Mathematical modeling of helminth eggs inactivation in pig (Sus domestica) manure from a backyard farm

• Sales-Pérez, Roger Emmanuel ^[1] ; Romero-Mota, Diana Ibeth ^[1] ; Alvarado-Lassman, Alejandro ^[1] ; Atenodoro-Alonso, Jesús ^[2] ; Méndez-Contreras, Juan Manuel ^[1]
  1. [1] Instituto Tecnologico de Orizaba

     Instituto Tecnologico de Orizaba

     México

     
  2. [2] Instituto Tecnológico Superior de Huatusco, Tecnológico Nacional de México, Huatusco, Veracruz, México.
• Localización: Renewable Energy, Biomass & Sustainability, ISSN-e 2683-2658, Vol. 4, Nº. 2, 2022, págs. 1-9
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Modelación matemática de la inactivación de huevos de helmintos en el estiércol de cerdo (Sus domestica) de una granja de traspatio
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    Los organismos patógenos presentes en el estiércol porcino pueden causar graves problemas medioambientales y sanitarios. Los cerdos son susceptibles de infección por microorganismos como coliformes fecales, Salmonella spp., protozoos y helmintos. Estos últimos se encuentran en zonas tropicales y subtropicales, donde son una fuente de riesgo para la salud asociada a un saneamiento deficiente debido a la contaminación del agua de riego agrícola y a la inadecuada eliminación final de los excrementos en el suelo. Por esta razón, es necesario tratar los residuos para que cumplan con los límites máximos permisibles establecidos en las normas oficiales y sean dispuestos correctamente. En este trabajo se determinaron los parámetros cinéticos del proceso de inactivación alcalina con diferentes concentraciones de CaO (10, 15 y 20 % m/m) y diferentes periodos de tiempo (0, 30, 60, 90 y 120 min). Además, se llevó a cabo la evaluación del producto DT (dosis de amoníaco y temperatura) para el proceso descrito, para lo cual se estudió el aumento del pH y la temperatura tras la adición de materia alcalina para la inactivación de huevos de helmintos totales en un sistema abierto. La modelización matemática se realizó con el modelo de Hom modificado para tratamientos químicos. Los resultados mostraron que el proceso utilizado tenía una eficacia del 94,7 % en la destrucción de los huevos de helmintos totales, de la que el 5,8 % se llevaba a cabo gracias al amoniaco y a la temperatura resultante (9,963 mg/L °C). Aunque el factor DT no fue la causa principal de la inactivación de los huevos de helmintos contribuyó favorablemente al proceso, además de la dosis de CaO aplicada (20 %).

  • English

    Pathogenic organisms in pig manure can cause serious environmental and health problems. Pigs are susceptible to infection by microorganisms such as fecal coliforms, Salmonella spp., protozoa, and helminths. The latter are found in tropical and subtropical zones, where they are a source of health risk associated with poor sanitation due to contaminated water for agricultural irrigation and the inadequate final disposal of excrements on the ground. For this reason, it is necessary to treat the waste so that it complies with the maximum permissible limits established in the official regulations and is disposed of correctly. In this work, the kinetic parameters of the alkaline inactivation process were determined with different CaO concentrations (10, 15, and 20% m/m) and different time periods (0, 30, 60, 90, and 120 min). In addition, the evaluation of the product DT (ammonia dose and temperature) was carried out for the described process, for which the increase in pH and temperature after the addition of alkaline matter was studied for the inactivation of total helminth eggs in a system open. The mathematical modeling was carried out with the Hom model modified for chemical treatments. The results showed that the process used had an efficiency of 94.7% in the destruction of whole helminth eggs, of which 5.8% was carried out thanks to the ammonia dose and the resulting temperature (9,963 mg/L °C). Although the DT factor was not the leading cause of the helminth eggs inactivation it contributed favorably to the process in addition to the applied CaO dose (20%).