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Principales problemas en las aguas residuales industriales y las EDAR en mataderos y cómo solucionarlos

Cuando hablamos de aguas residuales en la industria cárnica Incluimos en este sector a los mataderos, las fábricas de elaborados cárnicos y embutidos.

Estación Depuradora de Agua Residual (EDAR) la Rioja

Estación Depuradora de Agua Residual (EDAR) la Rioja

En las industrias de este tipo, es necesario distinguir entre pequeñas y grandes instalaciones, distinción obligada por el gran número de animales sacrificados, por el volumen de agua residual que generan y por la modalidad de tratamiento que requieren los vertidos. Además de esta distinción debemos tener en cuenta la clasificación de animal, como son el vacuno, ovino, avícola o porcino, porque cada uno tiene sus particularidades que se deben tener en cuenta.

La generación de aguas residuales es el aspecto ambiental más significativo de la actividad de matadero, tanto por los elevados volúmenes generados como por la carga contaminante asociada a las mismas.

La mayor parte del agua que se utiliza en mataderos acaba finalmente como corriente de agua residual, ya que no existe aporte de agua al producto final. Por tanto el agua residual generada en un matadero será la resultante de descontar al consumo total la que se ha perdido por evaporación u otros servicios y subproductos generados. En general, entre el 90-95% del agua total consumida forma parte del efluente final.

La instalación típica en el sector se compone de:

  • Pretramiento, en el que incluimos desbaste y Físico – Químico
  • Tratamiento biológico
  • Eliminación de nutrientes, Nitrógeno y Fósforo.
  • Secado de fangos

Posibles problemas y causas

1) Falta de rendimiento y excesivo consumo de productos químicos con elevada producción de fangos por falta de compactación en el DAF (Flotador por Aire Disuelto).

  • pH no ajustado a las condiciones de trabajo de los reactivos.
  • Muchas veces no se hace caso al sistema de presurización, pero es el principal punto a tener en cuenta en un DAF.
  • Falta de homogeneización, por inadecuada gestión, falta de agitación-aireación o falta de TRH.
  • Verificar la reactividad de los productos utilizados y su idoneidad.
  • Revisión de los sistemas mecánicos de arrastre de fangos del DAF (tiempos de rasquetas, corrientes preferenciales, etc.)

OBJETIVOS: Aumento del rendimiento del sistema y en definitiva ahorro de costes, que podrían llegar al 50 %.

2) Incumplimiento en los parámetros de vertido, causados por problemas de decantación o rendimiento del sistema, provocados por una deficiente eliminación de nutrientes o materia orgánica en el biológico, lo que además ocasiona un excesivo consumo de energía.

  • Exceso de carga de entrada por problemas en el pretratamiento, deficiencias en diseño o aumento de la producción en fábrica (N, DQO, DBO y Aceites y grasas)
  • Control de eliminación de nutrientes incorrecto, por falta de conocimiento de los procesos biológicos de desnitrificación, procesos que son sensibles a cambios de temperatura, oxígeno, carga de entrada, etc.
  • Tiempos de retención hidráulica inadecuados o recirculaciones de fango no controladas.
  • Falta de aporte de oxígeno en unos momentos puntuales.
  • Edad del fango, carga másica, concentraciones de fango, % de volátiles, etc.

OBJETIVOS: Estabilización de las condiciones de trabajo del reactor biológico, de tal manera que nos permitan, controlar o aumentar la capacidad de tratamiento, reducir los costes energéticos pudiendo llegar hasta un 20 %, eliminar correctamente los nutrientes, etc.

3) Bajo rendimiento en la deshidratación de los lodos por una incorrecta gestión de los fangos, deficiencias en las cantidades y calidades del polielectrolito y, por inestabilidad del fango en el biológico.

  • Edad del fango muy baja ocasionada por excesiva purga de fango, lo que puede estar provocando inestabilidad en el fango, provocando reducción de rendimientos o mala decantación en el tratamiento, y en el secado, mala deshidratación.
  • Composición volátil del fango.
  • En el mercado existen un número elevado de clases de polielectrolíto, aniónicos, catiónicos, reticulados, de mayor o menor capacidad iónica, etc. Es cuestión de encontrar el más apropiado para la aplicación.
  • Falta de homogeneización en los lodos a tratar. Mezclado de fangos primarios o flotados en un DAF con fangos biológicos, fangos digeridos, etc. Todos ellos tienen su capacidad de ser deshidratados distinta y no tienen por qué coincidir con instalaciones similares.
  • En el caso de centrífugas, posibles desajustes en los parámetros electromecánicos de la instalación.

OBJETIVOS: Reducir la producción de fangos a gestionar y en consecuencia los costes asociados a la instalación de secado, tanto de energía, personal, productos, etc. Buscar alternativas de valorización de estos subproductos y que nos permitan reducir los costes de gestión.

4) Consumo de energía elevado, incrementando considerablemente los costes como consecuencia de no realizar una buena gestión de la planta incluso de la propia energía.

  • Biológico no equilibrado, con alteraciones, como son el bulking filamento o viscoso. Este último afecta de manera considerable a la trasferencia de oxígeno.
  • Concentraciones de fango o edad del fango, hay que verificar el diseño de la instalación e identificar las alternativas de trabajo que nos da.
  • Eliminación de nutrientes no eficiente. Falta de tiempos de retención, agitación, recirculaciones, carga de entrada, etc.
  • No tener programas de gestión de energía que hagan que la planta trabaje en función de las tarifas eléctricas aplicadas. Este punto puede suponer ahorros hasta del 40 % en la factura de la luz.
  • Línea de aire con deficiencias por diseño o por el mantenimiento de la misma.

5) Exceso de consumo de agua en el propio proceso de producción por una aplicación de buenas prácticas no adecuada. (MTDs). Es sencillo comprobar el grado de implicación en este sentido, dado que tenemos un amplio portfolio de referencias las cuales nos permiten establecer caudales y cargas en función de la elaboración que se produce en los procesos de fabricación.

  • Mala gestión del agua por cultura y comodidad.
  • No contar con los elementos adecuados de inyección y recogida.
  • Inadecuados dispositivos de limpieza o bajo índice de recirculaciones. Implicación directa sobre el coste de consumo y vertido del agua.
  • Recuperaciones de agua e incluso reutilizaciones.

¿Qué podemos hacer?

Implantar un modelo de diagnóstico técnico económico de la instalación qué permita conocer los puntos críticos de esta, los cuellos de botella que tenemos y si la planta está trabajando de manera óptima para lo que fue diseñada.

A partir de este modelo se ofrece un plan de evaluación qué explica las acciones necesarias para conseguir qué la planta llegue a los niveles operativos qué ofrezcan beneficios como:

  • Auditar el proyecto y el funcionamiento de la instalación con el fin de verificar rendimientos y posibles puntos a mejorar.
  • Estabilidad de procesos. Procesos más fiables y seguros. Mejorar rendimientos.
  • Reducción de los consumos de reactivos o conseguir mejores rendimientos de la instalación.
  • Reducción en el coste de la energía por €/m3.
  • Optimización de los procesos de tratamientos de fangos y en consecuencia, reducción de costes asociados.
  • Establecer controles coherentes a la instalación existente. Muchas veces se hacen controles que no aportan nada y otros que se requieren no se hacen. En consecuencia reducción de gasto innecesario y mejor control.
  • Evitar usos de agua irracionales y establecer un catecismo de buenas prácticas.
Aguas industriales EDAR la Rioja

Aguas industriales EDAR la Rioja

Estación Depuradora de Agua Residual (EDAR) la Rioja

Aguas industriales EDAR la Rioja: Principales fuentes contaminantes en la industria cárnica

La generación de aguas residuales es el aspecto ambiental más significativo de la actividad de un matadero, tanto por los elevados volúmenes generados como por la carga contaminante asociada a las mismas.

Aguas industriales EDAR la Rioja

Aguas industriales EDAR la Rioja

La mayor parte del agua que se utiliza en mataderos acaba finalmente como corriente de agua residual, ya que no existe aporte de agua al producto final. Por tanto el agua residual generada en un matadero será la resultante de descontar al consumo total la que se ha perdido por evaporación u otros servicios y subproductos generados. En general, entre el 90-95% del agua total consumida forma parte del efluente final.

Aema empresa experta en Aguas industriales EDAR la Rioja ha clasificado la procedencia de las principales corrientes parciales de un matadero que más contribuyen en volumen y/o carga contaminante al efluente de la siguiente forma:

  • Limpieza de equipos e instalaciones. Aporta una parte importante del volumen del efluente final. En cuanto a la carga contaminante contiene restos de sangre, pelos, plumas, restos, estiércol, detergentes y desinfectantes.
  • La limpieza de vehículos y jaulas de transporte también generan un importante caudal y carga, debido a restos de estiércol, barros, etc.
  • Limpieza de canales. Aporta una parte importante del volumen del efluente final. Poca carga contaminante.
  • Escaldado. El escaldado aporta una gran cantidad de grasas y proteínas que están disueltas en el agua.
  • Desangrado. De todos los residuos que pueden participar en el aumento de la carga contaminante del efluente, la sangre es el más importante, ya que tiene una DQO del orden de 150.000-200.000 mg/l, además de aportar una cantidad considerable de nitrógeno. El grado de recuperación de la sangre durante esta etapa será decisivo en las características del vertido final.
  • La zona de tripería y casquería constituye una fuente considerable de materia orgánica, fósforo, sal y grasa proveniente sobre todo del lavado de estómagos, intestinos y otras vísceras. En el momento de su acondicionamiento estas partes del animal están llenas de alimento parcialmente digerido además de los constituyentes propios de estos órganos como grasas, mucosa, sangre, jugos intestinales, etc. Las aguas de lavado de estómagos e intestinos puede presentar una DBO5 de 80.000 mg/l aproximadamente.
  • Refrigeración. En algunas instalaciones que utilizan sistemas de descongelación y refrigeración con agua, se pueden generar volúmenes que alcanzan el 25% del consumo total de la instalación.
  • Presentan una temperatura elevada y un grado de contaminación química muy bajo.

Las concentraciones pueden variar ampliamente de una instalación a otra y en ciertos casos presentar valores bastante diferentes a los anteriores. Las causas de la variabilidad en la concentración de los parámetros de los efluentes de mataderos son múltiples, destacando:

  • La existencia o no de una zona dedicada al acondicionamiento de la tripería/casquería y subproductos, Distinguir entre los tipos de animales. No es lo mismo el avícola que el vacuno, por el contenido gástrico.
  • Las medidas preventivas orientadas a evitar la entrada de sangre, estiércol y otros residuos en la corriente de aguas residuales,
  • El grado de optimización del consumo de agua,
  • Los procedimientos de limpieza y productos químicos utilizados,
  • La tecnología utilizada en las operaciones consumidoras de agua.

El elevado consumo de agua se debe principalmente a la necesidad de mantener unos exigentes estándares higiénicos y sanitarios. El agua se emplea en su mayor parte en las operaciones de limpieza y desinfección de equipos, instalaciones y utensilios de trabajo, medios de transporte de los animales, limpieza del propio animal, así como en el lavado de canales.

La DBO5 es elevada, atribuida al alto contenido de albúminas y otros compuestos del Nitrógeno.

No debemos perder de vista el contenido en fósforo y tenerlo en cuenta a la hora de realizar los diseños de las instalaciones.

Las naves de salazón originan vertidos con una elevada salinidad (conductividad), en la elaboración de jamones y productos curados con sal.

Otra característica de las aguas residuales de mataderos es su rápida putrefacción, con desprendimiento de gases de olor nauseabundo

Provocan también la formación de depósitos de lodos y grasas, facilitan el desarrollo masivo de hongos, y emiten olores molestos.

Esta agua suele tener la particularidad de alto contenido graso, nitrógenos algo elevados, de ahí la necesidad de procesos de nitrificación/desnitrificación y alto contenido en fósforo. Además de los ya conocidos problemas de DBO5.

Aguas industriales EDAR la Rioja

Aguas industriales EDAR la Rioja

Aguas industriales EDAR la Rioja

 

TECNOLOGÍA M.B.R. PARA REUTILIZACIÓN DE AGUA DEPURADA EN RIEGO DE ZONAS VERDES

La sociedad de hoy día está cada vez más concienciada respecto a la escasez de uno de nuestros bienes más preciados: el agua y, más concretamente, el agua dulce. En vista de ello, la Administración dirige sus esfuerzos hacia la minimización en el gasto de agua, la depuración del agua para su reutilización cuando sea posible, y para su vertido sin perjuicios para el cauce receptor en todo caso. En este sentido surge el Real Decreto 1620/2007 de 7 de diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas. En este Real Decreto se establecen las normas mínimas de calidad que debe cumplir un agua depurada para poder ser reutilizada según el uso al que se vaya a destinar. Se regulan parámetros físico/químicos y parámetros microbiológicos, básicamente: nematodos intestinales, Escherichia coli, sólidos en suspensión, turbidez y, en algunos casos además puede regularse Legionella spp, Salmonella spp y otros contaminantes específicos según el uso.

Los biorreactores de membrana comúnmente llamados M.B.R. (Membrane BioReactor), proceso que consiste en un reactor biológico con biomasa suspendida y una unidad de membranas para la filtración del licor mezcla, están encontrando su sitio en el mercado y desplazando a los procesos convencionales de fangos activados. Entre las principales causas del éxito de los sistemas M.B.R. respecto a los sistemas convencionales se encuentra la capacidad de los primeros para eliminar bacterias y virus del agua residual, además de sus funciones principales de eliminación biológica de la materia orgánica y separación física de las fases sólidas y líquidas. Es por ello que los sistemas M.B.R. se presentan como un tratamiento compacto y completo para proveer un agua tratada de gran calidad apta para su reutilización. Precisamente, las últimas investigaciones se centran en la capacidad de desinfección de los sistemas M.B.R. y en los parámetros que la afectan.

Esquema 3D de un skid de membranas de ultrafiltración desarrollado por AEMA

Esquema 3D de un skid de membranas de ultrafiltración desarrollado por AEMA

En este sentido, la tecnología M.B.R. destaca por su capacidad de obtención de un efluente de gran calidad. La elevada capacidad de los sistemas M.B.R. en cuanto a eliminación biológica de materia orgánica y separación de las fases sólida / líquida queda demostrada en las múltiples experiencias existentes en todo el mundo: el sistema M.B.R. ha mostrado rendimientos muy superiores a las tecnologías más convencionales en la eliminación de materia orgánica así como en la retención de sólidos, consiguiendo efluentes con una calidad muy superior en lo que a parámetros físico/químicos se refiere (ver tabla 1). La empresa AEMA, Agua Energía y Medio Ambiente, cuenta con numerosas plantas de tratamiento de aguas residuales implantadas con tecnología M.B.R. que consiguen rendimientos superiores a sus homólogas con tecnología de fangos activados.

Membranas de Ultrafiltración de fibra hueca reforzada

Membranas de Ultrafiltración de fibra hueca reforzada

Pero además de estas cualidades, la tecnología M.B.R. ha demostrado su capacidad para producir efluentes con elevada calidad también en cuanto a parámetros microbiológicos. De este modo, la demanda de agentes desinfectantes se elimina o, cuando menos, se reduce, con lo que la producción de subproductos nocivos provenientes de la desinfección con agentes desinfectantes es minimizada (por ejemplo, cloroaminas…).

1. ANTECEDENTES

 

AEMA ha instalado recientemente una E.D.A.R. en Palazuelos de Eresma (SEGOVIA) cuyo promotor es Segovia21. La E.D.A.R. recibe las aguas residuales procedentes del complejo urbanístico Quitapesares, el cual ha sido dotado con red separativa de saneamiento, así como aquellas producidas en el Hospital Psiquiátrico Nuestra Señora de Fuencisla, cercano al complejo. Las aguas que se tratan en esta depuradora son de naturaleza urbana. La capacidad de la planta de tratamiento es de 1.100 m3/d y cuenta con tecnología M.B.R.

El agua tratada es acumulada en un depósito semienterrado de 500 m³ de volumen útil, lo que supone 10,9 horas de tiempo de retención hidráulico, dotado de sensores de nivel.

Frecuentemente se le atribuye al sistema M.B.R. la capacidad de producir aguas depuradas y desinfectadas.

En el estudio que se presenta se pretende comprobar efectivamente si el agua tratada en la E.D.A.R. instalada en Palazuelos de Eresma con sistema M.B.R. presenta calidad suficiente como para ser reutilizada para el riego de las zonas verdes de la urbanización según el R.D. 1620/2007, de 7 de diciembre.

El agua tratada, una vez determinado que su calidad cumple con los requerimientos necesarios para el riego de zonas verdes, será bombeada desde el depósito de acumulación hasta la red de riego del complejo urbanístico Quitapesares.

RENDIMIENTOS DE LA EDAR

La EDAR fue puesta en marcha hacia finales de octubre de 2.009. El arranque se realizó mediante inoculación de la planta depuradora con fango biológico procedente de otra EDAR urbana. La planta comenzó a funcionar inmediatamente y se lograron unos excepcionales resultados al cabo de un mes de funcionamiento. En la siguiente tabla se muestran los resultados analíticos obtenidos:

RENDIMIENTOS DE LA EDAR

RENDIMIENTOS DE LA EDAR

CONTROL DE LA CALIDAD DEL AGUA PARA REUTILIZACIÓN

El agua depurada en el M.B.R. es acumulada en un depósito. Con el objeto de reutilizar el agua para el riego de las zonas verdes del complejo urbanístico de Quitapesares se han realizado una serie de análisis para determinar si la calidad del agua cumple con los requerimientos de calidad 1.2 del RD 1620/2007 de 7 de diciembre, que son:

AGUA_PARA_REUTILIZACIÓN

Los análisis fueron realizados por la empresa Laboratorios Alfaro S.L. sobre muestras tomadas en el tanque de acumulación de agua tratada para controlar, además de la capacidad de depuración y desinfección del sistema instalado, la posibilidad de que el agua pudiera recontaminarse por crecimiento microbiológico en el tanque.

Calidad del agua depurada

Calidad del agua depurada

CONCLUSIONES:

Como puede observarse en la tabla anterior, los análisis realizados demuestran que la calidad del agua tratada cumple con todos los requerimientos del R.D. 1620/2007 de 7 de diciembre para el riego de zonas verdes. Esto demuestra que, al menos en este caso, la tecnología M.B.R. utilizada es capaz de tratar y desinfectar el agua hasta los niveles requeridos para su reutilización para riego de zonas verdes sin necesidad de tratamientos terciarios de desinfección. En cualquier caso es necesario tener en cuenta en cualquier proyecto de reutilización de agua depurada la necesidad de mantener unas condiciones de limpieza e higiene máximas en los tanques de acumulación del agua tratada para evitar contaminaciones posteriores, así como la previsión de una dosificación de un agente desinfectante para aquellos casos en que pudiera ser necesario puntualmente.

La tecnología M.B.R. despunta como tecnología avanzada de depuración ya que consigue elevados rendimientos en eliminación de materia orgánica y separación de sólidos y, más allá, también destaca como tecnología de desinfección de los efluentes, que elimina o minimiza el uso de tratamientos terciarios susceptibles de generar subproductos nocivos para la salud pública.

 

TECNOLOGÍA M.B.R. PARA REUTILIZACIÓN DE AGUA
TECNOLOGÍA M.B.R. PARA REUTILIZACIÓN DE AGUA

Origen y composición de las aguas residuales en mataderos

aguas residuales en mataderos

aguas residuales en mataderos

Para realizar los procesos de trabajo de un matadero, así como para mantener las condiciones higiénicas, es necesario un consumo elevado de agua, que podría establecerse en aproximadamente unos cinco litros de agua por kilo de peso vivo del animal. Para las aves, se estima entre 5 y 10 litros de agua por animal. Para vacuno unos 500-1000 litros por pieza y en el caso del porcino unos 250-550 litros por pieza.

El consumo de agua de un matadero en España está comprendido en el rango 1- 6,4 m3/t de canal (valor promedio de 3,4 m3/t canal) Este valor incluye el volumen total de agua de cualquier procedencia y destinada a cualquier uso, es decir, tanto la que se emplea en la zona de matadero propiamente dicha como la utilizada en operaciones auxiliares. El consumo de agua se incrementa notablemente cuando en el mismo establecimiento industrial se realizan operaciones de acondicionamiento de subproductos (tripería).

Respecto a la distribución del consumo de agua en un matadero, este se reparte en las siguientes actividades:

–  Limpieza de instalaciones y equipos.

–  Limpieza de vehículos.

–  Limpieza de establos.

–  Esterilización de utensilios.

–  Lavado de producto.

–  Escaldado.

–  Agua de refrigeración.

–  Aguas sanitarias.

–  Calderas.

El lavado del producto y la limpieza de instalaciones y equipos representan el mayor consumo. La mayor parte del agua que se utiliza en mataderos acaba finalmente como corriente de agua residual.

Las principales fases del proceso de los mataderos en las que se producen vertidos líquidos son las siguientes:

Estabulación: los vertidos que se producen son las deyecciones y orines de las reses (purines), además de los restos de estiércol procedentes de la limpieza.

Desangrado: vertidos de sangre con elevada carga orgánica y nitrogenada. La sangre aporta una DQO total de 375.000 mg/L y una elevada cantidad de nitrógeno, con una relación carbono/nitrógeno del orden de 3:4. Se estima que entre un 15% – 20% de la sangre va a parar a los vertidos finales representando una carga de 1 a 2 kg de DBO5 por cada 1.000 kg de peso vivo y este valor aumentaría hasta 5,8 kg de DBO5/t peso vivo si el vertido de la sangre es total.

Escaldado: vertido de aguas residuales con alta carga orgánica y un alto volumen (18 a 36 litros por cerdo). En esta fase se produce el pelado de la res, por lo que el vertido contendrá gran cantidad de pelo y sólidos en suspensión. En el escaldado al ser una operación posterior al desangrado, el agua arrastrará residuos orgánicos como son pe- los, sangre y grasa superficial, proporcionando una carga de 0,25 kg de DBO5/t peso vivo y el pelado una carga estimada de 0,4 Kg de DBO5/t peso vivo.

Evisceración: en esta fase se produce un vertido con gran cantidad de sólidos en sus- pensión tales como trozos de vísceras, grasas, sangre y contenidos digestivos. El volumen generado en esta fase es bajo en comparación con el resto de las fases.

Lavado de canales: residuos con elevada carga orgánica y productos desinfectantes, siendo alto el volumen de vertido.

Limpieza de equipos: la limpieza de los equipos y de las instalaciones genera un vertido con elevada carga orgánica y de alto volumen. Además puede haber concentraciones significativas de detergentes y desinfectantes que pueden afectar en el tratamiento posterior (pueden formar espumas)

En la operación de salado de los productos elaborados, hay que prestar especial importancia a la generación de vertidos salinos procedentes de los líquidos exudados por las piezas.

En la fabricación de productos elaborados cocidos, las aguas residuales industriales se producen en las operaciones de cocción, refrigeración y limpieza de instalaciones. Contienen sangre, grasa, proteínas, azucares, especias, aditivos, detergentes y desinfectantes. También se pueden encontrar fragmentos de piel y otros tejidos.

Respecto a los productos curados, se generan vertidos fundamentalmente en la operación de lavado de perniles y en la limpieza de las instalaciones. Esta agua destaca por su alto contenido salino (sal y aditivos) y orgánico (sangre, grasa, proteínas, azucares, especias). Las aguas de limpieza de instalaciones contienen también detergentes y desinfectantes. También se pueden encontrar fragmentos de piel y otros tejidos. La elevada conductividad de esta agua es difícilmente eliminable y plantea problemas importantes en los tratamientos biológicos de las estaciones de depuración de Aguas residuales industriales.

Los principales parámetros que definen las características químicas de las aguas residuales de un matadero

Aguas industria cárnica

Aguas industria cárnica

Otra forma de clasificar, considerando su origen y el tipo de contaminante, los vertidos de aguas residuales que se generan en los mataderos, es la siguiente:

Aguas de limpieza de instalaciones y equipos: los contaminantes característicos de este tipo de vertido son variación del pH, sólidos en suspensión, materia orgánica, aceites y grasas y detergentes. Se estima que entre el 25% – 55% del total de la carga contaminante de los vertidos de los mataderos, medidas en DBO5, son arrastradas por las aguas de limpieza.

Aguas procedentes de aseos y sanitarios: los contaminantes cuya presencia cabe esperar en el vertido son materia orgánica, sólidos en suspensión, amoniaco y detergentes.

Aguas pluviales: sólidos en suspensión, materia sedimentables.

Aguas del escaldado de las reses de porcino y del lavado de las reses de ganado vacuno y porcino. Los contaminantes de este vertido son sólidos en suspensión y materia orgánica.

En general, estos efluentes contienen: sangre, estiércol, pelos, plumas, grasas,huesos, proteí- nas y otros contaminantes solubles. Los vertidos generados en los mataderos de tipo polivalente (sacrificio de ganado porcino, vacuno, ovino, etc…) presentan las siguientes principales carac- terísticas:

  • Presencia de sangre: en función del tipo de sistema de recuperación de sangre dentro del matadero, se puede tener distintos tipos de vertido. Un exceso en el vertido de sangre puede acarrear graves problemas en la planta de tratamiento, debido fundamental- mente al aumento de materia nitrogenada y orgánica con el consiguiente incremento de la DQO y DBO5.
  • Presencia de grasas: al tratarse de residuos animales existe gran presencia de grasas, que deberían eliminarse para aumentar la tratabilidad del vertido.
  • Presencia de sólidos decantables: existe una gran cantidad de sólidos que decantan fácilmente. Se trata de restos de piel y estiércol. Esto hace preciso una agitación en la balsa de homogeneización.
  • Presencia de pelos y restos animales: pelos y restos de vísceras en el vertido.

Debido a la diversidad de instalaciones de depuración de aguas en la industria cárnica, las distintas formas de operación y la heterogeneidad de las especies sacrificadas, resulta muy difícil caracterizar globalmente esta agua. Incluso para una misma industria, día a día y, para cada día, hora a hora, el vertido que se produce es distinto, existiendo una enorme disparidad de datos, en ocasiones contradictorios Existen estudios que indican valores puntas de materia orgánica que superan al doble del valor medio diario de algunas instalaciones.

En general, los efluentes tienen altas temperaturas y contienen elementos patógenos, además de altas concentraciones de compuestos orgánicos y nitrógeno. La relación promedio de DQO:DBO5:N en un matadero es de 12:4:1. Estos parámetros se emplean para el diseño de los sistemas de tratamiento.

Proteínas y grasas son el principal componente de la carga orgánica presente en las aguas de lavado, encontrándose otras sustancias como la heparina y sales biliares. También contienen hidratos de carbono como glucosa y celulosa, y generalmente detergentes y desinfectantes. Cabe destacar que estas corrientes presentan un contenido de microorganismos patógenos importante.

A título indicativo, los valores contaminantes medios diarios de los vertidos generados por los mataderos, habitualmente se encuentran dentro del rango que figura en la siguiente tabla:

tratamiento de aguas industriales

tratamiento de aguas industriales

 

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Claves que toda Industria debe saber para la Reutilización de sus Aguas Residuales Industriales

En la industria hay que distinguir la procedencia del agua que se use, que puede ser:

  1. De las fuentes de abastecimiento de la propia empresa.
  2. De la red municipal que asegura prácticamente la continuidad en el suministro.

Aguas residuales industriales

Aguas residuales industriales

Según los casos la empresa puede producir su propia agua a partir de pozos, concesiones, etc. Si es así montará su propia “planta de tratamiento de agua potable industrial” para producir el agua adecuada para cada tipo de circuito u aplicación. Un ejemplo claro son los equipos de osmosis inversa para la industria. En el caso de aguas con alto coste de tratamiento, convendrá darles varios usos, según sus calidades, antes de devolverlas al medio o al colector municipal.

En el segundo caso la industria puede estar conectada a una red de agua potable municipal y abastecerse de ella  para luego de ser utilizada devolverá al alcantarillado municipal.

La industria puede también reutilizar el agua residual municipal y a su vez el agua residual que ella produce puede ser devuelta conjuntamente al medio para que se reutilice en aplicaciones municipales.

En algunos casos particulares se llega a emplear soluciones mixtas de mezclar aguas residuales de una fabrica o polígono industrial con las municipales para obtener aguas de mejores condiciones de tratabilidad.

En cualquier caso el agua que demanda una empresa para ser reutilizada, tendrá que reunir unas condiciones químicas muy definidas para que sean aptas para sus procesos industriales.

Para la optimización económica de la reutilización de aguas residuales industriales se tendrá que tener en cuenta el coste del agua a la entrada del suministro de la industria, y la de su adecuación para el proceso, su coste de depuración y su coste de vertido.

El agua en la industria se puede utilizar para diversos procesos internos como:

  • Refrigeración.
  • Lavados.
  • Transporte.
  • Incorporar al producto.
  • Proceso.
  • Riego y baldeos.
  • Otros circuitos.

La realidad muestra que la refrigeración puede suponer en algunos casos hasta el 90% del total del agua utilizada. En industrias de generación de electricidad son frecuentemente conseguir que la refrigeración y el lavado representen el 70%.

Con el diseño adecuado de los procesos y cierre de circuitos se pueden conseguir ahorros de hasta del 50% con rediseño apropiado.

Es importante para todo responsable de calidad y medio ambiente conocer el volumen utilizado de agua en los procesos industriales de su empresa, para que pueda determinar los litros consumidos por la unidad de producción, ya sea kilogramo de carne, kilogramo de queso, Kw de electricidad, Kcal de refrigeración, etc.

Ten presente que el uso del agua en las industrias conlleva, debido a los arrastres, mezclas, fangos, etc, un aumento de las concentraciones de grasas, hidrocarburo y sales en disolución.

La principal ventaja de la reutilización de las aguas residuales es el ahorro en  la factura del agua por reducción del consumo, (cuota fija + cantidad de m3 consumidas por su proceso). También el mismo recibo suelen ir el canon por vertidos con “penalizaciones” por contaminación que si se evitan debe considerarse como un beneficio de reducción de coste.

Otra ventaja puede ser la recuperación de algunos “in-put” por ejemplo: energía (recuperación de aguas calientes) o de productos en disolución como pasa en los baños de tratamiento de superficie.

La conveniencia de reciclar llevará consigo la aplicación de un mix de técnica-lógica y también una inversión económica, en muchos casos de rápida amortización.

También es digno de considerar el ahorro que puede suponer la reducción del tamaño de acometidas, bombas, etc. por ajustes en los consumos.

profundizar en las líneas de tratamiento primarios, secundarios y terciarios o de afino para la reutilización del agua industrial se escapa de los alcances de este Post.

Solo comentar que normalmente se usan combinaciones de procesos físicos, químicos y biológicos. Las altas concentraciones obligan a desarrollar soluciones especificas, para más información puedes visitar la web de profesionales del sector del agua industrial.

En el caso del agua industrial siempre primará la continuidad en el servicio a  un costo razonable y se duplicaran líneas, se automatizarán y se tendrán los depósitos de reserva necesarios que garanticen el abastecimiento.

Es importante para todo responsable de calidad y medio ambiente la búsqueda de las Mejores Técnicas Disponibles para la reutilización de aguas residuales industriales. Es decir, nos referimos a la máxima efectividad para lograr un alto nivel de protección del medio ambiente considerado como un todo. Debes ir a la búsqueda de empresas especialistas en tratamientos de aguas residuales industriales que dominen la tecnología en todos sus campos, instalación, mantenimiento y operación. No todo el mundo los domina, ni tienen las referencias y experiencia e tratamientos de aguas industriales.

Ya por ultimo te recomendamos que estudies la viabilidad y accesibilidad técnica y económica a escala de la instalación que pretendes realizar teniendo siempre en cuenta los costes y ventajas que ésta va a suponer por el operador.

 

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MBR para el tratamiento de aguas industriales: Comparativo de membranas

La tecnología de membranas es un campo que está en constante crecimiento, hecho que queda patente en el número de marcas comerciales que se ofrecen en el mercado. Actualmente existen en España empresas verdaderamente especializadas, tanto en su implantación como en su mantenimiento y explotación, estás han apostado y siguen apostando por la aplicación del sistema MBR (Birreactor de membranas para aguas industriales) en la industria Agoalimentaria con la utilización de membranas como Zenon, Koch, Toray, Novasep Orelis, Kubota o Alfa Laval. Cada una, con sus características, permiten obtener efluentes aptos ya sea para su vertido a colector, cauce, o su aprovechamiento posterior en reutilización..

A partir de 1960 se produjo una rápida expansión en la utilización de membranas en procesos de depuración de aguas residuales. Este hecho vino motivado tanto por la fabricación de membranas con elevada capacidad de obtención de flujos de permeado, así como por la fabricación de módulos compactos y económicos donde se disponía de grandes superficies de membranas filtrantes en menos espacio comparado con los métodos tradicionales.

El principio de las membranas de filtración es la separación física empleando membranas y un gradiente de presión para forzar el paso de componentes de una disolución a través de una membrana, para obtener una separación sobre la base del tamaño,  incluso de la carga molecular. El fundamento es un simple fenómeno de exclusión molecular, limitada por el tamaño de poro de las membranas filtrantes y  que funciona en diversos rangos en función del tamaño de sustancias a separar (microfiltración, ultrafiltración nanofiltración y ósmosis inversa). Con independencia del tipo de membrana a utilizar, el fluido a tratar se va a dividir en dos efluentes: “permeado”, o agua filtrada, y “concentrado” o “rechazo”, que se corresponde con el fluido concentrado que contiene las impurezas con mayor tamaño que el tamaño del poro limitante de la membrana.

La presión necesaria para forzar el paso a través de alguna membrana suele ser proporcional al tamaño de los poros, siendo necesario incrementar sustancialmente su magnitud a medida que el tamaño de éstos decrece. Entre ambos lados de la membrana se establece un diferencial de presión denominado “presión transmembrana” y que es utilizado como un parámetro importante asociado al rendimiento del proceso de membranas.

La tecnología de membrana, en principio, tenía limitado su uso y solamente se  empleaba como tratamiento de afino o terciario en el proceso convencional de depuración. Los factores principales que limitaron el desarrollo de la tecnología de membrana fueron el elevado coste de inversión y operación y un inadecuado conocimiento de las ventajas potenciales de las membranas en el tratamiento de las aguas residuales industriales.

Sin embargo, con los últimos desarrollos de una nueva generación de membranas de ultrafiltración y microfiltración, más productivas y menos costosas, junto con el endurecimiento de los requisitos de vertido hicieron que surgiera un nuevo concepto de tratamiento biológico: el biorreactor de membrana (MBR) como una modificación de los procesos convencionales de tratamiento biológicos donde se reemplazan los depósitos de decantación secundaria por unidades de membranas.

Los sistemas MBR para el tratamiento de aguas residuales industriales se pueden definir como una tecnología de depuración de aguas residuales que combina el proceso de degradación biológica, denominado “fangos activos”, con la separación sólido/líquido mediante la filtración con membranas. Dependiendo del tamaño del poro, el proceso de separación en la membrana se lleva a cabo mediante microfiltración (MF) o ultrafiltración (UF) y determinará los compuestos que se separan en el reactor.

El empleo de sistemas de tratamiento MBR para la depuración de aguas industriales evita problemas propios de los sistemas convencionales de fangos activos relacionados con la decantación (flotación de fangos, presencia de bacterias filamentosas,…), permitiendo trabajar con altas concentraciones de licor mezcla (con MLSS entre 12-20 g/l). Este hecho supone que el modo de trabajo se realiza con edades de fangos elevadas que, como consecuencia, genera bajas producciones de fangos. Además, este sistema permite la posibilidad de reutilizar los vertidos ya depurados en distintas aplicaciones debido a las altas calidades que se obtienen de agua tratada y a los elevados niveles de desinfección.

MEMBRANAS DE APLICACIÓN EN PROCESOS MBR

La tecnología de membrana es un campo que está en constante crecimiento, hecho que queda patente en el número de marcas comerciales que se ofrecen en el mercado.

En los últimos 10 años la industria agroalimentaria ha utilizado la tecnología MBR con membranas tanto de micro como de ultrafiltración. Sectores tan dispares como industrias elaboradoras de zumos, bodegas, elaboradoras de prefritos ultracongelados, papeleras, industrias cárnicas, ultracongelados de verduras, productos precocinados,… son ejemplos para la utilización eficiente de este tipo de proceso con los diferentes tipos de membranas que en este post se describen. La tecnología  MBR para la industria ha conseguido buenos resultados en los efluentes obtenidos para que cumplan sobradamente con los parámetros de vertido exigidos por la legislación.

En la tabla siguiente se muestra una recopilación de varios aspectos técnicos de diferentes membranas comerciales de aplicación en sistemas de MBR para la industria agroalimentaria:

 

ZENON

KOCH

TORAY

NOVASEP ORELIS

KUBOTA

ALFA LAVAL

Nombre comercial

Zee Weed

Puron

TMR

Pleiade

Kubota Summerged Membrane Unit

MFM-100

Material

PVDF

PES

PVDF

PES, PVDF, Acrilonitrilo

PE Clorado

PVDF

Tamaño de poro (μm)

0,034

0,05

0,08

0,02

0,4

0,2

Configuración de proceso

Sumergida

Sumergida

Sumergida

Externa

Sumergida

Sumergida

Tipo de membrana

Fibra hueca reforzada

Fibra hueca

Placa Plana

Placa Plana

Placa Plana

Hoja  hueca

Tipo de filtración

Fuera-Dentro

Fuera-Dentro

Fuera-Dentro

Fuera-Dentro

Fuera-Dentro

Fuera-Dentro

Retrolavado: Trabaja o no con ciclos de retrolavado

SI

SI

NO

NO

NO

NO

Recirculación de fango: precisa o no. Caudal recirculado en caso afirmativo.

4Q

SI

3Q

NO

NO

NO

Membrana de fibra hueca reforzada de Zenon

 

 Las membranas de ultrafiltración

Las membranas de ultrafiltración ZeeWeed (Zenon) son un tipo de una membrana sumergida de fibra hueca reforzada, con un tamaño de poro de 0,034 µm nominal, de funcionamiento “fuera-dentro”, y que actúa por succión suave de entre 0,1/ 0,5 bares máximo. Esta casa comercial ha puesto en el mercado un sistema innovador de aireación (LEAP Aeration Technology) de burbuja gruesa introducida por la parte inferior del módulo. Se caracteriza por una configuración de la línea de aire más sencilla, y con necesidades de aire menores, lo que implica menores consumos energéticos. El hecho de ser una membrana reforzada le hace ser una de las más resistentes, duraderas y flexibles disponibles, teniendo una vida útil de entre 8-10 años. El proceso MBR ZeeWeed, de carácter modular, opera a altos valores de MLSS en el reactor biológico (12-14 g/l, pudiendo llegar a los 20 g/l) frente a los 3.5-5g/l con los que trabaja un sistema convencional de fangos.

Membrana de fibra hueca de Koch (Puron)

Membrana de fibra hueca de Koch

Membrana de fibra hueca de Koch

Por su parte, las membranas de Koch (Puron), al igual que las de Zenon, son membranas de ultrafiltración (tamaño de poro de aproximadamente 0.05 µm) de fibra hueca sumergidas, que requieren el mismo espacio, es decir, aportan similares áreas superficiales de trabajo. El extremo inferior de la fibra de la membrana está fijado a un colector mientras que el extremo superior está sellado individualmente con libertad para moverse lateralmente. Para mantener la velocidad de filtración se requiere limpieza con aire a presión a intervalos regulares a través de una boquilla de aire integrada en el centro de cada haz.

Membrana plana de Toray

Por otro lado, y también como membrana de ultrafiltración sumergible, aunque de lámina plana (con configuración en módulos) con una capa de soporte de PET no tejida, se encuentran las membranas de TORAY (Serie TMR), con tamaño de poro nominal de 0,08 µm. En la parte inferior de la estructura modular se encuentra la zona de aireación, consistente en difusores de aire que suministran el aire necesario para evitar acumulaciones de suciedad sobre las membranas.

membranas de TORAY

membranas de TORAY

Estas membranas funcionan por aspiración, según el principio afuera/adentro. Al ser el material de la membrana de PVD se asegura una elevada resistencia ante la utilización de cloro durante las limpiezas.

Membrana plana de Novasep Orelis

Membrana plana de Novasep Orelis

Membrana plana de Novasep Orelis

Se trata de membranas planas de ultrafiltración externas, es decir, su ubicación no es sumergida en ningún tanque. Por lo tanto, es factible la identificación visual del permeado de cada membrana a través de los diferentes colectores de permeado situados en la parte inferior de cada placa.

Estas membranas son capaces de operar con concentraciones de fangos en el reactor biológico de 8 a 20 mg/l, teniendo en condiciones normales de trabajo, presiones trans-membrana (TMP) por debajo de 2 bar (a 25ºC).

Estas membranas tienen larga vida, obteniéndose altos rendimientos en el agua permeada. Disponen de válvulas de cierre individuales para cada placa pudiendo de esta forma aislar individualmente las placas de cara a operaciones de mantenimiento y/o limpieza sin detener la producción.

Membrana MBR para el tratamiento de aguas industriales plana de Kubota

Las membranas planas sumergidas de microfiltración comercializadas por KUBOTA también son utilizadas en sistemas MBR para el tratamientos de aguas industriales. Su configuración es en cassettes, estando conectadas las placas por colectores transparentes por la parte superior. Bajo los cassettes se dispone una parrilla de difusores que, mediante un flujo turbulento, evitan la deposición de fangos sobre las placas. Las membranas están hechas de polietileno clorado con un tamaño de poro nominal de 0.4μm. El agua a tratar se filtra a través de las láminas de membrana y los espaciadores internos por efecto de succión, saliendo a través de los conductos superiores, con presiones transmembrana entre 0.05-0.15 bar. No precisan retrolavados, trabajan por gravedad, las placas son de fácil reposición y alta durabilidad, no existiendo fricción entre las membranas.

Con estas membranas existe la posibilidad de disponer los cassettes no solo alineados sino apilables en 2 pisos. La vida útil de estas membranas se encuentra en torno a los 10 años en condiciones de trabajo adecuadas.

Membrana  MBR para el tratamiento de aguas industriales de hoja hueca de Alfa

Membrana  MBR para el tratamiento de aguas industriales de hoja hueca de Alfa

Membrana MBR para el tratamiento de aguas industriales de hoja hueca de Alfa

Como sistema híbrido de las configuraciones anteriores, ALFA LAVAL comercializa membranas sumergidas de aplicación a sistemas MBR (MFM-100), combinando tanto la tecnología de las membranas de fibra hueca como las planas, creando unas membranas de hoja hueca en PVDF (muy resistente a ácidos, sustancias causticas y procesos de oxidación) de microfiltración (tamaño de poro de 0.20µm). La operación de filtrado se realiza gracias a una diferencia de presión entre el reactor biológico, donde se encuentran ubicadas las membranas, y el tanque de permeado, permitiendo trabajar con concentraciones de licor mezcla de 16 g/l de sólidos en suspensión. En cuanto al funcionamiento de este tipo de membranas, realiza ciclos de filtración/relajación, obteniéndose el permeado en toda la superficie de la membrana. Al igual que las membranas de Kubota, permite su diseño apilable. Opera con una TMP excepcionalmente baja en toda la superficie de la membrana (entre 0.01-0.03 bar), reduciendo de este modo el ensuciamiento. No precisa retrolavados en continuo, las placas son de fácil reposición, no existiendo fricción entre las membranas.

Empresas reconocidas del sector del agua han apostado desde sus inicios por la implantación, explotación y mantenimiento de la tecnología de membranas en numerosos sectores industriales.

Actualmente existen en el mercado  diversas posibilidades. Todas ellas pueden ser válidas y aplicables en cualquier sector, sin embargo, es imprescindible un diseño adecuado del proceso de depuración de aguas residuales industriales y de los equipos periféricos a las membranas, así como un correcto criterio de explotación, fruto de la experiencia, para poder implantar y optimizar el funcionamiento de esta tecnología. En ocasiones, es recomendable para establecer estos criterios de diseño de planta y de operación de las membranas, contar con un estudio a nivel de planta piloto.

En este sentido, empresas especializadas en tratamientos de aguas residuales industriales, como es el caso AEMA, en los últimos años han acumulado el conocimiento y experiencia necesaria para llevar a cabo de la mejor manera la implantación y posterior explotación de cualquier tipo de membrana., en sectores tan diversos cómo:

  • Tratamientos de aguas para la Industria Láctea.
  • Tratamientos de aguas para la Industria Cárnica.
  • Tratamientos de aguas para la Industria Conservera.
  • Tratamientos de aguas para la industria del Vino.
  • Tratamientos de aguas para la Industria Papelera.

 

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Tecnología MBR para Reutilización de Agua Depurada en Riego de Zonas Verdes

aguas-industrialesLa sociedad de hoy día está cada vez más concienciada respecto a la escasez de uno de nuestros bienes más preciados: el agua y, más concretamente, el agua dulce. En vista de ello, la Administración dirige sus esfuerzos hacia la minimización en su gasto, su depuración para la reutilización cuando sea posible, y para su vertido sin perjuicios para el cauce receptor en todo caso. En este sentido, surge el Real Decreto 1620/2007, de 7 de diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas. En él se establecen las normas mínimas de calidad que debe cumplir un agua depurada para poder ser reutilizada según el uso al que se vaya a destinar. Se regulan parámetros físico/químicos y parámetros microbiológicos, básicamente: nematodos intestinales, Escherichia coli, sólidos en suspensión, turbidez y, en algunos casos además puede regularse Legionella spp, Salmonella spp y otros contaminantes específicos según el uso.

Los biorreactores de membrana comúnmente llamados M.B.R. (Membrane BioReactor), proceso que consiste en un reactor biológico con biomasa suspendida y una unidad de membranas para la filtración del licor mezcla, están encontrando su sitio en el mercado y desplazando a los procesos convencionales de fangos activados. Entre sus principales causas de éxito se encuentra la capacidad para eliminar bacterias y virus del agua residual, además de sus funciones principales de eliminación biológica de la materia orgánica y separación física de las fases sólidas y líquidas. Es por ello que los sistemas M.B.R. se presentan como un tratamiento compacto y completo para proveer un agua tratada de gran calidad apta para su reutilización.

Precisamente, las últimas investigaciones se centran en la capacidad de desinfección de los sistemas MBR. y en los parámetros que la afectan.

En este sentido, la tecnología M.B.R. destaca por su capacidad de obtención de un efluente de gran calidad. La elevada capacidad de los sistemas MBR. en cuanto a eliminación biológica de materia orgánica y separación de las fases sólida / líquida queda demostrada en las múltiples experiencias existentes en todo el mundo: este sistema ha mostrado rendimientos muy superiores a las tecnologías más convencionales en la eliminación de materia orgánica, así como en la retención de sólidos, consiguiendo efluentes con una calidad muy superior en lo que a parámetros físico/químicos se refiere. La empresa AEMA cuenta con numerosas plantas de tratamiento de aguas residuales implantadas con tecnología M.B.R. que consiguen rendimientos superiores a sus homólogas con tecnología de fangos activados.

Pero además de estas cualidades, esta tecnología ha demostrado su capacidad para producir efluentes con elevada calidad también en cuanto a parámetros microbiológicos. De este modo, la demanda de agentes desinfectantes se elimina o, cuando menos, se reduce, con lo que la producción de subproductos nocivos provenientes de la desinfección con agentes desinfectantes es minimizada (por ejemplo, cloroaminas…).

AGUAS RESIDUALES DE ZUMOS

MBR