Informe prácticas residuos - UDC · 2018. 4. 6. · 3.2. Exemplo de cálculo das características...

INFORME PRÁCTICAS DE RESIDUOS

MESTRADO EN CIENCIAS,TECNOLOXÍAS E XESTIÓN AMBIENTAL 2017/2018

AMADOR GANDIA,GONZALO

GARCÍA RUEDA, LAURA

LÓPEZ ROSALES, ADRIÁN

VACAS PORTOMEÑE, ARTURO

2

ÍNDICE

1. INTRODUCIÓN 3 2. MATERIAIS E MÉTODOS 3

2.1. HUMIDADE 3 2.2. MATERIA ORGÁNICA TOTAL(MOT)

OU SÓLIDOS VOLÁTILES (SV) 4 2.3. pH 5 2.4. CONDUTIVIDADE 5 2.5. RESPIROMETRÍA 6 2.6. TEST DE AUTOQUECEMENTO 6

3. RESULTADOS E DISCUSIÓN 7

3.1. MEDIDAS IN SITU 7 3.2. EXEMPLO DE CÁLCULO DE LAS

CARATERÍSTICAS DA MOSTRA 1A 8 3.3. RESULTADOS GLOBAIS PARA AS 3

MOSTRAS (DUPLICADOS) 11 3.4. VALORACIÓN GLOBAL DOS

RESULTADOS 17 4. CONCLUSIÓNS 25 5. BIBLIOGRAFÍA 26

3

1. Introdución

O obxectivo das prácticas consistiu en realizar unha caracterización do

compost xerado nas instalacións de compostaxe da UDC. A práctica da

compostaxe trátase dunha técnica mediante a cal se crean as condicións

necesarias para as que a partir de residuos orgánicos de diferente orixe (

xardinería, agricultura, urbanos..) os organismos descompoñedores

produzan unha enmenda orgánica apta para usos agrícolas ou reparación de

solos degradados.

Previo á realización das mesmas, visitáronse ditas instalacións, situadas

xunto á facultade de Arquitectura, onde se tivo a ocasión de coñecer como

funcionan, a súa capacidade, os parámetros que se miden de forma habitual

e resultados xenerais obtidos, ademais de recollerse as mostras para levar

ao laboratorio a analizar.

A continuación preséntase o informe de prácticas, no que se indicarán os

materiais, métodos utilizados, cales foron os resultados obtidos, unha

discusión dos mesmos e unhas conclusións finais.

2. Materiais e métodos

No laboratorio, analízanse as seguintes propiedades das mostras de

compost:

2.1 Humidade

- Material

Para a realización desta práctica é necesario utilizar unha balanza,

bandexas ou recipientes adecuados, crisois. unha estufa a 105° C e un

desecador.

4

- Método

Pésase a mostra nunha bandexa tarada previamente. Retíranse

impropios e materiais demasiado grosos e pouco descompostos. As peles

de froita e similares córtanse en anacos máis pequenos para unha maior

homoxeneización.

Tómase unha pequena mostra de compost nun crisol metálico de peso

coñecido, e déixase en estufa a 105º C durante 24 h. Déixase arrefriar nun

desecador para evitar que se humedeza de novo. Unha vez a atópese a

temperatura ambiente, pésase de novo. A porcentaxe de humidade

calcúlase por diferenza de pesada do crisol antes e despois do secado. Esta

mostra utilizarase á súa vez para calcular a porcentaxe en sólidos volátiles

(SV).

O resto do compost déixase secar 24 h a temperatura ambiente. A

cantidade de auga perdida determínase por diferenza de pesada.

2.2 Materia orgánica total (MOT) ou sólidos volátiles (SV)

- Material

Para a realización desta práctica é necesario utilizar unha mufla, crisois,

un desecador e unha balanza.

- Método

Tómase o crisol do apartado anterior e calcínase nun forno mufla a 550º

C durante 4 h. Transcorrido ese tempo, déixase arrefriar en desecador. Unha

vez a temperatura ambiente, pésase de novo. Os sólidos volátiles calcúlanse

por diferenza de pesada antes e despois da calcinación.

5

2.3 pH

- Material

Para poder calcular o pH da mostra necesitarase auga destilada,

recipientes adecuados onde diluír a mostra e un pH-metro.

- Método

Dilúese compost fresco en auga destilada en relación 1:5 (p/v) (40 g de

compost en 200 mL de auga). O pH mídese directamente na dispersión.

2.4 Condutividade

- Material

Para o cálculo da condutividade os materiais necesarios son: auga

destilada, recipientes adecuados para diluír o compost e un condutímetro.

- Método

Dilúese compost fresco en auga destilada en relación 1:5 (p/v) (40 g de

compost en 200 mL de auga). A condutividade mídese directamente na

dispersión.

6

2.5 Respirometría

- Material

Para a realización desta práctica é necesario unha balanza, auga

destilada, botellas tintadas, axitador magnético e un transdutor de presión.

- Reactivos

Alil tiourea

NaOH (lentellas)

- Método

Calcúlase unha cantidade de mostra que conteña 20 g de sólidos

volátiles, e dilúese en 5 L de auga. Fíltranse 0,5 L da devandita dispersión, e

dilúense con 0,5 L. Engádense 2 pingas de alil tiourea para inhibir a

nitrificación. Métense 150 mL nunha botella tintada e tápase cun oxímetro,

engadindo 2 lentellas de NaOH para absorber o CO2 producido. Mídese a

concentración de O2 cada 24 h (DBO5).

2.6 Test de autoquecemento

- Material

Para a realización desta práctica usaremos vasos de Dewar (1,5 L), un

termómetro e, en caso de ser necesaria, auga.

- Métodos

A mostra debe ter entre un 60 e un 65 % de humidade para este ensaio.

En caso de non alcanzar dita humidade, engádese auga. Introdúcese a

mostra nun vaso Dewar de 1,5 L ata enchelo, e insérese un termómetro para

7

controlar a temperatura. A evolución da temperatura mídese durante uns 6

días.

3. Resultados e discusión

3.1. Medidas in situ

Os datos do día 5/2 non son tomados en consideración para os cálculos

xa que estes foron insuficientes, ademais houbo un problema coa medida de

osíxeno debido a un atasco da sonda. Así pois, empregamos os datos

facilitados polo profesor para o cálculo de media e a desviación estándar,

para poder valorar segundo a posición as distintas etapas da compostaxe

(Táboa I).

Táboa I. Datos tomados in situ.

Posición Porta entrada

(1)

Porta

saída (2)

Pila

exterior

Saco

exterior

Datos de T (ºC)

Dato 1 43 39 32,7 9,6

Dato 2 39 38,8 29 10,4

Dato 3 - - 28,6 -

Media T (ºC) 41 38,9 30,1 10

Desv. Est. 2,83 0,14 2,26 0,57

Datos de Oxíxeno (%)

Dato 1 18,5 20,2 19,4 20,9

Dato 2 12,7 20,4 19,6 20,9

Dato 3 9,5 19 20,9 -

Media O2 (%) 13,57 19,87 19,97 20,9

Desv. Est. 4,56 0,76 0,81 0

8

3.2. Exemplo de cálculo das características da mostra 1A

- Humidade:

A porcentaxe de humidade da mostra calcúlase por diferenza de pesada

antes e despois do secado en estufa.

Peso mostra = Peso crisol con mostra – Peso crisol = 114,08 g –

81,73 g = 32,35 g mostra.

Auga en mostra = Peso crisol con mostra – Peso crisol con mostra

seca = 114,08 g – 92,66 g = 21,42 g auga na mostra.

Porcentaxe de humidade na mostra = ( Auga en mostra/Peso mostra

)*100 = (21,42 g Auga/32,35 g mostra)*100 = 66,21 % de humidade.

A porcentaxe de humidade de la mostra fresca se calcula por diferenza de

pesada tras deixar secar a mostra húmida durante un día a temperatura

ambiente. Os impropios son retirados de forma previa.

Peso compost húmido = Peso bandexa con compost húmido – Peso

bandexa = 5465 g – 1290 g = 4185 g compost húmido.

9

Auga en compost húmido = Peso compost húmido * Porcentaxe

medio de humidade = 4185 g * 0,65 = 2694,75 g auga en compost

húmido.

Auga perdida = Peso compost húmido – Peso compost fresco = 5465

g – 4375 g = 1090 g auga perdida.

Peso compost fresco = Peso compost húmido – Auga perdida = 4175

g – 1090 g = 3085 g compost fresco.

Auga en compost fresco = Auga en compost húmido – auga perdida =

2694,75 g – 1090 g = 1604,75 g auga en compost fresco.

Porcentaxe de humidade en compost fresco = (Auga en compost

fresco/Peso compost fresco)*100 = (1604,75 g auga/3085 g compost

fresco)*100 = 52 % de humidade en mostra fresca de compost.

- Materia orgánica total (MOT) ou sólidos volátiles (SV).

O contido en SV determinase por diferenza de pesada tras a calcinación.

Peso mostra seca = Peso crisol con mostra seca – Peso crisol = 92,66

g – 81,73 g = 10,93 g mostra seca.

10

Peso SV = Peso crisol con mostra seca – Peso crisol con cinzas =

92,66 g – 83,1 g = 9,56 g SV perdidos.

Porcentaxe de SV = (Peso SV/Peso mostra seca)*100 = (9,56 g/10,93

g)*100 = 87,47 % de SV no compost.

- Respirometría

Calculase la cantidade de mostra a tomar para ter una dispersión final de

concentración 2 g SV/L. Para elo faise unha dispersión inicial de 20 g de SV

en 5 L (4 g SV/L), da cal posteriormente farase una dilución 1:1 con auga.

11

3.3. Resultados globais para as 3 mostras (duplicados)

Mídense os principais parámetros que caracterizan ao compost (pH,

condutividade eléctrica, humidade, sólidos volátiles) (Táboa I). A partir de

devanditos parámetros podemos determinar se son adecuados para un

determinado uso ou non (ver 4.4. valoración dos resultados).

Táboa II. Parámetros da caracterización do compost.

A continuación se amosan os valores de DBO5 para as mostras 1 (Táboa

III, figura 1), 2 (Táboa IV, figura 2) e 3 (Táboa V, figura 3).

Mostra 1A 1B 2A 2B 3A 3B

pH

Mostra 7,35 7,37 8,92 8,83 9,05 9,22

Media 7,36 8,88 9,14

Desviación 0,01 0,06 0,12

Condutividade

eléctrica

(mS/cm)

Mostra 1623 1623 1148 1472 1237 1235

Media 1623 1310,00 1236,00

Desviación 0 229,10 1,41

H2O (%)

Mostra 66,2 62,9 65,5 65,4 72,8 73

Media 64,55 65,45 72,90


SV (%)

Mostra 87,5 87,4 66 69,4 71 71,9

Media 87,45 67,70 71,45


12

Mostra 1

Táboa III. Parámetros da caracterización do compost.

1A 1A' 1B

Escala (máximo,

mgO2 /L) 600 600 999

Volume/botella (mL) 150 150 100

Conc. (g SV/L) 2 2 2

Tempo (día) 1A 1A' 1B

0 0 0 0

1 67 77 111

2 116 141 143

3 180 215 224

4 222 267 256

5 244 299 235

13

Figura 1. DBO5 mostra 2.

Mostra 2

Táboa IV. DBO5 mostra 2.

2A 2A' 2B'

Escala (máximo, mg O2/L) 600 600 250



Tempo (día) 2A 2A' 2B'

0 0 0 0

1 35 35 42

2 64 64 64

3 109 109 95

4 138 135 117

5 145 154 135

0

50

100

150

200

250

300

350

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

DBO

5(mgO2/L)

Tempo(día)

Mostra1

1A 1A' 1B

14


Mostra 3

Táboa V. DBO5 mostra 3.

3A 3A' 3B

Escala (máximo, mgO2/L) 250 250 90



Tempo (día) 3A 3A' 3B

0 0 0 0

1 14 15 27

2 25 25 42

3 45 45 59

4 54 59 72

5 59 67 82

020406080100120140160180

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

DBO5(mgO2/L)

Tempo(dia)

Mostra22A 2A' 2B'

15


Test de autoquecemento. Determinación da estabilidade.

Mídese a temperatura das mostras ao longo do tempo (Táboa VI).

Táboa VI. Resultados do Rottegrade.

Temperatura segundo o día de ensaio

Día t (dia) 1A 1B 2A 2B 3A 3B Tamb

(ºC)

06/02/2018 13:30 0 20 20 16,99 17 19 19 21,2

07/02/2018 11:15 0,91 53,5 51 31 30,7 25 25 20

07/02/2018 18:00 1,19 54 56,7 36 35,5 27 26,5 21,2

08/02/2018 13:00 1,98 40 41,5 47,6 47,7 30,7 30,5 21,1

09/02/2018 10:30 2,88 41 48 54 54,5 33,9 33,3 21,1

09/02/2018 17:30 3,17 41 50 53,7 54 34 33,6 18,6

10/02/2018 12:30 3,96 64 58 53 54,6 34,1 33,6 19

12/02/2018 13:10 5,99 42 39,7 33,1 38,8 30,6 29 17,2

12/02/2018 17:30 6,17 41,6 39,3 32,4 34 30,4 28,9 17,7

0102030405060708090

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

DBO5(mgO2/L)

Tempo(dia)

Mostra33A 3B 3B'

16

Calcúlase o incremento de temperatura das mostras con respecto á

temperatura ambiente (Táboa VII).

Táboa VII. Incrementos de temperatura respecto a temperatura ambiente.

Incremento Temperatura (T muestra – Tamb)

1A 1B 2A 2B 3A 3B

-1,2 -1,2 -4,21 -4,2 -2,2 -2,2

33,5 31 11 10,7 5 5

32,8 35,5 14,8 14,3 5,8 5,3

18,9 20,4 26,5 26,6 9,6 9,4

19,9 26,9 32,9 33,4 12,8 12,2

22,4 31,4 35,1 35,4 15,4 15

45 39 34 35,6 15,1 14,6

24,8 22,5 15,9 21,6 13,4 11,8

23,9 21,6 14,7 16,3 12,7 11,2

Represéntanse os incrementos de temperatura (Figura 4).

17

Figura 4. Incrementos de temperatura Rottegrade.

3.4 Valoración global dos resultados

As medias de temperatura ofrecen pouca variabilidade entre as medidas,

e diminúen a medida que a mostra vai madurando, pasamos dunha media

de 41 Cº, que corresponde a mostra que está na entrada do composteiro,

ata 10 Cº para a do saco exterior (Figura 5). Isto ten sentido debido a que a

actividade microbiana vai diminuíndo a medida que diminúe a concentración

de substrato biodegradable.

-10

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7

Inc.Tª(ºC)

TEMPO(días)

1A1B2A2B3A3B

18

Figura 5. Evolución da temperatura no exterior.

Polo contrario, a media de porcentaxe de oxíxeno na mostra vai

aumentando (Figura 6), isto é indicativo que a aireación e maior na fase en

que o compost está a madurar ao aire libre, favorecendo a difusión de

oxíxeno a través do substrato orgánico.

Figura 6. Evolución da porcentaxe de oxíxeno no exterior.

Unha vez analizados no laboratorio, compre analizar as diferentes

variables analizadas:

19

Observamos un aumento paulatino do pH (Figura 7), ata chegar a 9,14, o

que e indicativo dun aumento da concentración de amonio, esperase que

este parámetro evolucione nun pequeno descenso e estabilizarase con

tempo.

Figura 7. Evolución do pH.

A condutividade tamén sufriu un descenso a medida que a o compost vai

madurando (Táboa VIII). Esta variable e altamente indicativa da súa

salinidade. Un exceso sería prexudicial para o enriquecemento do solo,

debido as propiedades fitotóxicas das sales e a perda de estrutura que pode

ocasionar un exceso de sales sódicas. Os sustratos de cultivo deben, polo

tanto manter un nivel de salinidade baixo. Débese intentar manter valores

por debaixo dos 1,5 dS/m (Masager A. et al, 2007). Os datos obtidos no

laboratorio corresponden con µS/cm. Polo tanto primeiro converteremos as

condutividades a dS/m para analizar a calidade do compost:

Táboa VIII. Conversión da condutividade das mostras a dS/m.

µS/cm dS/m

20

Mostra 1 1623 1,623

Mostra 2 1310 1,310

Mostra 3 1236 1,236

De acordo cos resultados obtidos no laboratorio imos obtendo un compost

de maior calidade a medida que vai madurando, ata o punto que as mostras

2 e 3 xa teñen una salinidade que se mantén por debaixo do valor máximo

recomendado (Figura 8).

Figura 8. Evolución da salinidade. Liña vermella: límite máximo compost de calidade.

A humidade aumenta lixeiramente ata un 72,9% (Figura 9), sobrepasando

límite de humidade máxima sen lixiviación. O exceso de humidade das

mostras 2 (pila) e 3 (saco) ten lóxica debido aos capítulos de choivas no

entorno da recollida de mostras xusto nas fechas de recollida. A diferenza da

mostra 1, que atópase no interior do composteiro. Polo tanto, a mostra

debería ser secada nun entorno protexido do exceso de precipitación.

Recomendase grados de humidade entre 35-45% para evitar excesos nos

costes de transporte (Masager A. et al, 2007).

21

Figura 9. Grao de humidade para cada mostra.

En canto a porcentaxe de sólidos volátiles compre dicir que existe una

diminución acusada na fase psicrófila, e logo un lixeiro aumento debido a

xeración dos mesmos na actividade mesófila (Figura 10).

Figura 10. Evolución da porcentaxe de sólidos volátiles (SV).

22

Na proba de Rottegrade (Figura 11) da mostra 1 obtemos dous máximos

relativos no día un e no día catro, con temperaturas superiores a 50 ºC e 60

ºC respectivamente. Na mostra 2, obtemos uns máximos entre os 2 e os 4

días que roldan os 55 ºC. Estas variacións bruscas de temperatura con

valores altos revelan que estamos ante un compost que inda non está

maduro. Pola contra, na mostra 3 (saco) observamos unha variación de

temperatura máis estábel, cuns cambios e temperaturas mais suaves onde o

máximo se atopa nos días 3 e 4, que apenas supera os 30 ºC, indicativo que

estamos ante un compost máis maduro.

Figura 11. Evolución da temperatura na proba do Rottegrade ao longo dos 6 días.

Ditos datos habería que contrastalos cun segundo estudio posto que non

sempre se estivo no rango óptimo de humidade (60-65%). O grado de

compactación podémolo valorar a través da densidade (Táboa IX), sendo

similar para cada réplica de mostra, inda que na mostra 3 houbo

discrepancia.

Táboa IX. Cálculo da densidade das mostras no Rottegrade.

Mostras 1A 1B 2A 2B 3A 3B

Densidade (Kg/L) 0,57 0,57 0,49 0,51 0,48 0,40

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5 6 7

Tempe

ratura(℃

)

Tempo(días)

1A

1B

2A

2B

3A

3B

Tamb(ºC)

23

Tendo en conta o incremento de temperatura respecto o da temperatura

ambiente pódese valorar a clase de estabilidade. (Brinton et al, 1995) (Figura

12).

Figura 12. Diferenza de temperaturas respecto á exterior. Clases de estabilidade Brinton.

Escollemos os máximos de temperatura para cada mostra (Táboa X).

Táboa X. Clases de estabilidade para cada mostra

Mostra Máximo

temperatura Clase Descrición de estabilidade

1A 45 I Compost recén mesturado

1B 39 II Compost inmaduro e con moita

actividade microbiana 2A 35,1 II

2B 35,4 II

3A 15,4 IV Compost maduro, estabilidade

moderada 3B 15 IV .

Polo tanto, quedándonos, para cada mostra, a clase mais baixa (Táboa

XI):

24

Táboa XI. Asignación clase de estabilidade para cada mostra.

Mostra Clase

1 I

2 II

3 IV

Establecendo a mostra 3 (saco) como un compost maduro

moderadamente estábel.

Estes datos deben compararse coa tasa de consumo específico (Táboa

XII).

Táboa XII. Cálculo de tasa de consumo específico para cada mostra.

Mostra 1 Mostra 2 Mostra 3

Media DBO5 (mg O2/L) 259,3 144,7 69,3

Desviación estándar 34,6 9,5 11,7

g SV/L 2 4 4

Tasa de consumo específico

(mg O2/g SV)

129,7 36,2 17,3

Este dato revélanos que o compost da mostra 3 está por debaixo dos 25

mg O2/g SV (DBO5) establecidos para consideralo un compost estábel e,

polo tanto, apto para o enriquecemento do solo. Polo tanto, confirmase cos

datos obtidos no Rottegrade, que nos revelaron que a mostra 3 é un

compost maduro, moderadamente estábel. Obsérvase unha diminución da

tasa de consumo específico a medida que a mostra vai evolucionando ata un

compost máis maduro (Figura 13).

25

Figura 13. Liña vermella: límite máximo da tasa de consumo específico para un compost de calidade.

4. Conclusións:

Podemos concluír que o compost que pertence ás mostras 1 (entrada) e 2

(pila exterior) non son aptas para empregarse como enmenda para solos.

Porén, a mostra 3 (saco) correspondese cun compost máis maduro, e

presenta unhas características axeitadas para ser engadida a solos de

agricultura, cumprindo as calidades establecidas en canto á tasa de

consumo específico de O2 (por debaixo dos 25 mg O2/g SV), unha clase de

estabilidade II e unha condutividade por debaixo dos 1,5 dS/m.

O proceso de maduración do compost estudado foi notabelmente

satisfatorio e poderíase usar en un principio, atendendo a os parámetros

estudados, como enmenda orgánica.

26

5. Bibliografía

- W.F. Brinton Jr, E. Evans, M.L. Droffner e R.B. Brinton. (1995). Standardized test for evaluation of compost self-heating. BioCycle, pp 64-69. - Masager Rodriguez A., Benito Capa M. (2007). Evaluación de la calidad del compost. Compostaje. Mundi-Prensa. Madrid. pp 287-304.

Informe prácticas residuos - UDC · 2018. 4. 6. · 3.2. Exemplo de cálculo das características...

Documents

Transcript of Informe prácticas residuos - UDC · 2018. 4. 6. · 3.2. Exemplo de cálculo das características...