Tecnología para el Tratamiento de Aguas Residuales (RILES) con

N° 55 – Junio 2014
Tecnología para el Tratamiento de
Aguas Residuales (RILES) con alta carga
orgánica en espacios reducidos.
Por: María José Iglesias O. Ingeniero de Proyectos.
Patricio Fernández Ríos, Jefe de Proyectos.
Jorge Araya Araya, Gerente de Proyectos.
Better Technologies
La generación de aguas residuales originadas a partir de las variadas actividades
industriales, ha aumentado a medida que crece el parque industrial en nuestro país, a
causa del desarrollo económico y al aumento de la población.
Más conocidos como Riles (Residuos Industriales Líquidos), las aguas residuales
producidas a partir de actividades industriales, han generado amplio impacto en
nuestra población y medio ambiente. Ésta situación derivó a que las autoridades
definieran normativas para establecer las concentraciones máximas de parámetros
relevantes respecto a la contaminación de las aguas, considerando el cuerpo receptor
final.
La aparición de éstas normativas, produjo que las empresas consideraran la
introducción de soluciones respecto a las cargas líquidas que se generan en sus
procesos. Es así como han sido incorporados tratamientos de Riles cuyas eficiencias,
tamaños, tipos y costos no siempre cumplen con las expectativas del cliente.
A continuación, el Área de Tecnología de Consultora Better presenta soluciones
específicas para industrias que generan Riles con alta carga orgánica y que requieren de
altas eficiencias de remoción en espacios reducidos con bajos costos de mantención.
Dublé Almeyda 1506, Ñuñoa, Santiago Tel: (56-2) 236 105 96
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1. ¿Qué son los RILES?
Los Riles corresponden a residuos industriales líquidos, es decir, son aguas de desecho generadas
por establecimientos industriales como resultado de un proceso, actividad o servicio dado.
Contienen características diferentes unos de otros, que se encuentran determinadas de acuerdo a
los procesos a los cuales se asocian, existiendo por ejemplo los de alto contenido en carga
orgánica, los con alto contenido de metales o los que cuentan con alta carga inorgánica.
En esta oportunidad analizaremos Riles que requieren de tratamiento debido a su alto contenido
orgánico.
2. ¿Por qué tratar RILES?
Los Riles como fueron mencionados anteriormente, presentan diversas características, las cuales
dependen de los compuestos utilizados en el proceso productivo. Es así como es posible
encontrar Riles con alta presencia de sales, aguas ácidas/ básicas, o de alta carga orgánica, los
cuales podrían afectar nocivamente las aguas del receptor. A continuación, exponemos los
principales efectos de las aguas residuales sobre los posibles receptores:

Efectos en aguas de alcantarillado:
- Corrosión y obstrucción de las redes alcantarillado.
- Generación de gases tóxicos.
- Efectos en plantas de tratamiento de aguas servidas.

Efectos en aguas superficiales y subterráneas:
- Efectos sobre la flora y fauna acuática de los ríos, lagos y cauces naturales.
- Efectos sobre la agricultura y al mismo tiempo sobre animales y seres humanos,
debido al consumo directo e indirecto con aguas contaminadas (frutas, vegetales,
etc.).
3. ¿Cuáles son las características de los Riles con alta carga orgánica?
Las características de los Riles varían de acuerdo al proceso industrial que los genera y a los
compuestos participantes en las reacciones químicas.
En el caso de las actividades industriales que generan Riles con alta carga orgánica, estas suelen
estar asociadas a variados rubros como por ejemplo, alimenticios, químicos y cosméticos. Cada
actividad mencionada genera concentraciones variables pero siempre centradas en parámetros
característicos de compuestos orgánicos (DBO5, DQO, SST, etc.)
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A continuación, se exponen tanto las actividades industriales que generan emisiones con alta
carga orgánica como las características de sus Riles:
-
Procesamiento de frutas y verduras: Definida principalmente por actividades relacionadas
con la producción de mermeladas, jugos y productos en conserva. Las aguas residuales que
genera la actividad, se caracterizan por contener alta carga orgánica debido al aporte de
azúcares y de residuos secundarios en descomposición (provenientes de los componentes
utilizados), lo que se evidencia por valores altos en DBO5, DQO y Sólidos Totales (solubles y
sedimentables). También es posible encontrar la presencia de agentes químicos
(detergentes), utilizados para la limpieza de la materia prima.
-
Producción de bebidas: Definida principalmente por actividades en las cuales se produce la
gasificación y la introducción de aditivos (colorantes, saborizantes, etc.). Se caracteriza por
contener alta carga orgánica, causada principalmente por la adición de jarabes
concentrados lo que es posible observar por medio de los altos valores de DBO5, DQO,
Solidos Totales (solubles y sedimentables) encontrados.
-
Procesamiento de animales: Basado en la producción, faena y envasado de carne (aves,
bovinos). Se caracteriza por alto contenido orgánico (grasas y aceites), e inorgánico
(detergentes) provenientes de procesos de limpieza del producto. Se suma a esto, la
eliminación de proteínas y mucoproteínas generadas a partir del proceso de faenamiento.
Esta condición es posible de ser observada por medio de los altos valores obtenidos en
DBO5, DQO, aceites, grasas y Solidos totales (solubles y sedimentables).
-
Producción de cosméticos: Basado en la producción de artículos de tocador, detergentes,
tinturas, etc. Las aguas residuales provenientes del proceso se caracterizan por contener
altos niveles de detergentes, alcoholes, nitrógeno (amoniacal), solidos solubles y
sedimentables.
-
Productos lácteos: Basado en la producción y procesamiento de derivados de la leche. Se
caracteriza por generar aguas residuales con alto contenido de materia orgánica definida
por altos valores de aceites, grasas, sólidos solubles y sedimentables.
4. Normativa Chilena vigente que regula las descargas de Riles.
Considerando tanto la problemática ambiental existente, como los riesgos a los cuales se
expone al medio ambiente al recibir aguas residuales proveniente de actividades industriales,
actualmente existen las siguientes normativas de emisión de Riles de acuerdo al cuerpo
receptor final:
I.
D.S. N° 609 Ministerio de Obras Públicas, año 1998 “Establece norma de emisión para
la regulación de contaminantes asociados a las descargas de residuos industriales
líquidos a sistemas de alcantarillado”. Determina las máximas concentraciones
permisibles que debe tener el agua residual para descargar en servicios de
alcantarillado. Esta normativa considera generación de Riles por actividades que
cuenten o que prescindan de plantas de tratamiento previo al vertido.
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ii.
D.S.90 Ministerio Secretaría General de la Presidencia, año 2001: “Establece norma de
emisión para la regulación de contaminantes asociados a las descargas de residuos
líquidos a aguas marinas y continentales superficiales”
iii.
D.S. 46 Ministerio Secretaría General de la Presidencia 2003: “Establece norma de
emisión de residuos líquidos a aguas subterráneas”.
Considerando la necesidad de tratamiento de las emisiones generadas, junto a las disposiciones
legales presentadas por la autoridad, a continuación se detallan algunas tecnologías
convencionales utilizadas actualmente en el tratamiento de aguas residuales.
5. Tecnologías convencionales para el Tratamiento de Riles
Las actuales tecnologías existentes para los tratamientos de aguas, consideran soluciones de
variados tipos de acuerdo a los contaminantes presentes y a su concentración. Dentro de los
típicos tratamientos de aguas residuales podemos mencionar los de tipo mecánicos, físicos y
biológicos operando de forma individual o por medio de la combinación de estos. A
continuación se describen algunas de estas tecnologías y su clasificación dentro del tipo de
tratamiento:
-
Pre tratamiento: Basado principalmente en la reducción de sólidos y grasas con el fin
de facilitar la correcta operación de los procesos posteriores. Como ejemplo de
tratamientos se encuentran tamices, desengrasadores y desarenadores.
-
Tratamiento Primario: Basado en procesos físico químicos en los cuales se propicia la
eliminación de sólidos en suspensión por medio de procesos de coagulación y
floculación. Como ejemplo de estos procesos, están los tanques ecualizadores, tanques
clarificadores, floculadores, etc.
-
Tratamiento secundario: Tratamientos basados en procesos biológicos que por medio
de la actividad de microorganismos, produce la degradación del material orgánico en
reacciones aeróbicas como anaeróbicas. Dependiendo de la carga de materia orgánica,
es posible su clasificación en tratamientos biológicos de alta carga o de baja carga.
-
Tratamiento terciario: Tratamientos basados en procesos fisicoquímicos que permiten
mejorar las cualidades del agua para su posterior vertimiento. Se suelen encontrar
como los clarificadores, deshidratadores de lodos, etc.
6. ¿Cuáles son las limitantes de las tecnologías convencionales?
Los actuales tratamientos de aguas residuales, si bien pueden cumplir con las eficiencias
requeridas, presentan falencias en otros aspectos como por ejemplo:
-
Espacios para desarrollar y operar la planta de tratamiento: Los espacios definidos para
la instalación de la Planta suelen ser reducidos.
-
Automatización de los tratamientos: Los tratamiento suelen no contener la suficiente
automatización requerida, lo que obligaría a contar con la supervisión de un técnico en
terreno.
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-
Eficiencias de acuerdo a lo requerido: No se lograría el cumplimiento de las eficiencias
según lo requerido.
Estas carencias reducen la confianza en la tecnología y al mismo tiempo encarecen los costos
finales, produciendo en las empresas la búsqueda de tecnologías que aseguren el desarrollo de
los procesos de forma ideal.
Considerando las necesidades de nuestros clientes, Consultora Better junto a su representada
en Chile, la empresa alemana DAS Environmental Expert, presenta a continuación tecnología
para el tratamiento de aguas residuales de alta carga orgánica, con alta eficiencia utilizando
espacios reducidos.
7. Tecnología de Bioreactores para el Tratamiento de Aguas Residuales
La Tecnología de Bioreactores TFR (Trickle-Flow Biotechnology, Principio de flujo por goteo)
desarrolla su funcionamiento por medio de la actividad de factores biológicos que permiten la
biodegradación de la materia orgánica contenida en los Riles.
El Bioreactor TFR, utiliza como soporte material granulado fino, poroso y de baja densidad, el
cual permite en pocos días, el crecimiento de una manera muy activa de las diferentes
generaciones de microorganismos con alta adaptabilidad (biofilm).
Funcionamiento del bioreactor
El proceso comienza con la introducción de los Riles al tanque de sedimentación donde se
producirá la separación de sólidos (o lodos) por efecto de la gravedad. Posterior a este paso, se
introducen las aguas residuales al reactor biológico, lugar en el cual se desarrollará el proceso
de biodegradación por medio de la acción de agentes biológicos.
El agua ya tratada es redirigida hacia tanques acumuladores, para su posterior vaciamiento al
receptor final. Los lodos generados y acumulados en el bioreactor serán evacuados para su
posterior tratamiento (actividad definida por cada empresa). A continuación se muestra el
esquema del proceso.
Figura N° 1: Esquema sintetizado del proceso
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A diferencia de los sistemas de aguas residuales implementados habitualmente, el lecho del
material de soporte se encuentra ubicado en un cuerpo de agua abierto por lo cual es posible
administrar cantidades suficientes de oxígeno de manera sencilla.
El flujo de entrada de aguas residuales constante que fluye sobre el lecho a través del material
de soporte, se airea por medio de aire ambiente suministrado por un ventilador y fluye en
dirección contraria al agua a tratar
Actividad de microorganismos
La actividad que desarrollan los microorganismos sobre la materia orgánica contenida en las
aguas residuales, se desarrolla por procesos de oxidación en medios aeróbicos (con suministro
de aire al sistema).
Toda la actividad desarrollada por los microorganismos, se realiza sobre el Biochip utilizado
como material de soporte, proporcionando condiciones ideales para la proliferación de
microorganismos dentro del bioreactor, al igual que permite el desarrollo de las reacciones
bioquímicas asociadas y necesarias para la biodegradación.
Los microorganismos asociados al proceso suelen ser bacterias y protozoos encargados de la
degradación de la materia orgánica presente y de la excreta de sustancias favorecedoras de
procesos de sedimentación. La reacción asociada al proceso de biodegradación se expone a
continuación:
CXHY O2 + O2 → CO2 + H2O
A continuación se esquematiza la labor del soporte sobre los microorganismos:
Figura N° 2: Proceso de oxidación desarrollado en el material de soporte (Biochip)
Fuente: DAS Environmental Expert.
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8. ¿Qué ventaja tiene la Tecnología TFR sobre los tratamientos convencionales?
La tecnología de bioreactores TFR presenta las siguientes ventajas por sobre las tecnologías de
tratamiento de aguas convencionales:
-
Bajos costos de operación y mantención.
Funcionamiento en automático y manual.
Materiales plásticos de alta resistencia.
Proceso estable.
Operación segura con bajas cargas.
Baja generación de lodos biológicos.
Funcionamiento en espacios reducidos.
9. Experiencia con Tecnología de Bioreactores TFR
Algunas de las tantas experiencias que ha tenido nuestra representada en Chile, la empresa
DAS Environmental Expert. en el tratamiento de aguas industriales, han sido principalmente
relacionados con la producción de alimentos y del área cosmética, las cuales se exponen a
continuación:
a) Industria alimenticia generadora de productos lácteos.
Ubicación:
Vietnam (2011)
Suministro:
4.2 m³/h; 100 m³/d;
3 250 mg/l DQO
Objetivo:
< 80 mg/l DQO; llave
en mano
Eficiencia:
> 98%
Los valores observados, posterior a la instalación de los 2 bioreactores en la planta y referentes
a DQO, implicaron disminución del parámetro por sobre el 98%.
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b) Industria alimenticia generadora de productos lácteos.
Ubicación:
Uruguay (2008)
Suministro:
16.2 m³/h; 390 m³/d;
3 000 mg/l DQO
Objetivo:
< 1 200 mg/l DQO
Eficiencia:
> 60%
Como es posible observar, por medio de 2 bioreactores se produjo un porcentaje de remoción
respecto al valor de la DQO, mayor al 60%.
c) Industria alimenticia procesadora de papas.
Industria:
Papas, Alemania (2011)
Suministro:
9.6 m³/h; 230 m³/d;
5 500 mg/l DQO
Objetivo:
Eficiencia:
< 1 200 mg/l DQO
> 78%
Por medio de los 3 reactores instalados fue posible disminuir en porcentajes sobre el 78% el valor de
la DQO.
Para finalizar, es necesario recordar que las tecnologías representadas cuentan con certificaciones
internacionales y eficiencias probadas como las expuestas anteriormente.
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En atención a todos los antecedentes anteriormente expuestos, lo invitamos a contactarse con
nosotros en caso de cualquier duda y/o necesidad de esta tecnología aplicables a industrias
generadoras de aguas residuales.
Para mayor información referente a la tecnología que dispone Better Environmental Technologies,
puede consultar nuestro sitio web o contactarnos en la dirección y teléfonos definidos en el pie de
página.
10. Referencias
• DAS Environmental Expert. 2013.
• Ministerio de Obras Públicas D.S. N° 609 “Establece norma de emisión para la regulación de
contaminantes asociados a las descargas de residuos industriales líquidos a sistemas de
alcantarillado”, 1998.
• Ministerio Secretaría General de la Presidencia D.S.90 “Establece norma de emisión para la
regulación de contaminantes asociados a las descargas de residuos líquidos a aguas marinas y
continentales superficiales“, 2001.
• Ministerio Secretaría General de la Presidencia D.S. 46 “Establece norma de emisión de residuos
líquidos a aguas subterráneas“,2003.
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