Caracterización de los Sistemas de Tratamiento de Riles en

UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILE
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS
ESCUELA DE INGENIERÍA EN ALIMENTOS
Caracterización de los Sistemas de
Tratamiento de Riles en la Industria Lechera
y Propuestas de Mejora
Memoria presentada como parte de los
requisitos
para
optar
al
Ingeniero en Alimentos
Francisco Javier Casas Cárdenas
VALDIVIA - CHILE
2009
título
de
Profesor patrocinante
Sr. Bernardo Carrillo López
Ingeniero Agrónomo, Master en Ciencia e
Ingeniería en Alimentos
Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos
Facultad de Ciencias Agrarias
Profesores informantes
Sra. Marcia Costa Lobo
Ingeniero Civil Bioquímico
Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos
Facultad de Ciencias Agrarias
Sra. Renate Schöbitz Twele
Tecnólogo Médico, M. Sc.
Instituto de Ciencias y Tecnología de los Alimentos
Facultad de Ciencias Agrarias
Agradecimientos
A mi familia por confiar en mí y dejarme despegar de mi hogar.
A la escuela de Ingeniería en Alimentos y a todo el cuerpo técnico y académico del
Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos, por aportar cada uno directa e
indirectamente un granito de arena en este gran logro.
A mis profesores informantes Sra. Marcia y Sra. Renate por tener la amabilidad y
disposición de colaborar en este estudio.
A la profesora Marcia Costa como directora del proyecto M7P4, denominado “Manejo
Eficiente de los Residuos Industriales Líquidos (riles) en la Industria Láctea” y al
Consorcio Tecnológico de la Leche, sin el cual esta memoria no habría tenido frutos.
A todos los amigos conocidos durante mi vida universitaria a los cuales no nombraré
por que correría el riesgo que se me olvide alguno, gracias por su amistad y apoyo que
sentí cada día.
A Karla por su apoyo y amor durante esta vida universitaria creo que sin ti hubiese sido
muy difícil esta meta, has sido y serás mi cable tierra a este mundo, este logro es tanto
tuyo como mío.
Finalmente agradezco a mi profesor patrocinante, Sr. Bernardo Carrillo por haberme
acogido como uno de sus alumnos tesistas, por cada uno de sus consejos, el tiempo
invertido en este estudio, su apoyo y dedicación, se lo agradezco infinitamente. Como
ya se lo he dicho directamente, gracias amigo.
i
ÍNDICE DE MATERIAS
Capítulo
Página
1
RESUMEN
1
2
SUMMARY
2
3
INTRODUCCIÓN
3
4
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
5
4.1
Situación lechera nacional
5
4.1.1
Industria láctea chilena
6
4.2
Residuos industriales
8
4.2.1
Residuos industriales líquidos
8
4.2.2
Residuos industriales líquidos en la industria alimentaria
10
4.2.2.1
Residuos industriales líquidos en la industria lechera
10
4.3
Tratamiento de residuos industriales líquidos
13
4.3.1
Sistemas de tratamiento para efluentes de industrias lácteas
16
4.3.1.1
Pre-tratamiento
16
4.3.1.2
Tratamiento primario
18
4.3.1.2.1
Sedimentación
18
4.3.1.2.2
Coagulación y floculación
19
4.3.1.2.3
Flotación
20
4.3.1.3
Tratamiento secundario
22
4.3.1.3.1
Procesos aeróbicos
23
4.3.1.3.2
Procesos anaeróbicos
25
4.3.1.3.3
Antecedentes sobre sistemas de tratamiento anaeróbico en la
4.3.1.4
industria láctea
26
Tratamiento terciario
28
ii
4.4
Alternativas para el tratamiento de efluentes
29
4.4.1
Reutilización de efluentes
30
4.4.2
Procesos avanzados
32
4.4.2.1
Precipitación química
32
4.4.2.2
Procesos electroquímicos
33
4.4.2.3
Electrocoagulación
34
4.4.2.4
Adsorción con carbón activo
36
4.4.2.5
Tecnologías de membrana
37
4.5
Normas de emisión de residuos industriales líquidos
39
4.5.1
Norma de emisión de residuos industriales líquidos a sistemas de
alcantarillado. Decreto Supremo N° 609/1998.
4.5.1.1
Límites máximos permitidos bajo el D.S. N° 609, relevantes a la
industria láctea
4.5.2
40
41
Norma de emisión para la regulación de contaminantes asociados
a las descargas de residuos líquidos a aguas marinas y
continentales superficiales. Decreto Supremo N° 90/ 2000.
4.5.2.1
Límites máximos permitidos bajo el D.S. N° 90, relevantes a la
industria láctea
4.5.3
43
44
Norma de emisión de residuos líquidos a aguas subterráneas.
D.S. N° 46/2002.
47
4.6
Índices analíticos medibles en aguas y aguas residuales
48
4.6.1
Componentes físicos
49
4.6.1.1
Sólidos totales (sólidos sedimentables + material en suspensión)
49
4.6.1.2
Temperatura
50
4.6.1.3
Color y turbiedad
50
4.6.2
Componentes químicos
51
4.6.2.1
Fósforo y nitrógeno
51
4.6.2.2
pH
52
4.6.2.3
Alcalinidad
53
4.6.3
Componentes biológicos
53
4.6.3.1
Demanda bioquímica de oxígeno (DBO5)
54
4.6.3.2
Demanda química de oxígeno (DQO)
54
iii
4.6.3.3
Relación entre DBO5 y DQO
54
5
MATERIAL Y MÉTODO
56
5.1
Ubicación del estudio
56
5.2
Elaboración y validación del instrumento de evaluación
57
5.3
Análisis de los datos obtenidos a través de la pauta de evaluación
58
6
PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
59
6.1
Planta A-1
59
6.1.1
Fuentes generadoras de riles planta A-1
60
6.1.1.1
Recepción de leche cruda y silos de almacenamiento
60
6.1.1.2
Descremado, estandarización y pasteurización
60
6.1.1.3
Evaporadores
61
6.1.1.4
Producción
61
6.1.2
Tratamiento de riles planta A-1
61
6.2
Planta A-2
71
6.2.1
Fuentes generadoras de residuos líquidos planta A-2
72
6.2.1.1
Recepción de leche cruda
72
6.2.1.2
Descremado y pasteurización
72
6.2.1.3
Fabricación de mantequilla
73
6.2.1.4
Concentración de leche
73
6.2.1.5
Secado de la leche
73
6.2.2
Tratamiento de residuos industriales líquidos en la planta A-2
73
6.3
Planta B-1
78
6.3.1
Fuentes generadoras de residuos líquidos en la planta B-1
80
6.3.2
Tratamiento de residuos industriales líquidos en la planta B-1
80
6.3.3
Análisis realizados en la planta B-1
88
6.4
Planta A-3
90
6.4.1
Fuentes generadoras de residuos líquidos planta A-3
91
6.4.2
Tratamiento de residuos industriales líquidos en la planta A-3
91
6.5
Planta C-1
100
6.5.1
Fuentes generadoras de residuos líquidos planta C-1
101
iv
6.5.2
Tratamiento de residuos industriales líquidos en la planta C-1
101
6.6
Planta B-2
104
6.6.1
Fuentes generadoras de residuos líquidos planta B-2
105
6.6.2
Tratamiento de residuos industriales líquidos en la planta B-2
105
6.7
Planta A-4
109
6.7.1
Fuentes generadoras de residuos líquidos planta A-4
110
6.7.2
Tratamiento de residuos industriales líquidos en la planta A-4
110
7
CONCLUSIONES
127
8
BIBLIOGRAFÍA
129
ANEXOS
136
v
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro
1
Página
Producción y recepción de leche en miles de litros. Años: 19902007.
2
6
Valores representativos de la DBO5 para algunos productos
lácteos
11
3
Consumo estimado de agua en los principales productos lácteos
12
4
Tipos de tratamientos de aguas residuales
14
5
Contaminantes fiscalizados en la industria láctea según la C.I.I.U.
41
6
Límites máximos permitidos para descargas de efluentes que se
efectúan a redes de alcantarillado que cuenten con plantas de
tratamiento de aguas servidas
7
Límites máximos permitidos para la descarga de residuos líquidos
a cuerpos de agua fluviales
8
42
45
Límites máximos permitidos para la descarga de residuos líquidos
a cuerpos de agua fluviales considerando la capacidad de dilución
del receptor
46
9
Índices para la contaminación de aguas residuales
49
10
Recepción anual de leche y principales productos elaborados en
las industrias visitadas
11
118
Valores cuantitativos de materia prima procesada y estimación de
los efluentes generados diariamente por industria
119
12
Descripción de los sistemas de tratamiento utilizados por industria
121
13
Datos relevantes relacionados al sistema de tratamiento de cada
planta visitada
124
vi
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura
Página
1
Recepción nacional de leche, enero-noviembre 2008
7
2
Sistema para el tratamiento de residuos líquidos
15
3
Tres métodos de flotación por aire disuelto
22
4
Esquema del sistema de tratamiento de riles utilizado en la planta
A-1
5
Esquema del sistema de tratamiento de riles utilizado en la planta
A-2
6
77
Productos lácteos y sus respectivos porcentajes de elaboración por
la planta B-1 durante el 2008
8
74
Esquema del funcionamiento de equipo de flotación DAF de la
planta A-2
7
62
79
Esquema del sistema de tratamiento de riles utilizado en la planta
B-1
81
9
Esquema de los análisis realizados en la planta en base al lay-out
89
10
Esquema del sistema de tratamiento de riles utilizado en la planta
A-3
93
11
Corte esquemático del Sistema Tohá o Biofiltro dinámico aeróbico
96
12
Esquema del sistema de tratamiento de riles utilizado en la planta
B-2
13
107
Esquema del sistema de tratamiento de riles utilizado en la planta
A-4
111
vii
ÍNDICE DE IMÁGENES
Imagen
1
Página
Grasa formando una capa en la superficie del equipo de flotación,
planta A-1
64
2
Aspersión del RIL sobre la superficie del lombrifiltro, planta A-1
68
3
Estructura tipo laberinto para la desinfección de la planta A-1
70
4
Sistemas de filtración: a) Cámara de rejas, b) Filtro rotatorio; de la
planta B-1
5
82
Equipo de flotación CAF: a) Lodos superficiales, b) Sistema
barredor; de la planta B-1
84
6
Lombriz Roja Californiana, Eisenia Phoetida
87
7
Tanque ecualizador homogeneizador con aireador superficial
flotante de la planta A-3
94
8
Proceso de decantación y desinfección de la planta A-3
98
9
Salida del “efluente final” de la planta A-3
99
10
Floculador tubular utilizado en la planta B-2. Vista lateral y de
frente
11
108
Rejas de gruesos autolimpiantes: a) Vista frontal del equipo, b)
Vista posterior y recepción de residuos, c) Vista esquemática
lateral del equipo
112
12
Equipo de flotación CAF utilizado en la planta A-4
114
13
Estanque de tratamiento biológico mas rosetas flotando en la
14
superficie, utilizado en la planta A-4
116
Rosetas del tratamiento biológico utilizadas en la planta A-4
117
viii
ÍNDICE DE ANEXOS
Anexos
Página
1
Plantas lecheras del país
2
Recepción de leche y elaboración de productos lácteos en
plantas lecheras, comparación 2007-2008.
3
5
138
Resumen de la normativa referente a los residuos industriales
líquidos en Chile
4
137
139
Ficha técnica de recopilación de antecedentes gestión de riles
en industrias lácteas
140
Lay Out general del sistema de tratamiento de la planta A-1
146
1
1. RESUMEN
Con el objetivo de conocer los sistemas de tratamiento de residuos industriales líquidos
(riles) de la industria láctea, problemas y condicionantes, se realizó un catastro
industrial de la situación de éstos. Para ello se efectuaron visitas en terreno a siete
plantas de tratamiento pertenecientes a las industrias asociadas al Consorcio
Tecnológico de la Leche. La información fue obtenida durante visitas realizadas los
meses de noviembre y diciembre del 2008, y enero del 2009. En cada visita se realizó
levantamiento de información, a través de un instrumento de evaluación o ficha técnica,
con preguntas referentes al proceso y al sistema de tratamiento de residuos líquidos.
De las siete plantas visitadas, se obtuvieron datos sobre las tecnologías utilizadas y
efluentes generados. Se estableció que todas las industrias utilizan tratamiento
primario; cuatro de ellas disponen de un sistema físico – químico (coagulantes,
floculantes, equipos de flotación); sin embargo, no todas usan tratamiento secundario,
solo cuatro implementaron un sistema biológico (lombrifiltro o lecho sumergido
aireado). El tratamiento terciario (desinfección) es utilizado por cuatro de las plantas
que envían sus efluentes a cuerpos receptores superficiales, como ríos o esteros.
En relación a las deficiencias detectadas se puede señalar que un problema general de
la industria láctea es el manejo de los lodos, constituidos principalmente por residuos
de materia grasa, los que son difíciles de degradar y eliminar. Además, éstos
presentan un alto contenido de humedad.
Mediante el presente estudio se proponen acciones correctivas o ideas que se
pudieran implementar para mejorar los sistemas, además, se describen tecnologías de
tratamiento no convencionales en la industria nacional.
2
2. SUMMARY
In order to know the systems, the problems and the determining factors of treatment of
liquid industrial waste (LIW) in the Dairy Industry, an industrial cadastre was made to
identify its situation. Because of this, several of on-field visits were made to seven
treatment plants belonging to the associated industries of the “Technological
Consortium of Milk” (in Spanish, “Consorcio Tecnólogico de la Leche”). All the
information was obtained during the visits among 3 months (November and December,
2008 and January, 2009). On every visit, the information was compiled in a technical
record, with questions regarding to the production process and to the system of
treatment of industrial liquid waste.
Information about the technology used and the fluids generated was taken from the
seven plants mentioned above. This information was enough to conclude that every
plant use a primary treatment; among the seven plants studied, four has a
physicochemical system (coagulants, flocculants, flotation equipment). However, a
secondary treatment was not found on every plant studied; only four has a biological
system (warm-filter or on-air submerged layer. The tertiary treatment (disinfection) was
detected in four plants that send their fluids to superficial receiving forces, like rivers or
streams.
On the other hand, manage of mud can be considerate as a general issue on the Dairy
Industry. This mud is mainly constituted by fat matter waste, which presents not only a
high difficulty to eliminate, but also high levels of humidity.
Corrective actions and ideas to improve the systems on this kind of plants are
suggested on the present study, as well as a description of non-conventional treatment
technologies for the national industry.
3
3. INTRODUCCIÓN
La industria láctea es un sector económico importante en el país, en especial en la
zona sur, la cual se encuentra sujeta muchas veces a cambios, producto de las
variables de mercado y de producción. En la actualidad ha alcanzado avances
importantes, logrando elevados estándares de calidad en sus productos, llegando
incluso a exportar a algunos países del mundo. Sin embargo, hoy los mercados no sólo
exigen calidad del producto, sino además, que los procesos productivos se desarrollen
cuidando el medio ambiente; por lo que deben poner especial atención en el manejo y
tratamiento de los desechos.
Esta industria, sin duda, debe enfrentar dificultades que surgen de la eliminación de
estos desechos, donde la eficiencia y el costo de los sistemas de tratamiento, pueden
representar un obstáculo para alcanzar altos estándares de calidad, en especial en el
tratamiento de aguas residuales.
Por esta razón, la búsqueda de técnicas eficaces, puede contribuir a mejorar los
sistemas de producción, reduciendo significativamente los impactos ambientales que
provoca la eliminación de desechos generados por esta industria.
Es precisamente en este contexto donde los riles, palabra utilizada para definir a los
Residuos Industriales Líquidos provenientes del proceso productivo de diferentes
productos, adquiere gran importancia. Dentro de las industrias que generan riles,
destacan las del área de los alimentos, especialmente las destinadas a la elaboración
de productos lácteos.
La diversidad de productos y métodos de producción hacen que la industria láctea
produzca residuos industriales líquidos muy variables. Los productos residuales
generados del sistema productivo deben ser descargados y en el caso de los residuos
acuosos significa, por lo general, descargarlos en algún tipo de cuerpo de agua como
un río, caudal o estuario. Cuando las aguas residuales descargadas no han sido del
4
todo tratadas o lo han sido en forma insuficiente, el resultado será la contaminación de
los cuerpos de agua.
Los residuos líquidos de la industria láctea se caracterizan por su elevado contenido de
DBO y DQO, nutrientes como los fosfatos y algunos minerales, altos niveles de sólidos
suspendidos o disueltos que incluyen grasas y aceites, los cuales al descomponerse
además de generar malos olores contaminan el medio, razones por las cuales
requieren un debido tratamiento antes de su eliminación.
Considerando lo mencionado anteriormente, es interesante conocer las tecnologías
que utilizan las industrias lácteas para el tratamiento de los riles, y mucho más, que
inversiones han realizado para mejorar sus instalaciones y de esta forma disminuir los
efectos adversos que los residuos pueden provocar en el medio ambiente.
De allí que el presente estudio pretende describir los sistemas de tratamiento de riles
de un grupo de industrias lácteas pertenecientes al Consorcio Tecnológico de la Leche,
basándose en la información obtenida a través de un instrumento de evaluación o ficha
técnica aplicado durante visitas realizadas a estas industrias, planteándose los
siguientes objetivos.
•
Objetivo general: evaluar cómo se encuentran operando los sistemas de
tratamiento de residuos industriales líquidos (riles), en las industrias lácteas,
con el fin de aportar nuevas propuestas tecnológicas para mejorar los sistemas
existentes.
Objetivos específicos:
•
Elaborar una pauta de evaluación o ficha técnica para realizar un diagnóstico
sobre los sistemas de tratamiento de riles en estas industrias.
•
Describir las deficiencias de manejo en los sistemas utilizados.
•
Proponer acciones correctivas en el caso de las deficiencias detectadas.
•
Describir nuevas tecnologías o principios para el tratamiento de estos residuos,
que no estén siendo utilizados en las industrias visitadas.
5
4. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
4.1 Situación lechera nacional
De ser un rubro atomizado y poco moderno a fines de los noventa, hoy el sector lácteo
está rompiendo records en exportaciones y en producción de materia prima (CHILE.
FEDERACIÓN NACIONAL DE PRODUCTORES DE LECHE. FEDELECHE, 2009). En
el CUADRO 1 se puede observar una estimación de la evolución que ha tenido la
producción y recepción nacional de leche, desde el año 1990 hasta el 2007.
Claramente se puede señalar que, en las dos últimas décadas el país presenta un
notable aumento de la producción, debido en parte al desarrollo tecnológico y
comercial, ayudado considerablemente por el aporte de capitales extranjeros, lo que se
ha traducido en un aumento significativo de la recepción de leche y una acentuada
tendencia a la diversificación de productos lácteos.
La estadística que adquiere mayor notoriedad de esta actividad productiva está
representada por el nivel de recepción de leche en plantas industriales. Según Chile,
FEDELECHE (2007), durante el periodo 1990 - 1998 la tasa de crecimiento anual
referente a la recepción creció a un ritmo cercano al 7%, mientras que para el periodo
comprendido entre los años 1998 - 2003 ésta baja considerablemente a un 0,6%, lo
cual puede ser atribuible a diferentes motivos tales como: precios internacionales
relativamente bajos, además de subsidios a la exportación y producción, entre otros.
Entre los años 2003 - 2006 la tasa de crecimiento sube nuevamente a un 5,2%, debido
a una mejora sustancial de los precios a nivel internacional, incluida una eliminación
paulatina de subsidios a las exportaciones al mercado europeo. El crecimiento o
decrecimiento de la tasa de recepción anual hoy en día depende de factores tales
como: precios internacionales, demanda y precios internos.
6
CUADRO 1 Producción y recepción de leche en miles de litros. Años: 1990-2007.
Años
Producción
Recepción
Recepción/Producción (%)
1990
1.380.000
890.310
64,5
1991
1.450.000
947.707
65,4
1992
1.540.000
1.019.218
66,2
1993
1.650.000
1.121.115
67.9
1994
1.750.000
1.235.640
70,6
1995
1.850.000
1.357.870
73,4
1996
1.924.000
1.406.428
73,1
1997
2.050.000
1.496.833
73,0
1998
2.080.000
1.530.024
73,6
1999
2.050.000
1.469.716
71,7
2000
1.990.000
1.447.213
72,7
2001
2.190.000
1.636.461
74,7
2002
2.170.000
1.605.392
74,0
2003
2.130.000
1.563.169
73,4
2004
2.250.000
1.676.480
74,5
2005
2.300.000
1.723.253
74,9
2006
2.400.000
1.818.115
75,8
2007
2.450.000
1.871.289
76,4
FUENTE: CHILE, OFICINA DE ESTUDIOS y POLÍTICAS AGRARIAS (ODEPA)
(2009b).
4.1.1 Industria láctea chilena. En la actualidad, la producción industrial de leche se
concentra en las regiones Metropolitana, Octava, Novena, Decimocuarta y Décima,
siendo estas últimas dos zonas productoras por excelencia. Hoy en día, el país cuenta
con más de 26 plantas elaboradoras de productos lácteos (ver ANEXO 1), cifra que
obviamente no incluye las pequeñas plantas queseras y PYMES dedicadas a elaborar
productos lácteos, las cuales se encuentran operando a lo largo del país. Sin embargo,
por todos es sabido que la recepción en plantas, está liderada sólo por algunas
industrias. En la FIGURA 1, se puede observar la participación por plantas lecheras
durante los meses de enero-noviembre 2008, donde destaca la transnacional
7
SOPROLE con aproximadamente ¼ de la recepción nacional; esta sociedad cuenta
con fuentes productivas desde la Región de los Lagos hasta la Región Metropolitana, a
diferencia de su más cercano seguidor COLUN, la cual cuenta solamente con una
planta productiva. Cabe destacar que de las 26 plantas existentes, 6 recepcionan casi
el 90% del total nacional.
FIGURA 1 Recepción nacional de leche, enero-noviembre 2008.
FUENTE: CHILE, ODEPA, (2009b).
De acuerdo con los antecedentes procesados por ODEPA (2009), en el ANEXO 2 es
posible observar la amplia gama de productos lácteos producidos en el país. Utilizando
como base la información entregada en este anexo y comparando con el año anterior,
se puede señalar que, algunos productos lácteos presentan una disminución en su
elaboración en relación a la del año 2007, tal es el caso de la leche fluida, quesos,
quesillos y leche modificada por mencionar algunos. Sin embargo, destaca fuertemente
la elaboración de leche en polvo, la cual incrementa su producción al igual que el
yogurt y la crema.
ZAROR (2000), señala que la industria de lácteos involucra una variedad de productos
finales que van desde la leche pasteurizada a productos más elaborados como quesos,
8
leche en polvo, leche condensada, yogurt, helados, etc., en la que se utilizan diferentes
insumos, tales como azúcar, frutas, jugos de frutas, nueces, etc.
4.2 Residuos industriales
El desarrollo industrial se llevó a cabo para mejorar el nivel y calidad de vida de la
población, pero ha generado perturbaciones ambientales de todo tipo con las cuales no
se contaba (SEOÁNEZ, 1998). Los productos contaminantes generados por la industria
se producen en los estados sólido, líquido y gaseoso, generados en todos los ámbitos
de la actividad humana, tanto doméstica como industrial. Estos desechos pueden
contaminar los tres medios donde se desarrolla la vida: atmósfera, agua y suelo.
Los residuos industriales, provienen de los procesos de producción, transformación,
fabricación, utilización, consumo o limpieza, propios de una planta elaboradora.
Pueden clasificarse de varias formas, según su composición física, densidad,
humedad, composición química o valor calorífico, así como por criterios y principios
muy variados, acordes con la tecnología disponible, susceptibilidad de tratamiento,
legislación ambiental vigente y/o idiosincrasia del lugar (CHILE, CONSEJO NACIONAL
DE PRODUCCIÓN LIMPIA. CNPL, 2008).
Según lo señalado en el Reglamento sobre condiciones sanitarias y ambientales
básicas en los lugares de trabajo (D.S. N° 594 de 2 000 del Ministerio de Salud), citado
por el CNPL (2008), se define como residuo industrial todo aquel residuo sólido o
líquido, o combinación de éstos, provenientes de los procesos industriales y que por
sus características físicas, químicas o microbiológicas no pueden asociarse a los
residuos domésticos.
4.2.1 Residuos industriales líquidos. El agua es uno de los principales
constituyentes en los procesos tanto naturales como industriales. Es un poderoso
solvente, y como tal, un vehículo de transferencia de una amplísima gama de
compuestos
orgánicos
e
inorgánicos
solubles.
A
su
vez,
las
propiedades
termodinámicas del agua la transforman en un excelente agente térmico para
transportar energía calórica de una parte a otra del proceso (ZAROR, 2000).
9
En el país, según el CNPL (2008), los riles (aguas residuales, efluentes o vertidos)
corresponden a todas las corrientes líquidas del proceso industrial que son
descargadas fuera de la industria, ya sea al alcantarillado o a cuerpos de aguas
superficiales.
A su vez la Norma Chilena 410 de 1996, citada por el DECRETO SUPREMO N° 46
(2002), define los Residuos líquidos o aguas residuales, como aguas que se descargan
después de haber sido usadas en un proceso, o producidas por éste, y que no tienen
ningún valor inmediato para ese proceso. Sin embargo, la calidad de estos residuos es
la que determina si es contaminante o no. Por ejemplo, el agua que se utiliza para los
enfriadores de agua, al ser reintegrada a su fuente de origen a una temperatura similar
a la ambiental, es un residuo líquido pero no puede en ninguna circunstancia ser
considerada como contaminante (ROQUE, 2004). El presente estudio se centrará
principalmente en los contaminantes, y cómo los residuos líquidos no contaminantes
pueden ser reutilizados.
Los procesos industriales generan una gran variedad de aguas residuales, que pueden
tener orígenes muy distintos. La composición química de los riles depende
directamente de la naturaleza de los materiales empleados en los procesos
productivos, lo que está relacionado directamente con el área a la que se encuentra
dedicada la industria.
Según los usos a los que se destinen el CNPL (2008), señala que existen cuatro
fuentes de riles aplicables a toda industria, estas son:
•
Aguas residuales de proceso: resultan de las operaciones que emplean agua
como medio de transporte de materiales, tales como reacciones en medio acuoso
(procesos químicos, biológicos, térmicos), operaciones de separación por medio
acuoso (desorción, absorción, extracción líquido-líquido), derrame, fugas, etc.
•
Aguas de lavado: provienen del lavado con agua de materiales de proceso
(gases y sólidos), lavado de productos, operaciones de limpieza de instalaciones
y equipos, entre otros.
10
•
Aguas de enfriamiento y condensado de vapores: normalmente, las operaciones
industriales involucran procesos de transferencia de calor, para fines de
enfriamiento o calentamiento. En ambos casos, el agua es el principal medio de
transporte térmico, generando grandes volúmenes de este tipo de efluentes.
•
Residuos de naturaleza doméstica: se originan en los baños y casinos de la
planta, es decir, resultan de actividades asimilables a domiciliarias, realizadas
dentro de las dependencias de la industria.
4.2.2 Residuos industriales líquidos en la industria alimentaria. La industria
alimentaria está constituida por aquellas actividades de origen agrícola, pecuario y
marino, que sirven para generar productos de consumo humano y animal. MILLAR
(2003), señala que dentro de las industrias de alimentos, es característica la gran
variabilidad de materias primas, tecnologías y productos, actividad que genera grandes
cantidades de desechos líquidos, sólidos y gaseosos.
La industria alimentaria produce fundamentalmente riles con componentes orgánicos
(SEOÁNEZ, 1998), la gran mayoría biodegradables, pero que presentan elevados
niveles de nutrientes, los cuales van directamente al cuerpo de agua receptor.
4.2.2.1 Residuos industriales líquidos en la industria lechera. Los residuos líquidos
de una industria procesadora de productos lácteos, y en general de las industrias
procesadoras de alimentos, se caracterizan por ser de tipo orgánico y biodegradables,
compuestos por leche diluida, con cargas ácidas y/o alcalinas debido al ácido y soda
usados en lavado de líneas y estanques. Estas descargas presentan una tendencia a
la acidificación y fermentación rápida (FERNÁNDEZ, 2007).
Estos afluentes son considerados como aguas residuales complejas, debido a su alto
contenido orgánico de varios tipos de compuestos, tales como carbohidratos, proteínas
y lípidos. Los carbohidratos son considerados como compuestos fácilmente
biodegradables, las proteínas pueden tender a precipitar si el pH es demasiado bajo,
haciendo más difícil la biodegradación, mientras que los lípidos son considerados como
un problema debido a su acumulación y difícil degradación (COELHO et al., 2007).
11
Henck (1993), citado por FERNÁNDEZ (2007), señala que las aguas residuales de la
industria láctea poseen un contenido medio de materia en suspensión entre 300 - 700
mg/L, un contenido de nitrógeno entre 50 - 80 mg/L, fósforo entre 30 – 100 mg/L;
además, poseen una Demanda Química de Oxígeno (DQO) media, comprendida entre
1000 y 3000 mg O2/L y un valor de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) entre
500 y 1700 mg O2/L. En el CUADRO 2 se observan valores de la DBO5 de algunos
productos lácteos y procesos relacionados a la industria. De los valores citados en este
cuadro se puede concluir que, para el análisis de una industria en particular, es
necesario conocer cuáles son las líneas o procesos productivos de ésta, ya que
dependiendo del producto a elaborar, corresponderán los residuos que genere.
El éxito de una empresa de este sector está directamente relacionado con la calidad de
sus productos y, ésta, con las condiciones higiénicas del proceso por el cual se
obtienen. Teniendo en cuenta que la necesidad de limpieza y de desinfección en este
tipo de industrias es tan exigente, estas operaciones son constantes y consumen
grandes cantidades de agua, generando también una gran cantidad de efluentes
(FERNÁNDEZ, 2007).
CUADRO 2 Valores representativos de la DBO5 para algunos productos lácteos.
Producto lácteo o proceso relacionado
DBO5 (mg O2/L)
Crema 40% materia grasa
400.000
Leche entera, 4% materia grasa
120.000
Leche descremada, 0,05% materia grasa
70.000
Leche en polvo
750
Aguas residuales
500 – 1700
Sector de quesería
890
Sector de mantequilla
460
Pasteurización y almacenamiento
290
Recepción de leche
260
Lavado de estanques
250
FUENTE: FERNÁNDEZ (2007).
12
Las industrias lácteas son consideradas como “industrias húmedas”, debido a que
consumen grandes volúmenes de aguas, los cuales son utilizados para diversos
propósitos dependiendo de las líneas productivas que tenga implementada la planta
(WILDBRETT, 2002).
En el CUADRO 3 es posible observar algunos de los productos lácteos más típicos y
las correspondientes operaciones auxiliares comunes a todos los procesos de este tipo
de industrias. Se puede afirmar que el mayor consumo de agua se produce en estas
operaciones, particularmente en la limpieza y desinfección donde se consume entre el
25-40% del total. HOMSI (2006), señala que la generación del RIL se ve fuertemente
afectada por la estacionalidad de la producción de leche. Su caudal y composición
varía con las condiciones de producción, influyendo las pérdidas de leche, su mezcla
con aguas de enfriamiento, lavado de pisos, lavado y desinfección de equipos
(estanques, pasteurizadores, centrífugas, silos de almacenamiento y evaporadores),
entre otros factores.
CUADRO 3 Consumo estimado de agua en los principales productos lácteos.
Proceso
Nivel de
Operaciones con mayor
productivo
consumo
consumo de agua
Leche
Bajo
Crema y
Bajo
mantequilla
Tratamiento térmico
Envasado
Lavado de la “mazada”
Batido- amasado
antes del amasado
Bajo
___________________
Queso
Medio
Salado
auxiliares
Limpieza y desinfección
Alto
_____________
Pasterización de la crema
Yogurt
Operaciones
Observaciones
Generación de vapor
Refrigeración
Principalmente en
operaciones auxiliares
Salado mediante salmueras
Estas operaciones suponen
el mayor consumo de agua
FUENTE: ESPAÑA, CENTRO ACTIVIDAD REGIONAL PARA LA PRODUCCIÓN
LIMPIA (CAR/PL). PLAN DE ACCIÓN PARA EL MEDITERRÁNEO
(2002).
13
Según lo señalado por la United Nations Environment Programe (UNEP, 2000), citado
por el CENTRO ACTIVIDAD REGIONAL PARA LA PRODUCCIÓN LIMPIA (CAR/PL),
ESPAÑA (2002), un nivel de consumo bajo de agua puede encontrarse entre 0,8 – 1,0
L de agua/L de leche recibida, el consumo medio debiese fluctuar entre 1,3 – 3,2 L de
agua/L de leche recibida, mientras que un consumo alto puede alcanzar valores tan
elevados como 10 L de agua/L de leche recibida.
4.3 Tratamiento de residuos industriales líquidos
El primer objetivo de una estrategia de control ambiental en la industria es prevenir o
reducir la generación de los contaminantes en su fuente. Sin embargo, en la práctica,
las limitaciones tecnológicas y las restricciones impuestas por los procesos mismos
hace casi inevitable la generación de residuos de producción, los cuales deben ser
tratados antes de su descarga a los medios receptores (ZAROR, 2000).
UNDA (2002), señala que el tratamiento del agua utilizada por el hombre tiene por
objetivo fundamental mejorar su calidad física, química y bacteriológica, a fin de
entregarla apta, inocua y aprovechable para él, los animales, la agricultura e industria,
incidiendo en tres aspectos, que son la preservación de la higiene, la estética de las
aguas y el factor económico para la población. Además de estos, las tecnologías de
tratamiento de residuos deben generar residuos finales que cumplan con los flujos y
concentraciones de contaminantes estipulados en la legislación vigente, o en las
políticas de la empresa.
Para clasificar los distintos sistemas de tratamiento de riles, es necesario conocer los
fundamentos o principios, de las reacciones en que se basan, ya que estos
corresponden a procesos físicos, biológicos o químicos (SEOÁNEZ, 1998). Según lo
desarrollado
por
Wayne
C.
Eckenfelder,
citado
por
CICA
INGENIEROS
CONSULTORES (2008), se dispone hoy en día de una estrategia de tratamiento de
residuos industriales líquidos, la cual consiste fundamentalmente en realizar en primer
lugar un pre-tratamiento en el interior de los procesos, cuyo objetivo principal se orienta
a la eliminación de metales pesados, materia orgánica no biodegradable y compuestos
volátiles orgánicos e inorgánicos. Una vez cumplida esta etapa, se somete el agua
14
residual pre-tratada a un esquema tradicional de tratamiento primario, secundario y
terciario.
CUADRO 4 Tipos de tratamientos de aguas residuales.
Tratamiento primario
Cribado o desbrozo
Sedimentación
Flotación
Separación de aceites
Homogeneización
Neutralización
Tratamiento secundario
Lodos activos
Aireación prolongada (procesos de oxidación total)
Estabilización por contacto
Otras modificaciones del sistema convencional de lodos activos: aireación
por fases, mezcla completa, aireación descendente, alta carga, aireación con
oxígeno puro.
Lagunaje con aireación
Estabilización por lagunaje
Filtros biológicos (percoladores)
Discos biológicos
Tratamientos anaerobios: procesos de contacto, filtros (sumergidos)
Tratamiento terciario o “avanzado”
Microtamizado
Filtración (lecho de arena, antracita, diatomeas…)
Adsorción (carbón activado)
Intercambio iónico
Osmosis inversa
Electrodiálisis
Cloración y ozonización
Proceso de reducción de nutrientes
FUENTE: RAMALHO (1996).
15
En el CUADRO 4, RAMALHO (1996), presenta una clasificación convencional de los
procesos de tratamiento de aguas residuales. En éste cuadro se plantean diferentes
alternativas para ser utilizadas, ya sea en el tratamiento primario, secundario o
terciario. En la actualidad, lo que se observa en el cuadro como tratamiento primario,
se ha desglosado entre pre-tratamiento y tratamiento primario.
En la FIGURA 2, ZAROR (2000), presenta un esquema secuencial de tratamientos
para un sistema convencional de depuración de residuos líquidos. En ésta se puede
observar cuatro etapas bien definidas, cuyos objetivos se presentan a continuación.
RESIDUOS LÍQUIDOS
OPERACIONES PRELIMINARES
•
•
•
•
REGULACIÓN DE CAUDAL
AJUSTE DE PH
ENFRIAMIENTO
ELIMINACIÓN DE SÓLIDOS GRUESOS
SEPARACIÓN DE SÓLIDOS
•
•
•
•
SEDIMENTACIÓN
FLOTACIÓN
CENTRIFUGACIÓN
FILTRACIÓN
TRATAMIENTO BIOLÓGICO
•
•
SISTEMAS AERÓBICOS
SISTEMAS ANAERÓBICOS
TRATAMIENTOS TERCIARIOS
•
•
•
•
•
•
ELIMINACIÓN DE N
ELIMINACIÓN DE P
ELIMINACIÓN DE COLOR
ELIMINACIÓN DE TÓXICOS
ELIMINACIÓN DE METALES
OTROS
EFLUENTE FINAL
RESIDUOS SÓLIDOS A
TRATAMIENTO Y/O DISPOSICIÓN
FINAL
FIGURA 2 Sistema para el tratamiento de residuos líquidos.
FUENTE: ZAROR (2000).
16
4.3.1 Sistemas de tratamiento para efluentes de industrias lácteas. El creciente
grado de exigencia relativo a los parámetros de impacto medioambiental hace que hoy
día no sea suficiente instalar cualquier sistema de tratamiento que depure de manera
eficiente los vertidos. Se debe seleccionar el mejor proceso de depuración, tanto desde
el punto de vista técnico como económico, que permita obtener un efluente de calidad
suficiente y por su puesto, alcanzar los parámetros de vertido establecidos por la
legislación local.
Los efluentes provenientes de la industria láctea contienen disuelto azúcares,
proteínas, grasas y algunas veces los residuos de aditivos utilizados en producción.
La planta de tratamiento debe ser diseñada basándose en las siguientes
características: Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), Demanda Química de
Oxígeno (DQO), Sólidos Totales Suspendidos (STS), Sólidos Totales Disueltos (STD),
fósforo (P), nitrógeno (N) y pH (BYRNE, 2002). La serie de unidades de proceso
elegidas para el tratamiento de cualquier efluente son determinadas dependiendo del
tipo de contaminante a eliminar, el espacio disponible, la ubicación, la calidad requerida
para el efluente final, las características de las aguas residuales y del medio receptor.
Existen distintas etapas o fases para tratar los efluentes, cada una de ellas implica
diferentes procesos tanto químicos como físicos y biológicos. En general los tipos de
tratamiento pueden agruparse en:
4.3.1.1 Pre-tratamiento. El primer paso en el tratamiento del agua residual consiste en
la separación de los sólidos gruesos. El procedimiento más habitual se basa en hacer
pasar el agua residual a través de rejas de barras o de tamices. Las rejas de barras
suelen tener aberturas libres entre barras de 15 mm o mayores, mientras que los
tamices se caracterizan por disponer de aberturas libres inferiores a los 15 mm
(METCALF y EDDY, 1995).
RAMALHO (1996), señala que los pre-tratamientos de aguas residuales implican la
reducción de sólidos en suspensión o el acondicionamiento de las aguas residuales
para su descarga en los receptores o para pasar a un tratamiento secundario a través
17
de una neutralización u homogeneización. Se describen en el pre-tratamiento los
siguientes procedimientos:
Rejas de gruesos. Para la eliminación de aquellos sólidos de gran tamaño (> 15 mm)
que puedan interferir con las posteriores etapas del tratamiento, se deben instalar
cámaras de reja de limpieza manual o autolimpiantes. Los sólidos separados mediante
este sistema son dispuestos como basura doméstica en rellenos sanitarios, o
reciclados hacia otro sector, si son posibles de clasificar. Donde existen procesos de
envasado, se evacuan hacia el efluente pedazos de plástico (producto del recorte de
los envases de yogurt), papel aluminizado (producto de los envases larga vida y
recortes de la tapa de yogurt y envases de helado), además es posible encontrar
guantes plásticos, cofias y mascarillas. Estos sólidos no se degradan biológicamente y
provocan problemas en las posteriores etapas, razón por la cual es necesario
removerlos previamente (CHILE, COMISIÓN NACIONAL DEL MEDIO AMBIENTE.
CONAMA, 1998a).
Tamices. Los residuos finos son aquellos materiales que quedan retenidos en tamices
con aberturas libres < 15 mm. Los tamices con aberturas entre 2 y 6 mm retienen del 5
al 10% de los sólidos suspendidos, mientras que los tamices con aberturas entre 0,75 y
1,5 mm pueden retener entre el 10 y el 15%, aunque se han obtenido porcentajes de
retención mayores. Los residuos finos contienen cantidades substanciales de grasas y
espumas, razón por la cual es necesario manejar y eliminar los residuos adecuada y
constantemente (METCALF y EDDY, 1995).
Neutralización de pH. Se aplica cuando el afluente tiene un pH fuera de los límites
aceptables. Normalmente, se utilizan ácidos o bases (soda cáustica) para llevar el pH a
un rango cercano a 7 (ZAROR, 2000).
La influencia del pH dentro de una planta de tratamiento es tanto química como
biológica. El control del pH es necesario para asegurar que las aguas residuales no
dañen las estructuras, equipos o cañerías. De igual forma es necesaria la
neutralización del RIL ya que la mayoría de los procesos biológicos operan en un rango
neutro (BYRNE, 2002).
18
En la actualidad, se usan sistemas automáticos de control de pH, los que permiten una
buena regulación de éste frente a cambios de carga y flujo.
Ecualización de flujo. El estanque de ecualización tiene por objeto proporcionar tanto
un caudal como características físico-químicas del RIL a tratar, lo más homogéneas
posible (CHILE, CONAMA, 1998a). ZAROR (2000), señala que el flujo y composición
de los residuos líquidos presenta enormes variaciones durante la operación rutinaria de
la planta, reflejando diferentes operaciones que tienen lugar durante el proceso. Lo
cual puede presentar serios problemas, particularmente para las operaciones de
tratamiento secundario, que se caracterizan por ser procesos muy lentos, cuya
eficiencia es muy sensible a las variaciones de flujo y concentración.
4.3.1.2 Tratamiento primario. Corresponden a las primeras etapas o primeros
métodos de tratamiento a que son sometidos los riles. En esta etapa el objetivo
principal es separar determinados residuos o compuestos, presentes en un vertido, en
base a sus propiedades físicas (SEOÁNEZ, 1998), como se indica a continuación.
4.3.1.2.1 Sedimentación. Siempre que un líquido contenga sólidos en suspensión y se
encuentre en estado de relativo reposo, los sólidos de peso específico superior al del
líquido tienen tendencia a depositarse, y los de menor peso específico tienden a
ascender (METCALF y EDDY, 1995).
ZAROR (2000), señala que un tanque ideal de sedimentación debe tener cuatro
características: la zona de entrada debe facilitar la reducción y uniformización de la
velocidad del efluente; un canal de salida, para captar el líquido clarificado, con
trampas para el material flotante (ej.: aceites); una zona de sedimentación que
representa la capacidad del tanque, que no debe presentar áreas estancadas;
finalmente una zona de almacenamiento y eliminación de los sedimentos.
Si se comparan dos sistemas de separación de sólidos como lo son la sedimentación y
la flotación que se revisará más adelante, se pueden observar diferencias notorias en
cuanto al tiempo de residencia y remoción de sólidos. METCALF y EDDY (1995),
señalan que los tanques de sedimentación que preceden a los procesos de tratamiento
19
biológico pueden ser diseñados de forma que sus tiempos de detención sean menores.
Sin embargo, en base a datos citados por ZAROR (2000), se puede decir que este
sistema posee un tiempo de residencia promedio de dos a cuatro horas, con una
remoción de sólidos del orden del 50 - 98%, mientras que un sistema de flotación
posee un tiempo de residencia aproximado entre los cinco a treinta minutos, con una
remoción de sólidos entre un 75 - 98%, sin tomar en cuenta el lugar físico para instalar
un sedimentador, los cuales poseen un diámetro bastante amplio para aumentar la
superficie de contacto.
4.3.1.2.2 Coagulación y floculación. La coagulación-floculación es uno de los pasos
más importantes en el tratamiento físico-químico de aguas residuales industriales para
reducir la suspensión coloidal y los materiales responsables de la turbidez (SARKAR et
al., 2006). Generalmente previo a un tratamiento de flotación (DAF o CAF) es realizada
una etapa de este tipo.
Los coloides se encuentran compuestos por dos fases: una continua (fluida) y otra
dispersa (sólida). VILLASEÑOR (2008), señala que cada partícula presente en los
coloides se encuentra estabilizada por una serie de cargas de igual signo sobre su
superficie, haciendo que se repelan dos partículas vecinas como se repelen dos polos
magnéticos. Las operaciones de coagulación y floculación desestabilizan los coloides y
consiguen su sedimentación; lo cual se logra por lo general con la adición de agentes
químicos y aplicando además, energía de mezclado.
Frecuentemente ambas operaciones se producen de manera simultánea. La
coagulación corresponde a la desestabilización de la suspensión coloidal, mientras que
la floculación se limita a los fenómenos de transporte de las partículas coaguladas para
provocar colisiones entre ellas promoviendo su aglomeración en pequeñas masas
llamadas flóculos.
Estos procesos se pueden llevar a cabo en instalaciones en línea tales como los
conductos que conectan entre sí las unidades de tratamiento. Entre los coagulantes
más usados se encuentran: sulfato de aluminio, aluminato de sodio, sales de fierro,
cloruro férrico y el sulfato ferroso. En relación a los tipos de floculantes, los más
20
utilizados son los polielectrolitos, inicialmente se utilizaron compuestos orgánicos, hoy
en día generalmente se utilizan polielectrolitos sintéticos los que según VILLASEÑOR
(2008), se clasifican en: catiónicos, aniónicos y no iónicos
Respecto a su dosificación está puede ser en seco o en solución. Si se desea
dispersar los coagulantes es conveniente una mezcla rápida. Si lo que se desea es la
aglutinación de partículas es adecuada una mezcla lenta.
4.3.1.2.3 Flotación. La tendencia natural de los sólidos en el efluente lácteo es a flotar
y no a sedimentar; por esta razón, se utilizan unidades de flotación para efectuar la
separación física de los flóculos. En el proceso de flotación se incorporan
microburbujas de aire al efluente en la entrada a la unidad, las que se adsorben a los
flóculos bajando su densidad y provocando la flotación natural (CHILE, CONAMA,
1998a).
Para efectuar la flotación se pueden utilizar dos tecnologías, CAF (Cavitation Air
Flotation, del inglés flotación por aire cavitado) o DAF (Dissolved Air Flotation, del
inglés flotación por aire disuelto). Existen dos tecnologías adicionales de flotación, IAF
(Induced Air Flotation, del inglés flotación por aire inducido) y Electroflotación. Estas
dos últimas se encuentran en vías de desarrollo, por cuanto la primera involucra
mayores costos de operación, y la segunda es poco viable por la baja conductividad
del efluente, exceptuando las queserías cuando en la etapa de salado de quesos, es
utilizada sal seca sobre la superficie del queso, la cual produce residuos que generan
mayor conductividad en las aguas de limpieza utilizadas. Sin embargo, en algunas
plantas industriales se agrega NaCl para mejorar la conductividad del efluente y de
esta forma utilizar esta técnica.
La flotación por aire cavitado (CAF), se basa en el principio de la cavitación el cual es
conocido como un efecto hidrodinámico que se produce cuando el agua o cualquier
otro fluido en estado líquido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo
una descompresión del fluido. Puede ocurrir que las moléculas que componen el fluido
cambien inmediatamente al estado de vapor y de esta forma ascienden a la superficie
arrastrando los sólidos flotantes. ZHOU et al., (2009), señala que la cavitación es un
21
proceso de formación in situ, crecimiento y posterior colapso de gas y/o cavidades
llenas de vapor (microburbujas) en un fluido. Para iniciar este proceso, es necesaria
energía. La entrada de energía causa una fluctuación de presión y a causa de la
turbulencia producida, se crean diferencias de velocidad reduciendo la presión local por
debajo de la presión del vapor.
El sistema DAF, consiste en inyectar al agua a tratar, previa floculación, agua
sobresaturada de aire. El agua sobresaturada de aire es la que ha sido sometida a una
presión alta y puesta en contacto con aire en esas condiciones para posteriormente
pasarla a baja presión, lo que provoca que contenga más aire del que puede disolver,
pues según la ley de Henry mientras mayor sea la presión de la mezcla mayor será la
capacidad del agua de disolver gases (TAPIA, 2005).
ZAROR (2000), señala que al agregar aire bajo presión, se forman millones de
microburbujas (diámetro 0,02-0,1 mm) que se meten dentro de los flóculos, o se
nuclean alrededor de los sólidos suspendidos, o quedan atrapadas en los flóculos
durante su formación (especialmente cuando se agregan agentes coagulantes o
floculantes). La densidad aparente del conglomerado disminuye, y flota en la superficie.
Los componentes básicos de un sistema de flotación son: bomba de presurización,
sistema para inyección de aire, tanque de retención (contacto aire - líquido), válvula
reductora de presión, tanque de flotación (RAMALHO, 1996). Las principales variables
de diseño son: presión, razón de reciclo, tiempo de retención, concentración de sólidos
en la alimentación. El tiempo de retención en la unidad de flotación está dentro del
rango 5 - 30 minutos. Presenta menos riesgo de malos olores, ya que la aireación evita
la descomposición anaeróbica del material biodegradable (ZAROR, 2000).
En la FIGURA 3, se pueden visualizar tres posibles contactos partícula-gas. El primer
tipo de contacto es por la precipitación de la burbuja de gas en la partícula suspendida
o por la colisión de la burbuja de gas con la partícula suspendida, dónde el ángulo de
contacto entre la burbuja y la partícula suspendida determina si la burbuja liga o une
los restos de la partícula suspendida. El segundo mecanismo de unión se produce
22
cuando el flóculo atrapa a la burbuja de gas creciente y el tercero es por el
atrapamiento de la burbuja de gas dentro del flóculo.
Precipitación del gas en el
sólido o fase líquida
Colisión de la burbuja de gas
creciente o fase suspendida
Partícula sólida o
glóbulo graso
Burbuja de gas
formación de núcleo
A
La burbuja ha crecido porque
la presión se ha liberado
Elevación de la burbuja
Flóculos
B
Elevación de las
burbujas
Burbujas de gas
C
Sólidos suspendidos
Atrapamiento de las burbujas de gas dentro del flóculo
FIGURA 3 Tres métodos de flotación por aire disuelto.
FUENTE: LIU y LIPTÁK (1999).
4.3.1.3 Tratamiento secundario. La expresión tratamiento secundario se refiere a
todos los procesos de tratamiento biológico de las aguas residuales tanto aerobios
como anaerobios. METCALF y EDDY (1995), señalan que estos procesos biológicos
se utilizan para convertir la materia orgánica disuelta y finamente dividida en flóculos
biológicos sedimentables y en sólidos orgánicos que se puedan eliminar en fangos de
alimentación. SEOÁNEZ (1998), por su parte, señala que éstos están diseñados para
acelerar los procesos de biooxidación natural de la materia orgánica. Se basan en la
acción de microorganismos que degradan las sustancias contaminantes, a través de
procesos oxidativos. El material orgánico solubilizado o en estado coloidal, puede ser
utilizado como fuente de carbono por parte de microorganismos existentes en el medio,
transformándolos en subproductos volátiles y en componentes celulares. Las
diferencias entre los diferentes procesos, se manifiestan en el tipo de microorganismos
23
utilizados, la configuración de los biorreactores, su modo de operación y el tipo de
actividad biológica presente (ZAROR, 2000).
METCALF y EDDY (1995), señalan que las principales aplicaciones son disminuir la
DBO, DQO, nitrificar, que es el proceso mediante el cual el amoníaco se transforma,
primero en nitrito y posteriormente en nitrato, desnitrificar, proceso en el cual el nitrato
se convierte en nitrógeno y otros gases, eliminar el fósforo y estabilizar los lodos. En
efluentes lácteos tiene por objetivo reducir el parámetro DBO5, el cual es aportado
básicamente por proteínas, carbohidratos, aceites y grasas, lactosa y detergentes.
Los procesos son variados, pudiendo ser aeróbicos, anaeróbicos y combinados. A su
vez, son denominados procesos de “cultivo en suspensión”, aquellos sistemas de
tratamiento en que los microorganismos se mantienen suspendidos en el medio
líquido, generalmente gracias a la adición de oxígeno mediante aireadores externos.
Otro sistema de tratamiento es el denominado “cultivo en medio fijo”, en donde los
microorganismos se fijan a medios inertes, como son los bio-discos o los filtros
biológicos, conocidos también como procesos de película fija. Los procesos de
aplicación más común son: lodos activados, lagunas aireadas, filtros percoladores, biodiscos (RBCs) y estanques de estabilización.
4.3.1.3.1 Procesos aeróbicos. Están diseñados para acelerar los procesos de
aireación natural y biooxidación del material orgánico. Una gran parte de los costos de
operación es debido al consumo energético asociado con la aireación. Por lo tanto, es
importante diseñar y operar los sistemas eficientemente, para reducir el impacto
económico (ZAROR, 2000).
Las lagunas aireadas son depósitos en el que el agua residual se trata en la modalidad
de flujo continuo. Corresponde a un cultivo en suspensión, en el cual, a través de
sistemas de aireación se crea turbulencia para mantener en suspensión el contenido
del depósito. Son relativamente baratas y, aparentemente, fáciles de operar.
Normalmente tienen 2-6 m de profundidad, con una gran superficie (METCALF y
EDDY, 1995).
24
Dentro de los procesos aeróbicos denominados de “cultivo en suspensión”, destacan
los lodos activados, en donde cualquier tipo de aguas residuales, sometidas a
aireación durante un período de tiempo, reducen su contenido de materia orgánica,
formándose a la vez un lodo floculento, el cual contiene una masa de microorganismos
vivos o “activados”, que son capaces de degradar la materia orgánica contaminante por
vía aeróbica. Estos microorganismos corresponden a bacterias, hongos, algas y
protozoos. En este proceso, hay sedimentación de los lodos, pudiendo haber
recirculación completa o de una parte de ellos y extracción o purga, para su
estabilización y posterior eliminación (RAMALHO, 1996). El sistema de lodos activados
consta de dos etapas básicas:
Bioreactor aireado: Donde la biomasa natural (lodos activados) degrada/metaboliza los
componentes orgánicos; se forman flóculos. En el reactor, o tanque biológico, las
bacterias aerobias o facultativas utilizan parte de la materia orgánica del agua residual
con el fin de obtener energía para la síntesis del resto de la materia orgánica en forma
de células nuevas.
Sedimentador: Donde los flóculos (lodos) son separados del líquido clarificado y
parcialmente reciclados al bioreactor.
Dentro de los procesos aeróbicos de “cultivo en medio fijo”, están los filtros biológicos o
percoladores, donde el medio filtrante puede ser desde piedras a matrices formadas
por materiales plásticos con forma de colmena, idealmente deben poseer una
superficie corrugada para favorecer el crecimiento de la película biológica y para
aumentar el tiempo de detención. Sobre el medio filtrante se distribuye continuamente
el agua residual. En la parte inferior del filtro se encuentra un sistema de drenaje para
recoger el líquido tratado, como también los sólidos biológicos desprendidos
(METCALF y EDDY, 1995).
El "lombrifiltro" o "biofiltro dinámico" corresponde a un sistema alternativo para el
tratamiento biológico de aguas residuales, basado en la combinación de biomasa
microbiana fija y una alta densidad de anélidos, principalmente la lombriz roja
californiana Eisenia foetida, que utiliza el material celulósico y la materia orgánica
25
adsorbida desde el efluente como sustrato. Con ello, se genera un ecosistema
altamente eficiente para la remoción de materia orgánica (DBO) y nutrientes (P y N).
4.3.1.3.2 Procesos anaeróbicos. La digestión anaerobia corresponde a una
fermentación bacteriana, donde la materia orgánica es degradada en ausencia de
oxígeno, produciendo una mezcla de dióxido de carbono y metano, que puede ser
utilizado como combustible, recibiendo el nombre de biogás (RYDER, 1984).
Cabe señalar que este proceso biológico se desarrolla en tres etapas. La primera
corresponde a la hidrólisis de compuestos de alto peso molecular. Luego viene la
acidogénesis y posteriormente la metanogénesis. Todas ocurren en un reactor cerrado,
denominado digestor, en el que un grupo de microorganismos produce la hidrólisis de
polímeros orgánicos y lípidos, para entregar monosacáridos, aminoácidos y ácidos
grasos que serán fermentados por bacterias acidogénicas (anaerobias facultativas y
anaerobias estrictas) productoras de ácidos orgánicos como ácido acético (mayor
frecuencia), ácido propiónico, butírico, láctico, etc. En la tercera etapa, bacterias
anaerobias estrictas, metanogénicas, convierten estos ácidos en gas como sucede con
el hidrógeno y el ácido acético, transformándose en gas metano y dióxido de carbono,
por ejemplo. Factores limitantes para este tipo de tratamiento son, el metabolismo de
algunas bacterias, ya que sus tasas de crecimiento son muy lentas, también son
afectadas por niveles bajos de pH, el cual se debe mantener entre 6,6 y 7,6 sin
descender de 6,2 lo cual sería el límite para las bacterias metanogénicas y la
temperatura debe oscilar entre el rango mesofílico (30 – 38 ºC) y el rango termofílico
(40 – 57 ºC) (METCALF y EDDY, 1995).
En la mayoría de los casos, el tratamiento anaeróbico se aplica a líneas de residuo
segregadas, con alta concentración de DBO. En muchos casos, se ha usado como una
primera etapa de tratamiento, antes de un procesamiento final aeróbico (lodos
activados). Los requerimientos de N y P son mucho menores que en el proceso
aeróbico, en algunos casos, los afluentes no contienen suficiente N y P y se necesita
agregarlos (ZAROR, 2000).
26
ZAROR (2000), señala que actualmente existen cinco configuraciones de tratamiento
anaeróbico en uso: lagunas anaeróbicas, sistemas de contacto, sistema anaeróbico de
flujo ascendente y manto de lodos (UASB=upflow anaerobic sludge blancket reactor),
biofiltro anaeróbico y lecho fluidizado; siendo el más utilizado el reactor UASB. En este
sistema anaeróbico de alta tasa, el agua residual entra por debajo del reactor, y el
efluente tratado sale por la parte superior.
El lodo formado en el reactor UASB puede considerarse dividido en dos zonas. La
zona I, se llama “lecho de lodo” y la zona II es la “manta de lodo”. La diferencia entre
las dos zonas es que el lodo en la primera es mucho más compacto que en la segunda
(RAMALHO, 1996). ZAROR (2000), señala que las bacterias forman gránulos densos
que tienden a sedimentar y se mantienen como una alfombra en el fondo del reactor.
En el tope del reactor hay un separador de fases, para separar el biogás de los sólidos
atrapados en las burbujas ascendentes. Algunas variantes incluyen reciclo. Entre sus
ventajas destaca la alta retención de sólidos que posee, lo que permite tratar aguas
con contenido orgánico bajo 0,4 (kg DBO/m3).
Tanto los sistemas aeróbicos como los anaeróbicos, tienen una eficiencia que varía en
un rango de 75 - 97% en los mejores casos para la remoción de DBO5. En el caso de
los filtros biológicos, se habla de un 85% de reducción de la DBO5; del 70 – 97% para
los lodos activados con un tiempo de residencia que puede variar entre 0,3 y 2 días y
entre un 30-90% para una digestión anaerobia con tiempos de residencia que van
desde 0,5 a 3 días (ZAROR, 2000). DEMIREL et al. (2005), señalan que los procesos
de tratamiento aeróbicos pueden ser utilizados conjuntamente con tratamientos
anaeróbicos, con el fin alcanzar los límites impuestos a la descarga de efluentes. A
través de esta mezcla de operaciones pueden ser conseguidas mejores remociones
para los índices DBO5, DQO y sólidos suspendidos totales.
4.3.1.3.3 Antecedentes sobre sistemas de tratamiento anaeróbico en la industria
láctea. El tratamiento anaerobio se utiliza tanto para las aguas residuales como para la
digestión de lodos, a pesar de ser reportados internacionalmente como un método
efectivo para el tratamiento de afluentes lácteos, en la industria láctea nacional estos
tipos de procesos aún no han entrado como una posibilidad de tratamiento.
27
Los primeros antecedentes de tratamiento de efluentes lácteos utilizando digestión
anaerobia se remontan a 1959; llevándose a cabo pruebas piloto más regularmente
desde 1978. En 1983 en Canadá se reporta la primera planta que trabaja con un
sistema UASB, utilizando un reactor de 400 m3 de volumen. En esta planta se reportan
lo primeros problemas derivados de la grasa del efluente, debido a que su degradación
es un proceso muy lento (BULLETIN OF THE INTERNATIONAL DAIRY FEDERATION,
1990).
Además del reactor UASB, otro sistema convencional para tratar efluentes lácteos son
los filtros anaeróbicos. Dentro de los reactores anaeróbicos, estos sistemas se
caracterizan por sus tiempos de retención más cortos, pudiendo funcionar con cargas
de materia orgánica mucho menores que el resto de tratamientos, lo que los convierte
además, en sistemas muy convenientes de utilizar en la industria alimentaria
(DEMIREL et al., 2005).
El tratamiento anaerobio de efluentes lácteos necesita los mismos pre-tratamientos
aplicados a los procesos aerobios. Además de la eliminación de grasa, ecualización,
regulación de pH (6,5-8,0) y temperatura, es necesario un balance de nutrientes
(nitrógeno, fósforo y algunos minerales en proporción de trazas). Los nutrientes son
necesarios para la producción de biomasa, del requerimiento de éstos dependerá la
calidad de las aguas residuales y la edad de los lodos (BULLETIN OF THE
INTERNATIONAL DAIRY FEDERATION, 1990).
Como se mencionó anteriormente, al comenzar a utilizar este tipo de sistemas para
tratar los efluentes de la industria láctea surgieron algunos problemas debido a la
formación de capas de grasa en la superficie del reactor. Para superar este problema,
las ideas más recientes proponen utilizar una ruta bioquímica de degradación, a través
de enzimas, específicamente las lipasas. Estas enzimas catalizan la hidrólisis de
triglicéridos a glicerol y ácidos grasos libres. En un estudio llevado a cabo por
MENDES et al. (2006), se ha demostrado que el uso de lipasas puede aumentar la
licuación de lípidos y mejorar la bio-disponibilidad para la acción de los
microorganismos anaeróbicos; constituyéndose en una buena alternativa para mejorar
el tratamiento de efluentes lácteos.
28
4.3.1.4 Tratamiento terciario. El objetivo principal de los tratamientos terciarios es la
eliminación de contaminantes que perduran después de aplicar los tratamientos
primario y secundario; son tratamientos específicos y de mayor valor, que se usan
cuando se requiere un efluente final de mayor calidad que el obtenido con los
tratamientos convencionales. En esta categoría se incluyen sistemas para eliminar
contaminantes, tales como: microorganismos patógenos, metales, nitrógeno, fósforo,
compuestos coloreados y compuestos no biodegradables.
Teniendo en cuenta que los riles lácteos poseen elementos como N y P, además de
actuar como nutrientes en el caso de una eutrofización del medio receptor, en el caso
del nitrógeno exige una demanda de oxígeno para poder llevar a cabo sus oxidaciones,
consumiendo el oxígeno disuelto presente en las aguas receptoras. RAMALHO (1996),
señala que el interés por la eliminación del fósforo se ha acentuado porque es el
nutriente más crítico y los procesos de eliminación de nitrógeno son menos eficaces y
más caros.
Tal vez el principal tratamiento terciario observado hoy en día en la industria láctea
corresponde a la desinfección de los efluentes. Los compuestos más utilizados son el
cloro gas (Cl2), el hipoclorito de sodio (NaOCl), el hipoclorito de calcio (Ca(OCl)2) y el
dióxido de cloro (ClO2) (METCALF y EDDY, 1995). Estos se pueden añadir al agua
como gas o como solución.
La cloración es un proceso muy usado en el tratamiento de las aguas residuales
urbanas y de riles, las cuales se mantienen en contacto por aproximadamente 15 – 30
minutos antes de su descarga a las aguas receptoras. Como objetivos principales se
busca la desinfección, debido a la alta capacidad de oxidación de los compuestos
químicos usados, reducción de la DBO por oxidación de componentes orgánicos y en
algún modo, disminución de olores y colores en las aguas (RAMALHO, 1996).
Un método alternativo a la desinfección, es la ozonación de las aguas residuales, la
cual se basa en la oxidación química de lo productos orgánicos no saturados de las
aguas. Presenta como ventaja el convertirse rápidamente a oxígeno una vez que ha
servido a sus fines (RAMALHO, 1996). El método se basa en la aplicación por 5 – 10
29
minutos, de una descarga eléctrica al agua residual, al pasar ésta entre dos electrodos;
el resultado es la producción de ozono (O3), lo que generará radicales libres con gran
poder oxidante y desinfectante (METCALF y EDDY, 1995).
4.4 Alternativas para el tratamiento de efluentes
A pesar que la reutilización de las aguas residuales constituye una opción viable, es
necesario considerar otras alternativas como el ahorro del agua, el uso efectivo de los
suministros existentes, y el desarrollo de nuevas fuentes de recursos (METCALF y
EDDY, 1995).
En relación a lo mencionado, en el informe “Fabricación de productos lácteos” (CHILE,
CONAMA, 1998a), se sugieren medidas en la prevención de la contaminación, entre
las que se destacan las siguientes:
•
Definición, por parte de la gerencia, de una política de prevención clara y el
compromiso de implementarla.
•
La adopción de un programa continuo de prevención y de capacitación, para
concientizar a todo el personal de la planta con respecto a los alcances, técnicas
y consecuencias de tal programa.
•
Mejoramiento continuo de los equipos, métodos de trabajo y sistemas de
monitoreo y control de los procesos productivos.
•
Instrucciones a los operadores de planta, acerca del correcto manejo de los
equipos.
•
Mantenimiento de las tinas, estanques y tuberías en buenas condiciones para
eliminar o minimizar filtraciones o goteos a través de los empalmes,
empaquetaduras, sellos, etc.
•
Segregación de las corrientes contaminantes.
•
Usar hidrolavadoras de alta presión y bajo volumen, e instalar válvulas de
solenoides para minimizar el uso de agua.
•
Pre lavado de tanques con una pistola de alta presión, para aquellos casos que
no cuenten con instalaciones de lavado CIP (Cleaning in place o limpieza en el
lugar).
30
La implementación de algunas de estas sencillas medidas implica una permanente
preocupación de la industria por la correcta optimización de sus procesos productivos y
operaciones, entre las cuales se puede mencionar la minimización de materia prima y
producto que se pudiese perder por fallas del sistema, energía malgastada y agua
desperdiciada. Además, al cumplir con su respectiva política de calidad implementada
o con acuerdos de producción limpia suscritos, se permite afianzar el compromiso de la
industria con el medio por el cual se encuentra rodeada.
A continuación se describirán algunas de las opciones existentes para utilizar en la
industria, cabe mencionar que la adopción de cada tratamiento por parte de una planta
necesita un acabado estudio, tanto de factibilidad como económico.
4.4.1 Reutilización de efluentes. El riego es uno de los elementos básicos en el éxito
del desarrollo agrícola de una región, lo que requiere disponer de fuentes de agua de
riego, en cantidad y calidad, adecuados. Históricamente, la variable cantidad fue la
mayor preocupación de los agricultores dado que, en general, la calidad del recurso
agua era satisfactoria. En la actualidad la variable calidad ha comenzado a ser un tema
de gran preocupación ya que el crecimiento demográfico y económico ha resultado en
deterioro de la calidad del recurso agua.
Es en este contexto que la reutilización de efluentes para el uso en riego ha emergido
como una buena opción para reutilizar las aguas tratadas provenientes de una
industria. Especialmente, cuando las aguas provenientes de la industria de alimentos
son las que poseen mayor potencial de uso en riego por su alto contenido orgánico.
En el país para poder optar a esta posibilidad, además de planificar a qué cultivos
aplicar el agua de riego y tener en mente algunas variables como el tipo de suelo en el
cual se aplicará, clima predominante en la región y tipografía del sector, debe ser
estudiada y revisada la Norma Chilena 1333, la cual establece los “Requisitos de
Calidad del agua para diferentes usos, Requisitos de Agua de Riego”.
En el estudio “criterios de calidad o efluentes tratados para uso en riego”, realizado por
la Universidad de Chile (2005), la calidad del efluente es señalada como el factor más
31
importante para definir el tipo de reuso, lo cual influirá directamente en el tipo de cultivo
a aplicar y el método de riego a utilizar. La calidad del efluente debe ser calificada
considerando tanto aspectos sanitarios como agronómicos. La mayoría de límites
establecidos para el reuso de aguas tratadas se refieren básicamente a aspectos de
salud pública y definen procesos de tratamiento o parámetros de calidad que los
efluentes deben cumplir antes del reuso (CHILE, SERVICIO AGRÍCOLA Y
GANADERO. SAG, 2005).
Antes de reutilizar aguas industriales en riego es necesario realizarle algún tipo de
tratamiento. El tratamiento tiene por objetivos: i) la protección de la salud pública; ii)
prevenir condiciones molestas durante el almacenamiento y aplicación; y iii) prevenir el
daño a los cultivos y suelos.
Los nutrientes presentes en las aguas residuales recuperadas actúan como
fertilizantes en la producción de cultivos y espacios verdes. Sin embargo, en algunos
casos en los que su contenido excede la demanda de las plantas, pueden provocar
problemas (METCALF y EDDY, 1995). Algunos problemas relacionados con la calidad
del agua de riego se derivan de la presencia en el agua de exceso de nutrientes,
bicarbonatos, sulfatos, pH fuera de lo normal, grasas, aceites y fenoles (CHILE, SAG,
2005). A continuación algunas características de las sustancias y nutrientes más
recurrentes en la industria láctea señalados en el documento citado anteriormente.
Nitrógeno. El N presente en el agua de riego tiene el mismo efecto que el fertilizante
aplicado al suelo y un exceso causará los mismos problemas que un exceso de
fertilizante, es decir, sobreestimulación de crecimiento, retraso en maduración y
deterioro en calidad del vegetal.
pH. Un agua de riego con un pH fuera del rango considerando normal (6,5 – 8,4) puede
producir un desbalance nutricional o contener un ión tóxico. En los casos que el pH del
agua de riego no está en el rango mencionado, el pH del suelo se verá afectado muy
lentamente, ya que el suelo resiste bastante los cambios de pH.
32
Grasas y aceites. La presencia de aceites y grasas en el agua de riego impacta
directamente al suelo, al producir un recubrimiento de los agregados del suelo, los que
desarrollarán fenómenos hidrofóbicos que resultan en disminución de la capacidad de
infiltración y almacenaje de agua para las plantas. La presencia de aceites y grasas en
el agua de riego también puede producir una disminución de la capacidad de
intercambio catiónico incidiendo en la fertilidad del suelo.
Entre las aguas residuales industriales, como se ha mencionado anteriormente las
provenientes de la industria de alimentos son las con mayor potencial de uso en riego
por su alto contenido orgánico. Sobre el uso en riego de aguas residuales de este tipo
no hay experiencias documentadas en Chile, lo que hay es un gran interés de este
sector industrial respecto a esta materia (CHILE, SAG, 2005).
4.4.2 Procesos avanzados. Hoy en día existen diversas técnicas de tratamiento de
aguas residuales industriales que la ciencia y la tecnología ponen en manos de las
empresas para que estas puedan cumplir en condiciones óptimas con los
requerimientos del progreso económico, social y medioambiental. Cada una de las
técnicas será, más o menos conveniente de utilizar dependiendo principalmente de los
constituyentes, características y el volumen de las aguas residuales que genere la
industria.
Los procesos avanzados, entre los que se incluye remoción de nutrientes, procesos de
membrana para la remoción de compuestos inorgánicos disueltos, o procesos de
adsorción u oxidación para la remoción de sabor y olores, se aplican en casos en que
los requerimientos de calidad en el efluente son más estrictos. En Chile, a excepción
de la remoción de nutrientes en algunas plantas, no se aplican procesos avanzados en
las aguas residuales (CHILE, SAG, 2005).
A continuación algunos de estos tratamientos que se podrían implementar en la
industria láctea nacional.
4.4.2.1 Precipitación química. RAMALHO (1996), señala que la precipitación química
se presenta como una buena posibilidad para eliminar algunos elementos como el
33
fósforo y el nitrógeno, la cual se consigue por la adición de sales de iones metálicos de
múltiples valencias. El cloruro férrico es el agente más comúnmente empleado en la
eliminación del fósforo, conduciendo a rendimientos de aproximadamente el 90%. La
cal es menos eficaz que el cloruro férrico, además de generar pH básicos y producir
grandes volúmenes de lodos. Las combinaciones de soluciones de cloruro férrico y cal
conducen a rendimientos en la eliminación del fósforo de aproximadamente el 95%.
Estos agentes generan precipitados en la forma de fosfatos de Ca2+, Fe3+ y Al3+.
Por su parte, RODRÍGUEZ et al. (2006), señalan que esta técnica corresponde a la
eliminación de una sustancia disuelta indeseable, por adición de un reactivo que forme
un compuesto insoluble con el mismo. Además, indican que algunos autores incluyen
en este apartado la coagulación-floculación. Sin embargo, dejan en claro que el
término precipitación se utiliza más para describir procesos como la formación de sales
insolubles, o la transformación química de un ión en otro con mayor o menor estado de
oxidación que provoque la formación de un compuesto insoluble. Un reactivo de uso
frecuente en este tipo de operaciones es el Ca2+, el cual es utilizado para la eliminación
de fosfatos (nutrientes), presentando además cierta capacidad coagulante
4.4.2.2 Procesos electroquímicos. Están basados en la utilización de corriente
eléctrica a través del agua (que necesariamente ha de contener un electrolito),
provocando reacciones de oxidación-reducción tanto en el cátodo como en el ánodo.
Por tanto, se utiliza energía eléctrica como vector de descontaminación ambiental,
siendo su elevado costo una de las principales desventajas de este proceso. Sin
embargo, como ventajas cabe destacar la versatilidad de los equipos, la ausencia tanto
de la utilización de reactivos como de la presencia de fangos y la selectividad, pues
controlar el potencial de electrodo permite seleccionar la reacción electroquímica
dominante deseada (RODRÍGUEZ et al., 2006).
Las consecuencias de las reacciones que se producen pueden ser indirectas, como en
el caso de la electrocoagulación, electroflotación o electrofloculación, donde los
productos formados por electrólisis sustituyen a los reactivos químicos, y supone una
alternativa con futuro a la clásica adición de reactivos (RODRÍGUEZ et al., 2006).
34
4.4.2.3 Electrocoagulación. La electrocoagulación es un proceso en el cual las
partículas de contaminantes que se encuentran suspendidas, emulsionadas o disueltas
en un medio acuoso son desestabilizadas, induciendo corriente eléctrica en el agua a
través de placas metálicas paralelas de diversos materiales, siendo el hierro y el
aluminio los más utilizados (RESTREPO et al., 2006).
Según lo señalado por Khemis y col. (2006), citados por RODRÍGUEZ et al. (2006), la
electrocoagulación es otra forma de llevar a cabo el proceso de coagulación y
floculación. Consiste en la formación de los reactivos in situ mediante la utilización de
una célula electrolítica. El ánodo suele ser de aluminio, formándose cationes de Al3+,
mientras en el cátodo se genera H2, siendo útil si la separación posterior de la materia
es por flotación.
La corriente eléctrica proporciona la fuerza electromotriz que provoca una serie de
reacciones químicas, cuyo resultado final es la estabilidad de las moléculas
contaminantes. Por lo general este estado estable produce partículas sólidas menos
coloidales y menos emulsionadas o solubles. Cuando esto ocurre, los contaminantes
forman componentes hidrofóbicos que se precipitan o flotan, facilitando su remoción.
Los iones metálicos se liberan y dispersan en el medio líquido y tienden a formar
óxidos metálicos que atraen eléctricamente a los contaminantes que han sido
desestabilizados (RESTREPO et al., 2006).
Este sistema tiene como protagonista una componente llamada “celda de
electrocoagulación”, compuesta por electrodos atacables o solubles inmersos en un
dieléctrico y una fuente de poder. La coagulación se produce en esta etapa, al interior
de la celda electrolítica con la desestabilización y coagulación simultanea de los
coloides presentes en el RIL, producto de la aplicación de una diferencia de potencial,
a través de pares de electrodos atacables o solubles (cátodo/ánodo) de aluminio o
fierro comercial sumergido en un dieléctrico y conectados a una fuente de poder,
siendo el ánodo (+) el que aporta la especie catiónica como Fe3+ o Al3+ (agentes
coagulantes) dependiendo del caso, el que se unirá por enlaces iónicos a los coloides
cargados opuestamente (HUERGA, 2005).
35
El proceso de electrocoagulación es afectado por diferentes factores. Entre los más
importantes se encuentran la naturaleza y concentración de los contaminantes, el pH
del agua residual y la conductividad (la adición de algunos electrólitos tales como NaCl
o CaCl2 generan un aumento en la conductividad del agua). Estos factores determinan
y controlan las reacciones ocurridas en el sistema y la formación del coagulante
(RESTREPO et al., 2006).
Los costos de montaje y operación son fundamentales en la aplicación de esta
tecnología. Es por esto que cada caso en particular requiere de un estudio y análisis
minucioso de los aspectos técnicos y económicos del proceso (RESTREPO et al.,
2006).
Existen experiencias donde se combina el efecto de la electrocoagulación con la
electroflotación, donde se utiliza como motor de estos fenómenos la corriente eléctrica.
La electroflotación tiene lugar como consecuencia de la electrólisis del agua, tanto en
el seno de los cátodos, dónde se reduce produciendo H2 gaseoso, como en el de los
ánodos, donde se oxida produciendo O2. Estos gases adquieren forma de
microburbujas y adhieren las partículas del efluente compactándolas en la zona
superior del estanque (HUERGA, 2005).
Para el caso de las aguas residuales industriales provenientes de la industria láctea se
han realizado ensayos a escala piloto para el diseño de celdas de electrocoagulación,
donde se han evaluado variables tales como la geometría de la celda y de los
electrodos, materiales, tipo de conexión y disposición de los electrodos. En estas
pruebas se utilizaron electrodos de sacrificio (placa que se disuelve) de aluminio y de
hierro, obteniendo mejores resultados con este último, ya que observaron mayores
remociones tanto de DQO como de grasas y aceites (ARANGO y GARCÉS, 2007).
A su vez SENGIL y OZACAR (2006), en un estudio realizado en el cual trabajaron con
electrocoagulación, concluyeron que este proceso es factible de realizar para el
tratamiento de efluentes lácteos, los cuales se encuentran caracterizados por un alto
contenido de aceites y grasas. Los resultados experimentales arrojaron una eficiencia
de remoción del 98 y 99% para DQO y aceite/grasas respectivamente. Además, se
36
demostró que para obtener una buena conductividad, el efluente debe poseer una
concentración de NaCl en solución aproximada a 0,3 g/L.
4.4.2.4 Adsorción con carbón activo. Otro proceso químico que es una buena
posibilidad para la industria láctea corresponde al uso del carbón activado, el que se ha
utilizado para eliminar tanto la materia orgánica disuelta como la particulada, además
es un método efectivo en el control de olores (METCALF y EDDY, 1995). Este proceso
tiene como principio la adsorción. RAMALHO (1996), señala que la adsorción se define
como la concentración de un soluto en la superficie de un sólido, donde el
contaminante se adsorbe en la superficie del carbón y en sus poros.
RODRÍGUEZ et al. (2006), señalan que existen dos formas clásicas de utilización de
carbón activo, las cuales poseen propiedades y aplicaciones diferentes.
Carbón activado granular (GAC). Se suele utilizar una columna como medio de
contacto entre el agua a tratar y el carbón activado, en la que el agua entra por la parte
inferior y asciende hacia la superior. El tamaño de partícula en este caso es mayor que
en el otro. Se suele utilizar para eliminar elementos traza, especialmente orgánicos,
que pueden estar presentes en el agua, y que habitualmente han resistido un
tratamiento biológico. Son elementos, que a pesar de su pequeña concentración, en
muchas ocasiones proporcionan mal olor, color o sabor al agua.
Carbón activo en polvo (CAP). Este tipo de carbón se suele utilizar en procesos
biológicos, cuando el agua contiene elementos orgánicos que pueden resultar tóxicos.
También se suele añadir al agua a tratar, y pasado un tiempo de contacto,
normalmente con agitación, se deja sedimentar las partículas para su separación
previa.
Para el caso del carbón activo granular ZAROR (2000), señala que una de las
desventajas del sistema es una vez adsorbido el contaminante en la superficie del
carbón, resulta un residuo sólido que debe ser tratado. Sin embargo, el carbón puede
ser reactivado desorbiendo el contaminante utilizando vapor o gases a alta
temperatura, lo que aumenta el valor de la técnica.
37
4.4.2.5
Tecnologías
de
membrana.
Las
membranas
son
barreras
físicas
semipermeables que separan dos fases, impidiendo su íntimo contacto y restringiendo
el movimiento de las moléculas a través de ella de forma selectiva. Este hecho permite
la separación de las sustancias contaminantes del agua, generando un efluente acuoso
depurado, generalmente para conseguir estos propósitos son utilizadas altas presiones
(RODRÍGUEZ et al., 2006).
La utilización de membranas se presenta como una excelente opción para la
reutilización de efluentes industriales. Debido al diámetro de los poros y con el objetivo
de no ensuciar ni tampoco obstruir las membranas el efluente debe ser pre-filtrado y si
no es así, este debe poseer buena calidad.
Son cuatro las principales técnicas de separación por membrana conocidas
mundialmente. BENNETT (2005), las define de la siguiente manera:
•
Microfiltración (MF). Elimina sólidos en suspensión, incluyendo microorganismos,
en el rango de tamaño de partículas de 1 a 0,1 µm
•
Ultrafiltración (UF). Elimina o separa moléculas disueltas y partículas en
suspensión coloidal en el rango de tamaño de partícula de 0,1 a 0,01 µm
•
Nanofiltración (NF). Utilizadas para la eliminación de iones multivalentes y
algunos cargados o moléculas polares
•
Osmosis reversa (OR). Utilizada para separar iones inorgánicos
Pensando en un futuro no muy lejano si alguna vez llega a escasear el agua, la
utilización de osmosis reversa puede ser utilizada perfectamente para la producción de
agua potable y reutilización de aguas residuales. Esta técnica es utilizada ampliamente
para eliminar la sal del agua de mar y de esta forma utilizarla como agua potable
(BENNETT, 2005).
Si bien la ultrafiltración es una de las técnicas más conocidas en la industria láctea,
asociada a la recuperación de proteínas y concentrado de suero, la osmosis reversa
podría convertirse en una técnica utilizada exclusivamente para la reutilización y
reciclaje de aguas industriales.
38
En algunas industrias lácteas son generadas aguas que pueden denominarse limpias o
de buena calidad, las cuales provienen de la purga de calderas, condensados y puesta
en marcha del proceso de evaporación, últimos enjuagues de equipos, excedente de
agua de las torres de enfriamiento, aguas de sellos de bomba. Estas aguas no son
reutilizadas y son descartadas mezcladas con el efluente tratado, eliminando así,
aguas que pudiesen ser reutilizadas favorablemente.
SARKAR et al. (2006), junto a su equipo de trabajo desarrollaron un estudio centrado a
la reutilización de efluentes provenientes de la industria láctea, para ello utilizaron los
siguientes tratamientos: coagulación, adsorción (carbón activado en polvo) y
separación por membrana (osmosis reversa). Los resultados fueron notables, el color y
el olor fueron removidos completa y permanentemente después del tratamiento con
carbón. Al ser comparada el agua utilizada en la planta con el permeado proveniente
de la osmosis, se determinó que esta última posee muy buena o mejor calidad que la
misma utilizada en la planta, por lo cual se concluyó que se encuentra apta para ser
reutilizada.
A su vez VOURCH et al. (2007), realizaron un estudio utilizando osmosis reversa y
aguas residuales provenientes de industrias lácteas para conocer las condiciones en
las que queda el agua al ser tratada y conocer de esta manera los posibles reusos para
los cuales se podrían disponer estas aguas. La eficiencia de remoción fue calculada en
el permeado para los indicadores: carbono orgánico total (COT), conductividad,
nitrógeno total Kjeldahl (NTK), iones y lactosa. Como era de esperar la eficiencia de la
membrana fue alta para todos los componentes, mayor al 99,8 % para el COT y mayor
al 99,5% de lactosa. La remoción de la materia nitrogenada fue alrededor del 96% y en
cuanto a los iones (conductividad) se eliminó un porcentaje mayor al 95% en iones
multivalentes (HPO4) y un 87% en iones monovalentes (Na+, K+ y Cl-). La calidad del
agua purificada fue similar a la de vapor condensado, por lo que puede ser reutilizada
en operaciones tales como calefacción, refrigeración y limpieza, especialmente esta
última la cual se caracteriza por utilizar grandes cantidades de agua.
39
4.5 Normas de emisión de residuos industriales líquidos
La preocupación por la contaminación ambiental es un tema que cada vez adquiere
mayor importancia en la sociedad, lo que se ha traducido en una creciente presión
hacia nuevas disposiciones legales que regulen los valores máximos permisibles de
contaminantes, con el fin de proteger la salud y el medio ambiente. Sin embargo, si no
existe un verdadero compromiso por parte de las industrias y sociedad no habrá ley
que proteja de la contaminación ni del agotamiento de los limitados recursos y
espacios que aún quedan (SALAZAR, 2004).
La baja disponibilidad de recursos hídricos en el mundo y la creciente demanda de
agua
por
parte
de
las
diferentes
actividades
industriales
son
realidades
incuestionables. De ahí que los organismos de control ambiental de muchos países
estén estableciendo normas de descarga de efluentes cada vez más estrictas
(HUERGA, 2005).
Un aspecto importante de este capítulo es revisar algunas definiciones básicas
aceptadas según la Ley de Bases Generales del Medio Ambiente (Ley 19.300), creada
en el año 1994, la cual fue modificada en el 2007.
Según el artículo 2°, de esta ley; para todos los e fectos legales, se entiende por
contaminación, la presencia en el ambiente de sustancias, elementos energía o
combinación de ellos, en concentraciones o concentraciones y permanencia superiores
o inferiores, según corresponda, a las establecidas en la legislación vigente.
Contaminante, todo elemento, compuesto, sustancia, derivado químico o biológico,
energía, radiación, vibración, ruido, o una combinación de ellos, cuya presencia en el
ambiente, en ciertos niveles, concentraciones o períodos de tiempo, pueda constituir
un riesgo a la salud de las personas, a la calidad de vida de la población, a la
preservación de la naturaleza o a la conservación del patrimonio ambiental. Medio
Ambiente Libre de Contaminación, aquél en el que los contaminantes se encuentran en
concentraciones y períodos inferiores a aquéllos susceptibles de constituir un riesgo a
la salud de las personas, a la calidad de vida de la población, a la preservación de la
naturaleza o a la conservación del patrimonio ambiental.
40
Una norma de emisión es la cantidad máxima permitida para los efluentes líquidos
industriales. Esta cantidad se expresa en términos de concentración, es decir,
unidades de masa por unidad de volumen del efluente líquido (excepto para el pH, la
temperatura y el parámetro sólidos sedimentables). Esta cantidad se medirá como un
promedio diario de las emisiones y corresponderá a las mediciones realizadas en los
días de autocontrol que le corresponda al establecimiento industrial (CHILE, CONAMA,
1998b).
En Chile existen una serie de normas orientadas a proteger el recurso hídrico, algunas
de ellas se encuentran mencionadas en el ANEXO 3. En éste están los Decretos
Supremos: 46, 90 y 609. Además, se encuentra mencionada la Ley Nº 19.821, la cual
derogó la Ley Nº 3.133 del año 1916, que establecía las normas a que debían
someterse los establecimientos industriales para descargar los riles a cursos de agua;
obligaba a estos a depurar los riles que generen, previo a su descarga a los cursos de
agua. La Ley N º 19.821, introdujo modificaciones a la Ley N º 18.902 que creó la
“Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS)”, fortaleciendo el rol de ésta en la
fiscalización de la normativa que regula las actividades industriales que generan riles e
imponiendo al generador la obligación de asumir por si mismo, el sistema que
considere más eficaz para cumplir con las normas de emisión aplicables.
4.5.1 Norma de emisión de residuos industriales líquidos a sistemas de
alcantarillado. Decreto Supremo N° 609/1998. Esta norma fue modificada por el D.S.
MOP Nº 3.592 de 2000 y por el D.S. MOP Nº 601 de 2004, posee carácter de
aplicación
nacional
(CHILE,
INGENIERÍA
APLICADA
AL
DESARROLLO
SUSTENTABLE, 2009).
Dentro del principal objetivo del D.S. N° 609, está mejorar la calidad ambiental de las
aguas servidas que los servicios públicos de disposición de éstas vierten a los cuerpos
de agua terrestres o marítimos mediante el control de los contaminantes líquidos de
origen industrial, que se descargan a los alcantarillados. Mediante el cumplimiento de
esta norma se protegen en forma indirecta los cuerpos de agua receptores de las
aguas servidas domésticas dispuestas por las empresas sanitarias. Asimismo, al
cumplir con esta norma se protegerán y preservarán los servicios públicos de
41
recolección y disposición de aguas servidas al evitar la generación de interferencias
con los sistemas de tratamiento de aguas servidas, o que se produzca corrosión,
incrustación u obstrucción de las redes de alcantarillado.
Esta norma establece además los plazos de cumplimiento para fuentes nuevas o
existentes a partir de la entrada en vigencia de ésta. Asimismo, entrega los
procedimientos de medición y control de los parámetros, métodos de análisis y criterios
de cumplimiento e incumplimiento.
4.5.1.1 Límites máximos permitidos bajo el D.S. N° 609, relevantes a la
industria láctea. La Clasificación Industrial Internacional Uniforme (C.I.I.U.) de todas
las Actividades Económicas elaborada por Naciones Unidas, enmarca a las industrias
lácteas bajo los códigos 31121, 31122 y 31123 de la Ley 3.133, que corresponden a la
fabricación de mantequillas y quesos, quesillos, cremas y yogur; fabricación de leche
condensada, en polvo o elaborada, manjar, y fabricación de helados, sorbetes y otros
postres (CHILE, CONAMA, 1998b).
CUADRO 5 Contaminantes fiscalizados en la industria láctea según la C.I.I.U.
CIIU
AyG
pH
P.E.
T°
DBO 5
NH4+
S.S.
31121
*
*
*
*
*
*
*
31122
*
*
*
*
*
*
*
31123
*
*
*
______
*
*
*
FUENTE: Extracto del D.S. N° 609/98, relevante para la industria láctea.
Un resumen de los parámetros que deben ser considerados en los análisis de las
muestras y cuyo cumplimiento será fiscalizado por la SISS, aparece en el CUADRO 5.
Los asteriscos indican la respectiva realización de los análisis, por ejemplo el
parámetro temperatura debe ser medido obligatoriamente en las industrias clasificadas
bajo los códigos 31121 y 31122, no así para las enmarcadas bajo el código 31123, lo
cual se puede deber a que los efluentes generados en estas industrias (fabricación de
helados, sorbetes y otros postres) no se caracterizan por contar con temperaturas
elevadas sobre lo exigido (35° C).
42
En el CUADRO 5 se observa además que, a los ya conocidos índices de pH,
temperatura, DBO5; se añaden los siguientes: Aceites y Grasas (A y G), Poder
Espumógeno (PE), ión amonio (NH4+) y Sólidos Suspendidos (S.S.).
Las descargas de efluentes que se efectúen a redes de alcantarillado que cuenten con
plantas de tratamiento de aguas servidas deberán cumplir con los límites máximos
dados en la tabla N°4 del D.S. N° 609, y que se pre sentan en el CUADRO 6; el cual ha
sido modificado entregando sólo los valores relevantes según la C.I.I.U. En este cuadro
se ha incluido el fósforo, el que corresponde a un contaminante importante en los riles
de la industria láctea, como ya se señaló anteriormente.
CUADRO 6 Límites máximos permitidos para descargas de efluentes que se efectúan
a redes de alcantarillado que cuenten con plantas de tratamiento de
aguas servidas.
Parámetros
Unidad
Expresión
Límite máximo permitido
Aceites y grasas
mg/L
AyG
150
pH
Unidad
pH
5,5 – 9,0
Poder espumógeno
mm
PE
7
Temperatura
°C
T°
DBO5
mg/L
DBO5
*
Fósforo
mg/L
P
10-15
Nitrógeno amoniacal
mg/L
NH4+
80
Sólidos suspendidos totales
mg/L
S.S.
300
35
FUENTE: Extracto del D.S. N° 609/98, relevante par a la industria láctea.
DBO5*: Variable para cada industria.
A partir de las cifras citadas en el CUADRO 6, se puede mencionar que existen valores
los cuales no deben ser sobrepasados (Aceites y Grasas, Poder Espumógeno y
Temperatura), rangos de valores (pH) y valores flexibles; tal es el caso para el
parámetro fósforo, se especifica que éste parámetro tendrá un límite máximo permitido
de 15 mg/L. Sin embargo, en aquellos riles descargados en sistemas de alcantarillado
cuya disposición final se efectúa a un afluente de un lago, a un lago, laguna o embalse,
naturales o artificiales, este parámetro tendrá límite máximo permitido de 10 mg/L.
43
También es el caso de los parámetros: DBO5*, nitrógeno amoniacal y sólidos
suspendidos totales (siempre que tales sólidos no provoquen obstrucción a la red
colectora), donde la industria podrá solicitar al prestador de servicios sanitarios
autorización para descargar efluentes con una concentración media diaria superior a
los valores máximos permitidos en el CUADRO 6 (D.S. N° 609/98).
4.5.2 Norma de emisión para la regulación de contaminantes asociados a las
descargas de residuos líquidos a aguas marinas y continentales superficiales.
Decreto Supremo N° 90/2000. La norma de emisión de residuos líquidos a cuerpos de
agua continentales y marinos superficiales, fue publicada en el Diario Oficial el
miércoles 7 de marzo del año 2001 y entró en vigencia 180 días después, es decir, en
septiembre del mismo año. Al igual que la norma anterior posee carácter de aplicación
nacional (D. S. N° 90/2000).
Consta de un artículo y ocho puntos. El objetivo de protección ambiental de esta norma
se establece en el primer punto “Prevenir la contaminación de las aguas marinas y
continentales superficiales de la República, mediante el control de contaminantes
asociados a los residuos líquidos que se descargan a estos cuerpos receptores”.
Esta norma establece la concentración máxima de contaminantes permitida para
residuos líquidos descargados por las fuentes emisoras, a los cuerpos de aguas
marinas y continentales superficiales.
En el presente decreto se define a los “cuerpos de agua receptor o cuerpo receptor”,
como el curso o volumen de agua natural o artificial, marino o continental superficial,
que recibe la descarga de residuos líquidos. No se comprenden en esta definición los
cuerpos de agua artificiales que contengan, almacenen o traten relaves y/o aguas
lluvias o desechos líquidos provenientes de un proceso industrial o minero. Los canales
de regadío son considerados como un cuerpo receptor potencial, siendo estos un
cauce artificial.
Además se define como “fuente emisora”, al establecimiento que descarga residuos
líquidos a uno o más cuerpos de agua receptores, como resultado de su proceso,
44
actividad o servicio, con una carga contaminante media diaria o de valor característico
superior en uno o más de los parámetros indicados, a la tabla correspondiente al punto
3.7 del D.S. N° 90.
Define además que, de igual forma estarán obligados a cumplir esta norma, los
establecimientos de servicios sanitarios, que atienden una población menor o igual a
30 mil habitantes y que reciban descargas de residuos industriales líquidos
provenientes de establecimientos industriales.
La norma clasifica 5 tipos de receptores, para los cuales establece valores máximos:
cuerpos de agua fluviales sin capacidad de dilución; cuerpos de agua fluviales con
capacidad de dilución; cuerpos de agua lacustre (lagos, lagunas); cuerpos de agua
marinos dentro de la zona de protección litoral y cuerpos de agua marinos fuera de la
zona de protección litoral, entre las cuales se encuentran las lagunas costeras,
humedales marinos con carácter de área protegida, balnearios, loberas, parques o
reservas marinas, cuerpos de agua con circulación restringida o escasa capacidad de
renovación de sus aguas.
De la misma forma esta norma establece los plazos de cumplimiento para fuentes
nuevas o existentes a partir de la entrada en vigencia de ésta; asimismo contempla el
procedimiento de medición y control, mediante la frecuencia de monitoreo dependiendo
del volumen de descarga. De la misma forma el número de muestras y sus condiciones
de extracción y volumen, así también los métodos de análisis.
La fiscalización de esta norma corresponde a la SISS, Dirección General del Territorio
Marítimo y Mercante, y a los Servicios de Salud, según corresponda.
4.5.2.1 Límites máximos permitidos bajo el D.S. N° 90, relevantes a la
industria láctea. En el siguiente apartado solamente se mencionarán dos tipos de
receptores, ya que como se verá más adelante en el capítulo de resultados y discusión,
de las plantas visitadas ninguna de ellas descarga sus riles a cuerpos de agua lacustre,
ni tampoco a cuerpos de agua marino.
45
Al igual que en el punto 2.5.1.1 Límites máximos permitidos bajo el D.S. N° 609, se
analizarán sólo los parámetros relevantes para la industria láctea según la C.I.I.U.
En los CUADROS 7 y 8, se presentan los límites máximos relevantes para la industria
lechera. Estos varían según la capacidad de dilución del cuerpo receptor (CUADRO 8),
lo cual no implica que todos varíen; por ejemplo en los cuadros mencionados se
mantienen constante el pH y el poder espumógeno, mientras que en el CUADRO 8
para el resto de los parámetros, los límites máximos permitidos aumentan (aceites y
grasas, temperatura, DBO5, fósforo, nitrógeno total Kjeldahl y sólidos suspendidos
totales).
CUADRO 7 Límites máximos permitidos para la descarga de residuos líquidos a
cuerpos de agua fluviales.
Parámetros
Unidad
Expresión
Límite máximo permitido
Aceites y grasas
mg/L
AyG
20
pH
Unidad
pH
6,0 - 8,5
Poder espumógeno
mm
PE
7
Temperatura
°C
T°
DBO5
mg/L
DBO5
35
Fósforo
mg/L
P
10
Nitrógeno Total Kjeldahl
mg/L
NKT
50
Sólidos suspendidos totales
mg/L
S.S.
80
35
FUENTE: Extracto del D.S. N° 90, relevante para la industria láctea.
Las fuentes emisoras pueden aprovechar la capacidad de dilución del cuerpo receptor,
incrementado las concentraciones límites establecidas en el CUADRO 7, de acuerdo a
la siguiente fórmula (D.S. N° 90): Ci =T1i * (1+d), en que.
Ci = Límite máximo permitido para el contaminante i.
T1i = Límite máximo permitido establecido en el CUADRO 7 para el contaminante i.
d
= Tasa de dilución del efluente vertido.
46
Si Ci es superior a lo establecido en el CUADRO 8, entonces el límite máximo
permitido para el contaminante i será lo indicado en dicho cuadro. Esta facilidad que se
les da a las industrias, al conocer la capacidad de dilución del cuerpo receptor (ríos
generalmente) les permite verter riles con mayor carga contaminante al medio. Razón
más que suficiente para que las industrias conozcan la capacidad de dilución del
receptor y utilizarla a su favor.
CUADRO 8 Límites máximos permitidos para la descarga de residuos líquidos a
cuerpos de agua fluviales considerando la capacidad de dilución del
receptor.
Parámetros
Unidad
Expresión
Límite máximo permitido
Aceites y grasas
mg/L
AyG
50
pH
Unidad
pH
6,0 - 8,5
Poder espumógeno
mm
PE
7
Temperatura
°C
T°
DBO5
mg/L
DBO5
300
Fósforo
mg/L
P
15
Nitrógeno Total Kjeldahl
mg/L
NKT
75
Sólidos suspendidos totales
mg/L
S.S.
300
40
FUENTE: Extracto del D.S. N° 90, relevante para la industria láctea.
Según lo que se puede observar en el CUADRO 8, la mayoría de los límites permitidos
aumentan al considerar la capacidad de dilución del receptor. Comparando con los
datos del CUADRO 7, los parámetros que mas aumentan son la DBO5 y los Sólidos
suspendidos totales, ampliándose alrededor de un 800 y 300%, respectivamente.
Naturalmente los límites máximos permitidos para algunos parámetros, son más
estrictos en la norma de emisión a aguas superficiales (D.S. Nº 90/2000) que en la de
emisión a alcantarillado (D.S. Nº 609/1998), razón por la cual, aquellas industrias que
se rigen bajo el D.S. N° 90 deben contar obligatori amente con una planta de
tratamiento en sus dependencias para disminuir la carga contaminante de sus riles
generados.
47
4.5.3 Norma de emisión de residuos líquidos a aguas subterráneas. D.S. N°
46/2002. Esta norma de carácter nacional, tiene por objeto prevenir la contaminación
de las aguas subterráneas, mediante el control de la disposición de los residuos
líquidos que se infiltran a través del subsuelo al acuífero, contribuyendo de esta forma
a mantener la calidad ambiental de las aguas subterráneas. Según esta norma se
entiende por “infiltración” como la introducción del flujo de agua entre los poros del
suelo o subsuelo, y por “agua subterránea” como aquella que se encuentra en el
subsuelo, ocupando los espacios porosos o fracturas de los materiales geológicos
(D.S. N° 46/2002).
La norma determina las concentraciones máximas de contaminantes permitidas en los
residuos líquidos que son descargados por la fuente emisora, a través del suelo, a las
zonas saturadas de los acuíferos, mediante obras destinadas a infiltrarlo. A su vez,
también se señala que esta norma no es aplicable a las labores de riego, a los
depósitos de relaves y la inyección de las aguas de formación a los pozos de
producción en los yacimientos de hidrocarburos.
Esta norma es aplicable considerando la vulnerabilidad del acuífero (zona saturada,
parte del subsuelo que se encuentra con sus poros ocupados completamente por
agua) la cual dice relación con la velocidad con la que un contaminante puede migrar
hasta la zona no saturada del acuífero (parte del subsuelo donde los poros no se
encuentran ocupados completamente con agua), para lo cual la Dirección General de
Aguas de acuerdo a los antecedentes que posea, determinará tal vulnerabilidad,
considerando la profundidad del punto de descarga, propiedades del suelo, de la zona
saturada y de la zona no saturada, características intrínsecas del acuífero, niveles
freáticos más desfavorables y tipo de acuífero y características de la recarga. Esta
vulnerabilidad se definirá como alta, media y baja, en términos tales que a mayor
rapidez mayor vulnerabilidad (CICA Ingenieros Consultores, 2008).
Además, esta norma establece los plazos de cumplimiento para fuentes nuevas o
existentes a partir de la entrada en vigencia de ésta, así también los procedimientos de
medición, control y método de análisis, como la frecuencia de monitoreo y número de
muestras de acuerdo al volumen de descarga.
48
La fiscalización de esta norma recae en la SISS y en los Servicios de Salud
respectivos.
4.6 Índices analíticos medibles en aguas y aguas residuales
Diferentes parámetros son utilizados para caracterizar las aguas residuales
provenientes de los diferentes tipos de industrias. La mayoría de estos son utilizados
por las autoridades correspondientes para compararlos con los márgenes que estipula
la ley, además son utilizados como control interno por las industrias para no
sobrepasar dichos márgenes. La cantidad es determinada analíticamente por
parámetros como se puede visualizar en el CUADRO 9. WILDBRETT (2002), señala
que, para la cuantificación de carga orgánica en efluentes los indicadores más
importantes son: la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) y la Demanda Química de
Oxígeno (DQO). La masa de compuestos halógenos absorbibles representa un valor
no específico para un grupo de sustancias las cuales poseen composición química
similar.
El afluente líquido de la industria láctea presenta como principales contaminantes
aceites y grasas, sólidos suspendidos, DBO5 y nitrógeno amoniacal. El azúcar
constituyente de la leche (lactosa) es uno de los principales aportantes de DBO5 en los
procesos productivos, además el RIL es un aportante de nutrientes como lo son el
fósforo y el nitrógeno, siendo frecuente la presencia de detergentes (CHILE, CONAMA,
1998a).
Otro tipo de contaminación es la resultante de las operaciones regulares de higiene; los
detergentes representan una larga proporción de químicos utilizados en la industria. En
algunas plantas, se utiliza solamente hidróxido de sodio y algún ácido, pero a menudo
mezclas de varias sustancias químicas son manipuladas para lograr la mejor limpieza
de superficies. Según el rango de aplicación ya sea limpieza o desinfección, el tipo de
componentes puede variar entre: ácidos, alcalinos, agentes complejos, surfactantes,
enzimas (proteasas), halógenos o compuestos peróxidos (FERNÁNDEZ, 2007).
49
CUADRO 9 Índices para la contaminación de aguas residuales.
Índice
Breve información
Unidad
Demanda bioquímica de oxígeno: cantidad
DBO5
de oxígeno utilizado para la biodegradación
aeróbica de materia orgánica en aguas al
mg O2 L-1
requerido
para
la
oxidación
química de materia orgánica en aguas por
mg O2 L-1
límite en las aguas, determinado según el
SS
compuestos en las aguas
Sólidos suspendidos: volumen de materia
sedimentable en las aguas
DIN 3840-2
DIN EN 256628
mg N L
-1
método Kjeldahl.
Halógenos orgánicos absorbibles: masa de
(1980)
(1981)
Nitrógeno total Kjeldahl: masa de nitrógeno
AOX
ISO 5805
DIN 3840-1
acción de dicromato de potasio.
NKT
(1987)
(1989)
Demanda química de oxígeno: cantidad de
oxígeno
estándar
DIN EN 1899-2
cabo de 5 días.
DQO
Método
(1993)
ISO 5663
mg Cl L-1
ml L-1
DIN EN 1485
(1996)
DIN 3840-9
(1980)
FUENTE: WILDBRETT (2002).
Diferentes autores plantean una serie de clasificaciones y la mayoría se realiza en
base a lo señalado por METCALF y EDDY (1995), en donde clasifican los diferentes
componentes de los riles en físicos, químicos y biológicos. A continuación se presenta
la adaptación de aquellos componentes medibles en aguas y aguas residuales.
4.6.1 Componentes físicos. METCALF y EDDY (1995), destacan dentro de estos
componentes los: sólidos totales (sólidos sedimentables + material en suspensión), la
temperatura, el color y la turbiedad, y el olor.
4.6.1.1 Sólidos totales (sólidos sedimentables + material en suspensión). Los
sólidos suspendidos corresponden a sólidos sin disolver que poseen aproximadamente
la misma densidad que el agua o que se mantienen en suspensión debido a
50
turbulencia (HANNEMAN, 2003). Los sólidos totales son la suma de los sólidos que se
encuentran en la superficie del RIL y el contenido de sal disuelta en el agua. Ya que la
mayor parte de estos son prácticamente constantes para una planta dada, los sólidos
entregan una estimación aproximada de la pérdida de sólidos lácteos. En la práctica,
sin embargo, esta aproximación no siempre es muy buena. El análisis para estos
sólidos consiste en la evaporación del agua; para esto se debe lograr una temperatura
alrededor de los 100 °C. Una vez eliminada la parte acuosa, los residuos deben ser
pesados. En función de su volatilidad a 550 ± 50 °C , los sólidos pueden ser clasificados
en “volátiles” y “fijos”, cuando la fracción orgánica se oxida y desaparece en forma de
gas y cuando la fracción inorgánica queda en forma de cenizas, a esa temperatura
respectivamente (METCALF y EDDY, 1995).
4.6.1.2 Temperatura. ZAROR (2000), señala que los efluentes calientes pueden
alterar negativamente el ecosistema, ya que la elevación de la temperatura reduce la
solubilidad del oxígeno. Más aún, el metabolismo microbiano aumenta al elevarse la
temperatura (hasta cierto límite). METCALF y EDDY (1995), señalan que el aumento
de las reacciones químicas, que lleva al aumento de la temperatura, más la reducción
del oxígeno en las aguas, es la causa del agotamiento de las concentraciones de
oxígeno disuelto durante los meses de verano, que lleva a mortalidad de la vida
acuática, proliferación de plantas acuáticas y hongos, con la consiguiente
descomposición de las aguas que generan olores desagradables.
HANNEMAN (2003), señala que la temperatura puede ser cuantificada on-line por
medio de sensores los cuales poseen recursos o aplicaciones de almacenamiento.
Este parámetro puede ser determinado con la ayuda de la medición del pH, puesto que
la compensación de temperatura del electrodo del pH, proporciona información sobre
este parámetro.
4.6.1.3 Color y turbiedad. Las aguas residuales son de un color grisáceo, pero a
medida que aumenta el tiempo de transporte en las redes de alcantarillado, junto al
desarrollo de condiciones cercanas a la anaerobiosis, cambian a un color gris oscuro
para llegar finalmente al negro, lo que les da la característica de agua séptica. Esta
coloración negra se debe a la formación de sulfuros metálicos por reacción del sulfuro
51
liberado en anaerobiosis, con los metales presentes en el agua residual. La turbiedad,
se emplea para indicar calidad de las aguas vertidas en relación con la materia coloidal
y residual en suspensión. La materia coloidal, absorbe la luz e impide su transmisión,
sin embargo, no es posible decir que existe una relación entre turbiedad y
concentración de sólidos en suspensión de un agua no tratada (METCALF y EDDY,
1995).
4.6.2 Componentes químicos. Algunos de los componentes más representativos de
esta categoría son el nitrógeno, el fósforo, compuestos tóxicos, metales pesados y los
gases; además son importantes el pH y la alcalinidad.
4.6.2.1 Fósforo y nitrógeno. Los fosfatos son componentes esenciales de los seres
vivos y además son nutrientes para las plantas. Tienen aplicaciones industriales
diversas y como fertilizantes (SALAZAR, 2004). Estos nutrientes no son removidos en
tratamiento biológico de efluentes y para poder quitarlos es necesario precipitación
(HANNEMAN, 2003).
La determinación del contenido de fósforo es importante para optimizar la dosis del
floculante, para de esta manera poder reducir costos asociados a la planta de
tratamiento (HANNEMAN, 2003).
Las principales fuentes de N orgánico son las proteínas, los aminoácidos y la urea; por
su parte, el N inorgánico está en la forma de NH3, NO3−, NO2−. El amoníaco es un
producto característico de la descomposición de la materia orgánica, y se puede oxidar
microbiológicamente a nitritos y nitratos, mediante la acción de las bacterias
nitrificantes. Estos procesos ocurren naturalmente en la aguas, y constituyen una
importante contribución a la demanda biológica de oxígeno (ZAROR, 2000).
Los compuestos de nitrógeno son determinados conforme al método de análisis
desarrollado por Kjeldahl, incluyendo el nitrógeno de compuestos orgánicos y el
nitrógeno amoniacal (HANNEMAN, 2003).
52
El nitrógeno amoniacal, corresponde a nitrógeno combinado en forma de amoniaco
(NH3) o amonio (NH4+). El amoniaco y el amonio son gases que se producen de forma
natural por fermentaciones microbianas de productos nitrogenados, por ejemplo en la
descomposición de proteínas o urea. Mientras que el nitrógeno total corresponde a la
sumatoria del Nitrógeno Total Kjeldahl, nitritos y nitratos (SALAZAR, 2004).
ZAROR (2000), señala que las algas y plantas acuáticas utilizan la energía de la luz
para sintetizar material orgánico complejo, a partir de CO2, agua y otros materiales
como nitrógeno (N) y fósforo (P). A su vez, el oxígeno generado por fotosíntesis es
utilizado por los organismos heterótrofos y por algunos autótrofos oxidantes. Cuando
este balance ecológico se altera debido a un aumento drástico de los nutrientes
limitantes, los resultados pueden ser desagradables o desastrosos. El aumento de la
cantidad de nutrientes necesarios para la vida en un cuerpo de agua se denomina
eutrofización. La eutrofización puede generar serios problemas en los cuerpos de agua
superficiales.
4.6.2.2 pH. ZAROR (2000), señala que la temperatura y el pH afectan directamente la
vida de los organismos superiores, la que solo es posible dentro de rangos limitados.
El pH es una medida del número de iones de hidrógeno libre en una solución. Su
fórmula es expresada como -log 10 [H+]. Cuando el pH=7, la solución medida es neutra;
si pH<7, la solución es ácida; y pH>7, la solución es alcalina.
Efluentes descargados desde plantas lácteas presentan un rango de pH desde 1 a 13.
Este rango de pH, junto con el correspondiente volumen de aguas residuales puede
causar problemas ya sea en el correspondiente pretratamiento del RIL o en una
eventual etapa de tratamiento biológico (HANNEMAN, 2003). La mayoría de los
procesos biológicos operan en un rango entre 6,5-8,5. Sin embargo, se ha encontrado
que el proceso puede ser mantenido incluso si el pH no es óptimo, pero debe ser
razonablemente constante y no debe estar sujeto a cambios súbitos (BYRNE, 2002).
Por esta razón la mayoría de las plantas realizan un monitoreo de este parámetro, ya
sea utilizando instrumentos manuales o mediciones on-line. Cuando el rango al cual se
53
trabaja este parámetro no es el indicado, se activa una dosis para neutralizar el
efluente.
4.6.2.3 Alcalinidad. Está determinada por la presencia de hidróxidos, carbonatos y
bicarbonatos de elementos como calcio, magnesio, potasio o amoníaco, siendo los
más comunes el bicarbonato de calcio y el bicarbonato de magnesio. La alcalinidad
ayuda a regular los cambios de pH producto de la adición de ácidos. Normalmente, el
agua residual es alcalina, propiedad adquirida por el tratamiento como por los
materiales añadidos en él. Esta alcalinidad se determina por titulación con un ácido
normalizado y se expresa como carbonato de calcio (CaCO3). Su concentración en las
aguas residuales es importante en los casos que requieran de tratamiento químico,
como así también en la eliminación biológica de nutrientes (METCALF y EDDY, 1995).
4.6.3 Componentes biológicos. Para METCALF y EDDY (1995), los componentes
biológicos están representados por la presencia de materia orgánica, como también de
microorganismos indicadores, siendo de mayor importancia los coliformes fecales.
Dentro de la materia orgánica en los riles, cerca del 75% de los sólidos en suspensión
y del 40% de los sólidos filtrables corresponden a combinaciones de carbono,
hidrógeno y oxígeno, más la presencia en determinados casos de nitrógeno, junto a
otros elementos, como azufre, fósforo o hierro. Es por ello que se pueden distinguir
grupos de sustancias orgánicas, como proteínas (40-60%), hidratos de carbono (2550%), grasas y aceites (10%) (MILLAR, 2003).
Mediante ensayos de laboratorio es posible determinar la materia orgánica en los riles.
En general, se conocen dos grupos, aquellos para determinar altas concentraciones de
contenido orgánico, superiores a 1 mg/L y los utilizados para determinar
concentraciones a niveles trazas, entre 0,001 mg/L a 1 mg/L. Dentro del primer grupo
se encuentran la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) y la Demanda Química de
Oxígeno (DQO). En el segundo grupo se encuentran métodos instrumentales como
cromatografía de gases y la espectroscopía de masa (MILLAR, 2003).
54
4.6.3.1 Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5). RAMALHO (1996), señala que la
DBO5 se utiliza como una medida de la cantidad de oxígeno requerido para la
oxidación de la materia orgánica biodegradable presente en la muestra de agua y
como resultado de la acción de oxidación bioquímica aerobia. Mientras que ZAROR
(2000), señala que el análisis de DBO5 usa microorganismos para oxidar los
componentes orgánicos, utilizando oxígeno molecular, bajo condiciones controladas.
Se mide el oxígeno consumido durante un período específico (5, 7 o 30 días). La
muestra se pone en contacto con una solución saturada de oxígeno, y se incuba en un
recipiente cerrado, en la oscuridad a 20°C. General mente, se utiliza un inóculo de
microorganismos. Paralelamente, se hace un control como referencia, con agua pura y
el inóculo. Se expresa en mg de oxígeno por litro.
En la práctica, la medida de DBO5 no es realizada a menudo. Usualmente, es realizada
solamente por la serie analítica oficial y en estos casos es medida por laboratorios
autorizados para análisis de aguas residuales. Este análisis sería mas factible con un
test espectrofotométrico, debido al complejo muestreo envuelto y la cantidad de tiempo
necesario para obtener resultados (HANNEMAN, 2003).
4.6.3.2 Demanda Química de Oxígeno (DQO). La DQO corresponde al volumen de
oxígeno requerido para oxidar la fracción orgánica de una muestra susceptible de
oxidación al dicromato de potasio o permanganato, en medio ácido y un catalizador de
Ag a 150°C (RAMALHO, 1996). Parte del dicromato es reducido por la materia
orgánica y el resto es determinado por “titration” o colorimetría. Se ha encontrado que
para efluentes lácteos, el tiempo de ebullición puede reducirse a la mitad (una hora) o,
en algunos casos incluso menos. La determinación de la DQO puede llevarse a cabo
como un procedimiento normal de laboratorio, y se ha vuelto un parámetro común en la
industria láctea, con un simple análisis fotométrico (HANNEMAN, 2003). Tiene la
ventaja de que el análisis demora dos horas, por lo que puede ser utilizado en control
de procesos (ZAROR, 2000).
4.6.3.3 Relación entre DBO5 y DQO. La experiencia general dice que existe una fuerte
relación entre la DQO y la DBO5 para afluentes lácteos sin tratamiento. En varios
países se ha encontrado que el valor de la DBO5 se encuentra entre el 60-70% del
55
valor de la DQO (HANNEMAN, 2003). WILDBRETT (2002), señala que la proporción
de DQO para DBO5 indica la biodegradabilidad de la materia orgánica bajo condiciones
aeróbicas. En el caso de una buena biodegradabilidad la proporción es cercana a 1,
debido a la alta cantidad de proteína contenida en las aguas residuales, el nitrógeno
contenido se traduce a menudo como un mayor índice de contaminación
En términos generales, la DQO involucra todas las sustancias presentes en aguas que
son oxidables y la DBO5 solo las sustancias biológicamente degradables por
microorganismos. Desde este punto de vista, la DQO puede ser en valor mayor o igual
a la DBO5; las causas posibles pueden ser (HANNEMAN, 2003):
•
Muchos compuestos orgánicos que son difíciles de oxidar biológicamente
pueden ser oxidados químicamente.
•
Algunas sustancias inorgánicas son oxidadas durante el ensayo de DQO.
•
Ciertos compuestos orgánicos pueden ser tóxicos para los microorganismos
utilizados en el ensayo de DBO.
56
5. MATERIAL Y MÉTODO
Con el objetivo de conocer los sistemas de tratamiento de residuos industriales líquidos
(riles) de la industria láctea, problemas y condicionantes, se realizó un catastro
industrial de la situación de éstos. Para ello se efectuaron visitas en terreno a un
número representativo de plantas de tratamiento de las industrias asociadas al
Consorcio Tecnológico de la Leche.
Luego de la aplicación en terreno de un instrumento de evaluación (ficha técnica o
pauta de evaluación), se realizó un análisis en relación a los tipos de tratamiento
utilizados, caudal tratado, análisis realizados al efluente final, etc. Además, se
obtuvieron datos más específicos sobre el modo en que se encuentran operando las
industrias en el tratamiento de sus riles, como por ejemplo equipos de flotación,
utilización de químicos, manejo de lodos, entre otros.
En las visitas, se realizó un levantamiento de información la cual posee el carácter de
información reservada, para ello a cada industria visitada se le ha asignado un código.
5.1 Ubicación del estudio
La siguiente investigación es parte del proyecto M7P4, denominado “Manejo Eficiente
de los Residuos Industriales Líquidos (riles) en la Industria Láctea”; el que a su vez
forma parte del Proyecto Consorcio Tecnológico de la Leche (FIC-CS-C-2004-1-P001), financiado por la Fundación para la Innovación Agraria (FIA).
Este estudio se realizó con información de las industrias lácteas ubicadas entre la
Región Metropolitana por el norte y la Región de Los Lagos por el sur. Posee carácter
nacional ya que se realizaron visitas a las industrias más relevantes del sector lácteo,
las que reciben el mayor volumen de leche y representan la producción de la mayor
parte de los productos consumidos en el país, además de liderar las exportaciones en
el sector. Estas visitas fueron realizadas durante los meses de noviembre y diciembre
del 2008 y enero del 2009.
57
5.2 Elaboración y validación del instrumento de evaluación
Para el siguiente estudio se diseñó una ficha técnica de evaluación (ver ANEXO 4) en
base a la ficha elaborada por MILLAR (2003); la que contiene directrices señaladas en
las Normas ISO – 14.010 e ISO – 14.011, relativas a las Guías para auditorías
ambientales. Principios generales, y los Procedimientos de auditoría, auditoría de
sistemas de gestión ambiental, respectivamente; además de los parámetros definidos
como contaminantes que figuran en el Decreto Supremo Nº 46/2002, norma que tiene
como objeto prevenir la contaminación de las aguas subterráneas y el Decreto
Supremo Nº 90/2000, cuyo objetivo es prevenir la contaminación de las aguas marinas
y continentales superficiales.
La pauta de evaluación consta de ocho ítems, los que incluyen algunos antecedentes
de la persona encargada de la planta de riles de la industria, características generales
de la industria, características de las materias primas utilizadas en el proceso de
tratamiento de los residuos líquidos producidos por la industria, tipos de tratamiento de
riles realizados, análisis realizados por la industria y/o por laboratorios externos, datos
del caudal, estadísticas de producción, y finalmente información referida al consumo de
aguas.
La ficha está escrita en un lenguaje simple y preguntas directas para facilitar su
comprensión. Gran parte de las preguntas son cerradas (respuesta “SI” o “NO”),
reflejando la presencia o ausencia de una determinada característica. El resto de las
preguntas corresponde a características generales de la empresa y datos técnicos, los
cuales fueron completados por el encargado de la planta de riles.
Antes de su aplicación definitiva, esta ficha técnica fue presentada a representantes de
las industrias, de tal manera de eliminar las preguntas que no aportaban al estudio e
incluir otras que pudiesen ser importantes de considerar, además de tomar en cuenta
posibles variaciones en la normativa nacional, documentos oficiales, nacionales e
internacionales, y la bibliografía relacionada con el tema.
Posteriormente, siguiendo la metodología indicada por HERNÁNDEZ et al., (1998),
este instrumento fue aplicado en pruebas piloto (dos industrias), con el objetivo de
58
medir cada variable. Finalmente, el instrumento de evaluación fue aplicado a las
industrias visitadas y que están asociadas al Consorcio Tecnológico de la Leche.
5.3 Análisis de los datos obtenidos a través de la pauta de evaluación
Luego de visitar las industrias se obtuvo una visión general de los sistemas de
tratamiento de riles utilizados en éstas. En el capítulo de resultados se realiza un
análisis descriptivo de cada una de ellas, apoyándose con imágenes y figuras para
facilitar la comprensión de lo que se describe.
Se confecionaron cuadros comparativos donde se resumen los tratamientos utilizados,
emisario final del efluente, Decreto Supremo por el cual se rige, evaluación de las
tecnologías utilizadas en cada caso, etc.
Además, se caracterizaron los sistemas utilizados, comparándolos, resaltándose los
que al momento del estudio mostraban una adecuada eficiencia, o posibles
deficiencias, y se sugirieron acciones correctivas posibles de realizar para hacer más
eficiente los procesos, todo sobre la base de lo observado y con el apoyo de
bibliografía especializada, consultada.
Finalmente, sobre la base de la bibliografía, se indagó sobre tecnologías o principios
para el tratamiento de residuos provenientes de la industria láctea que no son
utilizados, o de los cuales no se tiene información, con el fin de sugerir su probable
utilización.
59
6. PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
A continuación se presenta la caracterización y descripción de los sistemas utilizados
para el tratamiento de los riles, de siete industrias lácteas asociadas al Consorcio
Tecnológico de la Leche.
6.1 Planta A-1
Según datos procesado por ODEPA (2009c), ésta industria recibió un volumen
aproximado a los 67 millones de litros de leche durante el año 2008. De esta recepción
el principal producto elaborado durante el año antes mencionado correspondió a
quesos (gauda, chanco y parmesano), obteniendo una producción anual superior a las
10 mil toneladas. Al dedicarse principalmente a la elaboración de quesos en gran
escala, esta industria obtiene como subproducto un gran volumen de suero, el cual
luego de ser concentrado es deshidratado. De esta forma para el año 2008 se
produjeron alrededor de 4 mil toneladas de suero en polvo. Como productos
secundarios se elaboraron ricotta y leche en polvo, entre otros.
La planta de riles de esta industria posee tres niveles de tratamiento: primario,
secundario y terciario, cuya capacidad máxima es de aproximadamente 18 mil m3. El
esquema general de la planta puede ser observado en el ANEXO 5, donde destaca la
gran extensión utilizada para el Biofiltro Dinámico Aeróbico, Sistema Tohá o
comúnmente llamado “lombrifiltro”, el cual posee tres módulos de lombricultura con una
superficie total de 8.400 m2.
El efluente de descarga de la planta se rige bajo los límites exigidos por la
Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS) según el Decreto Supremo Nº 90
“Norma de emisión para la regulación de contaminantes asociados a las descargas de
residuos líquidos a aguas marinas y continentales superficiales”. En el marco de esta
norma, la planta descarga sus efluentes dentro de los límites máximos permitidos para
la descarga a Cuerpos de Aguas Fluviales con capacidad de dilución del Cuerpo
Receptor (ver CUADRO 8). Cabe mencionar que la determinación del factor de dilución
60
debe ser certificada por la Dirección General de aguas, siendo un valor único para
cada industria, ya que contempla la determinación del flujo del cuerpo receptor en el
lugar de la descarga.
El afluente que llega a la planta de riles y el efluente que la planta descarga al cuerpo
de agua, son medidos a través de caudalímetros, con el fin de tener un control del
volumen que está ingresando para ser tratado y conocer también el volumen de las
descargas que realiza la planta, para evitar que sobrepase las descargas permitidas.
En ésta y como se observará mas adelante, varias plantas cuentan con canales
“Parshall”, los cuales corresponden a estructuras hidráulicas que permiten medir el
caudal de agua que pasa por una sección de un canal, generalmente posee una regla
graduada para realizar la lectura directa del caudal. Según lo mencionado por el
encargado del sistema, en esta planta, la canaleta Parshall registra el caudal con
ayuda de los equipos ISCO1 (modelo 6712), los cuales cuentan con sensores
ultrasónicos para registrar los datos del caudal.
6.1.1 Fuentes generadoras de riles de la planta A-1. Antes de describir el esquema
que siguen los residuos industriales de esta planta se mencionarán las fuentes
generadoras de éstos.
6.1.1.1 Recepción de leche cruda y silos de almacenamiento. Los residuos líquidos
producidos en el sector de recepción provienen del lavado interno de los estanques de
los camiones que recogen la leche desde los predios, así como también del lavado
externo de la carrocería de los mismos. También contienen agua del lavado del piso de
toda el área de recepción.
6.1.1.2 Descremado, estandarización y pasteurización. Durante la producción, la
centrífuga genera residuos líquidos cuando realiza las descargas para eliminar los
sólidos que ha separado de la leche, además del posterior lavado de cada equipo.
Dado que ésta es una zona húmeda, se generan además aguas del lavado de pisos.
1
ISCO: Equipos muestreadores programables, poseen memoria interna. Además de registrar
caudal en distintas unidades, pueden registran temperatura, pH, conductividad, entre otras.
61
6.1.1.3 Evaporadores. La principal generación proviene del lavado de equipos, otra
generación de residuos o aguas limpias proviene de la puesta en marcha del
evaporador y del agua de sellos de bombas (utilizada como refrigerante).
6.1.1.4 Producción. Se generan residuos a partir de la producción de quesos, en el
sector de las piletas de salmuera y en el área de envasado.
Los riles generados en cada una de las etapas mencionadas se unifican en una
cámara de bombeo (planta elevadora) desde la cual el RIL compuesto es enviado al
sistema de depuración.
Además, existe una línea de aguas limpias las cuales poseen un pH neutro, una
temperatura dentro del límite establecido (bajo los 40 °C) y una baja carga
contaminante (sin carga orgánica). Se incluyen bajo este concepto las aguas
provenientes de la purga de calderas, condensados del proceso de evaporación,
últimos enjuagues de equipos, agua de “retrolavado” de los filtros de arena (estos filtros
son utilizados para acondicionar el agua para su uso), excedente de agua de las torres
de enfriamiento, agua de sello de bombas (utilizada como refrigerante). Según lo
indicado por el encargado de la planta, estas aguas se mezclan en un estanque final
con el RIL tratado. Esta es una práctica habitual dentro de la industria; gracias a esto el
índice de contaminación baja considerablemente; consiguiendo así cumplir con los
niveles fiscalizados por la SISS (D.S. N° 90/2000). Esta práctica no infringiría ninguna
ley, ya que las normas permiten estas mezclas de aguas tratadas con aguas
relativamente limpias provenientes desde el proceso productivo.
Según lo expuesto por el encargado de la planta, la opción de recuperar las aguas
limpias por medio de membranas o cualquier otro método no es viable para la industria,
ya que se posee un método establecido a través del cual se extrae agua desde el río
(bajo costo), siendo potabilizada para su consumo y tratada para consumos específicos
de agua extra blanda.
6.1.2 Tratamiento de riles planta A-1. Antes de ingresar a cualquier sistema de
tratamiento en general, el afluente debe ser sometido a algunos procesos unitarios, de
62
manera de eliminar elementos que trae consigo (sólidos en general) los cuales son
perjudiciales para la depuración posterior. El objetivo principal de esta etapa es mejorar
la calidad del efluente, lo que permite un mejor control y operación. Esta etapa es vital,
ya que si se encontraran restos de sólidos gruesos o materia inorgánica de mayor
tamaño, en el proceso posterior de bombeo y traspaso por cañerías, se podrían
generar graves daños en los equipos. En la planta elevadora N°1 se mezclan todos los
riles de la industria, los cuales llegan por gravedad a ésta, desde aquí son impulsados
por medio de bombas hacia el equipo de flotación DAF, el cual actúa por flotación con
aire disuelto.
Cámara con
rejas
Afluente desde
proceso
Planta
elevadora N° 1
Ecualizadores
DAF
N° 1
Módulos del
lombrifiltro
Efluente
final al río
Cámara de
recolección
Planta
elevadora N° 2
Mezcla con
aguas limpias
Decantador
Cloración
FIGURA 4 Esquema del sistema de tratamiento de riles utilizado en la planta A- 1.
FUENTE: Elaboración propia en base a los datos entregados por la planta.
En la FIGURA 4 se presenta un esquema del funcionamiento de la planta, donde se
puede observar todo el proceso por el cual es conducido el RIL, hasta su disposición
final. El sistema de tratamientos de residuos industriales líquidos contempla las
siguientes etapas:
63
•
El Pre-tratamiento de esta planta esta conformado por una separación del
material particulado, realizada en la cámara con rejas; la regulación del pH y la
homogeneización – ecualización, también son parte de esta etapa pero son
realizadas posterior al tratamiento primario.
•
El tratamiento primario, consiste en la separación de grasas por flotación de aire
disuelto.
•
El tratamiento secundario o biológico, es realizado a través de los módulos del
“lombrifiltro”.
•
El tratamiento terciario consiste en la desinfección final del efluente.
El pre-tratamiento tiene por objeto adecuar el efluente industrial a los patrones
requeridos para la posterior depuración biológica. El proceso de flotación,
perteneciente al tratamiento primario (N° 1 de la F IGURA 4), es llevado acabo en un
estanque de hormigón armado, el cual está conformado por 4 sub-cámaras; al
comenzar a pasar por cada una de éstas la carga orgánica va disminuyendo, ya que
los sólidos suspendidos, aceites, grasas y proteínas coagulables que posee el RIL
quedan en la parte superior de la cámara debido a las microburbujas que capturan el
material mencionado y la elevan a la superficie del estanque. La aireación es realizada
en la parte inferior de cada una de las sub-cámaras; es medida a través de un
rotámetro y según el encargado el caudal utilizado para cada aireador es de 35 L/min.
Al momento de la visita, toda la grasa que quedaba flotando en la superficie era
retirada de forma manual (pala de acero inoxidable) diariamente o hasta que se
acumulaba una cierta cantidad, tal como se puede observar en la IMAGEN 1.
Posteriormente, esta grasa se va acumulando en gran cantidad al final del equipo de
flotación, en un estanque dispuesto para ello. A pesar de ser una planta relativamente
nueva (2006), no cuenta con “bandas” automáticas que retiren el material acumulado,
ya que en instantes se forma una capa relativamente dura. A diferencia de otras de las
industrias que utilizan equipos de flotación DAF, esta planta no utiliza químicos para
mejorar el proceso, lo cual se recomienda para este tipo de casos. Esto se debe en
gran medida a que sí se utilizara algún tipo de coagulante o floculante inorgánico
64
podría verse dañada o disminuida la etapa posterior correspondiente al tratamiento
biológico. Para ello BRAVO (2006), señala que numerosas industrias que trataban sus
riles usando coagulantes inorgánicos, tales como sulfato de aluminio y cloruro férrico,
los han cambiado por agentes orgánicos amigables con el medio ambiente (almidones
o alginatos), los cuales no producen residuos indeseables (químicos) para etapas
posteriores del proceso. Además, debido a su menor dosificación, no contribuye de
sobremanera a la generación de lodo.
IMAGEN 1 Grasa formando una capa en la superficie del equipo de flotación, planta A1.
Al no utilizar ningún tipo de coagulante o floculante, probablemente la grasa que se
formaba en esta planta era un tanto diferente a las otras y tal vez por esto generaba
una “capa tipo costra” bastante más dura al tacto, que las otras. La gran capa de grasa
que se observó en el DAF (ver IMAGEN 1) en aquella ocasión no permitía la
transferencia de aire desde el medio al RIL. CAMMAROTA y FREIRE (2006), señalan
que uno de los problemas operacionales que genera el exceso de grasa o lípidos en
los efluentes a tratar es que ésta, reduce considerablemente la transferencia de
65
oxígeno desde el medio hacia los efluentes, lo cual es requerido para que se realice
una degradación biológica natural de los efluentes.
Para ayudar a degradar esta grasa, proveniente del equipo DAF, la industria había
implementado un sistema que consistía en mezclarla con aserrín o tierra en una
“betonera”, para posteriormente ser colocada en sacos y luego lograr que la grasa sea
“degradada” durante 30-60 días, para luego esparcirla sobre el lombrifiltro. Consultado
el encargado, manifestó que esta “técnica” la habían implementado sólo por intuición.
Revisada la literatura no se encontraron estudios que indiquen el uso de esta “técnica”,
ni menos que describan los tipos y niveles de los ácidos grasos presentes al principio y
al final del tiempo indicado. Por lo tanto, sería interesante proponer y realizar un
estudio al respecto, que demuestre las ventajas del uso de esta “técnica”, o los efectos
que se pueden producir sobre la degradación de las grasas.
Según lo señalado por CAMMAROTA y FREIRE (2006) y MENDES (2006), la
utilización de preparaciones enzimáticas de bajo costo sintetizadas por hongos, tales
como, lipasas, proteasas y amilasas; o provenientes de fuentes animales como las
lipasas pancreáticas de cerdo, han demostrado un aumento considerable en la
degradación de los lípidos logrando de esta forma mejoras en la calidad de efluentes
para tratamientos posteriores.
Con el objetivo de mejorar el proceso sería interesante, hacer pasar por un tamiz de
finos el RIL que viene de la planta elevadora, antes que llegue al desgrasador. Si bien,
la planta tiene implementada una cámara de rejas, la utilización de un tamiz o de un
filtro rotatorio, permitiría recolectar todo el material inorgánico de menor tamaño que
erróneamente es descargado o llega hasta el RIL en el circuito; ya que como se pudo
observar en otra industria que tenía instalado un filtro rotatorio, el RIL se encontraba
libre de sólidos indeseables como ramas o restos de algunas materias primas
proveniente del proceso.
Se podrían realizar pruebas para verificar si el uso de coagulantes o floculantes
realmente causa daño a los anélidos, ya que según personas relacionadas con
sistemas de tratamiento, el uso de estos químicos no provocaría problemas en los
66
organismos. Sí se prueba que realmente causan daño, evaluar la posibilidad de utilizar
algún tipo de coagulante o floculante orgánico (almidones o alginatos entre otros),
aunque son insumos de alto valor, por lo observado en otras plantas y recomendado
por SARKAR et al. (2006), este tipo de compuestos mejorarían el proceso. También se
podría instalar un sistema automático de limpieza del material (lodos) acumulado en la
parte superior del equipo de flotación, para ser extraídos continuamente y enviados a
un estanque, para posteriormente ser deshidratados a través de una centrifuga
decantadora o filtro banda y finalmente, ser retirados por alguna empresa autorizada y
contratada para su disposición final. Si bien la solución utilizada por la planta
(reintegrar al biofiltro el material) al momento de la visita, era aceptable, por la falta de
un estudio se desconocen los efectos adversos o a largo plazo, como por ejemplo la
pérdida de eficiencia del “lombrifiltro”.
Aunque se está pensando en soluciones que necesitarían una inversión significativa,
por otro lado, se podría ahorrar disminuyendo la cantidad de operarios que trabajan en
los módulos del biofiltro.
Una vez que el RIL ha pasado por el equipo de flotación, éste es dirigido hacia dos
estructuras de hormigón armado separadas un par de metros una de la otra, las cuales
corresponden a los ecualizadores-homogeneizadores; estas estructuras poseen forma
cilíndrica y se encuentran parcialmente enterradas en el suelo. Esta etapa tiene por
objeto proporcionar características físico-químicas al efluente y alimentar de un caudal
constante las etapas posteriores, además de proveer aireación suficiente para lograr
una correcta homogeneización del líquido en el interior del estanque y evitar la
formación de malos olores, para lo cual, se encuentran instalados equipos aireadores
de flotación superficial. RAMALHO (1996), señala que las unidades de aireación se
basan únicamente en el arrastre del oxígeno del aire atmosférico. Los aireadores
superficiales, soportan toda la unidad por un flotador de vidrio reforzado, relleno con
espuma de plástico o algún material similar, que lo hace insumergible.
En el ecualizador además, se realiza un ajuste o neutralización de pH, utilizando soda
caústica (NaOH 50%) y ácido sulfúrico (H2SO4 al 98%), los que son utilizados según
los valores que estén registrando en el RIL; por ejemplo cuando se lavan equipos o se
67
realizan cambios de las soluciones CIP, el pH se ve afectado dependiendo de las
soluciones empleadas. Idealmente el pH debe permanecer neutro, pudiendo variar en
un rango entre 6,0-8,5 tal que permita la existencia de organismos vivos. Sin embargo,
según lo señalado por Pastorelly, citado por SALAZAR (2005), la lombriz acepta
sustratos con pH de 4,5 a 8,5. Fuera de esta escala, la lombriz entra en una etapa de
latencia.
Además del pH, debe ser monitoreada la temperatura. Las condiciones ideales del
hábitat de la lombriz corresponden a una temperatura que oscile entre los 15 ºC y 24
ºC, siendo óptima aquella que se acerque lo más posible a la de su propio cuerpo,
aproximadamente 20 ºC (SALAZAR, 2005).
Ajustado el pH, el RIL es bombeado a una presión de 1,5-2 bar con un caudal variable
aproximado a los 80 m3/h, a través de cañerías de PVC de 11 cm de diámetro. Cada
ecualizador cuenta con 3 bombas, las que permiten impulsar el RIL hacia los 8.400 m2
de superficie dispuesta como biofiltro, el cual está compuesto por tres módulos
separados. Cada módulo posee una altura de 1,2 m y una superficie de 140 m x 20 m.
El RIL es distribuido sobre el lombrifiltro a través aspersores, los que se pueden
observar en la IMAGEN 2. Entre los tres módulos de lombrifiltro cuentan con un total de
336 aspersores, cada uno de ellos riega por 15 minutos y luego tiene 30 min de
reposo. Estos tiempos pueden ser variables y dependerán de la cantidad de residuos
líquidos provenientes desde la planta de proceso. Según se indicó el tiempo de reposo
puede variar entre 20 o 40 min dependiendo del volumen de RIL.
El “lombrifiltro” es un biofiltro a través del cual se hace pasar el residuo industrial. Este
cuenta con cuatro capas compuestas por diversos materiales, los que se pueden
observar esquemáticamente en detalle más adelante en la FIGURA 11. La capa
superior consiste en material orgánico con un gran número de microorganismos y
lombrices (Eisenia phoetida) principalmente, las cuales absorben y digieren la materia
orgánica. En la IMAGEN 2 es posible observar esta capa, la que en este caso se
encuentra mezclada con un poco de aserrín. Más abajo se encuentra la capa de
aserrín para una segunda filtración. El aserrín utilizado en esta planta era de pino,
68
correspondiendo a uno de los más baratos del mercado; la restricción para la
utilización de éste, según lo indicado por el supervisor de la planta, es el tamaño, en lo
posible grueso para evitar la compactación. Posteriormente existe una tercera capa
formada por piedras de tamaño pequeño y la última por piedras de mayor tamaño tipo
“bolones”. Estas dos últimas capas proveen soporte y aireación al sistema, asegurando
su permeabilidad. Cabe señalar que para facilitar esta aireación, el sistema cuenta con
tubos de PVC instalados en distintas partes del biofiltro como se muestra en la
IMAGEN 2.
Aspersores
Ventilación
RIL
Lecho de lombrices, humus y aserrín mezclado
IMAGEN 2 Aspersión del RIL sobre la superficie del lombrifiltro, planta A-1.
El RIL pasa a través del biofiltro sólo por gravedad y se observó en el colector común
de los módulos del biofiltro, que si bien tras pasar por el tratamiento perdió su carga
orgánica, aún posee turbidez. Durante la visita a esta planta se observó además en
varias zonas del biofiltro la formación de pozas de RIL, como se muestra en la parte
superior izquierda de la IMAGEN 2, lo que según varios autores favorecería la muerte
de las lombrices. Al respecto, Lay-Son (2002), citado por ARANGO (2003), señala que
para el correcto funcionamiento del lombrifiltro éste debe estar en un estado de
69
saturación, en donde se dispersan homogéneamente las aguas residuales para que las
lombrices puedan llegar a esa zona. Mientras que SALAZAR (2005), indica que el
exceso de humedad puede ser un problema para la lombriz, ya que, si el lecho se
encuentra demasiado mojado o saturado, fallará la oxigenación, indispensable para
poder garantizar la supervivencia de las lombrices; peor aún, si existen zonas donde el
agua pueda quedar estancada, pues el agua retenida debajo de los lechos provocaría
zonas anaeróbicas, matando a las lombrices.
El dimensionamiento del lombrifiltro va a depender del propósito para el cual fue
diseñado. Según lo señalado por la Fundación para la Transferencia Tecnológica
(2005), citado por HERNÁNDEZ (2005), se sugiere 1 m2 efectivo de biofiltro para tratar
1 m3 de aguas servidas diarias. Para tratar 1 m3 de residuos industriales líquidos se
requerirá de mayor superficie, debido a los parámetros contaminantes que posee.
Tomando en cuenta que la planta posee tres módulos de lombrifiltro, los cuales poseen
una superficie total aproximada a los 8.400 m2 y diariamente se tratan
aproximadamente 1.000 m3 de RIL, se puede señalar que en base a las estimaciones
mencionadas anteriormente los módulos del lombrifiltro estarían sobredimensionados
para el caudal de afluente a tratar.
Luego de atravesar el lecho del lombrifiltro, el RIL lácteo es conducido por gravedad
hasta un estanque colector del filtrado, para desde este punto ser dirigido hacia un
decantador, el cual por gravedad tiene la función de separar todo el material
particulado orgánico e inorgánico que posea el RIL, dentro del cual se puede encontrar
humus, aserrín y lombrices, las cuales generalmente, a ese nivel, después de haber
viajado por el colector y permanecer en el RIL, se encuentran muertas.
Posterior a ello y una vez que el RIL se encuentra mayormente depurado, es
conducido a una etapa de desinfección, la cual corresponde a un proceso de
destrucción o inactivación de los microorganismos patógenos que puedan permanecer
en el agua sometida a los tratamientos primarios o secundarios. Para este efecto se
dosifica cloro bajo la forma de hipoclorito de sodio. Para que el agente activo del cloro
actué es necesario un tiempo de retención (SALAZAR, 2005), por lo cual la planta
cuenta con una estructura rectangular en cuyo interior existe una estructura con
70
compartimentos “tipo laberinto” (ver IMAGEN 3), donde se puede observar las
subdivisiones de esta estructura que permiten un mayor tiempo de retención del
efluente, antes de ser enviado al cuerpo receptor.
IMAGEN 3 Estructura tipo laberinto para la desinfección de la planta A-1.
Cabe mencionar que en el sistema “Tohá oficial”, posterior a que los riles pasan por el
lombrifiltro, el efluente debiera pasar a una cámara de irradiación ultravioleta, en donde
se efectúa la eliminación de las bacterias patógenas. Según sus creadores, éste tiene
como ventajas la rapidez, confiabilidad y eficiencia para la eliminación de
microorganismos patógenos, sin agregar al agua productos químicos que puedan
generar compuestos tóxicos, como es el caso del cloro. Por otra parte, el uso de
energía ultravioleta no requiere de grandes estanques para el almacenamiento del
agua (SALAZAR, 2005). Probablemente la razón por la cual es utilizado el sistema de
desinfección por cloración se deba a su bajo costo respecto de la desinfección por
radiación UV, ya que se necesitaría un equipo con capacidad para tratar 1.000 m3/día.
71
Finalmente, el RIL es dirigido a la planta elevadora N°2, desde donde es enviado al río.
Antes de la descarga final se toman muestras para control interno para medir los
parámetros de DQO, temperatura, pH y las concentraciones de cloro libre y total.
Además, el efluente tratado es mezclado con las “aguas limpias” generadas en la
planta. De esta manera, son mezclados aproximadamente 1000 m3/día de RIL tratado,
con 2400 m3/día de agua limpia, con lo cual se consigue disminuir la DQO
aproximadamente a 270 mgO2/L.
Cabe señalar que según información entregada por el encargado, cuando el RIL está
en el homogeneizador posee una DQO aproximada a los 4000 mgO2/L, posteriormente
al pasar por el biofiltro posee una DQO aproximada a los 800 mgO2/L y una vez
mezclados con las aguas limpias baja aproximadamente a 270 mgO2/L.
Tomando como referencia un valor promedio descrito por HANEMAN (2003), es decir,
que la DBO5 corresponde al 65% de la DQO, la planta se encontraría bajo el límite
máximo normado por el D.S. N° 90 (ver CUADRO 8) par a este índice, dado que si la
planta obtiene en sus efluentes finales una DQO de 270 mgO2/L, sería homologable a
aproximadamente 162 mgO2/L de DBO5, lo que resulta inferior a los 300 mgO2/L, que
corresponde al límite para este parámetro.
6.2 Planta A-2
En base a los antecedentes de ODEPA (2009c), se puede señalar que los productos
elaborados por esta industria corresponden solamente a leche en polvo y mantequilla.
Por lo tanto, ésta se clasifica dentro de los rubros 31121 y 31122, que corresponden a
“fabricación de mantequilla, quesos, quesillos, crema y/o yogurt” y “fabricación de leche
condensada, en polvo o elaborada”, respectivamente. Según esta misma fuente entre
enero-diciembre del 2008 se recepcionaron aproximadamente 169 millones de litros de
leche, los que fueron utilizados para elaborar alrededor de 17 millones de kg de leche
en polvo (26% materia grasa y descremada) y un poco más de 4 millones de kg de
mantequilla.
Los procesos llevados a cabo en la planta industrial incluyen la recepción de la leche
cruda, descremado, pasteurización de la leche y crema, concentración de la leche por
72
evaporación, secado de la leche y fabricación de mantequilla. Según HANNEMAN
(2003), los tipos más importantes de residuos producidos en las plantas que elaboran
mantequilla son la grasa láctea, pequeñas cantidades de proteínas, lodos de los
separadores de grasa y otros componentes, que se pueden perder en el proceso.
Los residuos líquidos de la planta industrial provienen básicamente de las aguas de
lavado de equipos e instalaciones y de los camiones que transportan la leche. Estas
aguas contienen restos de leche y crema, así como restos de productos utilizados en
los lavados. También se generan aguas residuales provenientes de la condensación
del vapor en los concentradores de leche y otros equipos, de los descartes de aguas
de enfriamiento y de las purgas de las calderas.
Los residuos industriales líquidos, una vez tratados y previamente clorados son
descargados a un río en las cercanías del sector. El normal funcionamiento del
sistema, permite cumplir con las disposiciones legales establecidas para las descargas
superficiales, tomando en cuenta la capacidad de dilución del cuerpo receptor (río),
normadas en el Decreto Supremo 90.
6.2.1 Fuentes generadoras de residuos líquidos en la planta A-2. Previo a describir
el tratamiento propiamente tal de los residuos industriales líquidos, es necesario
conocer cuales son las operaciones de los procesos productivos en que estos son
generados; a continuación se describen estas operaciones.
6.2.1.1 Recepción de leche cruda. Según datos entregados al momento de la visita,
la planta debiera recibir entre 46 a 60 camiones diarios. Con este gran número de
camiones que llegan a la planta, las soluciones CIP deben ser cambiadas
regularmente, lo que genera una gran cantidad de residuos ácidos y/o alcalinos, los
cuales deben ser tratados. Además, se realiza la limpieza a los camiones de despacho
(distribuidores). De la misma forma se generan residuos líquidos del lavado de pisos,
limpieza del sector y lavado de silos.
6.2.1.2 Descremado y pasteurización. En esta sección los principales procesos de
producción de riles provienen de la limpieza de pisos, equipos, circuitos que conducen
73
leche, descargas de las centrifugas para eliminar sólidos que pudiese contener la leche
y de los silos de almacenamiento de leche pasteurizada y de la maduración de la
crema.
6.2.1.3 Fabricación de mantequilla. Principalmente se generan residuos líquidos de
la limpieza diaria del sector de elaboración, específicamente del lavado de la
mantequillera.
6.2.1.4 Concentración de leche. Este proceso se lleva a cabo en equipos
evaporadores, en los cuales es utilizada agua como sustituto de leche para las
partidas, además se utiliza agua para el sello de las bombas y para el lavado de
equipos. También se utiliza agua para el enfriamiento de la leche concentrada y para la
condensación del vapor que se extrae de la leche.
6.2.1.5 Secado de la leche. Se realiza en un proceso denominado “secado spray”. Las
principales fuentes generadoras, están dadas por el lavado de las torres de secado y el
lavado de los estanques y circuitos de alimentación de éstas.
6.2.2 Tratamiento de residuos industriales líquidos en la planta A-2. Esta planta, a
diferencia de la anterior posee sólo un sistema físico/químico para el tratamiento de los
riles. Previo a tratar el RIL, es necesario retirar los sólidos que pudiese contener y de
esta manera evitar las posibles obstrucciones de acueductos, equipos y unidades que
se utilizan en los tratamientos posteriores. Estos sólidos están conformados
principalmente por grasas y material inorgánico como guantes o mascarillas. El
tratamiento químico es necesario para neutralizar el RIL, con el fin de poder utilizar
posteriormente coagulantes y floculantes en el proceso de flotación, y además cumplir
con la norma en cuanto a la descarga del pH.
En la FIGURA 5 se puede observar un esquema del funcionamiento del sistema de
tratamiento de residuos industriales de la planta. Este sistema esta conformado
principalmente por las siguientes unidades: primer ecualizador receptor del RIL y
neutralizado (N° 3 de la figura); equipo de flotaci ón DAF (N° 4); centrifuga decantadora
74
para bajar la humedad a los lodos (N° 9); segundo e cualizador (N° 6) y sistema de
cloración o desinfección (N° 12).
Desde cada sector de producción los residuos líquidos llegan al ecualizador solamente
por gravedad. Antes de ser descargados a éste, los riles pasan por rejas de gruesos
para eliminar la materia inorgánica que pudiesen afectar el normal funcionamiento del
proceso.
Planta de tratamiento de Riles
Zona de
producción
1
3
2
4
5
11
8
7
10
9
6
DAF
12
13
1 RIL hacia planta de
tratamiento
2 Aguas limpias
3 Ecualizador N° 1
4 Equipo de flotación DAF
5 RIL hacia ecualizador N° 2
6 Ecualizador N° 2
7 Lodos 96% humedad
8 Pozo de lodos
9 Centrifuga Decanter
10 Lodos 70% humedad
11 Humedad extraída
12 Canal Parshall
13 Efluente final al río
FIGURA 5 Esquema del sistema de tratamiento de riles utilizado en la planta A-2
FUENTE: Elaboración propia en base a los datos entregados por la planta.
La ecualización y regulación del caudal son procesos que se realizan en forma
simultánea en el estanque ecualizador N° 1, en el q ue se reciben todos lo riles de la
planta, como por ejemplo las soluciones CIP y el agua utilizada en la limpieza de
suelos, exceptuando las aguas consideradas como limpias, las cuales pasan
directamente al ecualizador N°2. Esta parte del sis tema de tratamiento tiene por
75
objetivos asegurar un caudal de ingreso a la planta de características homogéneas,
ajustar el pH de los afluentes y controlar la temperatura. El ecualizador cuenta además
con un aireador, el cual toma aire desde el ambiente y lo inyecta hacia el RIL. La
aireación es necesaria para eliminar malos olores que pudiesen provocar las grasas
que se acumulan en la superficie del ecualizador.
Los afluentes de la planta tienen la tendencia a ser básicos por lo cual generalmente es
utilizado ácido sulfúrico (H2SO4, 98%) para neutralizarlos. Mediante un sistema
automatizado el pH es ajustado entre un rango de 7-10 para el correcto funcionamiento
del cloruro férrico (coagulante) que se agrega en la etapa posterior. Según SOTO
(2001), los coagulantes metálicos son muy sensibles al pH y a la alcalinidad. Si el pH
no estuviera dentro del rango adecuado, el aluminio o hierro en este caso pueden
solubilizarse.
La planta industrial cuenta con tres equipos evaporadores, el mayor de ellos posee una
capacidad de procesamiento de 35 mil L/hora. Según lo señalado por la persona a
cargo de la planta de tratamiento, cuando este equipo es limpiado (cada 20 horas) se
depositan en el ecualizador N°1 alrededor de 30 m 3 de NaOH 1,5% a 60 °C, los cuales
disuelven la grasa superficial del ecualizador.
A través de dos bombas sumergibles el RIL es impulsado desde el ecualizador N°1
hacia el equipo DAF, llegando a este equipo por medio de tubos laterales; en ese
instante, de manera automatizada es adicionado cloruro férrico, el cual actúa como
coagulante. Posterior a esto, el RIL penetra en un conducto de forma tubular donde es
adicionado el floculante, el que corresponde a un polímero catiónico de flotación. La
forma tubular del conducto se encarga de dar un mayor tiempo de residencia para
mezclar los químicos adicionados. La malla de coágulos producida por efecto del
equipo de flotación se acumula en la superficie del DAF; ésta es eliminada a través de
aspas automáticas que se encuentran en la parte superior del equipo.
La coagulación se refiere al proceso de desestabilización de las partículas suspendidas
de modo que se reduzcan las fuerzas de separación entre ellas, mientras que la
floculación tiene relación con los fenómenos de transporte dentro del líquido para que
76
las partículas hagan contacto, lo cual implica la formación de puentes químicos entre
partículas de modo que se forme una malla de coágulos (SOTO, 2001).
Por medio del conducto tubular antes mencionado, penetra al DAF un caudal de 60
m3/h de RIL floculado, el cual es descargado en 4 puntos diferentes al interior del
equipo (no pudo ser representado en la FIGURA 6, por lo que se simplificó). Una parte
del RIL tratado se recircula mediante una bomba de alta presión hacia un saturador
donde se pone en contacto con aire. Posteriormente el RIL saturado de aire a un
caudal de 20 L/min y una presión de 6 bar es liberado en los mismos sectores donde
se descarga el RIL floculado. El RIL de recirculación sujeto a una presión mayor libera
el aire y forma muchas burbujas pequeñas que al impactarse con el flóculo quedan
adheridas a éste y lo hacen flotar, haciendo posible su recolección en la superficie.
Debido a lo anterior se consigue reducir la DBO, mejorar el tratamiento del agua,
controlar los olores y retirar los lodos acumulados en la superficie del equipo. Estos
lodos poseen un color ladrillo, el cual proviene principalmente de la utilización del
cloruro férrico.
En la FIGURA 6, se muestra un esquema del funcionamiento del equipo de flotación
DAF. En este se puede observar el flujo de entrada del RIL floculado proveniente del
ecualizador N° 1, el cual se mezcla con la recircul ación del RIL tratado, el que se ha
esquematizado con color azul, para representar que esta agua ya ha sido tratada. Se
puede observar además la flotación de burbujas (círculos blancos) producidas debido a
la introducción de aire por el compresor y el posterior acople con los flóculos (círculos
anaranjados más pequeños); además en la parte superior se ha esquematizado la
“banda” automática que realiza el arrastre de los floculos al momento de flotar.
Como se puede observar en la FIGURA 6, el equipo de flotación por aire disuelto, en
su parte inferior posee 2 zonas cónicas las cuales reciben todos los flóculos que no
han sido flotados por el equipo y por lo tanto han sedimentado. Estos lodos son
bombeados cada 15 minutos por medio de válvulas al ecualizador N° 1. Además, en la
figura se observa al interior del equipo una estructura tipo rejilla la que se conoce como
separador de láminas, y que es necesaria para lograr una efectiva separación entre el
sólido y el líquido.
77
Banda
Flotación
RIL
tratado
RIL
floculado
desde
ecualizador
N°1
Separador
de láminas
60m3/hr
Bombeo de RIL recirculado e introducción de aire por compresor
FIGURA 6 Esquema del funcionamiento de equipo de flotación DAF de la planta A-2.
FUENTE: Elaboración propia en base a los antecedentes aportados por la empresa.
El equipo de flotación DAF posee dos flujos de salida; uno de lodos y el otro de RIL
tratado, el cual es dirigido hacia el ecualizador N°2. Los lodos que son retirados son
bombeados a un caudal variable entre 1,6 - 2 m3/h hacia un pozo acumulador de lodos.
Al ser retirados del equipo estos lodos poseen una humedad aproximada de 95-96%.
Desde el pozo acumulador de lodos, son nuevamente bombeados a un caudal de 1,6
m3/h para alimentar la centrífuga decantadora, la cual cumple la labor de “desaguar” los
lodos producidos por la acción del DAF. Para mejorar el proceso anterior al
centrifugado se le agrega floculante. Esta etapa permite tener un lodo de una humedad
del 60 a 70%. El agua de “estrujado” proveniente del lodo es retornada hacia el
ecualizador N°1, y los lodos son depositados en est anques. Diariamente se producen
alrededor de 8-10 mil kg de lodos deshidratados. Día por medio son retirados por una
empresa externa aproximadamente 18 mil kg de lodos, los cuales son dispuestos en un
vertedero industrial.
78
Como se mencionó anteriormente, los efluentes provenientes del DAF son dirigidos
hacia un segundo ecualizador, en éste son mezclados con las denominadas aguas
limpias o de “buena calidad”, las cuales provienen de los descartes de aguas de
enfriamiento, desde los evaporadores y de las purgas de las calderas. En este segundo
ecualizador son nuevamente aireadas y además es dosificado hipoclorito de sodio
(10%). Esta etapa es controlada de manera automatizada lo que permite mantener el
residuo líquido dentro de los estándares de concentraciones de cloruros permitidas
para la descarga de residuos industriales líquidos en aguas superficiales, la que según
el D.S. N° 90 no debe superar los 2000 mg/L, tomand o en cuenta la capacidad de
dilución del receptor.
Finalmente, desde el segundo ecualizador el RIL es direccionado hacia un estanque
final. En el circuito antes de llegar al estanque final, el efluente pasa por un “canal
Parshall” para determinar el caudal de salida. Desde el estanque final los residuos
líquidos son conducidos aproximadamente por 2 km hasta llegar al cuerpo receptor.
Internamente la planta controla sus parámetros de pH y temperatura. Externamente a
través de otra empresa se realizan los análisis para: DBO5, sólidos suspendidos,
aceites y grasas, nitrógeno total, fósforo, poder espumógeno y coliformes totales, con
el fin de cumplir con las normas exigidas.
Según información proporcionada por el encargado de la planta, dependiendo de la
temporada o época del año se producen distintos volúmenes de riles; en temporada
baja se generan alrededor de 1600 m3/día, mientras que en temporada alta la cifra
asciende a aproximadamente 2000-2300 m3/día.
6.3 Planta B-1
Al igual que la empresa anterior esta industria se clasifica dentro de los rubros 31121 y
31122 de acuerdo a la Clasificación Industrial Internacional Uniforme de las Naciones
Unidas (C.I.I.U.). Según las estadísticas de producción proporcionadas por la planta a
ODEPA (2009c), el volumen de leche recibida por ésta durante el año 2008 fue
cercana a los 120 millones de litros. De este volumen se elaboraron distintos productos
lácteos, según se observa en la FIGURA 7. Cabe destacar que el porcentaje
79
correspondiente a la leche en polvo contempla: leche en polvo 12% y 26% de materia
grasa, además de leche en polvo descremada.
Los procesos llevados a cabo en la planta industrial incluyen la recepción de la leche
cruda, el descremado, la pasteurización de la leche y de la crema, la concentración de
la leche por evaporación y el secado; además, estos mismos procesos se realizan,
utilizando suero de queso como insumo para la obtención de suero de queso en polvo.
Junto con estos procesos, también están la adición de fermento y cuajado de la leche
pasteurizada para quesos, prensado, salado, reposo y maduración de queso, llevados
a cabo en la quesería; y los procesos de pasteurización de crema, maduración y
fabricación de mantequilla, llevados a cabo en la mantequillería.
FIGURA 7 Productos lácteos y sus respectivos porcentajes de elaboración por la planta
B-1 durante el año 2008.
FUENTE: ODEPA (2009c).
La planta trabaja en tres turnos. Las áreas de recepción de leche cruda, tratamiento de
leche y secado de leche, trabajan de lunes a domingo. Las áreas de mantequillería,
manjar, quesería y fraccionados de leche en polvo trabajan de lunes a sábado, y
excepcionalmente los días domingo.
80
Los residuos líquidos de la planta industrial provienen básicamente de las aguas de
lavado de equipos e instalaciones y de los camiones que transportan la leche. Estas
aguas contienen restos de leche, suero y crema, así como restos de productos de
limpieza. El sistema de tratamiento permite obtener la calidad de agua según lo
establece la norma para descarga en aguas fluviales considerando capacidad de
dilución del receptor, según lo establecido como punto de descarga un río, según lo
norma el D. S. N° 90 (ver CUADRO 8). Además, esta p lanta se rige bajo el Decreto
Supremo N° 609, norma de emisión de residuos indust riales líquidos a sistemas de
alcantarillado. También se generan aguas residuales provenientes de la condensación
del vapor en los concentradores de leche y otros equipos, de los descartes de aguas
de enfriamiento y de las purgas de la caldera. Estas aguas poseen buena calidad en
general y se mezclan con los riles ya tratados para luego de una desinfección, ser
descargados al río.
6.3.1 Fuentes generadoras de residuos líquidos en la planta B-1. Al igual que la
planta anterior (planta A-2), se generan residuos líquidos similares en los procesos de
recepción de leche cruda, descremado y pasteurización, fabricación de mantequilla,
concentrado de leche y secado de leche, exceptuando el proceso de fabricación de
quesos en el que se generan residuos líquidos en el lavado de tinas, prensas,
preprensas, paredes, pisos y agua de enfriado de quesos (Mozzarella) y el proceso de
elaboración de suero de queso y manjar: principalmente donde se producen residuos
en las etapas de lavado de equipos y circuitos de los procesos.
Además, se generan aguas limpias provenientes de las aguas de enfriamiento y del
proceso de condensación. Estas aguas consideradas como limpias, poseen su propia
línea de acueductos y son mezcladas en el tanque ecualizador antes de irse al efluente
final.
6.3.2 Tratamiento de residuos industriales líquidos en la planta B-1. Esta planta
se caracteriza por contar con un tratamiento físico/químico y un tratamiento biológico,
los que no siempre trabajan de manera sinérgica, ya que por las dimensiones del
biofiltro solamente cierto porcentaje del RIL pasa por el mencionado tratamiento.
81
El sistema de tratamiento de residuos industriales líquidos de la planta está constituido
por una cámara de rejas y filtro rotatorio, cuatro estanques ecualizadores, un estanque
de regulación de pH (neutralizador), un estanque de coagulación, una unidad de
dosificación de polímeros, estanques almacenadores de lodos, un equipo de flotación
CAF, el biofiltro, un sistema de cloración y una cámara de monitoreo. La disposición de
equipos y líneas de efluentes se pueden ver en la FIGURA 8.
Filtro de
rejas
RIL
crudo
desde
planta
Aguas de
condensado y
de enfriamiento
NaOH
H2SO4
Tk almacenadores
de lodos
AlSO4
Floculante
Neutralización
Filtro
rotatorio
Coagulación
Ecualizador 1
CAF
Biofiltro
Ecualizador 3
Ecualizador 2
Efluente
final
A sistema de
alcantarillado
Ecualizador 4
FIGURA 8 Esquema del sistema de tratamiento de riles utilizado en la planta B-1
FUENTE: Ecoriles
En una primera etapa el RIL pasa por una pequeña cámara de rejas; en ésta es
eliminado el material sólido de mayor tamaño que se encuentra flotando en el afluente.
Es normal en esta etapa encontrar material proveniente desde la zona de producción,
tales como guantes, cofias y mascarillas. Este proceso puede ser observado en la
IMAGEN 4 a. En la parte inferior se puede ver el filtro rotatorio; éste posee un tamiz de
82
1 mm, todas sus partes funcionales son enteramente de acero inoxidable y consta de
un tambor giratorio que descansa y se apoya en rodamientos. El tambor esta formado
por una malla inoxidable, la cual filtra el agua y retiene los sólidos gruesos, los cuales
van quedando en un recipiente, según muestra en su parte inferior la IMAGEN 4 b.
IMAGEN 4 Sistemas de filtración: a) Cámara de rejas, b) Filtro rotatorio; de la planta B1.
Para el normal funcionamiento del sistema de tratamiento, es necesario que el residuo
industrial líquido sea filtrado, evitándose así el paso a los procesos posteriores de
sólidos que pudiesen ocasionar problemas de operación u obstrucción de los
acueductos y equipos que son parte del sistema.
83
Posteriormente a que el RIL ha sido despojado de los sólidos flotantes, es conducido
hacia el estanque ecualizador N° 1, el cual posee u n volumen útil de aproximadamente
260 m3. En el ecualizador se reciben los residuos industriales provenientes de los
distintos procesos de la planta, los cuales no son constantes a lo largo del tiempo. El
objetivo de esta etapa es regular el caudal absorbiendo las variaciones de flujo
generadas, asegurando un caudal de ingreso a la planta de características
homogéneas. El ecualizador cuenta además con un equipo aireador superficial.
Desde el ecualizador a través de tres bombas centrifugas, el RIL es dirigido hacia el
estanque de neutralización, el cual posee una capacidad de 6 m3; en éste se efectúa la
neutralización del RIL crudo, mediante inyección automática de soda (NaOH, 32%) y
acido sulfúrico (H2SO4, 98%) mediante un controlador de pH. El estanque cuenta
además con un sistema agitador. Las aguas de lavado pudiesen contener soda
caústica y/o ácido nítrico, por lo cual el pH del afluente puede fluctuar entre 2-12
aproximadamente. Para este caso la regulación del pH permite cumplir con lo
dispuesto por la ley y aumentar la eficiencia del sistema físico-químico principalmente,
ya que el sistema biológico recibe solamente el 10% del total de residuos industriales
líquidos tratados en el equipo de flotación CAF.
El RIL ya neutralizado, es conducido a otro estanque donde se realiza el proceso de
coagulación mediante la adición controlada de sulfato de aluminio (AlSO4). Este
proceso permite agrupar los sólidos disueltos a través de la ionización de las
partículas, generando la posterior separación. VILLASEÑOR (2008), señala que para
complementar la adición del coagulante se debe realizar mezclado, con el fin de
destruir la estabilidad del sistema coloidal; para que las partículas se aglomeren deben
chocar, y el mezclado promueve la colisión. SOTO (2001), señala que para determinar
la dosis a utilizar de coagulante se deben realizar pruebas, primero con líquido bruto y
posteriormente con cantidades crecientes. En el caso de agregar dosis altas se puede
producir el efecto contrario del buscado, volviéndose a estabilizar el coloide con carga
superficial opuesta (+). Por esta y por razones económicas es importante utilizar la
dosis correcta de coagulante.
84
Luego el RIL es conducido al equipo de flotación CAF (Cavitation Air Flotation). En la
IMAGEN 5 a y b se presenta parte de este equipo. En el ingreso a esta unidad se
realiza un proceso de floculación donde se agrega un polímero catiónico de cargas
positivas que aumenta la eficiencia del proceso de separación de sólidos.
IMAGEN 5 Equipo de flotación CAF a) Lodos superficiales; b) Sistema barredor; de
la planta B-1.
El sistema CAF se encarga de reducir la carga orgánica del RIL (DBO5, aceites,
grasas y sólidos suspendidos totales), a través de un sistema por agitación e inyección
de aire presurizado, con lo cual se obtiene una burbuja con tamaño y velocidad
conocida, lo cual prevé el cambio del estado soluble de la materia orgánica al
suspendido. Gracias a este sistema se producirá la flotación de las grasas y sólidos
85
que el RIL contiene, las cuales serán retiradas al momento de flotar mediante un
sistema barredor mecanizado, el cual puede verse parcialmente en la IMAGEN 5 b.
Las grasas serán dispuestas como residuo sólido no peligroso de la empresa.
Los lodos generados por acción del CAF en la reducción de la materia orgánica
(DBO5), y que se observan sobre la superficie del equipo en la IMAGEN 5, son
dispuestos en estanques almacenadores para su posterior retiro por parte de una
empresa certificada con la que se tenga contrato.
El lodo generado en el CAF presenta como características un color café claro dado
principalmente por la acción de los químicos (sulfato de aluminio y polielectrolito), y una
humedad aproximada al 92%, por lo cual, el líquido que se separa del lodo en los
estanques almacenadores es conducido nuevamente al estanque ecualizador N° 1
para volver a ser tratado.
Como se puede observar en la FIGURA 8, en la disposición de equipos del sistema de
tratamientos de la planta, el efluente de la unidad de flotación puede dirigirse a:
•
Al ecualizador N° 2 y posteriormente al biofiltro (a).
•
Al ecualizador N° 3, mezcladas con parte de las ag uas limpias y posteriormente
enviadas al alcantarillado (b).
•
Al ecualizador N° 4, mezcladas con aguas limpias m as las provenientes del
biofiltro y enviadas posteriormente al río (c).
a) Dirigidas hacia el estanque ecualizador N° 2, de sde donde es impulsado hacia el
sistema de riego del biofiltro, el que como ya se ha descrito anteriormente, consta de
varias capas filtrantes y lombrices, las cuales son las encargadas de degradar la carga
orgánica para convertirlas en humus.
El biofiltro consiste en un lecho formado por un medio permeable al que se adhieren
los microorganismos y a través del cual se filtra el agua residual. El medio filtrante de la
planta, desde abajo hacia arriba, consiste en bolones, arena, grava y aserrín.
86
La materia orgánica presente en el agua residual es degradada por una población de
lombrices y microorganismos adheridos al medio filtrante. Dicha materia orgánica es
absorbida sobre la película biológica, en cuyas capas externas es degradada por los
microorganismos aeróbicos y los microorganismos anaeróbicos de la capa de aserrín.
La última capa de piedras funciona como un filtro percolador de baja tasa. Los
microorganismos adheridos a este medio son aeróbicos, ya que el biofiltro posee en su
parte inferior un doble fondo, que permite una rápida evacuación del agua tratada y
también una oxigenación por la parte inferior del sistema.
Una vez que el RIL ha pasado por el biofiltro, éste es conducido hacia el estanque
ecualizador N° 4, donde es mezclado con el porcenta je de RIL que no pasó por el
biofiltro.
En la IMAGEN 6 se puede observar la lombriz Eisenia phoetida o comúnmente
denominada lombriz “roja californiana”, la cual se encuentra ubicada normalmente en
las capas superiores del biofiltro. GUZMÁN (2004) señala que, bajo condiciones
adversas la lombriz tiende a penetrar en la tierra. Se encarga de consumir la materia
orgánica (de mayor tamaño) y degradarla, transformándola en humus. Según lo
señalado por HERNÁNDEZ (2005), es una especie rústica, sin embargo, no soporta la
luz solar directa, razón por la cual los biofiltros deben ser tapados con malla “raschel”.
b) Cuando el efluente de la unidad de flotación se dirige al ecualizador N° 3, es
mezclado con un porcentaje de aguas limpias generadas en la planta, siendo
conducidas posteriormente al sistema de alcantarillado, rigiéndose bajo el D. S. N° 609.
c) Conducidas directamente hacia el cuarto estanque ecualizador antes de ser dirigidas
como efluente final al río, donde se rigen por el D. S. N° 90. Como se comentó
anteriormente en este estanque el RIL es mezclado con un porcentaje proveniente del
biofiltro (10% ≈ 120 m3) y con la mayor parte de las aguas limpias provenientes de
proceso, las cuales diariamente son alrededor de 700 m3/día.
87
IMAGEN 6 Lombriz Roja Californiana, Eisenia phoetida.
En el estanque ecualizador N° 4 es donde se realiza el proceso de desinfección, lo cual
corresponde a la última etapa del sistema de tratamiento de riles. En ésta se eliminan
los coliformes fecales; para ello se utiliza la cloración del residuo líquido, a través de la
adición controlada de hipoclorito de sodio, proceso automatizado que permite mantener
el residuo líquido dentro de los estándares de concentraciones de cloro permitidos para
la descarga de residuos industriales líquidos en aguas superficiales tomando en cuenta
la capacidad de dilución del receptor.
En la planta se producen alrededor de 1200 m3 de riles. De este total el 10% es
destinado hacia el Biofiltro Aeróbico Dinámico, por lo tanto, aproximadamente 120 m3
son destinados al lombrifiltro y los restantes 1080 m3 son divididos entre alcantarillado
y río, como receptores finales de los residuos líquidos.
Según el contrato firmado entre la planta y la empresa de servicios sanitarios local, la
planta puede enviar 1000 m3/día al sistema de alcantarillado con una carga de 1000 kg
88
DBO5/m3. Mientras que al río se tiene permitido enviar alrededor de 2300 m3/día; bajo
el D. S. N° 90, según la tabla 2 “Límites máximos p ermitidos para la descarga de
residuos líquidos a cuerpos de agua fluviales considerando la capacidad de dilución del
receptor”, el límite máximo permisible para el parámetro DBO5 corresponde a 300
mgO2/L.
6.3.3 Análisis realizados en la planta B-1. Según la resolución del D. S. N° 90, la
planta debe ser monitoreada una vez al mes. Para ello un laboratorio externo
acreditado ante el INN y la SISS se encarga de los análisis; además, la planta es
monitoreada como control interno (dos veces por mes) y obviamente realiza control de
procesos, con el fin de cumplir con la normativa vigente.
Cada uno de los análisis y el sector donde se toma la muestra pueden ser observados
en la FIGURA 9. La planta cuenta con dos equipos de muestreo marca “ISCO”, los
cuales monitorean el afluente del RIL crudo al llegar a la planta de tratamiento y el
segundo se encuentra muestreando el efluente que tiene como emisario el rio. Estos
equipos corresponden a muestreadores portátiles muy versátiles, los cuales realizan
mediciones almacenando los resultados en su memoria interna. Además, pueden ser
programados para tomar muestras cada cierto tiempo las que son depositadas en
pequeños envases que posee en el interior, lo cual garantiza resultados repetibles.
Los análisis realizados son los siguientes:
•
Al llegar el RIL crudo, a través del equipo “ISCO” se muestrea para realizar DQO
(control de proceso), además un laboratorio acreditado también se encarga de
monitorear como control interno.
•
Luego cuando el RIL ha sido tratado en el equipo de flotación CAF, es medido
DQO (control de proceso) para conocer la remoción de materia orgánica, además
de análisis realizados por el laboratorio de control interno.
•
Posteriormente cuando el RIL ha pasado por el biofiltro nuevamente se realizan
análisis de control interno.
•
La planta cuenta con dos totalizadores de flujo electromagnéticos y un totalizador
de flujo tipo “Parshall”. Al llegar el afluente a la planta se encuentra el tipo
89
“Parshall”, y los dos totalizadores electromagnéticos se encuentran antes de ser
evacuados al sistema de alcantarillado y antes de ser conducidos al río.
Tk almacenadores
de lodos
Aguas de
condensado y
de enfriamiento
Filtro de
rejas
Coagulación
Filtro
rotatorio
Neutralización
Ecualizador 1
CAF
Biofiltro
Ecualizador 3
Ecualizador 2
A sistema de
alcantarillado
Ecualizador 4
Efluente
final
FIGURA 9 Esquema de los análisis realizados en la planta en base al lay-out.
FUENTE: Ecoriles
= Monitoreo laboratorio control interno, dos veces al mes.
= Monitoreo laboratorio control externo SISS, uno al mes.
= Externo
= DQO interno
= pH y Temperatura
= Totalizadores de flujo
•
Por último, antes de que el efluente sea dirigido hacia el río diariamente se toman
muestras y se determina DQO, pH y temperatura, como análisis internos (control
de proceso). Una vez al mes monitorea el laboratorio como control externo y por
último el laboratorio certificado realiza monitoreos internos dos veces al mes.
90
Finalmente, cabe recordar que, como se mencionó anteriormente, los lodos generados
en esta planta poseen una humedad aproximada a un 92%, por lo que se sugiere
implementar un sistema de “deshidratación” de lodos para aquellos que provienen del
sistema de flotación CAF. Al momento de la visita se estaban mezclando con aserrín,
para, según el encargado, llegar a una humedad aproximada del 80-82%. Para evitar
este trabajo y automatizar un poco más el sistema de tratamiento, idealmente se podría
instalar un filtro de banda o un equipo centrifuga para la decantación de los lodos,
como se observó en la planta A-2. Un decantador centrifuga proporciona un elevado
rendimiento en una pequeña superficie, presentando además un bajo costo frente a la
capacidad de tratamiento de lodo que ofrece (BULLETIN OF THE INTERNATIONAL
DAIRY FEDERATION, 2000). Si se llegara a implementar se conseguiría una humedad
del orden de 60-70% aproximadamente (como se observó en la planta A-2), lo cual
favorecería y abarataría los costos provenientes del retiro de los lodos por la empresa
externa. El agua proveniente desde los “deshidratadores” sería recirculada hacia el
ecualizador N° 1, para ser tratada nuevamente.
6.4 Planta A-3
El principal proceso en esta planta corresponde a la elaboración de queso,
específicamente queso mantecoso y gauda, generando como subproducto suero de
queso. Durante el año 2008 tuvo una recepción de leche de aproximadamente 89
millones de litros (ODEPA, 2009c); a partir de los cuales se elaboraron alrededor de 3
mil toneladas de queso.
Los procesos productivos efectuados en la planta consisten en la recepción de materia
prima, descremado, estandarización, pasteurización de leche y elaboración de quesos,
descremado de suero de queso, pasteurización de cremas, concentración por medio
de evaporadores y por medio de equipo de ultrafiltración a través de membranas.
En las industrias dedicadas a elaborar quesos, el grado de contaminación orgánica es
de pequeño volumen pero de gran concentración. Además, se produce suero como
subproducto, el que puede generar una fermentación láctica (ácida), que en aquellas
industrias donde no es separado para ser secado, podría eventualmente inhibir algún
tipo de tratamiento biológico. Contribuyentes potenciales a los residuos producidos en
91
este tipo de industrias son la leche, suero, restos de cuajada y salmuera. Cualquier
escape de estos flujos o derrame desde el sistema de procesamiento produce un
problema de residuos, los cuales deben ser tratados para su disposición final (HOMSI,
2006).
Las aguas que llegan a la planta de tratamiento de residuos industriales líquidos
corresponden en su gran mayoría a aguas de lavado provenientes desde la zona de
proceso, entre las que destacan las provenientes de la higienización de camiones, silos
y estanques. El efluente de descarga de la planta debe cumplir con los límites
establecidos en el D.S. N°90, sobre límites máximos permitidos para descargas en
cursos de aguas superficiales considerando el poder de disolución del receptor. El
emisario final en este caso corresponde a un estero aledaño a la localización de la
planta. Al igual que plantas anteriores, ésta posee una línea de “aguas limpias”, las
cuales se caracterizan por tener un pH neutro, ausencia o muy baja carga
contaminante y una temperatura dentro de los límites establecidos por la norma. Estas
aguas son generadas durante las operaciones de producción y entre ellas se cuentan,
purgas de caldera, últimos enjuagues de equipos, aguas utilizadas en enfriamiento y
aguas de sello de bombas. Éstas son mezcladas con las aguas tratadas y descargadas
en conjunto, cumpliendo la normativa pertinente.
6.4.1 Fuentes generadoras de residuos líquidos planta A-3. De la misma manera
que las anteriores esta planta genera residuos líquidos en los procesos de: recepción
de leche cruda y almacenamiento en silos, descremado, pasteurización, tratamiento y
procesamiento de suero, evaporación y elaboración de quesos. La producción de riles
es más o menos típica para todos los procesos, siendo fuentes generadoras además la
limpieza de equipos, lavado de pisos y aguas de enfriamiento.
6.4.2 Tratamiento de residuos industriales líquidos en la planta A-3. El sistema de
tratamiento de residuos industriales líquidos generados por los procesos productivos
de la planta contempla las etapas de cámara de rejas y planta elevadora, equipo de
flotación DAF, ecualizadores con aireadores, tratamiento biológico, a través de
biofiltros, decantador o trampa de lombriz y finalmente desinfección del efluente.
92
Los riles provenientes de los diferentes sectores de producción se unen en un sólo
punto de descarga final. La distribución de las canaletas de desagüe de riles que
desembocan en este punto final son la canaleta principal que recibe las aguas
residuales de la zona de recepción, canaleta de la zona de calderas que recolecta los
líquidos provenientes del lavado externo de la carrocería de camiones, área de
quesería, y parte de recepción de leche (zona de almacenamiento en silos), canaleta
de la zona de pasteurización que recibe los vertidos de esa zona, canaleta que recibe
los riles producidos en la zona del equipo ultrafiltración, canaleta de las aguas de
lavado provenientes de las repisas (tablas) donde se colocan los quesos y del
evaporador, conectándose a esta línea la zona de las cámaras de maduración y lavado
de quesos.
Una vez recolectado el RIL crudo desde la zona de proceso, es dirigido por gravedad
hacia la planta de tratamiento. En esta primera etapa se eliminan los elementos sólidos
flotantes que trae consigo el RIL (restos de cuajada y cualquier otro tipo de material
sólido), los cuales son perjudiciales para la depuración posterior. El proceso de filtrado
consiste en una simple reja la cual posee una división aproximada a 0,5 cm,
implementada de forma manual; ésta reja es limpiada cada turno o las veces que sea
necesario, el material retirado de estas rejas es dispuesto como material inorgánico.
Uno de los aspectos más importantes de esta etapa es mejorar la calidad del efluente,
lo que permite un mejor control y operación, y a su vez se entrega un caudal constante
al sistema (RAMALHO, 1996).
Tal cual como se observa en la FIGURA 10, posterior al filtrado del RIL crudo, se
encuentran las primeras bombas de la planta de tratamiento. Por medio de dos de
éstas el RIL es dirigido hacia el equipo de flotación DAF, el que consta de un estanque
de hormigón armado especialmente diseñado para reducir la velocidad laminar de flujo,
enfriar y separar las grasas emulsionadas que el agua residual contiene. Está
conformado por tres módulos y cuenta con un volumen útil de aproximadamente 45 m3.
Desde el tercer módulo una parte del RIL es dirigido hacia un sistema de presurización
y bombeo, el cual es recirculado nuevamente a los tres módulos de flotación e
inyectado a unos 30-40 cm del fondo, pero esta vez la mezcla de RIL y aire a presión
provee de burbujas al sistema, las cuales producen la flotación de los sólidos y grasas,
93
formando una película de lodos en la superficie. Esta etapa de flotación permite retirar
los sólidos y grasas impidiendo que éstos obstruyan equipos, acueductos y unidades
posteriores al sistema de tratamiento.
Canal
Parshall +
toma de
muestras
Aguas limpias
Ecualizadores
+ aireadores
A
L
E
S
T
E
R
O
Decantador
+ cloración
RIL
crudo
Lombrifiltros
Cámara de
rejas y planta
elevadora
1
2
3
Equipo de
flotación DAF
FIGURA 10 Esquema del sistema de tratamiento de riles utilizado en la planta A-3
FUENTE: Elaboración propia en base a los datos entregados por la planta.
Los lodos resultantes en la superficie son retirados de forma manual y dispuestos en
un estanque al costado del DAF. Posteriormente, al igual que la planta A-1, los lodos
son mezclados con aserrín en una betonera y luego dispuestos o acumulados sobre el
suelo, permaneciendo allí por un tiempo indeterminado, para que se “degrade la
grasa”. Al igual que en la planta A-1, en ésta no se tienen antecedentes de estudios o
análisis que permitan demostrar el efecto de degradación de esta técnica sobre la
materia grasa.
94
Una vez que al RIL se le ha retirado gran parte de su carga orgánica por medio de la
flotación de aire disuelto, es dirigido hacia los equipos homogeneizadores
ecualizadores.
IMAGEN 7 Tanque ecualizador homogeneizador con aireador superficial flotante de la
planta A-3.
En la IMAGEN 7 se observa un estanque ecualizador-homogeneizador, en éste el
tiempo de residencia del RIL está determinado por las características de operación de
la planta, la biodegradabilidad del material orgánico y el tipo de tratamiento secundario.
Un tiempo de residencia muy largo, requerirá de un tanque de mayor volumen (es
decir, mayor costo), el cual puede dar lugar a crecimiento microbiano, lo cual conlleva
malos olores (RAMALHO, 1996). Precisamente, en esta imagen se puede observar un
equipo agitador de flotación superficial para evitar los eventos mencionados
anteriormente y lograr una correcta homogeneización del RIL al interior del estanque.
Como ya se ha mencionado esta etapa tiene por objetivo proporcionar un caudal lo
95
más homogéneo posible tanto en términos de caudales como de cargas, con el objeto
de permitir que el sistema de tratamiento, en este caso el biofiltro, no sufra pérdidas de
eficiencia. Se dispone de dos tanques de ecualización con un volumen aproximado a
los 250 m3 cada uno.
Además, en estos estanques se realiza la neutralización del RIL mediante la adición
controlada de ácido fosfórico 85% y soda caústica. El pH generalmente, y al igual que
todas las plantas, es bastante variable fluctuando en un rango de 5-12. En esta etapa
es ajustado entre 6-7,5. La estandarización del RIL permite aumentar la eficiencia del
sistema biológico posterior.
Una vez neutralizado el pH del RIL, por medio de bombas es enviado directamente a
los bioflitros. Esta planta cuenta con dos módulos, los cuales suman en total 3.300 m2
de superficie; cada módulo posee una altura estándar de 1,2 m, 20 m de ancho y 80 y
85 m de largo respectivamente. Utilizando la relación citada por HERNÁNDEZ (2005),
que se mencionó en la planta A-1, la cual sugiere que para tratar 1 m3 de RIL es
necesaria una superficie mayor a 1 m2 efectivo de lombrifiltro, debido a los parámetros
contaminantes que posee, se puede mencionar que según ésta estimación la superficie
disponible de biofiltro cumpliría con las necesidades de la planta, tomando en cuenta
un caudal de salida de la planta de tratamiento de 700 m3/día (lo cual depende como
en toda planta de los niveles de producción).
En la FIGURA 11 es posible observar un corte esquemático donde se puede apreciar
cada una de las capas del lombrifiltro, las que serían similares a las que existen en
esta planta y en las plantas A-1 y B-1. Sobre la superficie de éste se debe repartir
homogéneamente el afluente, a través de un sistema de aspersión. La capa filtrante
inferior de este estanque funciona como un filtro percolador de baja tasa y los
microorganismos adheridos a este medio son aeróbicos, dado que el biofiltro posee en
su parte inferior un doble fondo, se permite una rápida evacuación del agua tratada y
también una oxigenación por la parte inferior del sistema (HERNÁNDEZ, 2005).
Según GUZMÁN (2004), aproximadamente el 95% de las partículas orgánicas queda
retenida principalmente en el aserrín y viruta. Este es el sustrato sobre el cual actúan
96
las lombrices. De esta forma, la materia orgánica de las aguas contaminadas
“condimenta” el aserrín que sirve de alimento para las lombrices.
FIGURA 11 Corte esquemático del Sistema Tohá o biofiltro dinámico aeróbico.
FUENTE: GUZMÁN (2004).
Según lo señalado por la Fundación para la Transferencia Tecnológica de la
Universidad de Chile (2005), citado por HERNÁNDEZ (2005), la comunidad biológica
presente en el biofiltro se compone principalmente de protistas, incluyendo bacterias
facultativas, aeróbicas y anaeróbicas, hongos, y protozoos. Las bacterias facultativas
son microorganismos predominantes en el biofiltro y, junto con las bacterias aeróbicas
y anaeróbicas, descomponen la materia orgánica del agua a tratar. Entre las especies
bacterianas
normalmente
asociadas
con
el
biofiltro
están:
Achromobacter,
97
Flavobacterium, Pseudomonas y Alcaligenes. Dentro de la capa de aserrín, donde
prevalecen condiciones adversas al crecimiento, existen las formas filamentosas
Haerotilus natans sp. y Beggiatao sp. En las zonas más bajas del biofiltro, se
encuentran los distintos tipos de bacterias dependiendo de la cantidad de oxígeno que
exista, si no existe buena aireación se encontrarán bacterias nitrificantes Nitrosomas y
Nitrobacter.
Al igual que lo observado en la IMAGEN 2, la disposición del RIL sobre el biofiltro es
realizada a través de aspersores, para lo cual el sistema cuenta con 132 de estas
unidades
las
que
al
momento
de
la
visita
estaban
funcionando
durante
aproximadamente 10 minutos para asperjar el RIL, permaneciendo sin funcionar
durante 15 minutos, lo que varía dependiendo de la cantidad de residuos líquidos que
estén llegando a la planta de tratamiento.
Una vez que el RIL pasa por el lombrifiltro, las aguas son capturadas mediante
gravedad y dirigidas a un último proceso de decantación y posterior cloración. El
sistema destinado para este proceso es bastante simple (similar a la IMAGEN 3) y se
puede ver en la IMAGEN 8. Este corresponde a un circuito “tipo laberinto”, por el cual
el RIL circula, los sólidos de un peso específico mayor decantan, mientras que los de
un peso menor flotan. El objetivo de esta etapa es asegurar que no existan sólidos
suspendidos y lombrices en el residuo líquido tratado. Los sólidos son recuperados en
esta unidad a través de un instrumento manual (malla); generalmente los sólidos
capturados corresponden a humus, aserrín y lombrices (principalmente muertas).
Tal como se puede observar en la IMAGEN 8, la estructura está compuesta por dos
cámaras. A la primera llega el RIL proveniente del lombrifiltro. En la segunda el RIL
fluye más depurado y es en ésta donde son ingresadas las aguas limpias provenientes
del sistema de enfriamiento y evaporadores; además en esta cámara ocurre el proceso
de desinfección, mediante hipoclorito de sodio, a través de dosificación automática en
continuo las 24 horas del día. Debido al proceso de cloración, ésta segunda cámara es
un tanto más grande que la primera, lo cual aumenta el tiempo de retención.
98
Canal Parshall
más toma de
muestras
Ingreso de
aguas
limpias
Cloración
Colador
para retirar
el material
flotante
Proceso de decantación (trampa de lombriz) y cloración
IMAGEN 8 Proceso de decantación y desinfección de la planta A-3.
Posterior a este proceso y una vez que el RIL se encuentra bastante depurado, a
través de una tubería es conducido hacia una caseta azul que se observa en la
IMAGEN 8, donde se encuentra instalado un “canal Parshall” para medir el caudal de
salida y de esta manera tener un control interno; además se encuentra ubicado un
equipo muestreador “ISCO”; que como ya se ha mencionado corresponden a equipos
muestreadores programables.
Tomando en cuenta la “calidad final” del efluente de esta planta (ver la “transparencia o
claridad” con que sale el RIL en la IMAGEN 9), y la ubicación geográfica donde se
encuentra; se podría evaluar la posibilidad de que el RIL descargado al estero, fuese
reutilizado para riego, actividad necesaria en la zona, especialmente en la época de
primavera y verano, y mas aún cuando las aguas del mismo estero al cual van los riles
de la planta, son utilizados con este mismo fin.
99
Es sabido que hoy en día, algunas industrias están utilizando sus efluentes para estos
propósitos. Dentro de los riles depurados de mayor uso en riego, señalados en el
informe “Criterios de calidad de aguas o efluentes tratados para uso en riego” (2005),
figuran los provenientes de actividades agroindustriales. Los efluentes comúnmente
utilizados provienen de la producción pecuaria (purines), de las industrias vitivinícolas y
pisquera y de las industrias de alimentos, las cuales destacan por su alto contenido
orgánico. A menudo esta agua es la única disponible, por lo que constituye un valioso
insumo para quienes la utilizan, aunque finalmente la eficiencia de la cosecha no sea la
óptima.
Efluente final
IMAGEN 9 Salida del “efluente final” de la planta A-3.
Según BRAVO (2007), los residuos líquidos industriales que han sido tratados
constituyen una solución cada vez mas aplicada para regar suelos de uso productivo.
De esa manera, las fuentes generadoras de efluentes quedan exentas de cumplir
regulaciones como los Decretos Supremos 46 y 90, aunque si deben atenerse a
normas como la N° 1333, que establece “Requisitos d e Calidad del Agua para
diferentes usos. Requisitos de Agua para Riego”.
100
La calidad del efluente tiene efectos en el método de riego más adecuado a utilizar.
Así, las técnicas de riego superficial se pueden emplear con aguas de baja calidad,
mientras que el riego tecnificado por aspersión o goteo requiere efluentes de alta
calidad debido al riesgo de taponamiento por sólidos suspendidos en el agua (BRAVO,
2007).
Será necesario realizar algunas investigaciones de terreno para evaluar esta
interesante posibilidad. Hace falta en Chile un estudio mas sistematizado que
considere los impactos en el agua subterránea que esta práctica tendría, así como los
serios problemas de deterioro de calidad de vida que pudiesen originar (olores,
vectores, patógenos) experimentados por poblaciones vecinas. Más información
referente al tema se encuentra en el capítulo 2.4.1 Reutilización de efluentes.
6.5 Planta C-1
Según datos entregados por esta planta a ODEPA (2009c), durante el año 2008 se
recibió una cifra aproximada a los 167 millones de litros de leche, los cuales fueron
destinados principalmente a leche fluida, leche en polvo, yogur y quesos. El total de
leche fluida elaborada para el 2008 superó los 62 millones de litros, dentro de los
cuales se cuenta: leche UHT, UHT con sabor y descremada. El total de leche en polvo
elaborada durante ese mismo año fue superior a los 4 millones de kilos, siendo el
principal producto elaborado leche en polvo 26% materia grasa. Además de estos
productos se produjeron alrededor de 1 millón de kg de queso y 5 millones de litros de
yogur. Como productos secundarios la planta elaboró crema, mantequilla, suero en
polvo y manjar.
Al momento de la visita, la planta contaba con una recepción diaria aproximada a los
600 m3 de leche. Según datos entregados por la empresa aproximadamente un 60%
de la recepción era destinada a la elaboración de leche fluida, 30% al secado de leche
entera o descremada y el restante 10% era destinado al resto de los productos. La
planta trabaja en tres turnos de lunes a domingo, mientras que la línea de yogurt no
trabaja los fines de semana. Cabe destacar que esta planta además de elaborar
productos para su propia marca, realiza el servicio de elaborar y envasar productos
101
para otras empresas y supermercados; entre estos productos destaca el yogurt y leche
UHT en caja.
6.5.1 Fuentes generadoras de residuos líquidos planta C-1. La principal fuente de
residuos líquidos al igual que la mayoría de las plantas del sector proviene del proceso
de limpieza e higienización, tanto de superficies como de equipos. Entre estos
destacan los pertenecientes a la línea de secado, la cual aporta con aguas residuales
y aguas relativamente limpias, la línea de leche UHT que cuenta con equipos tales
como esterilizadores y envasadoras para diferentes formatos, la línea de mantequilla y
la línea de yogurt, en este último tipo de productos los residuos líquidos se derivan de
la alta viscosidad propia del yogurt, los que podrían contribuir negativamente a que
éstos se adhieran a las tuberías y tanques.
6.5.2 Tratamiento de residuos industriales líquidos en la planta C-1. La
infraestructura, data desde hace bastante tiempo y no fue construida para la empresa
que actualmente ocupa sus dependencias. Se pudo observar que la planta cuenta con
bastante tecnología aplicada en sus procesos productivos. Para el tratamiento de los
residuos líquidos se han realizado bastantes avances con los cuales no se contaba
inicialmente,
como
segregación
o
separación
de
aguas
lluvias
del
RIL.
Independientemente de lo mencionado anteriormente, el sistema de tratamiento de
residuos líquidos es bastante sencillo.
En esta planta se generan dos tipos de efluentes, cada uno con un receptor distinto. Se
cuenta con una línea de aguas limpias las cuales son descargadas a un río aledaño a
la planta, razón por la cual está descarga se rige por el Decreto Supremo 90 y un
sistema de pre-tratamiento y tratamiento primario de riles, los cuales una vez tratados
son descargados al alcantarillado (Decreto Supremo 609). Según lo conversado con el
encargado, la planta ha optado por esta alternativa ya que sí descargan conjuntamente
residuos líquidos tratados y aguas limpias de proceso al alcantarillado, aumenta el
caudal de residuos, lo que como consecuencia también aumentaría el costo por los
servicios del sistema de alcantarillado.
102
El sistema de tratamiento de residuos industriales líquidos generados por los procesos
productivos de la planta contempla las etapas de cámara de rejas y estanque pulmón,
estanque de neutralización, cámara subterránea de alimentación del equipo de
flotación y equipo de flotación CAF.
El proceso es el siguiente. Inicialmente todos los riles de la planta son dirigidos
mediante canaletas hacia el estanque pulmón, el cual recibe por gravedad todas las
aguas desde el proceso productivo. Exceptuando las aguas consideradas como
limpias, de las cuales ya se mencionó su destino. Antes de que los riles lleguen al
estanque pasan por una etapa de eliminación de materiales sólidos flotantes, con el fin
de no dañar equipos y obstruir tuberías.
Desde el estanque pulmón, a través de una bomba los riles son conducidos mediante
tuberías aéreas hacia dos estanques encargados de realizar la neutralización del RIL.
Los riles de la planta, según lo expresado por el encargado, generalmente se
caracterizan por tener tendencia a ser mas básicos que ácidos. Entre ambos
estanques neutralizadores acumulan una capacidad aproximada a los 15 mil L, en el
sector posterior a los estanques de neutralización se encuentran las soluciones de
soda caústica y ácido nítrico (HNO3), necesarias para el ajuste del RIL.
Una vez llevado a un pH cercano al neutro, el RIL es conducido hacia una cámara
subterránea, la cual cumple la función de alimentar con un caudal constante al equipo
de flotación. A pesar de alimentar al equipo de flotación, ésta cámara no actúa como
ecualizador u homogeneizador como se observó en otras industrias, posee forma
rectangular y se encuentra cerrada, por lo cual no recibe aireación del medio. Además,
se observó que no posee un sistema adecuado de agitación, lo que no favorece el
tratamiento del RIL.
Desde la cámara subterránea, a través de una bomba, el RIL neutralizado es elevado y
conducido al equipo de flotación CAF, en éste la separación se consigue introduciendo
finas burbujas de aire en la fase líquida. Las burbujas se adhieren a las partículas, y la
fuerza de ascenso que experimenta el conjunto partícula-burbuja de aire hace que
suban hasta la superficie del líquido. De esta forma es posible favorecer el ascenso de
103
las partículas cuya densidad es inferior, como es el caso de la materia grasa presente
en las aguas residuales lácteas. Una vez flotadas las grasas, aceites y material
coloidal, de la misma forma que los equipos DAF mediante una paleta giratoria son
capturados y dispuestos en tambores para su posterior eliminación.
Una vez que el RIL pasa por el equipo de flotación, mediante tuberías es conducido por
un caudalímetro y es enviado hacia el alcantarillado. Todo el material que es capturado
en el equipo de flotación y posteriormente recepcionado es llevado a vertedero por
medio de la misma empresa, es decir, no poseen el servicio externo acreditado y, por
tanto, no se encuentran certificados para realizar esta acción.
Si bien, la opción para el tratamiento de los riles es aceptable, se podría realizar un
estudio de factibilidad técnico-económica con el fin de evaluar la mejor alternativa para
rediseñar el sistema de tratamiento. Para lo cual sería inevitablemente necesaria una
inyección de recursos, sin embargo, se podrían reutilizar parte de los equipos e
instalaciones con que cuenta la planta de tratamiento. Según lo señalado por BYRNE
(2002), los procesos para el tratamiento de riles deben ser económicos, simples y
eficientes considerando que su valor debe ser imputado al costo de producción.
Tomando en cuenta que muy cerca de la planta fluye un río con un caudal
considerable, se podría implementar un sistema de tratamiento, el cual entregue en las
mejores condiciones el residuo líquido para que este sea enviado directamente al río y
de esta forma descontinuar los servicios del sistema de alcantarillado.
Si la evaluación técnico-económica demuestra que la alternativa a implementar es más
conveniente que descargar en el sistema de alcantarillado, la solución sería regirse
bajo lo señalado en el D.S. N° 90. Para adecuarse a los límites de esta norma, los
cuales son más estrictos que los del D.S. 609, se debería efectuar un proceso primario
(físico-químico) como el observado en la planta A-2 y si los parámetros orgánicos
presentes en el RIL no cumplieran con los límites exigidos por la norma, se debería
pensar en un tratamiento secundario o proceso biológico.
104
En base a las visitas descritas anteriormente se tienen datos de industrias que realizan
pre-tratamiento y tratamiento primario a sus riles antes de ser descargados al río,
mientras que también existen industrias que realizan conjuntamente pre-tratamiento,
tratamiento primario y secundario antes de enviar los residuos líquidos al receptor final.
Pensando a futuro sería recomendable que el sistema sea modular, de manera que
permita realizar ampliaciones conforme vaya creciendo el proceso productivo que le da
origen, además de estar preparado si las normas se vuelven más rigurosas.
De esta forma se podría conseguir que los residuos líquidos una vez tratados sean
descargados totalmente en el río. Mientras que las aguas limpias, podrían ser
recuperadas y ser utilizadas nuevamente, utilizando tratamientos de membrana, según
lo descrito por VOURCH et al. (2007) y SARKAR et al. (2006), los que señalan que las
aguas recuperadas por este tipo de tratamiento pueden ser reutilizadas en operaciones
tales como calefacción, refrigeración y limpieza, especialmente esta última la cual se
caracteriza por utilizar grandes cantidades de agua.
6.6 Planta B-2
Ésta planta durante el año 2008 recepcionó un volumen aproximado a los 45 millones
de litros. De éstos, el principal producto elaborado correspondió a leche fluida
esterilizada con un volumen total aproximado de 37 millones de litros. Además de este
producto, en la planta también se elabora yogur, leche cultivada o fermentada y crema,
destacando entre éstos la producción de yogur la cual alcanzó una cifra superior a los
8 millones de litros.
Cabe destacar que al interior de ésta planta, además de elaborar los productos
mencionados anteriormente, se cuenta con una línea de productos derivados de frutas,
los cuales corresponden a mermeladas, néctares, jugos y dulces.
Por lo tanto, se pueden diferenciar dos tipos de riles, uno proveniente del
procesamiento de frutas y otro procedente del procesamiento de lácteos. Los residuos
industriales líquidos generados en la elaboración de productos lácteos son del tipo
105
continuo, siendo recepcionados y tratados por un sistema físico químico que se
encuentra al interior de la planta.
Cada corriente de RIL posee una composición diferente, razón por la cual son tratadas
separadamente, pero finalmente mezclados antes de ser enviadas al colector público.
Debido a la ubicación de esta industria, su única opción para eliminar los efluentes
producidos corresponde al colector del servicio municipal de agua potable y
alcantarillado de la comuna, razón por la cual se rigen bajo el D. S. N° 609, “Norma de
emisión para la regulación de contaminantes asociados a las descargas de Residuos
Industriales Líquidos a sistemas de alcantarillado”.
6.6.1 Fuentes generadoras de residuos líquidos en la planta B-2. Los riles tratados
suelen ser generados en diferentes zonas de la industria, como la bodega de
desechos, el área de proceso y envasado de productos refrigerados (yogurt, leche
cultivada y productos probióticos) y la zona de recepción (leche concentrada,
descremada, crema y suero). A grandes rasgos son fuentes generadoras similares a
las descritas anteriormente, donde los residuos líquidos provienen de funciones tales
como el lavado de equipos y aseo de las instalaciones.
Teniendo en cuenta que la recepción de leche que posee esta planta corresponde a la
menor entre todas las fuentes productivas descritas, no debiese generar grandes
cantidades de efluentes, considerando que existe una relación directamente
proporcional entre leche procesada y efluentes generados, ya que a menor volumen
de leche procesada, menor también será la cantidad de efluentes generados.
6.6.2 Tratamiento de residuos industriales líquidos en la planta B-2. El tratamiento
físico químico remueve el material insoluble del RIL. En términos generales el proceso
consiste en desestabilizar emulsiones y coloides que forman las grasas y sólidos en el
RIL. Dicho efecto se logra utilizando aditivos químicos. Como se ha mencionado
anteriormente para romper la estabilidad de las partículas coloidales y poder
separarlas, es necesario realizar tres operaciones que actúan conjuntamente en este
tipo de tratamientos: coagulación, floculación y una posterior flotación.
106
Además de lo mencionado, el sistema está conformado por las siguientes unidades e
instalaciones: un galpón de 100 m2 de superficie donde se encuentra la planta de
tratamiento de riles, tres estanques de químicos de 15 m3 cada uno, para el
almacenamiento del ácido, cloruro férrico y soda, respectivamente, estanque de
ecualización de 300 m3, equipo de flotación DAF, unidad de espesamiento mecanizada
de lodos y sala de control.
En la FIGURA 12 es posible observar un esquema del sistema de tratamiento de riles
que posee la planta. El proceso comienza cuando todos los riles de origen lácteo
producidos en la planta son conducidos mediante gravedad hacia la planta de
tratamiento. Se estima que el volumen de éstos (RIL crudo) es aproximado a unos
1000 m3/día; luego es conducido y depositado en un estanque ecualizador
homogeneizador, el cual posee una capacidad aproximada a los 300 m3; en este
ecualizador el RIL es homogeneizado mediante agitadores sumergidos. En este mismo
estanque se lleva a cabo la etapa de neutralización del RIL, la cual es realizada en
base a soda y ácido, los que son utilizados dependiendo del ajuste necesario. Para
ello, tanto la soda como el ácido, cuentan con sus propios estanques de 15 m3, siendo
dosificados de manera automática cada vez que es necesario.
Una vez ecualizado y neutralizado el RIL, por medio de dos bombas es succionado y
dirigido hacia un sistema de floculación. Previo a que el RIL ingrese al floculador, se
controla el pH para evitar fallas del sistema, ya que como se ha mencionado
anteriormente los coagulantes y floculantes son sensibles a las variaciones de pH. Si
no se encuentra dentro del rango adecuado, la clarificación es pobre pudiendo
solubilizarse el hierro. Siendo el rango adecuado para el proceso entre 7 - 10 (SOTO,
2001).
Posterior al control de pH y en el lugar donde comienza el floculador, es agregado el
cloruro férrico (FeCl3), el cual se encargará de cumplir la función de coagulante. Al
igual que la soda y el ácido, el cloruro posee su propio estanque de 15 m3 desde el
cual es dosificado al proceso.
107
Unidad preparadora de
polímeros
Aire
comprimido
9 bar
Tk Soda
15 m3
Tk ácido
15 m3
DAF
RIL crudo
RIL
tratado
Tk lodos
3
25 m
Ecualizador
300 m3
Tk FeCl3
15 m3
Lodos
secados
Hacia ecualizador
FIGURA 12 Esquema del sistema de tratamiento de riles utilizado en la planta B-2.
FUENTE: Elaboración propia a partir de datos entregados por la planta.
El floculador tubular (ver IMAGEN 10), está conformado por tuberías de PVC, las
cuales proveen un buen mezclado entre los químicos y el RIL. Posee un diámetro
interno de 20 cm y un largo aproximado a los 62 m, los cuales entregan el tiempo de
residencia necesario para la formación de flóculos en perfecto estado. Al floculador se
le encuentran adicionados sistemas de ajuste y control de pH y válvulas para el
muestreo del proceso.
Cuando el RIL a recorrido aproximadamente poco más de la mitad del trayecto al
interior del floculador, existe un segundo dispositivo para el control de pH, el cual se
encuentra
conectado
directamente
a
la
bomba
dosificadora
del
NaOH,
consecutivamente es agregado el polímero, el cual cumple la función de coagulante
correspondiendo a un polímero catiónico de flotación. VILLASEÑOR (2008), señala
108
que generalmente se usan los polímeros catiónicos a bajos pH y los aniónicos a altos
pH.
IMAGEN 10 Floculador tubular utilizado en la planta B-2. Vista lateral y de frente.
Para su correcto funcionamiento y posterior inyección al floculador, el polímero es
preparado previamente en un estanque aledaño al sistema DAF. En el estanque de
preparación es mezclado con agua limpia a través de agitadores sumergidos. En esta
unidad se realiza un gasto aproximado a los 1000 L/h de aguas limpias, las que
posteriormente serán conducidas y dosificadas en el equipo de flotación.
Una vez que el RIL termina el tiempo de retención dispuesto por el floculador, es
conducido hacia el equipo de flotación DAF. Este equipo posee una capacidad de
trabajo de 50 m3/h. En la flotación por aire disuelto, las burbujas (microburbujas) de aire
se generan en un saturador, por disolución de aire en agua, a presiones sobre la
atmosférica. Para que se produzca la saturación existen dos opciones, recircular RIL
tratado o enviar directamente el RIL una vez que termina el proceso de floculación.
Este RIL saturado con aire se inyecta a presión atmosférica a través de seis válvulas
109
en la celda de flotación, la cual contiene el efluente que se desea tratar. SANTANDER
(2007), señala que cuando la presión en el flujo de agua saturada es reducida, el
líquido queda sobresaturado y el aire en exceso se libera, formando burbujas
pequeñas (microburbujas de 50 a 100 µm de diámetro) que se adhieren a la fase en
suspensión, permitiendo que éstos floten sobre la superficie.
Los lodos provenientes del equipo DAF son dispuestos en un estanque de 25 m3 de
capacidad, para posteriormente por medio de bombas alimentar el sistema de
separación por centrifuga, la cual se encarga de deshidratar los lodos. Para mejorar el
proceso es agregado a los lodos polímero en emulsión, el cual se encarga de unir
mejor los flóculos ya formados y de esta forma expulsar el agua. El RIL que es
eliminado de los lodos, es recirculado al ecualizador y los lodos acumulados para ser
llevados posteriormente a vertedero.
Una vez que el RIL se encuentra tratado es mezclado con el RIL de fruta el cual se
encuentra previamente filtrado, homogeneizado y neutralizado, siendo descargada la
mezcla al colector municipal de agua potable y alcantarillado de la comuna.
6.7 Planta A-4
Según los antecedentes proporcionados por ODEPA (2009c), durante el año 2008 esta
planta recepcionó un volumen de leche aproximado a los 130 millones de litros, los que
fueron destinados casi en su totalidad a la producción de leche UHT, elaborando un
volumen final anual de 104 millones de litros, valor que contempla la elaboración de
leche normal, con sabor y descremada. Otros productos elaborados por la industria
corresponden a quesillo, yogur, leche cultivada o fermentada, crema, manjar y postres
lácteos; aparte de los mencionados se elaboran, compota de frutas, jaleas y jugos
larga vida.
Actualmente, el sistema de neutralización y depuración de los Residuos Industriales
Líquidos no solamente trata los riles de la planta de lácteos, enmarcados en los
códigos CIIU 31121, 31122 y 31123, sino que además, la planta cuenta con la
autorización para tratar los riles provenientes de la planta de elaboración de jugos, bajo
los códigos CIIU 31131 y 31141, correspondientes a “Elaboración y envasado de jugos
110
néctares” y “Elaboración de bebidas no alcohólicas gasificadas y embotellado”,
respectivamente.
Al igual que la planta mencionada anteriormente, debido a la ubicación de ésta, el
efluente generado por la planta de tratamiento de riles es descargado directamente al
colector de alcantarillado público de la comuna; rigiéndose por lo tanto por lo normado
por el D. S. N° 609.
6.7.1 Fuentes generadoras de residuos líquidos planta A-4. Al igual que la mayoría
de las plantas del rubro lácteo, los residuos líquidos son generados en la etapa de
limpieza e higienización tanto de equipos como de superficies y lavado de silos,
pudiéndose sumar a lo mencionado algunos errores involuntarios que pudiesen
cometer los operarios, en relación a llenado de estanques o problemas no
solucionados a tiempo.
6.7.2 Tratamiento de residuos industriales líquidos en la planta A-4. La industria,
cuenta con una planta de tratamiento de riles, la que se encuentra autorizada por el
D.S. N° 1211 del Ministerio de Obras Públicas (MOP) del 31 de julio del 2002.
El sistema de tratamiento existente, tiene capacidad para tratar un volumen de 6.000
m3/día de riles, lo que equivale a 250 m3/h, capacidad que estaba siendo utilizada por
completo al momento de la visita, ya que según las estadísticas de producción de la
empresa, el volumen de RIL tratado mensualmente ascendía a los 180 mil m3.
El sistema de tratamiento de residuos líquidos que posee la industria puede ser
observado esquemáticamente en la FIGURA 13. Este sistema se encarga de reducir la
carga orgánica proveniente de las plantas productivas a través de un proceso físicoquímico y biológico (lecho sumergido aireado). Para tal efecto, la planta de tratamiento
cuenta con las siguientes etapas e instalaciones por las cuales pasa el afluente a
tratar: tamizado grueso y fino, estanque homogenizador, estanque neutralizador,
estanque de coagulación, equipo de flotación CAF, equipo centrifuga “tricanter”, reactor
biológico y finalmente un canal Parshall.
111
Al comenzar el proceso se toman muestras para realizar análisis de: pH, DQO, sólidos
suspendidos totales y temperatura.
Lodos 15%
humedad
Al
ecualizador
Coagulación
floculación
Lodos 80-85% humedad
CAF
Equipo de
flotación
RIL tratado
Neutralización
Homogeneizador
ecualizador
Tratamiento
Biológico
RIL crudo
Al
alcantarillado
Tamizado
grueso y fino
Parshall
FIGURA 13 Esquema del sistema de tratamiento de riles utilizado en la planta A-4.
FUENTE: Elaboración propia a partir de datos entregados por la planta.
Desde cada sub-planta productiva al interior de la industria llegan los residuos líquidos
al sistema de tratamiento solamente por gravedad. La primera etapa a la cual es
expuesto el RIL es del tipo física; consiste en un tamizado grueso y fino del afluente.
Las IMÁGENES 11 a y 11 b corresponden a una reja de gruesos autolimpiantes. Para
entender mejor su funcionamiento se ha agregado un esquema (11 c), el que
representa el mecanismo de acción del tamizado. Esta operación idealmente y de
forma general, corresponde a la primera acción realizada para el tratamiento de los
riles. En ésta el afluente es conducido a “chocar” perpendicularmente con una cinta
continua, la cual posee rastrillos en sus extremos. La cinta al entrar al afluente penetra
112
limpia, y durante su estadía en el flujo captura todo el material flotante, luego al llegar a
la parte superior y comenzar a bajar la cinta es limpiada automáticamente, depositando
el material capturado en un recipiente dispuesto especialmente para este efecto (ver
IMAGEN 11 b). Las aberturas de los rastrillos son variables dependiendo de las
necesidades. A través de esta etapa son retirados los sólidos mayores como por
ejemplo tapas de envases, etiquetas y cualquier material plástico, que pudiese
contener el afluente.
a
c
b
IMAGEN 11 Rejas de gruesos autolimpiantes. a) Vista frontal del equipo, b) Vista
posterior y recepción de residuos, c) Vista esquemática lateral del
equipo.
FUENTE: Imágenes a y b; pertenecientes a la planta A-4, figura c adaptada desde LIU
y LIPTÁK (1999).
El afluente proveniente del proceso de tamizado, es conducido y acumulado en el
estanque homogeneizador-ecualizador, el que posee una capacidad aproximada de
400-500 m3. Este estanque es necesario para proporcionar un caudal de alimentación
constante y homogéneo en carga orgánica a los siguientes procesos, por lo cual es
113
vital para el buen funcionamiento del sistema de tratamiento. A través de aire inyectado
en la base del ecualizador se consigue una agitación y turbulencia constante del RIL, la
que sería más efectiva en comparación a los aireadores superficiales, debido a que
cubre toda la base del homogeneizador y no es tan focalizada como los aireadores
superficiales. Esto permite no producir anaerobiosis ni tampoco malos olores al
ambiente, al mismo tiempo se consigue diluir sustancias inhibidoras que pudiese
contener el afluente las cuales afectarían el posterior tratamiento biológico, y además
se consigue estabilizar el pH, con lo cual se facilita el proceso de neutralización.
Posterior a lo mencionado anteriormente el RIL es neutralizado, para lo cual se utilizan
como insumos del proceso, hidróxido de sodio comúnmente llamado soda caústica
(NaOH, 30%) y ácido sulfúrico (H2SO4), según corresponda. Al llegar el afluente desde
la zona de producción su pH puede variar en un rango entre 5-9 aproximadamente,
dependiendo del origen en la zona de producción. El proceso de homogeneizaciónecualización, ayuda a preparar al RIL entregándolo a un pH más constante, para su
posterior neutralización, finalmente el pH según lo señalado por el encargado de la
planta, es ajustado para dejarlo lo más cercano a 9.
El RIL neutralizado es conducido a otro estanque para la adición de coagulantes y
floculantes. El coagulante utilizado corresponde a cloruro férrico, mientras que el
floculante ocupado es un polielectrolito catiónico; las reacciones producidas por estos
compuestos ya han sido descritas anteriormente.
Mensualmente entre las etapas de neutralización, coagulación y floculación, son
utilizados los siguientes compuestos químicos con sus respectivas cantidades (datos
entregados por la planta). Los volúmenes de compuestos a utilizar, hacen suponer que
el costo anual de este sistema de tratamiento debe ser bastante elevado.
•
6 toneladas ≈ 4 m3 de soda caustica al 30%
•
1 m3 de ácido sulfúrico
•
185 toneladas ≈ 115 m3 de cloruro férrico
•
1200 kg de polielectrolito catiónico
114
Una vez que al RIL se le han adicionado los compuestos químicos necesarios para
mejorar la eliminación de la materia orgánica y todo el material flotante presente en
éste, es conducido hacia el equipo de flotación CAF. En la IMAGEN 12 se puede
observar parte del equipo de flotación. En la imagen y en un acercamiento en la
esquina superior derecha es posible ver la formación de burbujas sobre el fluido,
además del material particulado flotante. Como ya se ha mencionado este tipo de
equipos son utilizados para reducir la carga orgánica del RIL. A través de un agitador
se produce turbulencia en el interior de la celda de flotación. Todo el material que llega
hasta la superficie es arrastrado por barredores mecanizados a depósitos dispuestos
para ello, para su posterior tratamiento.
IMAGEN 12 Equipo de flotación CAF utilizado en la planta A-4.
Desde el equipo de flotación salen dos tipos de fluidos, uno es el RIL tratado y el
segundo corresponde a los lodos que se acumulan en la superficie del equipo. Este
lodo posee una humedad aproximada entre un 80-85% al salir del equipo CAF; al ser
arrastrado por las paletas es dirigido hacia un equipo deshidratador denominado
“tricanter”, el cual retira la fase líquida del lodo mediante la aplicación de fuerza
115
centrifuga, además se adiciona nuevamente polielectrolito (polímero catiónico) para
mejorar el proceso. La fase líquida del lodo es recirculada nuevamente al ecualizador,
mientras que el lodo resultante según lo datos entregados por la planta, posee una
humedad aproximada al 15%. El lodo de baja humedad resultante es dispuesto en
estanques para su posterior retiro por parte de una empresa autorizada para ello.
El agua tratada proveniente del CAF, sale a una piscina de aproximadamente 5 m de
largo por 2 ½ m de ancho y 2 ½ m de fondo (en la cual se pudo observar en la
superficie flóculos provenientes del equipo de flotación), posteriormente esta agua es
dirigida hacia un by-pass y desde aquí puede ser enviada hacia el alcantarillado o
hacia la etapa del tratamiento biológico.
La etapa de tratamiento biológico-secundario recibe las aguas del DAF y reduce la
DBO5, mediante el uso de microorganismos. Este estanque o “piscina”, se observa en
la IMAGEN 13. El sistema recibe el nombre de “lecho sumergido aireado”; está
formado básicamente por cuatro componentes: el estanque de tratamiento de
hormigón con una capacidad aproximada a los 1600 m3, flora microbiana aeróbica,
cientos de “rosetas” y 400 platos formadores de turbulencia situados en la base del
estanque.
Los cientos de rosetas que flotan en la superficie del estanque, o que se pueden
observar en las IMÁGENES 13 y en la 14 apilados en los costados del estanque,
actúan sobre la base del mismo principio del tratamiento por bio-discos, exceptuando
que este último se encuentra clasificado como “cultivo en medio fijo”, a diferencia del
tratamiento en esta planta. Por el parecido del tratamiento de la planta con los biodiscos, se describirán brevemente estos últimos. Son una serie de discos circulares de
poliestireno o cloruro de polivinilo, situados en un eje, a corta distancia unos de otros.
Estos discos se sumergen en el agua residual y giran lentamente en ella, poniendo en
contacto a los microorganismos adheridos a la superficie de los discos con la
atmósfera, desde la cual adsorben oxígeno, el que se transfiere a la biomasa, que se
mantiene en condiciones aeróbicas. Además, con el girar de los bio-discos se elimina
el exceso de sólidos en ellos y los sólidos suspendidos son arrastrados desde el
reactor a un clarificador posterior (METCALF y EDDY, 1995).
116
Como se observa en la IMAGEN 14, la forma de las rosetas se encuentra diseñada
para ofrecer una matriz de desarrollo y aumentar la superficie de contacto para los
cultivos de microorganismos y el residuo líquido. Se observó además que presentaban
una baja porosidad, lo cual no beneficia el proceso, ya que idealmente en la superficie
de
cada
roseta
debiese
desarrollarse
una
colonización
por
parte
de
los
microorganismos presentes en el estanque, los cuales deben alimentarse del material
orgánico que posee el agua residual. La actividad biológica que presenten los
microorganismos es un factor que puede afectar el tratamiento biológico. El tiempo de
residencia que se dispone al residuo industrial determinará la eficiencia de la remoción
de DBO.
IMAGEN 13 Estanque de tratamiento biológico mas rosetas flotando en la superficie,
utilizado en la planta A-4.
Si se utilizara el mismo principio de los bio-discos, para describir el tratamiento
biológico de la planta, una de las grandes diferencias es la turbulencia que se pudo
observar. El proceso de lo bio-discos es realizado lentamente, mientras que lo que se
observó en la planta fue bastante turbulencia en la superficie del estanque, lo cual
disminuiría eventualmente la eficiencia del tratamiento.
La planta de riles cuenta actualmente con muestreadores, marca “ISCO” modelo 923,
que permiten la toma de muestras y el registro de parámetros tales como caudal, T° y
pH. Los muestreadores se encuentran ubicados en las salidas de las sub-plantas
117
productivas y a la salida del RIL de la planta hacia el alcantarillado. Una vez analizados
los datos muestreados se envían al programa de autocontrol a la SISS.
La empresa periódicamente solicita los siguientes análisis a un laboratorio certificado:
DBO5, sólidos suspendidos, aceites y grasas, nitrógeno total, fósforo, pH y
temperatura. Con el fin de cumplir lo normado por el D.S. N° 609.
Posteriormente al tratamiento del agua residual es conducida a un canal Parshall
donde se mide caudal y además se toman las muestras para los análisis mencionados
anteriormente.
IMAGEN 14 Rosetas del tratamiento biológico utilizadas en la planta A-4.
Sobre la base de los antecedentes aportados por las industrias al momento de las
visitas y descritas anteriormente, se elaboraron cuadros que resumen la información.
118
El CUADRO 10 contiene información referente a la recepción anual de leche por
industria y un resumen de los principales productos elaborados por éstas. Las cifras
citadas respecto a la recepción de leche, han sido mencionadas para poder tener una
idea del tamaño que poseen las plantas, los requerimientos físicos y la tecnología con
la cual deben contar para tratar tal cantidad de leche.
CUADRO 10 Recepción anual de leche y principales productos elaborados en las
industrias visitadas.
Recepción
Planta
anual aprox. de
leche (2008)
A-1
67 millones
A-2
169 millones
B-1
120 millones
A-3
89 millones
C-1
167 millones
B-2
45 millones
Principales productos
elaborados
Quesos, suero y leche en
polvo
Leche en polvo y mantequilla
Leche y suero en polvo, crema
mantequilla, quesos y manjar
Quesos
Leche fluida en polvo, yogur y
quesos
Leche fluida y cultivada, yogur
y crema
Producto de
mayor
elaboración
Quesos
Leche en polvo
Leche en polvo
Quesos
Leche fluida UHT
Leche fluida UHT
Leche fluida y cultivada,
A-4
130 millones
quesillos, yogur, crema y
Leche fluida UHT
manjar
FUENTE: Datos entregados en las visitas, complementados con información de la
ODEPA (2009c).
Como se ha mencionado anteriormente, dependiendo del producto a elaborar en cada
industria, corresponderán los residuos que esta genere. Al conocer las líneas de
proceso de las industrias y saber cual es el producto al que se destina mayor cantidad
de materia prima, es posible caracterizar sus efluentes generados, utilizando índices
tales como DBO, DQO o sólidos suspendidos, entre otros.
119
El CUADRO 11 muestra datos cuantitativos de lo que cada planta procesa y genera
diariamente. Estos datos fueron recopilados a través de la pauta diseñada para el
estudio. Sin embargo, se puede observar que faltan algunos datos, los que eran
desconocidos en algunas plantas y en otras no fueron informados.
CUADRO 11 Valores cuantitativos de materia prima procesada y estimación de los
efluentes generados diariamente por industria.
Mes
Planta
de la
visita
Leche
Efluentes
procesada
desde
m3/día
producción
(aprox.)
m3/día
Aguas
Efluente
Proporción
limpias
final
efluentes/leche
3
3
m /día
m /día
procesada
A-1
nov.
233
1000
2400
3400
14,5
A-2
nov.
673
(*)
(*)
2000
2,97
B-1
dic.
418
1200
700
1900
4,54
A-3
dic.
250
(*)
(*)
700
2,80
C-1
dic.
600
s/i
s/i
s/i
s/i
B-2
enero
200
s/i
s/i
1000
5
A-4
enero
376
(*)
(*)
6000
(**)
FUENTE: Datos recolectados, a través de la pauta de evaluación.
s/i = sin información.
(*) = valor desconocido, pero existente.
(**) = no se puede estimar ya que el efluente final contempla otros residuos líquidos producidos
en la industria.
Es común en las industrias visitadas mezclar las “aguas limpias” con los efluentes que
han sido tratados. Gracias a esto, los índices regulados por las normas
medioambientales (D.S. N° 90, especialmente) cumple n con lo exigido por la ley e
incluso arrojan valores por debajo las cifras exigidas. Si el tratamiento de riles fuese lo
suficientemente efectivo, las aguas denominadas como limpias pudiesen ser
procesadas a través de membranas y ser reutilizadas, con lo cual disminuiría bastante
la utilización del preciado recurso. En los países desarrollados esto prácticamente ya
no sucede o se evita tratando y reutilizando los efluentes de manera eficiente. Metcalf y
Eddy (2003), citado por HUERGA (2005), señalan que la dilución de los vertidos fue
120
una solución aceptada hasta hace 40 años, pero inadmisible hoy en día. Éste hecho
obligará en un futuro no muy lejano a implantar sistemas de depuración con un mayor
número de etapas, lo cual significará un aumento significativo de los costos de
inversión.
En las industrias dedicadas al rubro de los alimentos, se considera que la elaboración
de productos lácteos aporta grandes cantidades de contaminantes en cuanto a
volumen, generando de 0,2 a 10 litros de efluente por litro de leche procesada
(VOURCH et al., 2007). Más específico es lo señalado por la United Nations
Environment Programe (UNEP, 2000), citado por el CENTRO ACTIVIDAD REGIONAL
PARA LA PRODUCCIÓN LIMPIA (CAR/PL), ESPAÑA (2002), la cual indica que
utilizando equipamiento avanzado, un manejo adecuado y optimizado del recurso
agua, el rango para un consumo bajo de ésta podría encontrarse entre 0,8-1,0 L de
agua/L de leche recibida, mientras que el consumo normal podría encontrarse entre
1,3-3,2 L de agua/L de leche recibida, pudiéndose alcanzar valores tan elevados como
10 L de agua/L de leche recibida.
De las cifras que aparecen en el CUADRO 11, la proporción de los efluentes/leche
procesada; fue estimada con los efluentes finales de las plantas, es decir, los
provenientes desde proceso mezclados con las aguas limpias generadas. De estos
valores estimados destaca la planta A-1, la cual exhibe el mayor valor encontrándose
cercana a los 10 L de agua/L de leche recibida. Según lo señalado por la UNEP (2000),
dos de ellas se encontrarían dentro del rango de consumo normal (1,3 – 3,2 L de
agua/L de leche recibida) y dos por sobre éste. Es importante dejar en claro que esta
proporción estimada es altamente variable entre industrias, puede variar entre unas
instalaciones y otras, en función de factores tales como el tamaño y antigüedad de la
instalación, equipos, manejo y planes de limpieza.
En el CUADRO 12 se presenta un resumen descriptivo de cada uno de los sistemas de
tratamiento, en el que se mencionan específicamente los “químicos” agregados, y
equipos de flotación de cada una de las plantas. A través de éste cuadro, se puede
observar que todas las plantas cuentan por lo menos con un tratamiento primario, el
cual corresponde a lo más básico que puede ser utilizado para tratar sus efluentes. El
121
tratamiento físico/químico es ampliamente utilizado, sin embargo, CAMMAROTA y
FREIRE (2006), señalan que su utilidad es cuestionable ya que el costo de los
reactivos puede llegar a ser elevado, la eficiencia de la remoción no es muy alta y
además generan lodos, lo que se constituye en un problema.
CUADRO 12 Descripción de los sistemas de tratamiento utilizados por industria.
Planta
Sistema de
Químicos
Equipo de
tratamiento
utilizados
flotación
Primario: físico
A-1
Secundario: lombrifiltro
Terciario: desinfección
NaOH, H2SO4: para ajuste de pH;
NaClO: para desinfección.
DAF*
NaOH, H2SO4: para ajuste de pH;
A-2
Primario: físico químico
FeCl3: como coagulante;
Terciario: desinfección
Polímero: como floculante;
DAF*
NaClO: para desinfección.
Primario: físico químico
B-1
Secundario: lombrifiltro
Terciario: desinfección
Primario: físico
A-3
Secundario: lombrifiltro
Terciario: desinfección
C-1
Primario: físico
NaOH, H2SO4: para ajuste de pH ;
AlSO4: como coagulante;
Polímero: como floculante;
CAF**
NaClO: para desinfección.
NaOH, H3PO4: para ajuste de pH ;
NaClO: para desinfección.
NaOH, H3PO4: para ajuste de pH.
DAF*
CAF**
NaOH y ácido: para ajuste de pH;
B-2
Primario: físico químico
FeCl3: como coagulante;
DAF*
Polímeros: como floculante.
A-4
Primario: físico químico
Secundario: biológico
NaOH, H2SO4: para ajuste de pH ;
FeCl3: como coagulante;
CAF**
Polímero: como floculante.
FUENTE: Elaboración propia a partir de los datos entregados por las plantas.
DAF*: del inglés “Dissolved air flotation” flotación por aire disuelto.
CAF**: del inglés “Cavitation air flotation”, flotación por aire cavitado.
NaClO: Hipoclorito de sodio, utilizado para desinfectar.
122
Si bien la sedimentación puede proporcionar el principal grado de tratamiento del agua
residual, o se puede emplear como paso previo a un tratamiento posterior, en las
industrias lácteas visitadas con motivo de este estudio, no se observó este tipo de
tratamientos; ya que según lo expuesto en el capitulo 2.3.1.2.1, los sedimentadores
utilizan tiempos de retención mayores, su porcentaje de remoción es menor y además
utilizan un lugar físico mucho mayor, si son comparados con los equipos de flotación.
Según la información que se pudo reunir referente a los riles lácteos, su tendencia es a
flotar y no a sedimentar, lo cual sumado a los argumentos mencionados anteriormente,
hacen que sea poco probable que las industrias lácteas implementen este sistema,
como tal. Exceptuando cuando existen procesos de lodos activados, donde son
mencionados como necesarios.
El tratamiento secundario es utilizado por aquellas plantas que poseen afluentes con
carga orgánica demasiado alta y generalmente deben disponer sus efluentes en aguas
continentales. Este es el caso de las plantas A-1 y A-3, dedicadas principalmente a la
elaboración de quesos, las cuales necesitan depurar los residuos líquidos generados
antes de depositarlos en un cuerpo receptor.
La planta A-2 a pesar de dirigir sus efluentes tratados a un río, no necesita realizar un
tratamiento secundario lo cual puede deberse a la naturaleza de sus efluentes, ya que
en esta planta se elabora principalmente leche en polvo; aunque sí mezclan sus
efluentes tratados con aguas limpias. A diferencia de la planta A-4, la cual realiza un
tratamiento secundario aunque, envía sus efluentes al alcantarillado, por lo cual se
deduce que sus afluentes poseen alta carga orgánica y deben realizar necesariamente
un tratamiento de este tipo para cumplir con lo acordado con la empresa de servicios
sanitarios.
De las industrias visitadas el principal tratamiento secundario es el biofiltro dinámico
aeróbico comúnmente conocido como “lombrifiltro”. Este tratamiento que no ha sido
desarrollado exclusivamente para la industria láctea, ha debido adaptarse a ésta,
introduciendo pre-tratamientos como son la utilización de equipos de flotación para no
obstruir el biofiltro.
123
En relación a los químicos utilizados, el ajuste de pH puede ser considerado como la
primera etapa de este tipo. Al llegar el afluente a la planta de tratamiento debe ser
acondicionado para las etapas posteriores, ajustando o neutralizando el pH del RIL
para un posible tratamiento con coagulantes o un tratamiento biológico. Al ajustar el pH
el RIL se encuentra en condiciones de ser tratado con coagulantes y floculantes,
debido a que estos son sensibles a las variaciones de pH, pudiendo precipitar y no
actuar como se esperaría. Sí se observa en los CUADROS 12 y 13 se puede señalar
que aquellas industrias que envían sus efluentes tratados a ríos o esteros utilizan como
tratamiento terciario la desinfección, como lo indica la normativa a cumplir, a excepción
de la planta C-1, la cual a pesar de enviar parte de sus efluentes generados al río, no
realizan la desinfección correspondiente a estos.
Los equipos de flotación como ya se ha mencionado anteriormente son utilizados para
retirar los flóculos grasos formados a través de un tratamiento físico/químico. Durante
las visitas realizadas en este estudio, se pudo observar la flotación por aire cavitado o
inducido (CAF) y la flotación por aire disuelto (DAF); su principal diferencia es que el
DAF trabaja con recirculación de RIL tratado, el que es inyectado a alta presión en la
zona de flotación, mientras que el CAF genera burbujas a través de movimiento. Este
sistema provee de microburbujas de aire directamente al agua residual, sin tener que
disolverlo previamente, por lo cual no necesita de compresores de aire, bombas ni
tanques de presión, elementos necesarios para el equipo DAF.
La ubicación de cada una de las plantas industriales puede influir considerablemente
en relación al receptor final en el que dispondrán sus residuos líquidos. De los riles
producidos en las industrias visitadas, como se puede observar en el CUADRO 13,
existen tres tipos de receptores: ríos, alcantarillado y un estero. Generalmente las
plantas que se encuentran más inmersas en la ciudad deben optar por la opción de
eliminar sus efluentes al alcantarillado, de esta forma no están obligadas
necesariamente a invertir en un sistema de tratamiento ya que pagan por el servicio, a
menos que en sus alrededores cuenten con un río o estero. Las industrias que se
encuentran más alejadas de la ciudad han sido construidas estratégicamente cercanas
a algún tipo de cuerpo de agua, razón por la cual los han utilizado desde sus inicios
para eliminar sus efluentes, lo único que ha cambiado con el transcurso de los años es
124
que las leyes se han vuelto más rígidas obligando a las industrias a invertir en un
sistema de tratamiento capaz de entregar aguas tratadas en buenas condiciones al
medio ambiente.
CUADRO 13 Datos relevantes relacionados al sistema de tratamiento de cada planta
visitada.
Puesta en marcha
Planta
del tratamiento de
riles
D.S. bajo el
cual se rigen
Receptor final
Disposición de
de los
lodos
efluentes
resultantes
A-1
2006
D. S. N°90
Río
Interno
A-2
2004
D. S. N°90
Río
Externo
B-1
2004
D. S. N°90,
Río,
609
alcantarillado
A-3
2006
D. S. N°90
Estero
C-1
s/i
D. S. N°90,
Río,
609
alcantarillado
B-2
2008
D. S. N°609
Alcantarillado
Externo
A-4
2002
D. S. N°609
Alcantarillado
Externo
Externo
Interno
Externo
FUENTE: Elaboración propia a partir de los datos entregados por las plantas.
s/i = sin información.
Desde la fecha que cada una de las plantas industriales fueron inauguradas para
comenzar
a
producir,
puede
haber
transcurrido
bastante
tiempo
hasta
la
implementación de las plantas de tratamiento. Tal cual como se puede observar en el
CUADRO 13, todas las plantas de tratamiento solo datan desde hace algunos años
atrás, ya que ha sido en los últimos cuando el concepto de protección al medio
ambiente ha ido tomando más fuerza; junto con la implementación de normas y leyes
mas exigentes. Actualmente, es de vital importancia y un requisito legal que para que
una planta industrial pueda operar cuente con un sistema de tratamiento de riles.
En relación a los lodos, ya en la década del 80 DOEDENS (1984), mencionaba las
discusiones que se tenían acerca del tratamiento de efluentes lácteos y la importancia
125
de la disposición de los lodos resultantes, tema al que no se le dedicaba mucha
atención. El BULLETIN OF THE INTERNATIONAL DAIRY FEDERATION (2000),
señala que el contenido en materia seca de los lodos provenientes de los procesos
físico-químicos, es en un 95% componentes orgánicos, mientras que el porcentaje
restante corresponde a cenizas. LÓPEZ-MOSQUERA et al. (2002), señalan que los
lodos lácteos están compuestos principalmente por agua, residuos de leche, productos
de limpieza, coagulantes y/o floculantes. Usualmente la composición de este tipo de
residuos es rica en materia orgánica y nutrientes minerales, presentando un bajo
contenido en metales pesados.
El diseño y ejecución de una planta de tratamiento de efluentes y el método de
tratamiento de los lodos deben estar estrechamente unidos el uno del otro. DOEDENS
(1984), señala que los pasos más importantes en el tratamiento de lodos son: la
estabilización de éstos, reduciendo la proporción volátil, dando menos lodos odoríferos
y putrescibles y la reducción del volumen en contenido de agua, por medios de
espesamiento o deshidratado. Tal como se puede observar en el CUADRO 13, la
mayoría de las plantas han optado por despreocuparse de este tema y pagar por el
servicio; el que consiste básicamente en que una empresa autorizada retira los lodos
desde la industria y los lleva hasta un vertedero autorizado.
LÓPEZ-MOSQUERA et al. (2002), desarrollaron un estudio piloto para determinar la
posible utilización de lodos provenientes de la industria láctea, como fertilizante
agrícola. Para ello utilizaron lodos proporcionados por una industria local, los que
contenían altos niveles de sodio (Na), ricos en nitrógeno (N) y fósforo (P), con un bajo
contenido en potasio (K) y con un nivel de metales pesados muy por debajo de lo
aceptado en Estados Unidos. En este trabajo se estudiaron las modificaciones que a
corto plazo 6 y 25 semanas después de la fertilización con distintas dosis de lodo (0,
80, 160 y 240 m3/ha), se producen sobre las propiedades químicas de un suelo ácido
dedicado a pradera mixta. Los resultados obtenidos que se obtuvieron indican que con
la dosis de 80 m3/ha se obtienen producciones que duplican las conseguidas en las
parcelas control, sin que se produzcan modificaciones negativas en el suelo,
mejorándose la producción en un 65% con respecto a las parcelas control.
126
Este estudio se presenta como una buena opción para imitar por las industrias
nacionales, para lo cual se debiesen realizar estudios locales adaptándose a las
propiedades del suelo y del cultivo a fertilizar. De resultar se constituiría en una
excelente opción para reciclar los lodos lácteos producidos en nuestro país.
De las plantas visitadas que cuentan con los servicios de disposición de lodos, las
plantas A-2, B-1, B-2 y A-4 poseen sistemas para disminuir la humedad, concentrando
los lodos. Mediante estos equipos se puede reducir hasta en un 85% el volumen inicial,
obteniendo un material sólido. Adicionalmente antes de eliminar la humedad de los
lodos, son agregados polielectrolitos o polímeros para aumentar el tamaño y acelerar la
formación
de
los
flóculos
(BULLETIN
OF
THE
INTERNATIONAL
DAIRY
FEDERATION, 2000). Este método corresponde al mayor tratamiento dado a los lodos
en las industrias visitadas. Los lodos de estas empresas están compuestos en su
mayoría por materia grasa, provienen generalmente desde los equipos de producción
obteniendo la forma de lodos en los equipos de flotación debido a la utilización de
coagulantes y floculantes.
Aquellas plantas que poseen tratamiento interno de lodos A-1 y A-3 tienen la
particularidad que ambas poseen el mismo sistema de tratamiento; estas plantas
trabajan con el sistema conocido como “lombrifiltro”. Debido a esto no utilizan químicos
como coagulantes o floculantes, ya que podrían eventualmente dañar a los
microorganismos implicados en este proceso o a las lombrices. Por lo tanto, los lodos
generados están constituidos principalmente por grasa. Ambas plantas han optado por
mezclar estos residuos grasos con tierra o aserrín, con el fin de mejorar el tiempo de
degradación, y transcurridos 30-60 días reincorporarlos a los módulos del lombrifiltro.
Aunque, según lo conversado con el personal a cargo de la planta, ninguna de las dos
ha realizado estudios para conocer el tiempo real de degradación de los ácidos grasos,
solo se están basando en lo realizado empíricamente.
127
7. CONCLUSIONES
Se estructuró una pauta de evaluación o ficha técnica la cual fue utilizada para recabar
información sobre cada uno de los sistemas de tratamiento de residuos industriales
líquidos de las plantas asociadas al Consorcio Tecnológico de la Leche. Mediante ésta,
se reunió información para caracterizar y describir los sistemas de tratamiento en
cuanto a tecnologías, equipos, insumos y volúmenes de efluentes generados.
Pese a que todas las industrias utilizan operaciones unitarias o sistemas similares,
ninguno de los tratamientos es idéntico al otro; de la misma forma se observó, que las
plantas productivas de una misma industria presentan diferentes sistemas.
De las siete plantas visitadas, todas utilizan tratamiento primario, dentro del cual,
cuatro de ellas disponen de un sistema físico – químico (coagulantes, floculantes,
equipos de flotación) y cuatro utilizan tratamiento secundario biológico (lombrifiltro o
lecho sumergido aireado). El tratamiento terciario (desinfección) es utilizado por cuatro
de las plantas que envían sus efluentes a cuerpos receptores superficiales, como ríos o
esteros.
En relación a las deficiencias detectadas se puede señalar que uno de los mayores
inconvenientes es el manejo de los lodos, constituidos principalmente por residuos de
materia grasa, los que son difíciles de degradar y eliminar. Además, éstos presentan
un alto contenido de humedad.
La solución a este problema puede ser disminuir la carga orgánica de los efluentes
haciendo más eficientes los procesos donde se generan, y de esta forma no perder
materia prima ni producto. Se puede evaluar la posibilidad de reutilizarlos en el sector
agrícola, teniendo en cuenta que la utilización de compuestos químicos, como sulfatos
o cloruro férrico puede reducir sus posibles usos.
128
Además, se propone estudiar la degradación de la materia grasa, ya sea por medio de
la vía enzimática (lipasas) u otro medio, ya que existen estudios que han demostrado
un aumento considerable en la degradación de los lípidos logrando de esta forma
mejoras en la calidad de efluentes para tratamientos posteriores.
En la bibliografía se pudo constatar que existen tecnologías o principios para el
tratamiento de riles que no eran utilizados por las industrias lácteas en el momento de
la visita, las que se presentan como alternativas de tratamiento. Dentro de estas
tecnologías,
la
utilización
de
procesos
electroquímicos
(electroflotación,
electrocoagulación y electrofloculación), son una opción a la clásica adición de
reactivos químicos, siendo actualmente el costo una de las principales desventajas del
proceso.
También se podría evaluar la posibilidad de tratar los efluentes, a través de
membranas, para recuperar las aguas limpias generadas, las que se podrían reutilizar
en operaciones tales como calefacción, refrigeración y limpieza, especialmente esta
última, la cual utiliza la mayor parte del agua. Además, se podría estudiar la posibilidad
de reutilizar estas aguas para riego, ya que poseen nutrientes.
129
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136
ANEXOS
137
ANEXO 1 Plantas lecheras del país.
Región
Nombre de la planta
Ubicación
RM.
SOPROLE
San Bernardo
RM.
NESTLE CHILE S.A.
Macul
RM.
LONCOLECHE
Lonquén
RM.
QUILLAYES – PETEROA
Calera de Tango
RM.
VITALAC S.A.
Talagante
VIII
DANONE CHILE S.A. ( EX VIALAT )
Chillán
VIII
NESTLE CHILE S.A.
Los Angeles
VIII
SOPROLE
Los Angeles
IX
VIALAT S.A.( EX PARMALAT )
Victoria
IX
VIALAT S.A.( EX PARMALAT )
Angol
IX
SOPROLE
Temuco
IX
SURLAT S.A.
Pitrufquén
IX
LB INDUSTRIAS DE ALIMENTOS S.A.
Temuco
X
COLUN
La Unión
X
SOPROLE
Los Lagos
X
LONCOLECHE
Valdivia
X
SOPROLE
Osorno
X
NESTLE CHILE S.A.
Osorno
X
LONCOLECHE
Osorno
X
LACTEOS FRUTILLAR
Frutillar
X
NESTLE CHILE S.A.
Llanquihue
X
ALIMENTOS PUERTO VARAS S.A.
Puerto Varas
X
AGROLACTEOS CUINCO LTDA.
Osorno
X
QUILLAYES – PETEROA
Futrono
X
CAMPO LINDO
Río Negro
X
CUMELEN . MULPULMO
Osorno
FUENTE: CHILE, OFICINA DE ESTUDIOS Y POLÍTICAS AGRARIAS (ODEPA)
(2009a).
138
ANEXO 2 Recepción de leche y elaboración de productos lácteos en plantas
lecheras, comparación 2007-2008.
Producto
Unidad
Enero – Noviembre
% var
2007
2008
2008/2007
Recep. de leche
L
1.661.575.335 1.776.069.507
6,9
Elab.de leche fluida
L
299.210.577
292.277.696
-2,3
Leche past. 3,0 % mg
L
2.935.760
2.239.330
-23,7
Leche past.2,5 % mg
L
13.832.640
10.151.360
-26,6
Leche past. Descre.
L
Leche est. c/sabor
L
69.765.442
69.693.802
-0,1
Leche esterilizada
descremada
L
44.538.368
45.492.872
2,1
Leche esterilizada
L
168.138.367
164.700.332
-2,0
Elaboración de leche
en polvo
Kg
64.200.052
92.008.734
43,3
28 % m.g.
Kg
13.904.658
12.178.619
-12,4
26 % m.g.
Kg
31.459.115
59.643.189
89,6
18 % m.g.
Kg
72.250
3.386.031
4586,5
12 % m.g.
Kg
4.074.539
1.360.141
-66,6
Descremada
Kg
14.689.490
15.440.754
5,1
Quesillos
Kg
7.912.788
7.288.312
-7,9
Quesos
Kg
56.030.339
51.935.373
-7,3
Yogur
L
150.522.053
164.922.009
9,6
Leche cult. fermentada
L
13.174.810
12.504.888
-5,1
Crema
Kg
19.559.919
26.243.703
34,2
Mantequilla
Kg
16.526.686
15.019.998
-0,1
Suero en polvo
Kg
24.991.896
22.728.792
-9,1
Leche condensada
Kg
41.007.047
38.854.142
-5,3
Manjar
Kg
22.233.712
22.207.255
-0,1
Leche modificada
Kg
1.430.244
345.330
-75,9
Leche evaporada
Kg
5.400
FUENTE: CHILE, OFICINA DE ESTUDIOS Y POLÍTICAS AGRARIAS (ODEPA)
(2009a).
139
ANEXO 3 Resumen de la normativa referente a los residuos industriales líquidos en
Chile.
Norma
Año
Repartición
Título
Crea la Superintendencia de Servicios
Sanitarios y le otorga la facultad del control
Ley
de riles en Artículo 2. Modificada por Ley Nº
1990
MOP
18.902
19.549 de 1998, establece sanciones a
Establecimientos Industriales por causas que
señala en Art. 11.
Res.
Aprueba guía para la elaboración de
1998
SISS
1.239
proyectos de tratamiento de riles.
Establece Norma de Emisión para la
regulación de contaminantes asociados a las
D.S.
descargas de residuos industriales líquidos a
N°609
1998
MOP
sistemas de alcantarillado. Modificado por DS
3.592/2000.
Hace extensiva Norma Provisoria SISS que
Res.
regula Descargas de riles a Aguas
2000
SISS
2.327
Superficiales a los concesionarios de servicio
público de disposición de aguas servidas.
Res.
Procedimiento para la calificación de
2001
SISS
1.124
establecimiento industrial.
Establece la norma de emisión para la
regulación de contaminantes asociados a las
descargas de riles a aguas marinas y
continentales superficiales. Establece la
D.S. N° 90 2001
CONAMA
concentración máxima de contaminantes
permitida para riles descargados por las
fuentes emisoras, a los cuerpos de agua
marinos y continentales superficiales.
Establece norma de emisión de residuos
D.S. N° 46 2002
CONAMA
líquidos a aguas subterráneas.
Establece nueva fecha respecto de norma
DS. SEGPRES Nº 90. Industriales suscritos a
Acuerdos de Producción Limpia (APL) en
materia del control de residuos líquidos,
Res.
2002
SISS
quedan excluidos de realizar este trámite en
1.841
razón de que estos acuerdos también
apuntan
a
comprometerlos,
con
el
cumplimiento de la normativa, mediante un
calendario de trabajo.
Modifica Ley Nº 18.902, que creó la
Superintendencia de Servicios Sanitarios, y
Ley
2002
MOP
deroga la ley Nº 3.133 (de 1916) sobre
19.821
neutralización de residuos provenientes de
establecimientos industriales.
Fuente: CNPL, 2002.
140
Anexo 4 Ficha técnica de recopilación de antecedentes
FICHA N°
CLAVE
gestión de riles en industrias lácteas
CONSORCIO TECNOLÓGICO DE LA LECHE
Proyecto M7P4
RECOPILACIÓN DE ANTECEDENTES GESTIÓN DE RILES, EN INDUSTRIAS
LÁCTEAS.
1. REGISTRO DE LA FICHA:
Fecha visita
Día
Mes
Año
Entrevistado/contraparte Sr.
Cargo
2. DE LA INDUSTRIA:
Nombre / razón
social
RUT
.
.
Ubicación
Región
N ° Res.
Sanitaria
Máxima producción mensual
Lugar de descarga del
efluente
Cuerpo
Río
Lago
receptor
Nivel
Bajo
contaminante
Norma
D.S. Nº 90
prioritaria
3. DE LOS PROCESOS:
Tipos de materias
primas
Giro
Comuna
Alcantarillado
Medio
D.S.
N° 609
Infiltr.
Alto
D.S.
Nº 46
141
Volumen materia prima
(mensual)
Volumen producto final
(mensual)
4. DE LOS TRATAMIENTOS:
Variables medidas (inicial)
Realiza tratamiento de riles
Si
No
Si la respuesta es afirmativa, continúe con este cuestionario. Si la respuesta es
negativa, pase de inmediato al punto 5.
4.1 Tipo de Tratamiento: Marque la (s) respuesta (s) necesaria (s).
Primario / físico
Si
No
Secundario /
Si
No
biológico
Terciario / químico
Si
No
Disposición tratamientos es autorizada
De la Empresa de riles
¿Está autorizada?:
Resolución
Sanitaria
Nombre empresa
Dirección
Propio
Propio
Externos
Externos
Propio
Si
Externo
No
Si
No
Si
No
Si
Si
Si
No
No
No
Si
Si
Si
No
No
No
4.2 Descripción del sistema si es propio:
4.2.1 PRE–TRATAMIENTO:
Realiza Pre-tratamiento en los riles
¿Qué tipo de procesos utiliza
Cribas
Reja de gruesos
¿Realiza neutralización de pH?:
pH Final alcanzado
Con cal
Con ácidos
¿Existe ecualización de flujo?:
142
4.2.2 TRATAMIENTO PRIMARIO:
Sedimentación
Si
No
¿Tipo de tanque de sedimentación usado?
De flujo horizontal
Si
No
De flujo radial
Si
No
De flujo ascendente
Si
No
¿Usa compuestos químicos en la sedimentación?
Si
No
Coagulante Naturales
Almidón
Si
No
Gelatina
Si
No
Resina natural
Si
No
Coagulante Inorgánico
Sales de Hierro
Si
No
Sales de Aluminio
Si
No
Coagulante Sintético
Si
No
Otros
Flotación
Si
No
Flotación con aire disuelto (FAD o DAF)
Si
No
Flotación con aire cavitado (CAF)
Si
No
Electroflotación
Si
No
¿Elimina Lodos?:
SI
No
Características del Lodo,
Humedad
Nitrógeno
Fósforo
%
Manejos de Lodos
Propio
Externos
Disposición final de Lodos a vertedero
Si
No
autorizado
De la Empresa que maneja Lodos
¿Está autorizada?:
Si
No
Resolución
Sanitaria
Nombre empresa
Dirección
Descripción del
sistema si es
propio
¿Existe reutilización de Lodos?:
Si
No
¿En qué?
Variables medidas
143
4.2.3 TRATAMIENTO SECUNDARIO:
Procesos aeróbicos
Procesos anaeróbicos
Lagunaje
Procesos aeróbicos: Lodos activados
Lagunas aireadas
Reactores discontinuos secuenciales (SBR)
Filtro percolador
Sistema Tohá o lombrifiltro
Bio-discos
Otros
Procesos anaeróbicos: Digestión anaerobia
Otros
Lagunaje: Tipo de lagunas Aeróbicas
Variables medidas
4.2.4 TRATAMIENTO TERCIARIO:
Precipitación Química
Elimina olores
Desinfección
Existen procesos avanzados
Precipitación Química: Productos usados: Sulfato
de Aluminio
Sulfato Férrico
Polielectrólitos
Eliminación de olores: Adsorbentes: Carbón
activado
Otro
Desinfección: Cloro gas
Hipoclorito de Sodio
Luz UV
Ozono
Procesos avanzados: Intercambio iónico
Osmosis inversa
Electrodiálisis
Otro
Variables medidas
(final)
Si
Si
Si
SI
Si
Si
Si
Si
SI
No
No
No
No
No
No
No
No
No
SI
No
SI
No
Si
Si
Si
Si
Si
No
No
No
No
No
Si
Si
Si
No
No
No
Si
Si
Si
Si
Si
Si
SI
No
No
No
No
No
No
No
144
5. DEL EFLUENTE:
Marque el (los) análisis solicitado (s):
DBO5
Sólidos Suspendidos
Aceites y Grasas
Coliformes totales
Nitrógeno total
Fósforo
pH
Temperatura
Metales (Indique) _________________________________________
Otros (Indique) ___________________________________________
Empresa que realiza los análisis:
6. DEL MUESTREO:
6.1 TIEMPO DE DESCARGA DEL CAUDAL:
Continúo
Caudal de más de cuatro horas:
Intermitente
SI
NO
Caudal de menos de cuatro horas: SI
NO
Caudal Diario Inicial:
Caudal Diario Final:
Carga del RIL (inicial):
Carga del RIL (final):
Observaciones: ___________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
145
7. Estadísticas Producción:
Volumen Ril Final (mensual):
Ritmo de producción Mensual:
Continua
Discontinua
Factores que afectan:
Diagrama de flujo del proceso:
8. Consumo de aguas:
Aguas Industriales Finales: RIL
Alcantarillado
Aguas Limpias Finales:
RIL
Alcantarillado
Aguas Domesticas Finales: RIL
Alcantarillado
Gasto de agua x producto elaborado:
Gasto de agua x materia prima procesada:
A N E X O 5 L ay O ut ge ne ral de l s is tem a d e trata m ie nto d e la p lan ta A -1
PLANTA
ELEV ADORA 1
ACIDO
HOMO GENIZADORE S
DE SINFECCION
DECANTA DOR
DES CARGA A L RIO
P LANTA
E LEV ADORA 2
HIPOCLORITO
GA RITA DE
CONTROL
DES GRAS ADOR
BO MB AS
E STA NQUE COLECTOR FILTRA DO
M ó du lo 1
M ó du lo 2
Lombrifiltro 8.400m 2
de superficie.
M ó du lo 3
146