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Resumen
El tratamiento de lixiviados es un proceso crucial para la gestión de residuos, estos líquidos altamente contaminantes contienen ácidos húmicos, nitrógeno amoniacal, metales pesados y sales inorgánicas. Entre los métodos más comunes de tratamiento se incluyen la sedimentación con arcillas, la ósmosis inversa, la evaporación natural y la evaporación forzada. Evaluar los métodos más comunes de tratamiento de lixiviados y desarrollo de un sistema experimental de evaporación forzada para la reducción del volumen de estos residuos, mejorando la eficiencia del proceso mediante el uso de energía térmica controlada y sistemas de monitoreo en tiempo real. Se realiza una revisión de los principales métodos de tratamiento de lixiviados, incluyendo osmosis inversa, sedimentación con arcillas, evaporación natural y evaporación forzada. Luego, se diseña y construye un prototipo experimental basado en evaporación forzada, el cual cuenta con domos triangulares de vidrio y metal inclinados a 45°, un sistema de regulación de caudal con válvulas y un sistema de generación térmica con resistencias a 100 °C. La adquisición de datos se gestiona mediante una ESP32 y sensores de temperatura tipo K con conversores Max6675, enviando información en tiempo real a la plataforma ThingSpeak. Se realizan pruebas experimentales con un flujo de 0,22 ml/seg durante 9 horas diarias, monitoreando radiación solar, temperatura y humedad relativa. Se determina que la evaporación forzada incrementa significativamente la eficiencia del proceso, logrando reducir el volumen de lixiviados en un 90%. La hora solar pico se identifica entre las 12:00 y 13:00 horas, con una radiación superior a 900 W/m². El lixiviado en el reservorio alcanza temperaturas de 38 a 39 °C, mientras que, en el domo principal, se asegura el cambio de fase a partir de la inyección de energía térmica. La evaporación forzada es una alternativa eficiente para la reducción del volumen de lixiviados, superando las limitaciones de la evaporación natural en cuanto a dependencia climática y espacio requerido. El diseño del prototipo experimental demostró ser funcional, facilitando la regulación del caudal y la aplicación controlada de energía térmica.
evaporación
Abstract
Leachate treatment is a crucial process for waste management, these highly polluting liquids contain humic acids, ammonia nitrogen, heavy metals and inorganic salts. Common treatment methods include clay sedimentation, reverse osmosis, natural evaporation and forced evaporation. To evaluate the most common methods of leachate treatment and develop an experimental forced evaporation system for the reduction of the volume of these wastes, improving the efficiency of the process using controlled thermal energy and real time monitoring systems. A review of the main leachate treatment methods, including reverse osmosis, clay sedimentation, natural evaporation and forced evaporation, is carried out. Then, an experimental prototype based on forced evaporation is designed and built, which has triangular glass and metal domes inclined at 45°, a flow regulation system with valves and a thermal generation system with 100 °C resistors. Data acquisition is managed by an ESP32 and K-type temperature sensors with Max6675 converters, sending real-time information to the ThingSpeak platform. Experimental tests were carried out with a flow rate of 0.22 ml/sec during 9 hours per day, monitoring solar radiation, temperature and relative humidity. It is determined that forced evaporation significantly increases the efficiency of the process, reducing the volume of leachate by 90%. The peak solar hour is identified between 12:00 and 13:00 hours, with a radiation of more than 900 W/m². The leachate in the reservoir reaches temperatures of 38 to 39 °C, while, in the main dome, phase change is ensured from the injection of thermal energy. Forced evaporation is an efficient alternative for leachate volume reduction, overcoming the limitations of natural evaporation in terms of climate dependence and space requirements. The design of the experimental prototype proved to be functional, facilitating flow regulation and controlled application of thermal energy.
forced evaporation, evaporation efficiency.
En la actualidad, la gestión adecuada de los residuos y su impacto ambiental han cobrado
gran relevancia en el desarrollo sostenible. Uno de los principales desafíos en este
ámbito es el manejo de los lixiviados, líquidos generados a partir de la descomposición
de residuos sólidos en los rellenos sanitarios y vertederos. Estos líquidos contienen
una alta carga de contaminantes, incluyendo metales pesados, materia orgánica y
compuestos tóxicos, los cuales pueden representar un riesgo significativo para los
ecosistemas y la salud humana si no son tratados de manera eficiente. El tratamiento de
lixiviados es un proceso complejo debido a la variabilidad de su composición química y
su alta concentración de contaminantes. Factores como las condiciones climáticas, el
tipo de residuos depositados y el tiempo de almacenamiento influyen en la generación y
características de estos líquidos. En este contexto, es fundamental desarrollar estrategias
que permitan mitigar el impacto ambiental de los lixiviados mediante tecnologías
eficientes y sostenibles de tratamiento y control. La implementación de sistemas de
control automático e inteligente ha demostrado ser una herramienta clave para mejorar
la eficiencia de los procesos de tratamiento de aguas residuales, como se expone en
[1], donde se integran sensores, sistemas de control difuso y plataformas de monitoreo
para regular variables críticas en plantas de tratamiento. Además, el uso de modelos
computacionales, como el System Advisor Model (SAM), también ha permitido evaluar
la viabilidad técnica y económica de soluciones energéticas y ambientales, incluyendo
el aprovechamiento de residuos orgánicos, lo cual puede extrapolarse al tratamiento de
lixiviados [2].
Este proyecto se enfoca en el análisis y tratamiento de lixiviados generados en un sitio
específico, evaluando su composición y explorando alternativas para su manejo adecuado.
Se emplean diversas metodologías de caracterización fisicoquímica para identificar los
principales contaminantes presentes y determinar los procesos más adecuados para su
remediación. Además, se analiza la viabilidad de distintas tecnologías de tratamiento,
incluyendo procesos biológicos, fisicoquímicos y de adsorción, con el objetivo de reducir
la toxicidad y minimizar el impacto ambiental de estos efluentes. El uso de sensores
ambientales y sistemas de monitoreo remoto también puede contribuir al control eficiente
de variables asociadas a la generación de lixiviados, como la temperatura, la humedad o
la calidad del aire, lo cual ha sido demostrado en contextos educativos y ambientales [3].
Se busca proporcionar herramientas y conocimientos que permitan mejorar la gestión
de lixiviados, optimizando los procesos de tratamiento y promoviendo prácticas más
sostenibles en la disposición final de residuos [4]-[6]. Se pretende contribuir a la
reducción de la contaminación ambiental y al desarrollo de estrategias más eficientes
para el manejo de estos efluentes en el contexto de la gestión integral de residuos sólidos.
