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“Caracterización de efluentes líquidos de la
industria láctea:
Principales determinaciones analíticas”
Lic Erica Schmidt
INTI Lácteos
Toda actividad industrial supone la
producción indirecta de una
serie de RESIDUOS
En cualquiera de sus formas son
emitidos hacia el ambiente
produciendo degradación en las
características originales del
suelo, agua o aire.
CONTAMINACIÓN (estrategias ambientales)
Acción / Efecto / Impacto
Conocer la naturaleza de las aguas residuales permite establecer
predicciones sobre efectos y/o impacto ambiental producido por
determinada actividad:
Biológicos: incremento /
disminución poblacional de
ciertas especies
Acción:
vuelco de
efluentes
Efectos
Físicos: aumento en la
turbidez
Químicos: incremento DBO
Aquellos que afecten la calidad ambiental del
cuerpo de agua son considerados Impactos
Ambientales (ej: enfermedades por bacterias
coliformes, inutilización cursos de agua, disminución
población de peces…)
Características de la contaminación en la Industria láctea
GENERACIÓN DE EFLUENTES LÍQUIDOS
Contaminación: Orgánica y
Biodegradable con rápida tendencia
a la acidificación y fermentación
(lactosa)
Grandes fluctuaciones en caudal y
composición:
Variaciones en pH, contenido de
Fósforo, Nitrógeno, temperatura
En la elaboración de quesos:
SUERO
LACTOSA –
PROTEINAS
GRASA – SALES
MINERALES
Principales componentes en
cuanto a la DBO
DBO: 35.000 a 50.000 mg O2/lt  Impacto sobre los
sistemas biológicos de tratamiento de efluentes
Es el subproducto más representativos de la industria
láctea y dada su carga orgánica es uno de los
contaminantes ambientales más severos que existen
en este rubro de industrias
Una industria quesera que
produzca diariamente
400.000 litros de suero
sin depurar, está
produciendo una
contaminación diaria
similar a una población de
1.250.000 habitantes.
El problema ambiental más importante de
la industria láctea lo representa la
generación de aguas residuales, tanto por
su volumen como por la carga
contaminante asociada fundamentalmente
de carácter orgánico
Aguas Residuales
Son las aguas provenientes de procesos post –
industriales; es decir que han sido utilizadas en
los diferentes sistemas de fabricación,
producción o manejo industrial y que para ser
desechadas necesitan ser tratadas previamente,
de manera tal que puedan ser adecuadas para su
ubicación en las respectivas redes de vertido,
depuradoras o sistemas naturales como ríos o
embalses.
Clasificación de las aguas residuales
Agua de Proceso: es el agua que interviene en el proceso
de fabricación y que entra en contacto con el producto a
transformar.
Agua de Limpieza de equipos e instalaciones:
Indispensable para la industria de alimentos para
garantizar la higiene general requerida.
Agua de Servicios: son las necesarias para el
funcionamiento de equipos de refrigeración, purgas de
calderas, etc
Agua Sanitaria: Proveniente de los servicios sanitarios del
personal que trabaja en la industria.
Control y Gestión de los efluentes
Es indispensable conocer:
¿DONDE SE GENERAN LOS EFLUENTES?
¿QUE COMPOSICION TIENEN ESOS EFLUENTES?
Importancia para determinar un sistema de
gestión y tratamiento de los efluentes líquidos….
Aproximación a los parámetros establecidos por la Normativa
Optimización de procesos (mejor aprovechamiento de materia
prima, energía y otros recursos)
Beneficios Económicos y Ambientales
¿Cómo se caracteriza un efluente?
COMPOSICIÓN (calidad)
Física (color, sólidos,
temperatura, turbiedad)
Química (Orgánicos: grasas,
proteínas, carbohidratos
Inorgánicos: alcalinidad, cloruros,
pH, metales, Nitrógeno)
Biológica (plancton, bacterias,
algas)
Determinación de la CANTIDAD  Cuantificación volumétrica
(mediciones de caudales mínimos, máximos y promedio)
¿Cómo se cuantifican los componentes de los efluentes?
MUESTREO
Asegurar la obtención de muestras representativas
Muestra puntual: Una muestra de un punto de muestreo
Sólo representa ese punto en ese momento
Muestra compuesta: Una colección de muestras individuales
discretas tomadas a intervalos regulares sobre un período de tiempo
(generalmente 24 hs).
Muestra compensada: Una muestra continua tomada en proporción al
caudal circulante durante un período de tiempo (generalmente 24 hs). Mejor
representación de la composición del efluente durante el período de
colección
Una forma simple de tomar muestras representativas: considerar una
fracción de tiempo en la que se realicen actividades (lavado, producción,
llenado de tinas, desuerado….) e ir tomando alícuotas durante todo ese
período en un bidón, luego se pasa al bidón de 2 litros para ser llevadas al
laboratorio de análisis (preferiblemente dentro de las 24 hs posteriores al
muestreo ya que son muestras altamente biodegradables).
¿Cómo se cuantifican los componentes de los efluentes?
METODOS DE MEDICIÓN
Dependen del parámetro o variable a medir
Sólidos disueltos  filtración / evaporación
Sólidos totales en suspensión.  porción retenida
pH  peachimetro / cintas colorimétricas
DBO5  Bioensayo estándar
Propiedades Físicas
Contenido de Sólidos
Aspecto visual
Color
Turbidez
Temperatura
Contenido de Sólidos (totales y sedimentables)
Dan una idea del material mineral y orgánico
presente en el efluente
Según el tamaño de la partícula se dividen en
tres categorías:
Suspendidos
Disueltos
Sólidos totales
Sólidos Sedimentables
Coloidales
Aspecto visual
Identificación de:
Color
Materiales flotantes
Sustancias disueltas
Variaciones en la densidad
del fluido
Turbidez
Turbidez
Indica el nivel de materia coloidal y en suspensión de
origen orgánico y/o inorgánico presente en el efluente.
Es una medida del grado en el cual el agua pierde su
transparencia debido a la presencia de partículas en suspensión.
Cuantos más sólidos en suspensión haya en el agua, más sucia
parecerá ésta y más alta será la turbidez.
Presenta alta Variabilidad  depende de la fuente de luz y de
las propiedades de absorción del material suspendido.
Se mide el límite de visibilidad
Se expresa en: Unidades nefelométricas de turbidez (NTU)
Olores
Principal causa de rechazo a la implementación de
instalaciones de tratamiento de efluentes
Son debidos fundamentalmente a los gases liberados
durante el proceso de descomposición de la materia
orgánica.
Pueden contener compuestos olorosos en sí mismos o
compuestos con tendencia a producir olores durante las
distintas etapas del proceso de tratamiento.
Pueden medirse con métodos sensoriales, mientras que
las concentraciones de olores específicos pueden
determinarse con métodos instrumentales.
Temperatura
Descripción cuantitativa de la calidez o frialdad del
efluente, medida en Grados Celsius (ºC)
Su impacto sobre el cuerpo receptor:
– Afecta la solubilidad del O2 disuelto en agua;
– Influye en las velocidades de reacción, en la vida
acuática (flora, fauna, microorganismos) y en los
usos del agua;
– Determina la factibilidad de tratamientos
biológicos (crecimiento bacteriano).
Propiedades Químicas
pH (Acidez – Alcalinidad)
Conductividad / Salinidad
Gases disueltos
Demanda Bioquímica Oxígeno (DBO)
Demanda Química Oxígeno (DQO)
Carbono Orgánico Total (COT)
Nitrógeno (al KJELDAL y Total)
Grasas y aceites
Compuestos Inorgánicos (metales)
Materia orgánica
pH
pH = -log10 [H+ ]
Es una medida de
la concentración del ión
Hidrógeno en el agua
Muy alcalino
Tiene importancia sobre algunos
procesos químicos y biológicos
Muy ácido
Conductividad Eléctrica (CE)
Medida de la capacidad de una solución de conducir la
corriente eléctrica.
La CE está relacionada con los sólidos totales disueltos
(concentración de iones en solución).
En medios líquidos se relaciona con la presencia de
sales en solución, cuya disociación genera iones + o –
(electrolitos) capaces de transportar energía eléctrica si
se somete a un campo eléctrico.
Es utilizada como una medida de salinidad
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)
Se utiliza para determinar los requerimientos de O2 para
la degradación bioqca de la materia orgánica en aguas
residuales. Permite calcular los efectos de descargas
de efluentes sobre los cuerpos receptores.
Es un bioensayo que expresa la cantidad de O2 disuelto
requerida por microorganismos para estabilizar la
materia orgánica presente en el agua (mgO2/l)
Las condiciones del ensayo incluyen incubación en la
oscuridad a 20ºC por 5 días.
Demanda Química de Oxígeno (DQO)
Es la cantidad de O2 requerido para oxidar químicamente la
materia orgánica presente en una muestra de agua residual.
Ensayo:
Consiste en oxidar el agua residual con Permanganato de
Potasio (KMnO4) o Dicromato de Potasio (K2Cr2O7) -agente
oxidante - en una solución ácida a 150ºC durante dos horas.
Determinación con viales comerciales
0-150
0-1500
0-15000
Fuente: ESTANDARIZACIÓN Y VALIDACIÓN DE UNA TÉCNICA PARA MEDICIÓN DE LA DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGENO POR EL MÉTODO RESPIROMÉTRICO Y LA DEMANDA QUÍMICA
DE OXIGENO POR EL MÉTODO COLORIMÉTRICO. CARLOS ALBEIRO LEÓN GIL. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA. FACULTAD DE TECNOLOGÍA. ESCUELA DE TECNOLOGÍA QUÍMICA.
PROGRAMA DE TECNOLOGÍA QUÍMICA. 2009
En efluentes lácteos:
90% de la DQO es atribuible a
los componentes de la leche y
10 % a sustancias ajenas a la
misma.
Ejemplo: 1 litro de leche entera
equivale a una DBO de 110.000
mg de O2/l y una DQO de
210.000 mg O2/ l
Comparación DQO vs. DBO
¿Por qué la DQO es siempre mayor que la DBO ?
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
En efluentes lácteos DBO/DQO (0.5  naturaleza
orgánica altamente biodegradable)
Carbono Orgánico Total (COT)
Cantidad de Carbono correspondiente a compuestos
orgánicos. Cerca del 75% de los sólidos suspendidos en
el efluente son orgánicos
Responsables del
fenómeno de
EUTROFIZACIÓN
Nitrógeno
Se encuentra presente en forma de: Amonio / Nitrato /
Nitrito / Nitrógeno orgánico.
Nutriente esencial para el crecimiento de algas y otros
organismos biológicos.
 Nitrógeno al KJELDAHL (NK)
Abarca el Nitrógeno orgánico y el amoniacal
 Nitrógeno Total
Es el NK más el contenido de nitritos y nitratos
Grasas y Aceites
Su contenido se determina por extracción con éter
etílico, en el cual los compuestos hidrofóbicos son
solubles.
Impactos en el medio …
Interfieren con la vida acuática
Otorgan un aspecto estético desagradable y
disminuyen el paso de luz hacia la fase acuosa
Ocasiona problemas en el tratamiento biológico de
los efluentes
Problema ocasionado por grasas a nivel del tratamiento
biológico
Compuestos inorgánicos (metales)
CLASIFICACIÓN
Monovalentes
Sodio (Na) Potasio (K)
El K es usado en el
citoplasma celular
para mantener la
fuerza iónica en el
interior de la célula
El Na es mantenido
afuera de la célula
para mantener un
gradiente, que es
explotado para
activar mecanismos
de transporte al
interior de la célula.
Divalentes
Calcio (Ca), Magnesio
(Mg)
Estabilizan
estructuras (flóculos
bacterianos)
Mg  estabiliza las
cargas negativas del
fosfato del ADN
Ca  estabiliza
membranas celulares
Trivalentes
Hierro (Fe)
Es el único metal
trivalente requerido
como nutriente.
Se utiliza su baja
solubilidad para
ayudar a flocular
partículas.
Composición Biológica
Importante para determinar la población microbiológica
(bacterias, protozoos) presente en los sistemas de
tratamiento de efluentes (patógenos como no
patógenos).
El tipo de microorganismos presentes en los efluentes
depende en gran medida de:
Temperatura
pH
Ausencia / Presencia de Oxígeno
Nutrientes
Algunos ejemplos de microorganismos
Thiopedia rosea : Se trata de una bacteria de
sulfuro púrpura que vive en ambientes
anaeróbicos.
Clamidomonas: algas resistentes a altas
concentraciones de materia orgánica.
Euglenófitos: (algas microscópicas)
Típicos de lagunas facultativas
Las determinaciones analíticas a realizar en efluentes
líquidos dependen en gran medida del tipo de efluente
industrial del que se trate, variarán también en función
de la información que necesite y el sitio de muestreo:
 Descarga general de la planta industrial
(características del efluente crudo para determinar
sistemas de tratamiento o corregir problemas a nivel de
producción  minimización de la contaminación en
origen)
 Sistema de tratamiento de efluentes (lagunas, lodos
activados  para conocer eficiencia de los tratamientos)
Valores típicos de DBO5
Tipo de efluente
DBO5 (mg/l)
200 – 500
Cloacal domiciliario
Frigoríficos
1400 – 2800
Laboratorios
500 – 4500
Industria Láctea
900 – 2700
Efluente tratado biológicamente
Otros parámetros …
10 – 30
Grasas (mg/l)
150
N total (mg/l)
100
P total (mg/l)
30
COMPARACIÓN ….
MARCO NORMATIVO PROVINCIAL vs. CARACTERÍSTICAS
EFLUENTES DE LA INDUSTRIA LÁCTEA
PARÁMETRO
(mg/l)
DBO5
EFLUENTE
IND. LÁCTEA
900 - 2700
NORMATIVA
PROVINCIAL
VIGENTE (*)
< 50 – 400
(Según Distancia a
toma y/o cuerpo
receptor)
Grasas
150
< 100
N Total
100
15
P Total
30
2
(*) Resolución
provincial 1089 /92: Reglamento para el control de vertimento de aguas residuales industriales
¿Qué se debe eliminar de los efluentes?
Compuestos que si no son tratados se oxidarán en
el cuerpo receptor produciendo ...
...DEGRADACIÓN AMBIENTAL
Muchas Gracias
por su atención!!
Contacto: Erica Schmidt
E-mail: [email protected]