Prevención de la contaminación y tratamientos convencionales de efluentes en la Industria Lactea
Disertante: Ing. Ruth Rodriguez Area Efluentes líquidos y sólidos
INTI – INGENIERIA AMBIENTAL
INTRODUCCIÓN 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
Introducción
Contaminación
SUSTANCIAS O ENERGÍA
Caracterización de los efluentes líquidos
ORIGEN
COMPOSICION
Caracterización de los efluentes líquidos
Tipo de efluente
Industrial (láctea) Cloacal
SOLIDOS TOTALES
Solubles-Coloidales
Suspendidos
60-70% 40-50%
40-30% 60-50%
Biodegradables SUSTRATO
SUSTANCIAS ORGÁNICAS
Microorganismos
No Biodegradables
TÓXICA No TÓXICA
Caracterización de los efluentes líquidos
Parámetros contaminantes: aspectos conceptuales y características
PARÁMETROS
EFECTOS SOBRE Cuerpos de agua
Temperatura
pH (potencial hidrógeno)
Aumento de la actividad microbiana
Disminución del contenido de oxígeno disuelto
Toxicidad sobre la vida acuática
Caracterización de los efluentes líquidos Parámetros contaminantes: aspectos conceptuales y características
Sólidos sedimentables
Formación de sedimentos 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.
Disminución del contenido de oxígeno disuelto por acción bioquímica.
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 química y bioquímica.
Toxicidad.
Caracterización de los efluentes líquidos Parámetros contaminantes: aspectos conceptuales y características
Sulfuros totales
Formación de sulfuro de
hidrógeno, (gas muy tóxico)
Disminución del contenido de oxígeno disuelto.
Toxicidad.
Cianuros
Desprendimiento potencial de
Cianuro de Hidrógeno
Toxicidad
Caracterización de los efluentes líquidos
Parámetros contaminantes: aspectos conceptuales y características
Hidrocarburos totales Detergentes
Formación de capas flotantes. Toxicidad. Formación de espumas
Demanda de cloro
Indicador del consumo de cloro (clorógeno) para desinfección del efluente que contiene microorganismos patógenos.
Caracterización de los efluentes líquidos
Parámetros contaminantes: aspectos conceptuales y características
Sustancias fenólicas
Metales (arsénico, cromo)
Toxicidad sin vida acuática.
Formación de clorofenoles en el proceso de desinfección en plantas.
Toxicidad
Sustancias nitrogenadas (orgánicas e inorgánicas)
Plaguicidas
Lagos y lagunas: eutroficación (crecimiento notable de algas).
Consumo de oxígeno por acción bacteriana.
Toxicidad
Límites de vuelco
Legislación vigente
Límites permisibles de vuelco para descarga a cuerpo superficial
Parámetro Temperatura
Res 336/03 Unidades Pcia Bs As
ºC
≤ 45
Dec 5837/91 Entre Rios
≤ 45
Dec 415/99 Cordoba (cuenca
de aporte)
≤ 40
pH
SOLIDOS SEDIMENTABLES 10
min
uph ml / l
SOLIDOS SEDIMENTABLES 2hs ml / l
Sustancias Solubles en éter etílico (S.S.E.E) mg / l
6,5 – 10
5,5 - 10
Ausente ≤ 1,0 ≤ 50
≤ 0,5
* Río Uruguay ≤ 100 * Río Paraná ≤ 200 * Q 10 veces mayor al de la industria ≤ 30
≤ 100
6,0 – 9,0 ≤ 0,5 ≤ 1,0 ≤ 20
Límites de vuelco
Legislación vigente
Límites permisibles de vuelco para descarga a cuerpo superficial
Parámetro Sulfuros
Res 336/03 Unidades Pcia Bs As
Dec 5837/91 Entre Rios
mg / l
NE
≤1
Dec 415/99 Cordoba
(cuenca de aporte)
≤1
Sustancias Fenólicas
mg / l
≤ 0,5
≤ 0,5
≤ 0,05
Sustancias Detergentes (S.A.A.M)
mg / l
Cianuros Totales
mg / l
≤2 ≤ 0,1
≤ 0,1
-
≤ 0,1
Límites de vuelco
Legislación vigente
Límites permisibles de vuelco para descarga a cuerpo superficial
Parámetro
Res 336/03 Unidades Pcia Bs As
Dec 5837/91 Entre Rios
Dec 415/99 Cordoba
(cuenca de aporte)
Cloro Libre
mg / l
≤ 0,5
-
DBO
mg / l
* Río Uruguay ≤ 250
≤ 50
* Río Paraná ≤ 400 * Q 10 veces mayor al
≤ 30
de la industria ≤ 50
DQO
mg / l
≤ 250
-
Oxígeno Consumido
mg / l
-
-
≤ 20
Hidrocarburos Totales
mg / l
≤ 30
Fósforo Total
mg / l
≤1
-
≤ 10
-
≤ 0,5
Límites de vuelco
Legislación vigente
Límites permisibles de vuelco para descarga a cuerpo superficial
Parámetro
Unidades
Res 336/03 Pcia Bs As
Dec 5837/91 Entre Rios
Dec 415/99 Cordoba
(cuenca de aporte)
Coliformes Fecales NMP / 100ml
≤ 2000
-
1000
Nitrógeno Total Kjeldhal mg / l
≤ 35
-
≤ 10
Nitrógeno Orgánico
mg / l
≤ 10
-
-
Nitrógeno Amoniacal
mg / l
≤ 25
-
-
Pesticidas Organofosforados
mg / l
-
-
-
Límites de vuelco
Legislación vigente
Límites permisibles de vuelco para descarga a cuerpo superficial
Parámetro
Plaguicidas Organoclorados
Res 336/03 Unidades Pcia Bs As
mg / l
≤ 0,05
Dec 5837/91 Entre Rios
-
Dec 415/99 Cordoba
(cuenca de aporte)
-
Selenio
mg / l
≤ 0,1
-
-
Plomo
mg / l
≤ 0,1
≤ 0,5
≤ 0,5
Níquel Mercurio
mg / l mg / l
≤ 2,0 ≤ 0,005
≤ 0,005
≤ 2,0 ≤ 0,005
Límites de vuelco
Legislación vigente
Límites permisibles de vuelco para descarga a cuerpo superficial
Parámetro
Unidades
Res 336/03 Pcia Bs As
Dec 5837/91 Entre Rios
Dec 415/99 Cordoba
(cuenca de aporte)
Manganeso (Soluble)
mg / l
≤ 0,5
-
-
Hierro (Soluble)
Cromo Total Cromo Hexavalente
Cobre
mg / l
mg / l mg / l mg / l
≤ 2,0 ≤ 2,0 ≤ 0,2 ≤ 1,0
≤ 2,0 ≤ 0,2
-
≤ 1,0
≤ 2,0 ≤ 0,2 ≤ 0,1
Límites de vuelco
Legislación vigente
Límites permisibles de vuelco para descarga a cuerpo superficial
Parámetro Unidades
Res 336/03 Pcia Bs As
Cobalto
mg / l
≤ 2,0
Dec 5837/91 Entre Rios
-
Dec 415/99 Cordoba (cuenca de
aporte) -
-
Cinc
mg / l
≤ 2,0
≤ 0,1
Cadmio
mg / l
≤ 0,1
≤ 0,1
≤ 0,1
Arsénico Aluminio
mg / l mg / l
≤ 0,5 ≤ 2,0
≤ 0,5 -
≤ 0,5 -
Generación de efluentes en la Industria Láctea
Características generales
Consumo de agua
1.3- 3.2 L de agua/L de leche
Máx. 10 L de agua/L de leche
Valores recomendados por UNEP
0.8-1.0 L de agua/L de leche
Fabricación de leche de consumo (pasteurizada y esterilizada)
Fabricación de queso
2.5-9 2-4
PYMES locales
2-4 L de agua/L de leche
Generación de efluentes en la Industria Láctea
Características generales
Fuentes de generación
Proceso: pérdidas de leche, mazada, suero, salmuera Limpieza: equipamiento, tanques, tuberías, superficies Refrigeración: condensados de vapor, aguas de refrigeración
Volumen*
0.8- 1.5 Lefl/Lleche 2- 4 Lefl/Lleche
* Fuente: E. Spreer, 19991
Generación de efluentes en la Industria Láctea
Características generales
Fuentes de pérdidas de leche
90% de la DQO total del efluente
PROCESO
Producción de leche
Producción de queso
FUENTE
Derrames de tanques de almacenamiento. Rebose de tanques. Derrames y fugas en conducciones. Depósito en las superficies de equipos. Eliminación de fangos de filtración/clarificación. Derrames por envases dañados. Fallos en la línea de envasados. Operaciones de limpieza
Derrames de tanques de almacenamiento. Pérdidas en las cubas de cuajado. Rebose de los moldes. Separación incorrecta del suero del queso. Operaciones 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
1000- 6000 mgDBO/l
Carga Orgánica
Caudal [m3/d] x DBO [g/m3]
Población equivalente
Carga Orgánica industrial Carga Orgánica por habitante ≈ 60gDBO/hab.d
Para 10.000 l leche/d: Q= 20m3/d
DBO=3000g/m3 COind= 60.000g/d Pobl. Eq.=1000hab!!
Generación de efluentes en la Industria Láctea
Características generales
Características de los efluentes líquidos
DQO en g/l de productos lácteos*
* Fuente: F. Arnau, 1995
Existen pérdidas de hasta el 3- 4% !!!
Para 10.000 l leche/d: 4200mgDQO/l
Generación de efluentes en la Industria Láctea
Características generales
Características de los efluentes líquidos (continuación)
Presencia de aceites y grasas Niveles elevados de Nitrógeno y Fósforo (productos de limpieza) Variaciones importantes del pH (2- 11) Conductividad elevada (cloruro sódico del salado de quesos) Variaciones de temperatura (purgas de aguas de refrigeración)
Generación de efluentes en la Industria Láctea
Prevención y Reducción de la generación
Reducción en origen
Reducir las pérdidas de leche Segregación de lodos de clarificación 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
Fijas Móviles
Accionamiento
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
Pretratamiento: Separación de sólidos gruesos y finos
DESARENADORES
9Separación de arenas y partículas con mayor peso específico que los
sólidos orgánicos.
9Evitar abrasión y desgaste de del equipamiento mecánico (equipos de
bombeo)
De flujo horizontal
Velocidad de flujo < 0.4m/s
Tiempo de permanencia = 1 – 5 min.
Necesidad de control de velocidades de flujo.
Aireados
Tiempo de permanencia ≈ 3 min. Flujo helicoidal.
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Pretratamiento: Separación de sólidos gruesos y finos
Desarenador horizontal
Desarenador aireado
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Primario: Remoción de partículas suspendidas
FLOTACIÓN 9Separación de grasas y flotantes.
Simple
Ubicación de pantallas, bufles Evitar cortocircuitos
Tp: 5-20 min.
Entrada superficial, vertederos horizontales
Material separado por
Cañería colectora
Barredor superficial
Por aire disuelto
Aireación directa
Tp: 15-30 min.
Aireación con recirculación
Presión variable 1-5 kg/cm2
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.
Forma
Circular
Rectangular
Barredor
Superficial v=0.01-0.02 m/s
De fondo
Tp: 90- 150 min.
Carga 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
Cultivo
Biomasa suspendida por
suspendido medio de agitación.
Lagunas de tratamiento 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
TraLtAamGUieNnAtoSde efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Remoción de materia orgánica soluble
LAGUNAS
VIENTO
EFLUENTE
MATERIA ORGÁNICA
OXIGENO
ALGAS
BACTERIAS
NUTRIENTES
CH4 – SH2 – NH3 – CO2
SEDIMENTOS EN DESCOMPOSICION
BACTERIAS VIVAS Y MUERTAS
SOLIDOS
TraLtAamGUieNnAtoSde efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Remoción de materia orgánica soluble
LAGUNAS
Tipo
Anaeróbica
Facultativa
Microorganismos
Bacterias 4 etapas anaeróbicas
Algas, bacterias
Actividad fotosintética Profundidad (m)
Carga Superficial KgDBO5/Ha-d Carga volúmetrica gDBO5/m3-d Eficiencia en remoción DBO5 (%) Tiempo de retención (días)
no 2,5 a 6
80-300 40-60 20 a 50
si 1,2 a 2,5
60-120
60-80 5 a 30
Aeróbica Algas, bacterias
fuertemente 0,3 a 0,5 90-180
80 4a6
Maduración Algas, bacterias
si 0,8-1,2
<20
60-80 5 a 50
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Lagunas de estabilización
Lagunas anaerobias
Lagunas facultativas
9H= 3-5 m
9H= 1.2-2.5 m
9Muy sensibles a T, OD, pH
9Tres zonas: aeróbica-facultativa-anaeróbica
9Alta degradación de Sól.Sedimentables 9Fuerte incidencia de las algas
9Formación de costras por generación 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
Lagunas aireada de mezcla parcial (facultativa)
9Aereación necesaria para tener
OD>3mg/l
9Aereación necesaria para tener todos
los sólidos en suspensión
9Laguna de sedimentación aguas abajo
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
Efluente pre-tratado
Tratamiento Biológico
Sedimentación
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
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: Sistema de Aereación
Aereadores superficiales
Difusores de burbuja fina
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Selección del sistema
Eficiencia de Tratamiento (%remoción)
Desengrase/ Sedimentación
Barros Activados
Lagunas Aireadas
Sistema de Lagunas
de Estabilización
DBO
Sólidos Susp.Totales
Grasas Nitrógeno total
15-25 30-40 60-85
--
95-99 85
96-99 30-40
95-98 83-92 95-99 30-35
90-99 95-99 95-99 35-45
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Selección del sistema
Sistema
Rejas, Tamices Flotación simple Flotación presurizada Sedimentación Barros Activados Lagunas Aireadas Lagunas de Estabilización
Parámetro característico
Caudal, en m3/h Caudal QH, en m3/h Caudal QH, en m3/h Caudal QH, en m3/h Carga org. , en kg DBO/d Carga org. , en kg DBO/d Carga org. , en kg DBO/d
Espacio requerido (volumen, en m3)
mínimo (0,20 a 0,35) x QH (0,25 a 0,50) x de QH
(1 a 2) x QH (0,9 a 5 ) x kg DBO/d ( 3,3 a 33) x kg DBO/d
(6,5 a 125) x kg DBO/d
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Selección del sistema
Sistema Barros Activados
Lagunas Aireadas
Lagunas de Estabilización
Parámetro característico Carga org. , en kg DBO/d Carga org. , en kg DBO/d
Espacio requerido (área, en m2)
(0,3 a 1,7) x kg DBO/d
(1 a 10 ) x kg DBO/d
Carga org. , en kg DBO/d (0, 008 a 0,04) x kg DBO/d (en Ha)
Tratamiento de efluentes líquidos industriales
Tratamiento Secundario: Selección del sistema
MUCHAS GRACIAS !!!
Av. Gral Paz 5445 San Martín Bs.As., Argentina 47246200/ int. 6028 ruthr@inti.gob.ar
23 DE ABRIL DE 2010
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