Caracterización y tratamiento de efluentes líquidos en la

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“Caracterización y tratamiento de efluentes líquidos
en la Industria Láctea”
Disertante:
Ing. Ruth Rodriguez
Area Efluentes líquidos y sólidos
INTI – INGENIERIA AMBIENTAL
TEMARIO:
CARACTERIZACIÓN DE LOS EFLUENTES LÍQUIDOS
LÍMITES DE VUELCO
GENERACIÓN DE EFLUENTES EN LA INDUSTRIA LACTEA
Características generales
Prevención y reducción de la generación
TRATAMIENTO DE LOS EFLUENTES LÍQUIDOS INDUSTRIALES
Pretratamientos
Tratamientos primarios
Tratamientos secundarios
Selección de alternativas
Caracterización de los efluentes líquidos
ORIGEN
COMPOSICION
Caracterización de los efluentes líquidos
SOLIDOS TOTALES
Solubles-Coloidales
Industrial
Tipo de
efluente
Biodegradables
SUSTRATO
(láctea)
Cloacal
Suspendidos
60-70%
40-30%
40-50%
60-50%
SUSTANCIAS
ORGÁNICAS
No
Biodegradables
Microorganismos
TÓXICA
No TÓXICA
Caracterización de los efluentes líquidos
Parámetros contaminantes: aspectos conceptuales y características
PARÁMETROS
Temperatura
EFECTOS SOBRE
Cuerpos de agua
Aumento de la actividad
microbiana
Disminución del contenido de
oxígeno disuelto
pH
(potencial hidrógeno)
Toxicidad sobre la vida acuática
Caracterización de los efluentes líquidos
Parámetros contaminantes: aspectos conceptuales y características
Formación de sedimentos
Sólidos sedimentables
Aumento de turbiedad
Sustancias solubles
en éter etílico
(grasas y aceites)
Formación de capas flotantes
que impiden la aireación natural
y la penetración de la luz
Caracterización de los efluentes líquidos
Parámetros contaminantes: aspectos conceptuales y características
Demanda Bioquímica de O2
Cantidad de oxígeno necesaria
para estabilizar por acción
bacteriana aeróbica la materia
orgánica biodegradable
contenida en el agua.
Demanda Química de O2
Cantidad de materia orgánica
susceptible de ser oxidada por
medios químicos. Involucra la
materia orgánica
biodegradable y la no
biodegradable.
Disminución del contenido de oxígeno
disuelto por acción bioquímica.
Disminución del contenido de oxígeno
disuelto por acción química y
bioquímica.
Toxicidad.
Caracterización de los efluentes líquidos
Parámetros contaminantes: aspectos conceptuales y características
Detergentes
Demanda de cloro
Sustancias nitrogenadas
(orgánicas e inorgánicas)
Formación de espumas
Indicador del consumo de cloro
(clorógeno) para desinfección
del efluente que contiene
microorganismos patógenos.
Lagos y lagunas: eutroficación
(crecimiento notable de algas).
Consumo de oxígeno por acción
bacteriana.
Límites de vuelco
Legislación vigente
Límites permisibles de vuelco para descarga a cuerpo superficial
Parámetro
Res 336/03
Unidades Pcia Bs As
Temperatura
ºC
≤ 45
pH
uph
6,5 – 10
SOLIDOS
SEDIMENTABLES 10 min
ml / l
Ausente
SOLIDOS
SEDIMENTABLES 2hs
Sustancias Solubles en
éter etílico (S.S.E.E)
ml / l
mg / l
≤ 1,0
≤ 50
Decreto 2793
La Pampa
Dec 5837/91
Entre Rios
Dec 415/99
Cordoba
(cuenca de
aporte)
45
≤ 45
≤ 40
6,5 – 10
5,5 - 10
6,0 – 9,0
Ausente
≤ 0,5
≤ 0,5
1,0
* Río Uruguay ≤ 100
* Río Paraná ≤ 200
* Q 10 veces mayor al
de la industria ≤ 30
≤ 1,0
50
≤ 100
≤ 20
Límites de vuelco
Legislación vigente
Límites permisibles de vuelco para descarga a cuerpo superficial
Unidades
Res 336/03
Pcia Bs As
Decreto 2793
La Pampa
Cloro Libre
mg / l
≤ 0,5
0,5
Sustancias Detergentes
(S.A.A.M)
mg / l
≤2
2
DBO
mg / l
≤ 50
50
DQO
mg / l
≤ 250
250
Oxígeno Consumido
mg / l
-
-
Parámetro
Dec 5837/91
Entre Rios
Dec 415/99
Cordoba
(cuenca de
aporte)
* Río Uruguay ≤ 250
* Río Paraná ≤ 400
* Q 10 veces mayor al
de la industria ≤ 50
≤ 30
-
≤ 20
Límites de vuelco
Legislación vigente
Límites permisibles de vuelco para descarga a cuerpo superficial
Parámetro
Unidades
Dec 5837/91
Entre Rios
Dec 415/99
Cordoba (cuenca
de aporte)
-
1000
-
≤ 10
≤ 10
-
-
-
Res 336/03
Pcia Bs As
Decreto 2793
La Pampa
Coliformes Fecales
NMP /
100ml
≤ 2000
2000
Nitrógeno Total Kjeldhal
mg / l
≤ 35
15
Nitrógeno Orgánico
mg / l
Nitrógeno Amoniacal
mg / l
≤ 25
Fósforo Total
mg / l
≤1
-
-
-
≤ 0,5
Generación de efluentes en la Industria Láctea
Características generales
Consumo de agua
1.3- 3.2 L de agua/kg de leche recibida
Máx. 10 L de agua/kg de leche
Valores recomendados por UNEP
0.8-1.0 L de agua/kg de leche
Fabricación de leche de consumo
(pasteurizada y esterilizada)
Fabricación de queso
PYMES locales
2-4 L de agua/L de leche
2.5-9
2-4
Generación de efluentes en la Industria Láctea
Características generales
Fuentes de generación
Volumen*
2- 6 Lefl/Lleche procesada
Proceso: pérdidas de leche, mazada, suero, salmuera
Limpieza: equipamiento, tanques, tuberías, superficies
Refrigeración: condensados de vapor, aguas de refrigeración
* Fuente: E. Spreer, 1991
0.8- 1.5 Lefl/Lleche
2- 4 Lefl/Lleche
Generación de efluentes en la Industria Láctea
Características generales
Fuentes de pérdidas de leche
PROCESO
Producción de
leche
Producción de
queso
90% de la DQO total
del efluente
FUENTE
ƒDerrames de tanques de almacenamiento.
ƒRebose de tanques.
ƒDerrames y fugas en conducciones.
ƒDepósito en las superficies de equipos.
ƒImpurezas/grasas filtradas luego de su recepción.
ƒDerrames por envases dañados.
ƒFallos en la línea de envasados.
ƒOperaciones de limpieza
ƒDerrames de tanques de almacenamiento.
ƒPérdidas en las cubas de cuajado.
ƒRebose de los moldes.
ƒSeparación incorrecta del suero del queso.
ƒOperaciones de limpieza.
* Fuente: Prevención para la contaminación en la Industria Lactea, CAR/PL-UNEP, 2002.
Generación de efluentes en la Industria Láctea
Características generales
Características de los efluentes líquidos
Alto contenido de materia orgánica
Presencia de aceites y grasas
Variaciones importantes del pH (2- 11)
Variaciones de temperatura (purgas de aguas de refrigeración)
Niveles elevados de Nitrógeno y Fósforo (productos de limpieza)
Conductividad elevada (cloruro sódico del salado de quesos)
Generación de efluentes en la Industria Láctea
Características generales
Características de los efluentes líquidos
Alto contenido de materia orgánica
Carga Orgánica
1000- 6000 mgDBO/l
Caudal [m3/d] x DBO [g/m3]
Población equivalente
Carga Orgánica industrial
Carga Orgánica por habitante ≈ 60gDBO/hab.d
Producción
L leche/d
Caudal
m3/d
Carga
kgDBO/d
Poblequiv.
habitantes
5.000
10- 30
30- 90
500- 1.500
10.000
20- 60
60- 180
1.000- 3.000
50.000
100- 300
300- 900
5.000- 15.000
2- 6 Lefl/Lleche
DBO=3000 mg/L
Generación de efluentes en la Industria Láctea
Características generales
Características de los efluentes líquidos
DQO en g/l de productos lácteos*
Relación para leche
DBO≈ 0.52 DQO
Si DQO=210.000mg/l
DBO= 110.000mg/l
* Fuente: F. Arnau, 1995
Generación de efluentes en la Industria Láctea
Características generales
Características de los efluentes líquidos: pérdidas
Para una producción de 50.000 litros de leche por día
Recordando que el volumen generado de efluente es 2-6 Lefluente/Lleche
Tomando DBO de leche entera: 110.000 mg/l
Pérdidas de Leche
DBO5
mg/l
%
l/d
1
500
550- 183
3
1500
1650- 550
5
2500
2750- 915
Generación de efluentes en la Industria Láctea
Características generales
Características de los efluentes líquidos: suero
Si no se separa el suero del efluente
DBO=35.000 mg/l
Producción
L leche/d
Caudal suero
L/d
Carga
kgDBO/d
Poblequiv.
habitantes
5.000
4.000
140
2.333
10.000
8.000
280
4.666
50.000
40.000
1400
23.333
Generación de efluentes en la Industria Láctea
Prevención y Reducción de la generación
Reducción en origen
Reducir las pérdidas de leche
Segregación de impurezas de la filtración
Evitar vertido de suero
Valorización del suero:
Alimentación animal
Elaboración de bebidas
Fermentación
Concentración
Valoración energética: biodigestión
Generación de efluentes en la Industria Láctea
Prevención y Reducción de la generación
Tratamiento de Suero de Quesería
3 Biodigestores x 750 m3
1m3 suero = 20- 25m3 biogas
Planta SANCOR – Charlone – Prov. Buenos Aires
Año 2.000
Generación de efluentes en la Industria Láctea
Prevención y Reducción de la generación
Reducción en origen
Eliminación en seco de la sal de los
quesos tras el salado
Control fisicoquímico y bacteriológico de
las salmueras
Recuperación de las salmueras
Control del consumo de agua
Optimización de operaciones de limpieza:
Limpieza en seco
Cierre automático de agua en
mangueras
Agua a presión mediante boquillas y
unidades móviles
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Pretratamiento: Separación de sólidos gruesos y finos
Material no
deseable
Tratamiento
secundario
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Pretratamiento: Separación de sólidos gruesos y finos
REJAS
9Retener sólidos gruesos
9Evitar atascamiento de cañerías y equipos electromecánicos
Gruesas: 5 -15 cm
Medias: 2.5 – 5 cm
Finas: 1 – 2.5 cm
Accionamiento
Fijas
Móviles
a tiempo fijo.
por pérdida de carga.
manual.
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Pretratamiento: Separación de sólidos gruesos y finos
Rejas de limpieza manual
Rejas de limpieza automática
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Pretratamiento: Separación de sólidos gruesos y finos
TAMICES
9Retener sólidos finos
9Evitar atascamiento de equipos de bombeo
Malla
Gruesas: 0.8 -2.5 mm
Medias: 250 – 1500 um
Finas: 30 – 250 um
Estáticos
Dinámicos
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Pretratamiento: Separación de sólidos gruesos y finos
Tamices rotativos
Tamiz estático
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Primario: Remoción de partículas suspendidas
FLOTACIÓN
9Separación de grasas y flotantes.
Ubicación de pantallas, bufles
Simple
Evitar cortocircuitos
ƒTp: 5-20 min.
Entrada superficial, vertederos horizontales
Material separado por
Cañería colectora
Barredor superficial
Por aire disuelto
Aireación directa
Aireación con recirculación
Presión variable 1-5 kg/cm2
ƒTp: 15-30 min.
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Primario: Remoción de partículas suspendidas
Flotación simple
Flotación con barredor
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Primario: Remoción de partículas suspendidas
SEDIMENTACIÓN PRIMARIA
9Separación de sólidos suspendidos y grasas.
ƒForma
Circular
Rectangular
ƒBarredor
Superficial
De fondo
v=0.01-0.02 m/s
ƒTp: 90- 150 min.
ƒCarga superficial: 80-120 m3/m2d
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Remoción de materia orgánica soluble
Características
del efluente
Legislación
Ambiental
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Remoción de materia orgánica soluble
SISTEMAS DE TRATAMIENTO BIOLÓGICOS
9Aeróbico
9Anaeróbico
Lagunas de tratamiento
Cultivo
suspendido
Biomasa suspendida por
medio de agitación.
Barros Activados
Sistemas Batch- SBR
Aireación extendida
Cultivo
fijo
Biomasa Fija a un medio
de Soporte.
Lechos percoladores
Filtros rotativos
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Remoción de materia orgánica soluble
LAGUNAS
9Anaeróbicas- Facultativas- Aeróbicas- de Maduración
Tratamiento
Biológico
Sedimentación
Efluente
pre-tratado
Efluente
tratado
Purga de
biomasa
Tratamiento/
Disposición del
barro
LAGUNASde efluentes líquidos industriales
Tratamiento
Tratamiento Secundario: Remoción de materia orgánica soluble
LAGUNAS
VIENTO
EFLUENTE
ALGAS
OXIGENO
MATERIA
ORGÁNICA
NUTRIENTES
BACTERIAS VIVAS
Y MUERTAS
BACTERIAS
CH4 – SH2 – NH3 – CO2
SEDIMENTOS EN DESCOMPOSICION
SOLIDOS
LAGUNASde efluentes líquidos industriales
Tratamiento
Tratamiento Secundario: Remoción de materia orgánica soluble
LAGUNAS
Tipo
Microorganismos
Actividad fotosintética
Profundidad (m)
Carga Superficial
KgDBO5/Ha-d
Carga volúmetrica
gDBO5/m3-d
Eficiencia en remoción
DBO5 (%)
Tiempo de retención
(días)
Anaeróbica
Facultativa
Aeróbica
Maduración
Algas, bacterias
Algas, bacterias
si
1,2 a 2,5
fuertemente
0,3 a 0,5
si
0,8-1,2
60-120
90-180
<20
40-60
60-80
80
60-80
20 a 50
5 a 30
4a6
5 a 50
Bacterias 4 etapas
Algas, bacterias
anaeróbicas
no
2,5 a 6
80-300
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Lagunas de estabilización
Lagunas anaerobias
Lagunas facultativas
9H= 3-5 m
9Muy sensibles a T, OD, pH
9Alta degradación de Sól.Sedimentables
9Formación de costras por generación
9H= 1.2-2.5 m
9Tres zonas: aeróbica-facultativa-anaeróbica
9Fuerte incidencia de las algas
9Eficiencia variable en función de: radiación
de metano.
solar, agitación del viento, Temperatura.
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Lagunas de estabilización
Lagunas aerobias
Lagunas de maduración
9H= 0.3-0.5 m
H=0.8-1.2
9Fuerte incidencia de las algas
9Eficiencia variable en función de: radiación
solar, agitación del viento, Temperatura.
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Lagunas Aireadas
Lagunas aireadas de
mezcla completa
9Aereación necesaria para tener
OD>3mg/l
9Aereación necesaria para tener todos
los sólidos en suspensión
9Laguna de sedimentación aguas abajo
Lagunas aireada de mezcla
parcial (facultativa)
9Aereación necesaria para tener
OD>3mg/l
9Parte de los sólidos sedimentan en la
laguna.
9Laguna de sedimentación aguas
abajo.
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Remoción de materia orgánica soluble
LAGUNAS:
Aspectos constructivos
‰Ubicación física, pendientes, drenajes,
vientos
‰ Suelo: permeabilidad, napas, facilidad
de terraplenamiento y compactación
(taludes, ángulo posible)
‰ Impermeabilización: suelo cemento –
arcillas – membranas
‰ Protección de taludes externos: césped,
drenajes para lluvia
‰ Protección de taludes internos: Losetas
prefabricadas – Hormigones – Piedra bola
‰ Protección de fondo contra erosión de
aireadores
‰ Acceso vehicular para mantenimiento.
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Remoción de materia orgánica soluble
LAGUNAS:
Aspectos operativos
¾Volumen extenso ( tiempo de residencia prolongado )
¾Alta dilución del efluente( baja concentración de alimento )
¾Baja concentración de microorg. ( Baja actividad)
¾Aireación forzada( implica también agitación)
VENTAJAS
Baja generación de barros
Estabilidad frente a
variaciones en el efluente
Baja necesidad de control
DESVENTAJAS
Alto consumo de energía
Disponibilidad de terreno
Eficiencia limitada
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Remoción de materia orgánica soluble
BARROS ACTIVADOS
Tratamiento
Biológico
Sedimentación
Efluente
pre-tratado
Efluente
tratado
Recirculación
de biomasa
Purga de
biomasa
Tratamiento/
Disposición del
barro
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Remoción de materia orgánica soluble
BARROS ACTIVADOS
Tiempo de residencia hidráulico
Tiempo de residencia de biomasa
Concentración de biomasa
Relación Alimento / Microorganismo (F/M)
IVL (Índice Volumétrico de Lodos)
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Sistema de Aereación
Aereadores superficiales
Difusores de burbuja fina
¾ Potencia mínima 0,037(asegura mezcla)
¾ Potencia máxima 0,09(evita ruptura del floc)
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Remoción de materia orgánica soluble
BARROS ACTIVADOS:
Aspectos operativos
¾Alta concentración de microorganismos( Mediante recirculación )
¾Volumen reducido ( tiempo de residencia bajo )
¾Aireación forzada ( Implica también agitación )
VENTAJAS
Alta eficiencia
Baja necesidad de terreno
Menor consumo de energía
DESVENTAJAS
Necesidad de control
Generación de barros
Menor estabilidad
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Selección del sistema
Desengrase/
Sedimentación
Lagunas
Aireadas
Sistema de
Lagunas
de
Estabilización
DBO
15-25
95-98
90-99
95-99
Sólidos
Susp.Totales
30-40
83-92
95-99
85
Grasas
60-85
95-99
95-99
96-99
--
30-35
35-45
30-40
Eficiencia de
Tratamiento
(%remoción)
Nitrógeno
total
Barros
Activados
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Selección del sistema
Sistema
Lagunas Aireadas
Espacio requerido
(área, en m2)
(1 a 10 ) x kg DBO/d
Espacio requerido
(volumen, en m3)
Potencia eléctrica kW
( 3,3 a 33) x kg DBO/d
(0,03 a 0,1) x kg DBO/d
Lagunas
de Estabilización
(80 a 400) x kg DBO/d
(6,5 a 125) x kg DBO/d
nulo
Barros Activados
(0,3 a 1,7) x kg DBO/d
(0,9 a 5 ) x kg DBO/d
(0,04 a 0,2) x kg DBO/d
M U C H A S
G R A C I A S ! ! !
Av. Gral Paz 5445
San Martín
Bs.As., Argentina
47246200/ int. 6023
[email protected]
23 DE JUNIO DE 2010
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