de nutrientes (nitrógeno y fósforo) idóneo para su aplicación en la agricultura a través de la irrigación. El sistema AnMBR diseñado tiene una capacidad de tratamiento para 1,330 m3 de purines al día. El dimensionamiento de los elementos que componen el tratamiento biológico y la línea de fangos se ha obtenido mediante la implementación del software DESASS, para lo cual se ha hecho un análisis comparativo atendiendo a dos de los principales parámetros de operación: el tiempo de retención celular (TRC) y la relación de recirculado de fangos. El sistema de depuración propuesto esta conformado por 1 tanque de homogeneización de 486.72 m3, 2 reactores anaerobios que integran un volumen de 7,370.00 m3, 1 tanque de membranas de 42.30 m3 que alberga 3 módulos, 1 depósito CIP de 128.10 m3, 1 sistema de membranas de desgasificación integrado por 5 módulos, 3 microturbinas de generación eléctrica a partir de biogás, 1 sistema de desinfección UV compuesto por 8 módulos de lámparas, 2 cristalizadores de estruvita que suman un volumen de 330 m3, un sistema de contactores de membranas y un proceso de oxidación avanzada. El coste total de implantación asciende a 2,241,332.26 €, con un consumo energético de 3,398.97 kWh/día y un ahorro fruto a la generación de energía a partir del biogás producido equivalen

[EN] The increase in the last decades of the competitiveness of the pig sector has led to a greater concentration and intensification in its production and, consequently, an accumulation of slurry in some areas, which cause specific imbalances due to saturation of land (Riopérez & Rodriguez, 2007). This surplus, understood as the amount of slurry that cannot be properly managed as soil fertilizer in a given territory, represents serious ecological problems of various kinds since they are currently considered as waste or dirty waste (Teira, R. et al, 2006). In the Dominican Republic, more than 50% of health industries and services discharge their waste directly or indirectly to rivers without any prior treatment. The discharge of industrial waste to rivers amounts to 595,598.8 ton / year, produced by 75% of the total installed industries in the national geography (Reyes, 2016). The generation of waste from livestock by the pig sector amounts to 3.3% at present, based on about 10,000 tons / year. Obeying the limits established by regulations and taking into account the characteristics of purified water effluent from conventional secondary treatments, it is necessary to apply improvements in secondary treatments and / or the inclusion of tertiary treatments in order to obtain water that can be reused To fulfill these conditions, we intend to implement a sustainable anaerobic treatment with the use of biological membrane reactors, since they represent an advance to traditional treatment systems allowing not only to purify the influent but also to recover resources from them (García, 2014). The implementation of this technology will be done to a farm of 2,000 head of pregnant cattle for the purification of the slurry and the water used in the cleaning of the facilities. The application of this treatment system will allow to achieve optimal recovery of available resources in the slurry by valorisation of the organic matter present as a complementary renewable energy source for the production of heat and electrical energy. In this process, biogas, water and minerals are obtained as final products, as well as stabilized organic matter with certain humic characteristics, free of pathogens; resulting in a digestate suitable for use in a composting process. On the other hand, obtain an effluent free of solids and with high fertilizer potential by having a high concentration of nutrients (nitrogen and phosphorus) suitable for application in agriculture through irrigation. The designed AnMBR system has a treatment capacity for 1,330 m3 of slurry per day. The dimensioning of the elements that make up the biological treatment and the sludge line has been obtained through the implementation of the DESASS software, for which a comparative analysis has been made taking into account two of the main operating parameters: the cellular retention time (CRT) and the ratio of sludge recirculation. The proposed purification system consists of 1 tank of homogenization of 486.72 m3, 2 anaerobic reactors that integrate a volume of 7,370.00 m3, 1 tank of membranes of 42.30 m3 that houses 3 modules, 1 CIP tank of 128.10 m3, 1 membrane system of degassing integrated by 5 modules, 3 microturbines of electricity generation from biogas, 1 UV disinfection system composed of 8 lamps modules, 2 struvite crystallizers totaling a volume of 330 m3, a system of membrane contactors and an advanced oxidation process. The total cost of implementation amounts to € 2,241,332.26, with an energy consumption of 3,398.97 kWh / day and savings resulting from the generation of energy from biogas produced equivalent to 4,383.79 kWh / day.