Caracterización química de lodos vermicompostados y su efecto en tomate de cáscara (Physalis ixocarpa Brot.)


Tesis, 2011
72 Páginas, Calificación: 9.5

Extracto

CONTENIDO

I.- INTRODUCCIÓN
1.1 Objetivo.
1.2 Hipótesis

II.- REVISIÓN DE LITERATURA
2.1 Plantas de tratamientos de agua residual.
2.2 Tratamiento y caracterización de aguas residuales
2.3 Lodos o biosólidos
2.4 Generación de biosólidos
2.5 Manejo y disposición de biosólidos
2.5.1 Tratamiento físico
2.5.2 Tratamiento químico
2.5.3 Tratamiento Térmico
2.5.4 Tratamiento biológico
2.6 Características del lodo residual
2.7 Características físicas del lodo
2.7.1 Textura
2.7.2 Porosidad
2.8 Características químicas..
2.8.1 Materia Orgánica (MO)
2.8.2 Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC)
2.8.3 pH
2.8.4 Conductividad Eléctrica (CE)
2.9 Macroelementos nutritivos..
2.9.1 Nitrógeno (N)
2.9.2 Fósforo (P)
2.9.3 Potasio (K)
2.9.4 Sodio (Na)
2.9.5 Calcio (Ca)
2.9.6 Magnesio (Mg)
2.10 Metales pesados
2.10.1 Plomo (Pb)
2.11 Microelementos
2.11.1 Manganeso (Mn)
2.11.2 Zinc (Zn)
2.11.3 Cobre (Cu)
2.11.4 Hierro (Fe)
2.12 Los lodos como fertilizante
2.13 Aspectos legales de los biosólidos
2.14 Tomate de cáscara (Physalis Ixocarpa Brot.)

III.- MATERIALES Y MÉTODOS.
3.1 Localización geográfica
3.2 Localización del experimento.
3.3 Condiciones del lugar del experimento
3.4 Materias primas y organismos utilizados
3.4.1 Lodos vermicompostados
3.4.2 Suelo natural
3.4.3 Semillas de tomate de cáscara
3.4.4 Unidad experimental
3.5 Desarrollo del experimento.
3.6 Muestreo de material vermicompostados
3.6.1 Diseño de la unidad experimental
3.6.2 Germinación, Altura de la planta y diámetro de tallo
3.7 Variables evaluadas
3.7.1 Metodología de los análisis químicos

IV.- RESULTADOS Y DISCUSION

V.- CONCLUSIONES

VI.- LITERATURA CITADA

VII.- ÁPENDICE

ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro 1. Límites máximos permisibles para metales pesados en biosólidos (SEMARNAT, 2003)

Cuadro 2. Aprovechamiento de biosólidos (SEMARNAT, 2003)

Cuadro 3. Limites de contaminantes por el uso de biosólidos en la producción de hortalizas (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, 1994 y 1995)

Cuadro 4. Concentración máxima de metales pesados de CE y EUA

Cuadro 5. Diluciones realizadas a las muestras de sustratos iniciales para la determinación de su composición química

Cuadro 6. Diluciones realizadas a las muestras de sustratos finales para la determinación de su composición química

Cuadro 7. Valores para la curva de calibración en el aparato Perkin - Elmer 2380 para la determinación química de los elementos contenidos en los sustratos evaluados

Cuadro 8. Propiedades químicas iniciales y finales de los sustratos evaluados durante el desarrollo del tomate de cáscara

Cuadro 9. Concentración máxima (ppm) de metales pesados permitida por la NOM-004-SEMARNAT-2002 y concentración promedio inicial de metales pesados en lodos vermicompostados (base seca)

Cuadro 10. Días de germinación, altura de planta y diámetro de tallos de tomate de cáscara en biosólidos vermicompostados

Cuadro 11. Prueba de comparación DMS(5%) y significancia estadística para valores promedio de las variables evaluadas en tomate de cáscara UAAAN, 2010

I.- INTRODUCCIÓN

El desarrollo de las naciones produce el fenómeno del urbanismo, trayendo consigo problemas tan grandes como la generación continua y progresiva de todo tipo de residuos, sólidos, líquidos y gaseosos (Vélez, 2007). Adicionalmente, el crecimiento demográfico e industrial de las ciudades ha provocado una mayor demanda de agua. De 1960 a 2008, la población de México aumentó de 34.4 a 106.1 millones de habitantes, impactando con una carga mayor sobre la infraestructura existente y un aumento en la producción de residuos domésticos y una mayor contaminación de los mantos freáticos. La tendencia de aumento en la población seguirá con la consecuente generación de aguas residuales (Mantilla, 2010).

Actualmente en México se cuenta con 1,833 plantas de tratamientos de aguas residuales municipales en operación que procesan 83.6 m3 /s y 2 021 plantas de tratamientos de aguas residuales industriales en operación. Las 1,833 PTARs en 2008 trataron el 40.2 % del total de las aguas residuales generadas y colectadas en los sistemas formales de alcantarillado municipales, estimado en 208 m3.s-1. Igualmente se estima que la industria trató 29.9 m3.s-1 en las 2021 plantas en operación a nivel nacional durante el mismo año (CONAGUA, 2009).

Las PTARs generan un subproducto conocido como “biosólidos” o “lodos orgánicos” en México, o como “sewage sludge” o “biosolids” en otros países. Estos subproductos representa los residuos insolubles de los procedimientos de estabilización de lodos tales como: digestión aeróbica o anaeróbica (Aller et al., 1999; Uribe et al., 2003; Jurado et al., 2006; Arthurson, 2008; Hernández- Hernández, 2009). Para los municipios con PTARs, el destino final de estos residuos representa un problema de tipo ambiental debido a su contenido de contaminantes como microorganismos patógenos y metales pesados. El confinamiento en relleno sanitario, la incineración y el uso agrícola son los principales métodos de desecho, los dos primeros están disminuyendo por ser costosos y por convertirse en una fuente potencial de contaminantes, mientras que el último está ganando aceptación (Uribe et al., 2003).

Hoy en día, en los países industrializados, la disposición de los lodos residuales provenientes de las PTARs municipales e industriales, está asociado con el objetivo primordial, de interés nacional, de mejorar la calidad ambiental. Sin embargo, la disposición se ha convertido en un problema difícil y costoso para los organismos encargados del control de calidad ambiental. Es por esto que la aplicación de los lodos residuales al suelo ha sido vista como una alternativa que puede proporcionar un método, ambientalmente aceptable, para manejar estos productos de desecho (Acosta et al., S/F).

En México, la generación de biosólidos es de aproximadamente 650,000 t-año-1 en base seca mientras que en los Estados Unidos alcanza 6.3 millones de t-año-1 en base seca. La Norma Oficial Mexicana (NOM-004-SEMARNAT-2002) contiene los lineamientos para el manejo y la disposición final de lodos orgánicos y biosólidos en México, con el fin de proteger el ambiente y la salud humana (SEMARNAT, 2003). De acuerdo a esta norma, los biosólidos pueden tener uso forestal, como mejoradores de suelo y en suelos agrícolas, siempre y cuando pertenezcan al menos al tipo “bueno” y a la clase “C” (Jurado et al., 2007; Cota- Espericueta y Ponce-corral, 2008).

Los biosólidos son materiales orgánicos con altos contenido de N, P y K en combinación con altos niveles de compuestos orgánicos que impactan favorablemente sobre las propiedades físico-químicas y biológicas de los suelos, y por ende en beneficio de diversas especies vegetales, de ahí la importancia en la utilización como abonos para fertilizante en los cultivos (Arthurson, 2008; Pascual et al., 2010). La aplicación de biosólidos en la agricultura es una práctica recomendable para reutilizar diversos elementos nutritivos y la materia orgánica presentes en este subproducto de las PTARs, lo cual da como resultado reducir el uso de fertilizantes sintéticos comerciales (Jurado et al., 2007).

Para el adecuado manejo de los biosólidos y su posterior aplicación en la agricultura, es necesario llevar un proceso eficaz ambientalmente sostenible de higienización para reducir los contenidos microbiológicos nocivos así como su contenido de metales pesados, que reduzcan riesgos en el crecimiento de los cultivos y protejan la cadena alimenticia. Actualmente existe el interés en la utilización de sistemas biológicos para el tratamiento de los lodos residuales como el vermicomposteo, el cual consiste en aprovechar la capacidad de reproducción de diferentes lombrices como: Eisenia Fetida, Eisenia andrei o Eudrilus eugeniae, que se caracterizan por tener un apetito voraz y una elevada tasa de reproducción y crecimiento, acelerando la descomposición de diversos residuos orgánicos, produciéndose sustrato con alta calidad de elementos nutritivos para la agricultura (Arthurson, 2008; Hernández-Hernández, 2009; Pascual et al., 2010).

Por lo anterior, con el fin de evaluar la calidad del sustrato obtenido mediante el vermicomposteo de lodos residuales, se germinaron sobre estos materiales semillas de tomate de cáscara (Physalis ixocarpa Brot.), para estudiar el comportamiento de esta especie vegetal.

1.1 Objetivo

Determinar las características fisicoquímicas de lodos vermicompostados con lombriz Eisenia fetida.

Evaluar el comportamiento del tomate de cáscara (Physalis ixocarpa Brot.). desarrollado en lodos vermicompostados.

1.2 Hipótesis

Los lodos de plantas de tratamientos de aguas residuales pueden ser utilizados como fertilizantes orgánicos, posterior al tratamiento biológico de vermicomposteo.

II.- REVISIÓN DE LITERATURA

2.1 Plantas de tratamientos de agua residual

El tratamiento de aguas residuales es necesario para la prevención de la contaminación ambiental y del agua, al igual que para la protección de la salud pública (Reynolds, 2002).

Cada región tiene sus propias necesidades correspondientes a métodos de tratamiento particulares, cierto número de opciones tradicionales y modernas de tratamiento se encuentran disponibles al diseñar una PTAR. Para diseñar cada PTAR es necesario hacer una evaluación del nivel óptimo de tratamiento requerido, al igual que una evaluación práctica de cuáles métodos de tratamiento está dentro del presupuesto de cada localidad. En aquellas áreas donde no es factible construir plantas convencionales de tratamiento de aguas residuales, podrían emplearse otras opciones naturales para dicho tratamiento. Y en consecuencia el manejo efectivo de las aguas residuales deberá dar como resultado un efluente ya sea reciclado o reusable, o bien uno que pueda garantizar la descarga de manera segura en el ambiente, en el grado requerido por la legislación (Rodriguez et al., 2006).

2.2 Tratamiento y caracterización de aguas residuales

En general, las aguas residuales incluyen dos componentes, un efluente líquido y un constituyente sólido, conocido como lodo. Para el tratamiento de las aguas residuales típicamente existen dos formas generales de tratarlas. La primera de ellas consiste en dejar que las aguas residuales se asienten en los estanques, permitiendo que el material sólido se deposite en el fondo de éstos. Después se trata la corriente superior de residuos con sustancias químicas para reducir el número de contaminantes dañinos presentes. El segundo método más común consiste en utilizar cierto tipo de población bacteriana para degradar los residuos orgánicos. Este método, conocido como tratamiento de lodos activados, requiere el abastecimiento de oxígeno a los microorganismos de las aguas residuales para realzar su metabolismo (Reynolds, 2002).

Los pasos básicos para el tratamiento de aguas residuales incluyen (Reynolds, 2002; Marsilli, 2005):

1. Pretratamiento—remoción física de objetos grandes.
2. Deposición primaria—sedimentación por gravedad de las partículas sólidas y contaminantes adheridos.
3. Tratamiento secundario—digestión biológica usando lodos activados o filtros de goteo que fomentan el crecimiento de microorganismos.
4. Tratamiento terciario—tratamiento químico (por ejemplo, precipitación, desinfección). También puede utilizarse para realzar los pasos del tratamiento primario.

Las tecnologías de precipitación— coagulación y floculación—por lo general involucran sistemas de alimentación química sofisticados que a menudo se encuentran fuera del alcance tecnológico de los operadores de las PTARs en las áreas más remotas. Mientras tanto, la filtración lenta con arena es utilizada más a menudo como una aplicación de agua potable, pero puede—bajo condiciones propicias—también ser utilizada para el control de las aguas residuales, jugando un papel doble como un sistema de tratamiento biológicamente activo antes de alimentar las corrientes naturales de agua (Reynolds, 2002).

Un gran número de PTARs domésticas, municipales y de residuos industriales están operando en México. El tratamiento utilizado en estas plantas es una combinación de procesos físicos, químicos y biológicos que genera enormes volúmenes de lodos orgánicos (Vélez, 2007)

2.3 Lodos o biosólidos

Los biosólidos son un subproducto de lodos generados durante el tratamiento de las aguas residuales. Éstos se producen durante etapas en donde ciertos microorganismos descomponen y transforman los lodos residuales, seguido por un proceso de estabilización biológica, física o química (Reynolds, 2002; Jurado et al., 2006; Utria et al., 2007; Fuentes et al., 2008).

Los biosólidos son materiales semisólidos, de color oscuro, con alto contenido de materia orgánica y de elementos nutritivos. Sin embargo, también pueden contener altos niveles de micro-organismos patógenos y/o metales pesados (como plomo, cadmio, cromo etc.) que pueden causar problemas de salud, por lo que en consecuencia son considerados como residuos biológicos infecciosos (Mahamud et al., 1996b; Jurado et al., 2004; Pesinova, 2008).

Los biosólidos pueden ser de tipo doméstico o industrial, dependiendo de la procedencia de las aguas residuales, los primeros contienen menos contaminantes. También pueden ser de tipo aeróbico cuando se realiza un tratamiento de digestión con bacterias, o de tipo anaeróbico, que aunque costoso, es más eficaz para disminuir la cantidad de patógenos. Los biosólidos también pueden ser líquidos, deshidratados o secos, de acuerdo a su contenido de humedad y como resultado de los procesos en las plantas de tratamiento (Jurado et al., 2004; Pesinova, 2008).

En muchos casos el mayor riesgo que representan los lodos de desecho es por su contenido de sustancias tóxicas, corrosivas, reactivas, explosivas o inflamables. Por estas razones los lodos de desecho de las plantas de tratamiento son residuos potencialmente peligrosos y es preciso aplicarles el análisis CRETIB (NOM-052-ECOL-1993) para determinar si son o no nocivos, y con base a ello definir su destino final (CONAGUA, 2009).

2.4 Generación de biosólidos

Actualmente, se desconoce la cantidad exacta de biosólidos generados en México. No obstante, con base a las expectativas del incremento en la capacidad para el tratamiento de aguas residuales, se estima que la generación de biosólidos en México alcanzará aproximadamente las 650,000 toneladas (en materia seca) por año, en un futuro próximo; para Estados Unidos, se estima en 7.4 millones y para la comunidad Europea con 15 países miembros en 7.5 millones (Jurado et al., 2004; Pesinova, 2008).

El incremento significativo en la generación de biosólidos ha dado pie a un gran desafío para los municipios debido al tratamiento que, por obligación se les debe otorgar a estos materiales. Aunque hay opciones de la disposición de biosólidos, como la confinación en rellenos sanitarios y la incineración, cada una tiene sus problemas específicos y representan un riesgo de contaminación para el suelo, las aguas subterráneas y el aire. Además, estas opciones representan un desperdicio de elementos nutritivos los cuales, potencialmente, pueden ser reutilizados (Aller et al., 1999; Esteller, 2002; Jurado et al., 2004; Vélez, 2007).

2.5 Manejo y disposición de biosólidos

La necesidad de minimizar los biosólidos, así como su disposición adecuada y segura, son aspectos de suma importancia mundialmente, lo que ha llevado la búsqueda de alternativas tecnológicas y cambios en las políticas de manejo que permitan generar residuos no peligrosos y estables para su correcta disposición o reaprovechamiento (Oropeza-García, 2006).

Los biosólidos son tratados en diferentes niveles dependiendo de su uso final, los procedimientos más comunes aplicados mundialmente para el manejo de éstos son la incineración y la disposición en rellenos sanitarios autorizados (Cortez-Cadiz, 2003; Jurado et al., 2006).

Los métodos de tratamientos de lodos pueden estar orientados fundamentalmente a conseguir dos fines bien diferenciados. Por un lado, la existen una serie de tratamientos que llevan a cabo una estabilización de los biosólidos, es decir, los someten a un tratamiento que da lugar un producto adecuado para su utilización posterior, reduciendo su capacidad de fermentación y la presencia de organismos patógenos. Los procesos de tratamientos de lodos pueden, en general, dividirse en dos grandes categorías, procesos de estabilización de los lodos y procesos de reducción/eliminación del componente orgánico de los mismos (Mahamud et al., 1996b).

2.5.1 Tratamiento físico

- Espesamiento

El espesamiento se emplea para concentrar el contenido sólido de los lodos mediante la eliminación en parte de su fracción líquida, consiguiendo una disminución importante en su volumen. Esta operación suele llevarse a cabo mediante procedimientos físicos que incluyen el espesamiento por gravedad, flotación, centrifugación y filtro de banda por gravedad (Cortez-Cadiz, 2003).

- Desecado

El desecado consiste en la remoción de agua del lodo tanto como sea posible, reduciendo el volumen a tratar en operaciones subsecuentes. La técnica se basa en la evaporación y percolación natural o en la aplicación de medios mecánicos como filtros, centrifugas, canchas de secado y lagunaje. En el caso de los biosólidos se requiere un acondicionamiento previo antes de desaguarlos (Cortez-Cadiz, 2003).

2.5.2 Tratamiento químico

- Acondicionamiento químico

En este tratamiento se reduce la humedad del lodo desde un 90-99% a un 65-85% dependiendo de la naturaleza de los sólidos a tratar. Esto permite la coagulación de los sólidos y la alteración de agua absorbida por lo cual se efectúa antes de las operaciones de deshidratación. Entre los productos químicos más utilizados para este acondicionamiento se encuentra el cloruro férrico, la cal, el aluminio y los polímeros orgánicos. Su dosificación debe ser en forma líquida, por lo cual algunos reactivos requieren ser previamente disueltos antes de su incorporación (Cortez-Cadiz, 2003).

- Estabilización con óxido de calcio o cal

La estabilización con cal consiste básicamente en aumentar y mantener el lodo a pH 12 mediante la adición de cal. A consecuencia de ello, no se degradará la materia orgánica contenida en los biosólidos, no se generarán olores y se combatirá la existencia de microorganismos patógenos. Existen dos métodos de estabilización con cal, uno se realiza antes de la deshidratación y otro después de ella. Para la estabilización se suele utilizar cal viva y cal hidratada (CortezCadiz, 2003; Oropeza-García, 2006).

2.5.3 Tratamiento Térmico

- Secado térmico

Este proceso permite eliminar el agua mediante la aplicación de calor extremo. El producto resultante contiene prácticamente todo el material sólido y sus contenido de humedad es del orden del 5 al 10% (Cortez-Cadiz, 2003; Oropeza-García, 2006).

- Incineración

Este proceso consiste en la combustión de los biosólidos, con la cual se destruyen los materiales orgánicos volátiles aprovechando el poder calorífico generado de estos materiales, minimizando la utilización de combustible externo (Cortez-Cadiz, 2003).

La incineración es un proceso térmico en el cual se realiza la oxidación química de los biosólidos con cantidades estequiométricas de oxígeno en exceso. Los productos finales incluyen gases calientes de combustión (nitrógeno, anhídrido carbónico y vapor de agua) y los lodos se convierten en ceniza (Oropeza-García, 2006).

- Oxidación por vía húmeda

Es un proceso que consiste en la oxidación del lodo crudo por vía humedad a presión y a temperaturas elevadas (entre 175 y 360 oC). Este proceso genera como residuos gases líquidos y cenizas. Los líquidos y las cenizas se reciclan para calentar los lodos y luego se extraen ya estabilizados en forma separada para ser enfriados (Cortez-Cadiz, 2003).

- Pasteurización

Consiste en un tratamiento térmico de los lodos que ocurre a 70 oC durante 30 minutos, permitiendo inactivar las larvas y huevos de los parásitos. Su práctica es obligatoria en Europa, no así en México (Mahamud et al., 1996b; Cortez-Cadiz, 2003).

2.5.4 Tratamiento biológico

- Digestión anaeróbica

Es uno de los procesos más utilizados, en el que la degradación de la materia orgánica ocurre en ausencia de oxígeno y genera biogás. Existen diversos métodos de digestión anaerobia entre las cuales destacan las siguientes (Mahamud et al., 1996b; Cortez-Cadiz, 2003; Oropeza-García, 2006; OzoresHampton y Mendez, 2010).

Digestión convencional que se realiza en el intervalo mesófilo de temperaturas, entre los 30 y 380 C.

Digestión de una fase y carga alta, proceso que difiere del anterior por que la carga de sólidos en los lodos es mucho mayor y no se produce una separación de biosólidos y de sobrenadante.

Digestión en dos fases, que consiste en una acción combinada entre un digestor de alta carga y un estanque, que sirve para almacenar lodos formando un sobrenadante clarificado.

Digestión anaeróbica termofílica, que se produce a la temperatura situada entre los 49 y 570 C, proporcionando condiciones adecuadas para la actividad de bacterias termofílicas.

- Digestión aeróbica

Corresponde a la estabilización de los lodos residuales mediante el suministro de aire (oxígeno), obteniéndose como producto anhídrido carbónico (CO2), amoniaco (NH3) y agua (no genera biogás). Es aplicable a biosólidos, 10 mezcla de biosólidos con lodos primarios y lodos no desarenados (Cortez-Cadiz, 2003; Oropeza-García, 2006).

- Compostaje

Los lodos frecuentemente presentan un elevado contenido de humedad para poder ser utilizados en forma directa en el compostaje, por lo cual se suele agregar paja (productos agrícolas o forestales secos) que con su volumen disminuyan la humedad y además aumenten la relación C/N, previniendo la pérdida de nitrógeno en forma de amoniaco (Premuzic et al., 2002).

El compostaje consiste en la descomposición aerobia por parte de bacterias y hongos de la materia orgánica existente en el fango deshidratado, con formación de un nuevo producto. Para ello se lleva a cabo la mezcla del lodo deshidratado con un agente de textura o material soporte, que sirve para proporcionar porosidad y permitir la circulación de aire en el interior de la masa. Este material de soporte también suele actuar como fuente suplementaria de carbono para las reacciones biológicas. El biosólido compostado de forma técnicamente correcta, genera un humus higiénico, libre de olores y de sustancias patógenas, por lo cual se puede utilizar como mejorador de suelos (Grajales et al., 2006; Oropeza-García, 2006; Ozores-Hampton y Mendez, 2010)

Los procesos de compostaje aplicados sobre los lodos ofrecen una mejora para algunos problemas que presentan estos residuos, como la alta conductividad eléctrica y elevado pH; sin embargo el uso de los biosólidos puede verse limitado debido a presencia de niveles tóxicos de metales pesados (Premuzic et al., 2002).

El compostaje de biosólidos garantiza un producto con pH entre 6.5 y 8.0 que favorece el crecimiento de las plantas, reduce la movilidad de metales pesados (EPA, 1999), por lo que después del composteo estos materiales pueden ser usados benéficamente como acondicionadores de los suelos (Torres et al., 2007).

- Vermiestabilización

La vermiestabilización es un proceso de descomposición aerobio de bioxidación y estabilización de los diversos residuos orgánicos a través de la acción descomponedora conjunta de lombrices y microorganismos, que lo convierten en un material humificado y mineralizado (Grajales et al., 2006; Durán y Henríquez, 2007).

La vermiestabilización es una tecnología basada en la cría intensiva de lombrices para la producción de humus de lombriz, también denominado vermicompost, a partir de diversos sustratos orgánicos. Este es un proceso de descomposición natural, similar al composteo termofílico, en el cual los materiales orgánicos, además de ser atacados por los microorganismos (hongos, bacterias, actinomicetos, levaduras, etc.) existentes en el medio natural, también son por el complejo sistema digestivo de las lombrices. En el intestino de las lombrices ocurren procesos de fraccionamiento, desdoblamiento, síntesis y enriquecimiento enzimático y microbiano, lo cual tiene como consecuencia un aumento significativo en la velocidad de degradación y mineralización del residuo, obteniendo un producto de alta calidad (Cardoso, 2002).

El vermicompostaje de residuos orgánicos a través de la actividad de las lombrices (Eisenia foetida), ha resultado ser un método exitoso para el tratamiento de lodos y aguas residuales para mejorar las propiedades físicas y químicas del suelo mejorando la disponibilidad de diferentes elementos nutritivos (Premuzic et al., 2002).

El vermicompost, un producto obtenido de la acción conjunta de microorganismos y lombrices constituye una “enmienda orgánica” bioreguladora y correctora del suelo que produce una liberación lenta de elementos nutritivos y no presenta problemas de dosificación, aún en el caso de aplicarse puro en la producción de plantas (Premuzic et al., 2002).

2.6 Características del lodo residual

La composición del lodo residual depende de las características del efluente del agua residual que entra a las PTARs y de los procesos de tratamientos utilizados, ya que entre más industrializada sea una ciudad, tendrá mayores posibilidades de contener metales pesados en mayor proporción y será un problema para aplicarlos a los suelos agrícolas (Cortez-Cadiz, 2003; Hernández-Herrera, 2004).

Los tratamientos para las aguas residuales, los programas de prevención de contaminantes y los procesos de tratamiento avanzado que se le aplican a las aguas residuales y los lodos, con el propósito de reducir los niveles de contaminantes del lodo final que se obtienen de las plantas de tratamientos y su composición varía entre cada planta de tratamiento (Mahamud et al., 1996b; Hernández-Herrera, 2004).

Los biosólidos se caracterizan por su alto contenido de agua, la que les otorga un volumen importante y favorece sus pobres características mecánicas, dificultando su manejo y disposición final (Cortez-Cadiz, 2003; Gottschall et al., 2009).

Caracterizar las propiedades físicas, químicas y biológicas de los lodos permitirá conocer su aptitud o inadecuación por posibles afecciones al suelo, cultivo y agua, así como su capacidad como fertilizante y acondicionador de suelos. Los criterios que se utilizan para determinar la calidad de los lodos para ser usados en la agricultura están basados, fundamentalmente, en la textura, la materia orgánica, la capacidad de intercambio catiónico, el pH, la conductividad eléctrica, la porosidad, el carbono orgánico total, el nitrógeno total, el fosforo, el potasio, el sodio, el calcio, el magnesio, el hierro, el manganeso y los metales pesados (cobre, zinc, plomo) (Esteller, 2002).

2.7 Características físicas del lodo

Textura, estructura y espesor de los lodos, que inciden en la permeabilidad al aire y al agua y en otros parámetros hidráulicos (Esteller, 2002).

2.7.1 Textura.

Es la composición física de los lodos, se refiere al porcentaje con el que se presentan los diversos materiales constitutivos de los lodos: arena, limo y arcilla. Los lodos tienen una buena textura cuando la proporción de los elementos que lo constituyen le dan la posibilidad de ser un soporte capaz de favorecer la fijación del sistema radicular de las plantas y su nutrición. La textura de los lodos es importante porque determina la rapidez con que el agua pasa por el suelo y asimismo cuánta agua puede mantener éste para uso de las plantas (Rucks et al., 2004).

2.7.2 Porosidad.

El espacio poroso o porosidad total es la porción no sólida del volumen del sustrato. Representa el volumen de aire del material expresado como un porcentaje del volumen total (Pire y Pereira, 2003). La magnitud de la porosidad total, es mayor cuando en la textura dominan las fracciones finas que cuando dominan las gruesas. Los lodos arcillosos poseen más porosidad total que los arenosos (Rucks et al., 2004).

2.8 Características químicas

Las características químicas de los biosólidos están relacionadas a sus cuatro constituyentes principales: Contenido orgánico, elementos nutritivos, concentración de patógenos, concentración de metales (Cortez-Cadiz, 2003). Estas características tienen incidencia sobre la fertilidad del suelo y su capacidad de fijar metales pesados.

2.8.1 Materia Orgánica (MO).

La materia orgánica de un sustrato es el componente más global que contribuye significativamente a mantener su capacidad productiva; influye en características físicas tales como porosidad, estado de agregación de las partículas, densidad aparente, etc. y proporciona una reserva estable de elementos nutritivos para las plantas y organismos en el medio edáfico, modificando ciertas propiedades químicas de éste durante su mineralización (Salcedo-Pérez et al., 2007).

Los lodos residuales se caracterizan por su alto contenido de materia orgánica. Se considera que los lodos residuales cuentan con un 50 % de MO, entonces estos biosólidos son susceptibles a ser aplicados a suelos, previos estudios y caracterización física y química (Mahamud et al., 1996b; Aravena et al., 2007).

La materia orgánica presente en estos residuos a diferencia de otros, contiene elementos orgánicos (proteínas, azúcares simples, ácidos orgánicos, aminoácidos, péptidos, u otros compuestos) considerados de fácil degradación por los microorganismo del suelo, quedando degradado en un periodo de tiempo relativamente corto (Utria et al., 2007).

La materia orgánica reacciona con los metales formando complejos de cambio o quelatos. La adsorción puede ser tan fuerte que queden estabilizados, como el caso del Cu, o formen quelatos también muy estables, como puede pasar con el Pb y el Zn. En muchos casos se forman complejos organometálicos lo que facilita la solubilidad del metal, la disponibilidad y dispersión porque pueden degradarse por los organismos del suelo. Esto conduce a una persistencia de la toxicidad (Hernández-Herrera et al., 2005; Galán y Romero, 2008).

[...]

Final del extracto de 72 páginas

Detalles

Título
Caracterización química de lodos vermicompostados y su efecto en tomate de cáscara (Physalis ixocarpa Brot.)
Curso
Ciencias ambientales
Calificación
9.5
Autor
Año
2011
Páginas
72
No. de catálogo
V231357
ISBN (Ebook)
9783656486848
ISBN (Libro)
9783656492672
Tamaño de fichero
669 KB
Idioma
Español
Etiqueta
lodos residual, nutrientes, agricultura, orgánico, tratamientos de aguas, metales pesados, contaminación, fertilizante, heavy metal, vermicomposta, environmental, sludge, water treatment, Chemical, worms, soil, agriculture, biosolids
Citar trabajo
INGENIERO AMBIENTAL Maximino García Camilo (Autor), 2011, Caracterización química de lodos vermicompostados y su efecto en tomate de cáscara (Physalis ixocarpa Brot.), Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/231357

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