vvEFA United States Environmental Protection Agency Office of Water Washington, D.C. EPA832-F-99-066 Septiembrede1999 Folleto de tecnologia del uso eficiente del agua Inodoros de compostaje DESCRIPCION Los inodoros de compostaje fueron comercializados por primera vez en Suecia y han sido una tecnologia arraigada por mas de treinta afios y, posiblemente, por mas tiempo en la forma de estructuras de construction en el sitio. Debido a que requieren poco o nada de agua, los inodoros de compostaje pueden proveer una solution a problemas ambientales y sanitarios en areas sin alcantarillado, en zonas rurales y sub-urbanas, tanto en paises desarrollados como en vias de desarrollo. Un si sterna de inodoro de compostaje (o biologico) contiene y procesa excrementos, papel higienico, materiales que contienen carbono y, a veces, desechos de comida. A diferencia de un sistema septico, el sistema de inodoro de compostaje requiere condiclones no saturadas de humedad en las cuales las bacterias aerobicas puedan descomponer los residues. Este proceso es similar al compostaje de residues de jardin. De estar bien mantenidos y ser de tamafio correcto, un inodoro de compostaje puede descomponer del 10 al 30 % del volumen original de los residues. De acuerdo con las normas estatales y locales el material resultante, cuya textura es semejante a la de la tierra, y el cual se denomina humus, por ley debe ser enterrado, o removido por personal con licencia para el transports de residues septicos. Los profesionales de salud publica estan empezando a reconocer la necesidad de contar con metodos adecuados para el tratamiento de los residues humanos y su reciclaje que sean beneficos para el medio ambiente. El inodoro de compostaje es un sistema sin utilization de agua que tiene caracteristicas excelentes para las siguientes aplicaciones (pero cuyo uso no esta limitado a estas): areas distantes en donde el agua es escasa, o en zonas en donde la percolation es lenta, el nivel del agua freatica es elevado, el suelo es poco profundo, o el terreno es abrupto. Debido a que los inodoros de compostaje eliminan la necesidad de inodoros con descarga de agua, esto reduce significativamente el uso de la misma y brinda la oportunidad de reciclar nutrientes que son valiosos para las plantas. Aunque existen muchos disefios diferentes de inodoros de compostaje, y estos continuan evolucionando, el concepto basico es aun el mismo. El objetivo principal de un sistema de inodoro de compostaje es el contener, inmovilizar o destruir organismos patogenos y asi reducir a niveles aceptables el riesgo de infection, sin contaminar el medio ambiente y sin efectos negatives en la vida de sus habitantes. Esto debe llevarse a cabo de una manera que sea consistente con buenas practicas de saneamiento (para reducir al minimo la disponibilidad del ------- excremento a vectores de enfermedades tales como moscas, y el contacto humano con excrementos no procesados), para asi generar un producto final inofensivo y razonablemente seco que pueda manejarse con un riesgo minimo. Un inodoro de compostaje es un envase con buena ventilation que provee el medio optimo para que se realice la descomposicion biologica y fisica del excremento humedo pero no saturado, en condiciones aerobicas controladas y sanitarias. Algunos inodoros son unidades grandes que requieren un sotano para su instalacion. Otros son dispositivos pequefios construidos en el piso del bafio. En el proceso de compostaje la materia organica se transforma mediante las bacterias y los hongos que ocurren naturalmente, descomponiendo el excremento a un producto final oxidado parecido al humus. Estos organ! smos crecen vigorosamente con aereacion, sin necesidad de agua o productos quimicos. Varies controles de proceso manejan factores ambientales (aire, calor, humedad) para optimizar el proceso. Las variaciones principales del proceso son el compostaje continue y el compostaje intermitente. Los sistemas de compostaje continue (que incluyen marcas tales como CIS, Clivus Multrum, Phoenix, Biolet, SunMar, etc.) son de una sola camara que recibe el excremento de la zona superior y permite la remocion del producto final desde el fondo. Los sistemas de compostaje intermitente o por tandas (que incluyen los de Carousel, Vera, y casi todos de los composteros construidos en el sitio por el mundo entero) son en realidad dos o mas unidades de compostaje que se llenan y se dejan madurar sin la adicion continua de nuevo excremento, el cual posiblemente esta contaminado con patogenos. El sistema intermitente mas comun es el de doble cajon de concrete, aun cuando varies sistemas usan bidones de polietileno de 55 gal ones en los cuales se realiza el proceso. APLICABILIDAD Se pueden usar sistemas de inodoros de compostaje en casi todos los lugares en donde se pueda usar un inodoro con descarga de agua. Tipicamente han sido usados en casas de campo de uso estacional, casas en areas remotas en donde no se pueden usar inodoros con descarga de agua, en areas de recreation, etcetera. Las ventajas del uso de inodoros de compostaje son las siguientes: • En cuanto al costo es mas efectivo el tratar residues en el sitio que construir y mantener un sistema central de alcantarillado al cual se deben transporter los residues. • No se malgasta agua como medio de transporte para vaciar el inodoro. • Se retienen los elementos nutritives (nitrogeno y fosforo) en ciclos biologicos cerrados sin ocasionar problemas a cuerpos receptores de agua. Existen muchos informes del uso exitoso de inodoros sin agua (los de compostaje, de incineration, quimicos, y de letrina). A continuation se describen algunos ejemplos de experiencias exitosas. Reemplazo de sistemas existentes de disposition Una familia de cuatro miembros tenia un sistema defectuoso de disposition de desechos en su vivienda localizada en una zona urbana. La familia vivia en un lote pequefio, con terreno insuficiente para construir el sistema de disposition necesario para su consumo de agua. Un inodoro sin agua fue instalado, junto con un sistema de disposition para tratar las aguas de lavado de contamination moderada (aguas "grises"), cuya capacidad era menor en un 35%. ------- Rehabilitation de un sistema existente de disposition Un sistema de disposition en un barrio residential tenia un historial de fugas a la superficie por causa de sobrecargas. Estas fueron reducidas con la instalacion de un inodoro sin consumo de agua, junto con dispositivos de conservation de agua para los componentes de plomeria. Remodelacion Se instalo un inodoro sin agua en un sotano cerca a la estancia familiar por ser mas practice que el instalar plomeria y una bomba para el transporte de los residues a una fosa septica. Inodoros solares sin agua en Colorado Park La Direction de Salud de Colorado tenia la necesidad de proveer inodoros adecuados a las areas perifericas de una zona recreativa de 7,300 hectareas (18,000 acres). Las opciones que se consideraron incluyeron el instalar lineas de alcantarillado y de distribution de agua, o el instalar inodoros quimicos y letrinas de cajon. Sin embargo, estas opciones podian aumentar el problema por requerir un mantenimiento continuo, tener altos costos de uso de sustancias quimicas, necesitar excavation y bombeo costosos, y la posibilidad de contamination del agua subterranea. Al enfrentar este dilema, la Direction de Salud de Colorado instalo inodoros de compostaje para descomponer los residues sin uso de agua, substancias quimicas, contamination, o generation de malos olores. El compostaje resultante de los residues descompuestos era similar a la tierra humica y represento una reduction considerable del volumen. Directamente debajo de la descarga del inodoro se encontraba un tanque grande en donde se colocaba materia organica tal como los recortes de hierba, papel, y hojas. El residue era descompuesto en forma lenta en el fondo del tanque por las bacterias que son naturales en la materia residual. Se instalo un ventilador con energia electrica obtenida de una celda fotovoltaica pequefia ubicada en el techo de cada bafio (de construction de ladrillo y concrete) para sacar los vapores producidos en el tanque. Se proveyo servicio tanto a los inodoros de hombres como de mujeres mediante un tanque unico que podia manejar hasta 40,000 usos por afio, y de esta manera se proporcionaron instalaciones de inodoros que eran de gran necesidad en esas areas remotas. VENTAJAS Y DESVENTAJAS Se enumeran a continuation algunas ventajas y desventajas de los sistemas de inodoros de compostaje. Ventajas • Los sistemas de inodoros de compostaje no requieren agua para su descarga, y reducen asi el consumo domestico de la misma. • Estos sistemas reducen la cantidad y la concentration de las aguas residuales que necesitan contar con metodos de disposition en el sitio. • Son especialmente adecuados para nuevas construcciones en sitios remotos en donde los sistemas convencionales no son factibles para uso en el punto de generation del residue. • Los sistemas de inodoros de compostaje consumen poca energia. • Los sistemas son auto-contenidos, eliminando la necesidad del transporte de residues para su tratamiento o la disposition. • El compostaje de residues humanos para ser enterrados alrededor de las raices de arboles y plantas no comestibles mantiene el reciclaje productive de los residues organicos al medio ambiente. ------- VENTILACION DE AIRE INODORO ESCOTILLA DE INSPECCION DE LA PILA DE COMPOSTAJE ESCOTILLA DE ACCESO AL LiQUIDO DEL COMPOSTAJF CAJA DE CONTROL- CONDUCTO DEL INODORO PILA DE COMPOSTAJE COMPOSTAJE TANQUE DE ALMACENAJE DEL LiQUIDO DE COMPOSTAJE Fuente: Adaptado de Clivus Multrum, Inc., 1994. FIGURA 1 INODORO DE COMPOSTAJE Los sistemas de inodoros de compostaje pueden aceptar desechos de cocina y reducir asi la cantidad de basura casera. En varies estados, la instalacion de sistemas de inodoros de compostaje permite al duefio de la propiedad instalar un campo de drenaje de menor tamafio, minimizando los costos y la alteracion del paisaje. Los sistemas de inodoros de compostaje reducen la descarga de efluentes con nutrientes y organismos patogenos a los costa y la alteracion del paisaje. Los sistemas de inodoros de compostaje reducen la descarga de efluentes con nutrientes y organismos patogenos a los suelos, el agua superficial y el agua subterranea. Desventajas • El mantenimiento de sistemas de inodoros de compostaje requiere una mayor responsabilidad y compromiso por parte de los usuarios y de los duefios en comparacion • La remocion del producto final es un trabajo desagradable si el sistema no esta instalado o mantenido en forma correcta. • En la mayoria de los casos hay que usar, ademas del inodoro de compostaje, un sistema de tratamiento para aguas "grises". • Las unidades de menor tamafio pueden no tener una capacidad suficiente para aceptar cargas altas. • El mantenimiento inadecuado hace dificil la limpieza, y puede crear riesgos a la salud y problemas de males olores. ------- El usar un producto que no ha sido tratado adecuadamente para acondicionar el suelo puede tener consecuencias de salud. Puede haber factores esteticos debido a que en algunos sistemas se puede ver el excremento. Cuando hay demasiado liquido residual (lixiviado) en la camara de compostaje, el proceso se puede interrumpir si no se hace el drenado y el mantenimiento en forma apropiada. La mayoria de los sistemas de inodoros de compostaje requieren una fuente de energia electrica. Los sistemas que no estan bien instalados o mantenidos pueden producir malos olores o material no procesado. La unidad de compostaje necesita ser construida para lograr la separation de las fracciones solida y liquida, y para producir un material de humus estable con un contenido de coliformes fecales menor a 200 NMP por gramo. Una vez que se ha drenado o evaporado el lixiviado, los solidos humedos pero no saturados son descompuestos por los organismos aerobicos usando oxigeno molecular. Se pueden agregar aditivos de abultamiento para proveer espacio para la aeration y la colonization de los microbios. En algunos inodoros de compostaje se calienta la camara de compostaje por medio de energia solar o electrica para proporcionar y mantener la temperatura optima para su uso durante todo el afio. DESEMPENO CRITERIOS DE DISENO Los componentes principales de un inodoro de compostaje (vease la Figura 1) son: • Un reactor de compostaje conectado a un inodoro seco o de micro-descarga de agua. • Una entrada de aire con criba y un sistema de extraction de gases (generalmente inducida con un ventilador) para eliminar olores, calor, dioxido de carbono, vapor de agua, y los subproductos de la descomposicion aerobica. • Un mecanismo para proveer la ventilation necesaria para mantener los organismos aerobicos en la camara de compostaje. • Una manera de drenar y manejar el liquido y el lixiviado excesivos (opcional). • Controles del proceso para optimizar y facilitar el manejo de los procesos. • Una escotilla de acceso para remover el producto final. Hay varies factores que afectan la tasa de compostaje. Los factores mas importantes se discuten a continuation: • Microorganismos: Los microorganismos predominantes son una poblacion mixta de bacterias y hongos. La presencia de estos microorganismos esta directamente ligada a las condiciones ambientales en la materia del compostaje. • Humedad: La humedad ayuda a los microorganismos a hidrolizar los compuestos organicos complejos a compuestos mas simples antes de ser metabolizados. La humedad se debe mantener en el rango entre 40% y 70%, siendo el optimo aproximado del 60%. • pH: En sistemas de inodoros de compostaje, el pH tipicamente no es una preocupacion para el duefio o el operador aun cuando el pH se reduce inicialmente por la formation de acidos organicos. Otros procesos bioquimicos hacen la compensation del producto final, aumentando el pH a un valor neutro. En general, el pH optimo es entre 6.5 y7.5. ------- TABLA 1: TIEMPOS TlPICOS DE SUPERVIVIENCIA DE PATOGENOS A TEMPERATURAS ENTRE 20° Y 30°C EN VARIOS AMBIENTES Patogenos Bacteria Coliformes fecales3 Salmonella (spp.)a Shigella3 Vibrio choleraeb Protozoos Quistes de E. histolytica Helmintos Huevos de A. lumbricoides Virus3 Virus entericosc Tiempo de supervivencia, dias Aguas dulces y residuales < 60, generalmente < 30 < 60, generalmente < 30 < 30, generalmente < 10 < 30, generalmente < 10 < 30, generalmente < 15 Muchos meses < 120, generalmente < 50 Cosechas < 30, generalmente < 15 < 30, generalmente < 15 < 10, generalmente < 5 < 5, generalmente < 2 < 10, generalmente < 2 < 60, generalmente < 30 < 60, generalmente < 15 Suelo < 120, generalmente < 50 < 120, generalmente < 50 < 120, generalmente < 50 < 120, generalmente < 50 < 20, generalmente < 10 < Muchos meses < 100, generalmente < 20 En agua salada la supervivencia de los virus es menor y la supervivencia de las bacterias es mucho menor que en agua dulce. La supervivencia de V. cholerae en ambientes acuaticos es un tema incierto en la actualidad. Incluye polio, echo.y el virus coxsackie. Fuente: Adaptado de Crites and Tchobanoglous, 1998. • Proportion entre el carbono y el nitrogeno (C/N): Para la utilization completa del nitrogeno de la orina se necesita una cantidad adecuada de carbono (aproximadamente 30 partes de carbono por cada parte de nitrogeno). Sin embargo, como la mayoria de la orina es drenada al fondo del compostero y removida, esto no es un problema tan significativo como generalmente se reporta en la literatura. • Aireacion: El mantener un ambiente aerobico es el factor de mayor importancia para el crecimiento de los micro- organismos, la reduction de la humedad excesiva, y el minimizar la perdida de nitrogeno por la volatilization del amoniaco. Se puede mejorar la aereacion por medio de la mezcla mecanica o con la adicion al compostaje de virutas de madera o aserrin. • Manejo: Como es el caso de todos los sistemas de tratamiento de agua residual, el manejo apropiado del sistema es critico para que los sistemas de compostaje sean eficientes. Los dos parametros principales en el proceso de compostaje que realizan la destruction de los organismos patogenos son: • El efecto antibiotico: Microbios y otros organismos aerobicos mas avanzados crecen en la pila de compostaje durante el proceso de descomposicion, lo cual da como resultado la sintesis de substancias que son toxicas para la mayoria de los organismos patogenos. • El tiempo: La mayoria de los micro- organismos patogenos no sobreviven cuando estan expuestos por un periodo extenso de ------- tiempo a un medio desfavorable. Sin embargo, es critico tener precauciones cuando se usa el producto final del compostaje y el liquido residual porque existe la posibilidad de que algunos patogenos sobrevivan. La Tabla 1 presenta los tiempos tipicos de supervivencia de patogenos en varies ambientes, a temperaturas entre 20° y 30°C. Las especificaciones minimas de materiales, disefio, construction y desempefio de los sistemas de inodoros de compostaje, las dicta el Estandar ANSI/NSF 41-1998 para Sistemas de Tratamiento Sin Saturation Liquida (American National Standard/NSF International Standard ANSI/NSF 41-1998: Non-Liquid Saturated Treatment Systems). OPERACION Y MANTENIMIENTO La disposition de residues crudos ha sido historicamente un problema desde el punto de vista de manejo. La remocion de residues de cajas o fosas ha creado derrames accidentales y siempre es una tarea dificil. For esta razon los administradores de instalaciones de tratamiento aprecian el concepto del compostaje del excremento humano. Las consideraciones gerenciales para inodoros de compostaje incluyen la adquisicion de information sobre el mantenimiento anual requerido, la administration y operation, el control y el aseguramiento de calidad, el mantenimiento de expedientes, y el entrenamiento. En general, para la operation y mantenimiento de sistemas de inodoros de compostaje no se requieren tecnicos con entrenamiento ni operadores de plantas de tratamiento. Sin embargo, la operation y mantenimiento rutinarios son de mayor importancia ya que cualquier si sterna depende de un manejo responsable. En climas frios, todos los inodoros de compostaje deben ser calentados a temperaturas especificadas por el fabricante o el disefiador. Los sistemas de inodoros de compostaje pueden requerir aditivos organicos de abultamiento como recortes de hierba, hojas, aserrin o paja finamente cortada. Esto ayuda al compostaje por cuanto provee una fuente de carbono para las bacterias y mantiene la porosidad de la pila para la distribution apropiada del aire. Si el inodoro se usa cada dia, se recomienda agregar aditivos de abultamiento por lo menos cada dos dias. Se recomienda la mezcla o el rastrillado periodicos para sistemas con una camara unica de uso continue. El otro paso requerido para mantenimiento es la remocion del producto final (puede ser desde cada 3 meses para un sistema domiciliario, hasta cada dos afios para un sistema grande centralizado). Si el compostaje se ha llevado a cabo en forma correcta, el producto final debe no ser desagradable ni peligroso de manejar. Se deben tomar las precauciones adecuadas en el manejo del material de humus. La disposition de todos los materiales residuales se debe hacer de acuerdo con las normas estatales y locales. COSTOS El costo de un sistema de inodoros de compostaje depende del fabricante y el tipo de disefio. Aunque el principle del tratamiento de los residues es el mismo, hay variaciones de disefio en los metodos de contention del excremento, la aeration, y otros aspectos del sistema. Los aspectos principales que determinan el costo son el valor de los equipos, los cimientos de la estructura, las conexiones electricas, y el trabajo laboral de instalacion. Para una vivienda con dos adultos y dos nifios que se use todo el afio, el costo de un sistema de inodoros de compostaje podria estar dentro del ------- rango de $1,200 a $6,000 depend!endo del sistema. Los sistemas de viviendas campestres disefiados para uso estacional estarian en el rango de $700 a $1,500. Los sistemas de gran capacidad para uso publico pueden costar hasta $20,000, o mas. Sin embargo, los sistemas construidos en el sitio, como por ejemplo los sistemas de doble caja construidos con bloques de concrete tienen un costo que corresponde al costo de los materiales y el trabajo laboral requerido. Generalmente se requiere un tanque septico y un sistema de absorcion al terreno o un sistema de drenaje subsuperficial para manejar las aguas domesticas provenientes del lavado (aguas "grises"). REFERENCIAS 1. Clivus Multrum, Inc. 1994. "When Nature Calls... It Calls Clivus®." Clivus Multrum, Inc. Lawrence, Massachusetts. Winthrop Rockefeller Foundation. Little Rock, Arkansas. Guttormsen, D. 1979. "Evaluation of Compost Toilets—A Field and Laboratory Update." Individual Onsite Wastewater Systems: Proceedings of the Sixth National For more information contact: Municipal Technology Branch, U.S. EPA, Mail Code 4204, 401 M St., S.W., Washington, D.C., 20460, Conference. Ann Arbor Science Publishers, Inc. Ann Arbor Michigan. Hoxie, D. C. and W. W. Hinckley. 1977. "Factors Affecting Acceptance of Waterless Toilets—The Maine Experience." Individual Onsite Wastewater Systems: Proceedings of the Fourth National Conference. National Sanitation Foundation (NSF). 2. Cook, B. 1981. 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Struss; J. T. Bandy; and R. J. Scholze. April 1984. "Appropriate Technologyfor Treating Wastewater at Remote Sites on Army Installations: Preliminary Findings." USACERL Technical Report N-160. USACERL. Champaign, Illinois. INFORMACION ADICIONAL Creative Energy Technologies Carsten Ginsburg lOGerty'sPath Summit, NY 12175 Jade Mountain Inc. Wes Kennedy P.O. Box 4616 Boulder, CO 80306 Sun-Mar Corporation Fraser Sneddon 5035 North Service Road, Unit C9-C10 Burlington, ON L8N 2Y9 Para mayor information, contactarse con: Municipal Technology Branch U.S. EPA Mail Code 4204, 401 M St., S.W. Washington, D.C., 20460 IMTB Excttence fri compfance through optimal technftral sojuttora^ MUNICIPAL TECHNOLOGY ------- |