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Tecnología anaerobia en el sector de conservas vegetales
Tratamiento de aguas residuales con tecnología anaerobia en el sector de conservas vegetales: Ventajas del sistema Biotim ®UASB* frente al IC**
En el sector agroalimentario, y específicamente en el de conservas vegetales, se generan vertidos de naturaleza muy dispar dada la estacionalidad de las diferentes campañas. Además, dichos vertidos, se caracterizan por su buena biodegradabilidad.
Una importante cifra de depuradoras en este sector responden a tecnología biológica aerobia en sus diferentes configuraciones: convencional, SBR, etc. que frecuentemente son vulnerables a episodios de bulking filamentoso que de cara a la operación tiene como consecuencia la baja o nula decantabilidad del fango y baja calidad del vertido final. La experiencia muestra que al introducir Tecnología anaerobia en el sector de conservas vegetales previos al tratamiento aerobio ya existente, se elimina este riesgo.
Los procesos anaerobios son idóneos en aguas residuales con altas concentraciones de materia orgánica de fácil biodegradación, por ello es indicado para sectores como el cervecero, papelero, azucarera, en general industrias agroalimentarias y de bebidas que procedan de productos de origen vegetal.
En este documento queremos compartir los principios básicos de los sistemas con tecnología anaerobia en el sector de conservas vegetales, con especial referencia a los aplicados en la industria como nuestro BIOTIM UASB y el IC, y las ventajas que resaltamos del primero.
Los sistemas de tratamiento anaerobios se basan en un proceso biológico el cual es operado y controlado bajo condiciones anaerobias (ausencia total de oxígeno disuelto) en el que se transforma de manera efectiva la DQO, DBO y SSV en una pequeña cantidad de biomasa y en biogás (producción de energía).
Los reactores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), reactor anaerobio de flujo ascendente, son un tipo de biorreactor tubular que operan en régimen continuo y en flujo ascendente, es decir, el afluente entra por la parte inferior del reactor, atraviesa todo el perfil longitudinal, y sale por la parte superior. Son reactores anaerobios en los que los microorganismos se agrupan formando biogránulos.
La tecnología para el tratamiento anaerobio a cargas altas constituye una tecnología madura. Al menos 1.200 plantas a escala industrial se han registrado en el mundo para el tratamiento de efluentes industriales (en la actualidad se estima que hay unas 2.500). El abanico de usos de esta tecnología es muy amplio, ya que el tratamiento anaerobio de aguas residuales no se limita únicamente a la degradación en aguas residuales de contaminación orgánica.
Caso práctico A. Comparativa UASB -IC: Tecnología anaerobia en el sector de conservas vegetales
A continuación, haremos hincapié en algunas ventajas del sistema Biotim ®UASB frente al IC Tecnología anaerobia en el sector de conservas vegetales:
1. Torre de recirculación exterior: pre-recirculacion (IC) VERSUS post-recirculación (UASB)
• La mezcla es MENOS efectiva con la pre-recirculación. Por el contrario, en la post-recirculación inyectamos el efluente ya depurado junto con el efluente sin tratar delante de un mezclador estático muy eficiente, garantizando un elevadísimo grado de mezcla. En la pre-recirculación se limita la mezcla introduciendo el efluente sin tratar en un tanque muy elevado (30 metros) consiguiendo un perfil de mezcla que desmejora de arriba hacia el fondo del tanque.
• Cuando mezclamos después del reactor anaerobio, efluente ya depurado, lo hacemos post degasificación, esto es sencillamente menos CO2 dentro de la torre de recirculación, menos ácido y por consiguiente un pH mas alto, lo que se traduce en muchísimo menos consumo de NaOH versus pre-recirculación.
• El tanque de efluente anaerobio, después del reactor UASB – no antes -, es también un tapón cuando no hay producción de efluente desde la fábrica. De esta manera sólo nos limitamos a recircular, medir el pH y la temperatura para ver qué pasa en el reactor. Con un tanque delante del reactor anaerobio como en el IC, no medimos lo que pasa dentro del reactor.
2. Relación DQO / SST
La limitación del ratio DQO/SST a la entrada de una torre elevada anaeróbica (IC) es más “crítica” comparada con un reactor UASB. Una concentración elevada de SST “desestabiliza” el IC que trabaja a alta velocidad.
• El BIOTIM®UASB es un equipo robusto, un “todo terreno”. Soporta fluctuaciones estacionales de carga sin perturbaciones.
• El BIOTIM®UASB reduce la concentración de SST orgánica en el proceso. Resultado: el efluente tratado en un UASB contiene menor SST que el influente y por tanto MENOS carga para el aerobio posterior. En un IC, sucede lo contrario y por ende, alto riesgo de pérdida de fangos.
• Cuando procesamos patata, con significativa concentración de ALMIDÓN (molécula compleja) las aguas residuales presentan viscosidad y si se trabaja a alta velocidad como sucede en el IC, observamos arrastre y pérdida de fangos fuera del reactor.
• El BIOTIM®UASB con su elevada superficie de separadores trifásicos en el topo del reactor, minimiza la pérdida de fangos.
• El BIOTIM®UASB en el sector de vegetal, ultra congelados y conservas es un reactor productor neto de fango granular. Un subproducto muy valorado en el mercado.
3. Menor consumo de OHNa (sosa)
El consumo de sosa en una torre elevada anaeróbica (ej. IC) es mayor que con un BIOTIM®UASB.
NOTA: la inmensa mayoría de las instalaciones BIOTIM®UASB en el sector vegetal, ni siquiera cuentan con instalaciones de dosificación de PQ.
El BIOTIM®UASB tiene separadores lamelares crossflow y con ello:
• No hay riesgo de espumas.
• No hay necesidad de dosificación de antiespumante, coagulante, etc.
• Mantiene alta concentración de fangos granulares.
• Mantiene el SST ‘almidón’ por más tiempo dentro del reactor (por su volumen de biomasa disponible y baja velocidad de trabajo) y lo hidroliza convirtiéndolo en Biogás. El almidón, un componente complejo, necesita tiempo, que no dispone en una torre elevada anaeróbica.
• Mayor conversión de DQO soluble (hasta 100%) que genera menos AGV. Menos AGV significa menos consumo de sosa.
• En carga pico el BIOTIM®UASB trabaja con una dosificación media de 0,3 eq/kg DQO eliminado, y máxima de 1 eq/kg DQO. Mientras que una torre elevada (ej. IC) o un EGSB trabajan en el rango 2-2,5 eq/kg DQO eliminado.
• Extra alcalinidad, en el BIOTIM®UASB se queda dentro del reactor, SIN necesidad de un plus de reciclo: el equilibrio CO2/HCO3 no espera a compensar el pH hasta ser recirculado.
• Todo el biogás producido en el primer metro de manto fango granular (abajo) cede toda su alcalinidad al reactor. Inmediatamente.
4. Desulfuración del biogás (Belgas®), SIN QUÍMICOS
Cuando el biogás a partir de procesos anaerobios se utiliza como combustible, el sulfuro de hidrógeno (H2S) debe retirarse para evitar problemas de corrosión en calderas y para reducir la contaminación del aire causada por SOx en los gases de escape que emanan de la chimenea.
La tecnología convencional para la eliminación de H2S ha sido la absorción química seca y el scrubber químico húmedo. Sin embargo, tales métodos químicamente basados resultan en altos costos de operación derivados del elevado consumo de producto químico y la eliminación de los residuos químicos (azufre elemental).
Para superar estas limitaciones, en la actualidad se impone el uso de bioscrubbers, que basan su funcionamiento en la eliminación biológica de azufre, sin el empleo de producto químico.
Como podemos apreciar debajo, en el ciclo del azufre, tenemos 2 sentidos: la superior o reductiva y la inferior u oxidante. Esta última transcurre con la participación de bacterias tipo Tiobacillus utilizadas durante mucho tiempo en procesos de desodorización mediante la oxidación de sulfuros.
En la desodorización de aire, la absorción del sulfuro en el líquido y su oxidación tienen lugar en un único reactor. Sin embargo, cuando desulfuramos biogás es necesario separar la fase de absorción de la oxidación propiamente dicha para evitar la incorporación de aire al biogás. Para cumplir con esta condición, tecnológicamente se recurre a utilizar un reactor de contacto gas líquido (Belgás) o bioscrubber que trabaja contra un tanque aireado (fango activo).
Esquema simplificado de un Belgas
Esquema simplificado de la absorción del sulfuro en el fango activo
En la torre de contacto (Belgas) el biogas circula en contracorriente con un flujo de fango activo que se alimenta y retira continuamente de la torre. El biogas cede por absorción el sulfuro contenido al líquido de una manera eficiente. El fango activo con el sulfuro absorbido retorna al reactor biológico aerobio donde se oxida completamente a sulfatos, NO azufre elemental que resulta un sólido a gestionar que se produce con el scrubber químico.
Considerando la elevada producción de sulfuro en la corriente de biogas 900 ppm, se sugiere implementar sesiones de lavado/limpieza o CIP del Belgas con solución de OHNa para evitar obstrucciones en el scrubber debido a un posible crecimiento orgánico.
Una sesión típica de CIP se programa una vez al mes o cada dos meses o incluso más, y aplica PUNTUALMENTE un aumento de pH mediante dosificación de sosa en el compartimiento de lavado (depósito más bajo negro de PEAD que veis en la foto adjunta). El pH para el lavado CIP debe establecerse aproximadamente 12. Durante 2 horas, el sistema BELGAS se lavara luego a plena capacidad por medio de las bombas de lavado de alimentación. Durante la limpieza de CIP, el líquido de lavado fluye hacia el compartimento de lavado y la válvula de la salida gravitatoria hacia la mitad del tratamiento aeróbico se cierra automáticamente. Al final del ciclo de lavado CIP, la válvula se abre de nuevo, y el líquido de limpieza CIP se bombea sobre el Belgas hacia el tratamiento aeróbico para una igualación y oxidación posterior.
Esquema Belgas EDAR La Zaragozana (Cervecería)
La nueva biomasa del tratamiento aeróbico fluirá de regreso al compartimento de lavado y el BELGAS estará operativo de nuevo.
El Belgas comparado con otros sistemas scrubber químico altamente estable frente a variaciones de caudal y carga del reactor. No necesita una producción estable y uniforme en el tiempo.
El procedimiento clásico de lavado de biogás implica el agregado de OHNa continuo para mantener la alcalinidad y el pH del líquido de lavado (tampón HCO3Na-CO3Na2). Asimismo, se requiere de un agregado permanente de nutrientes (30 ml/kg de azufre eliminado) y aire para mantener la actividad de las bacterias responsables de la oxidación de lo sulfuros hasta azufre elemental, que como hemos dicho anteriormente es un fango que debe deshidratarse y gestionarse.
Debido al hecho de que parte del sulfuro es oxidado completamente a azufre elemental, se requiere una reposición periódica de líquido alcalino de lavado (OHNa) para mantener un nivel adecuado de concentración que haga posible la reacción química de absorción en la torre de contacto.
5. Gasómetro, no lo necesitamos (un equipo y un mantenimiento menos)
Desde que el reactor BIOTIM®UASB comienza a producir biogás, este se acumulará debajo del techo. El techo tiene 624m² de superficie, 288m² de estos son ocupados por los separadores de fase: quedan 336m2 debajo del techo mismo. Esto genera un volumen importante de tampón/gasómetro de 250m³ – máximo 300m³ de biogás.
Conforme el reactor produce más biogás, esta cámara se va llenando y una vez alcanzado los 25mbar, la válvula de salida hacia antorcha/caldera se abre, y es también con esta presión que el agua se ve empujada hacia debajo de los acumuladores de gas.
Durante la operación del BIOTIM®UASB, la presión varía entre estos 25 y 35mbar en operación normal, sin impacto a la caldera o antorcha gracias a este acumulador o gasómetro bajo techo del propio reactor.
En caso de alta carga/producción biogás y que la antorcha y ni la caldera aguantarían la sobre presión generada encima de 55mbar, se abrirá automáticamente la válvula respiradora. Seguridad principal para no dejar inflar/soltar el techo del depósito.
En el peor caso de una falla concatenada, simultánea y total de todos los sistemas de la caldera, antorcha y válvula respiradora (mecánica – no automatizada), hay una abertura física que se abre al aire ambiente a 70mbar – una purga – tubo adentro del techo en contacto con el agua: el agua queda empujada abajo por extra presión, el tubo de 70cm en el techo ira liberarse del agua dejando escapar el biogás hacia afuera.
No hay rigurosamente una válvula reguladora de presión en el reactor: sólo en la línea a antorcha para activarla o desactivarla. Y hacia caldera para activarla o apagarla con baja presión.
Como podéis apreciar, este sistema está sumamente probado en varios centenares de plantas. Hay un know how de por medio, con todas las garantías necesarias.
6. El valor de las referencias en el sector de conservas vegetales
Desde 1965 en Bélgica no ha dejado de aumentar el número de empresas de vegetales congelados hasta 12 en la actualidad. Juntas son responsables de más de un cuarto de la producción europea de verduras congeladas.
Unión de industrias belgas productoras de vegetales
En su inmensa mayoría depuradoras con tecnología anaerobia BIOTIM®UASB.
Depositar la confianza de una inversión en manos de una empresa capaz de testimoniar con casos reales su experiencia previa en el sector y apoyarse en la evidencia de lo ya hecho bien anteriormente es un valor agregado.
Si desea obtener más información sobre estos sistemas, contacte con nosotros comercial@aemaservicios.com
UASB* – Los reactores UASB (del inglés Upflow Anaerobic Sludge Blanket, reactor anaerobio de flujo ascendente) son un tipo de biorreactores tubulares que operan en régimen continuo y en flujo ascendente, es decir, el afluente entra por la parte del reactor, atraviesa todo el perfil longitudinal, y sale por la parte superior. Son reactores anaerobios en los que los microorganismos se agrupan formando biogránulos.
IC** – El reactor de circulación interna (reactor IC) es una forma de digestor anaeróbico diseñado principalmente para tratar aguas residuales. El digestor típicamente prroduce biogás con una alta concentración de metano (c80%). En esencia el IC para mejorar las tasas de digestión y los rendimientos de gas. La huella del reactor IC es por lo tanto más pequeña. Sin embargo, es más alto debido a la mayor complejidad del reactor. El reactor IC típicamente viene como parte de un sistema de digestión anaeróbica de dos etapas donde está precedido por un tanque de acidificación e hidrólisis. Los efluentes que salen del reactor IC a menudo requerirán tratamiento aeróbico para reducir la bioquímica (DBO) y la DQO para descargar los niveles de consentimiento.
Tecnología anaerobia en el sector de conservas vegetales
Depuradora de aguas residuales en el sector cervecero
Depuradora de aguas residuales en el sector cervecero: mediante tecnología anaerobia (UASB) + MBR
“Con el binomio UASB+MBR, AEMA garantiza para esta planta, menores costes de inversión, operación (CAPEX y OPEX) y una instalación compacta y ampliable.”
Aema, empresa española dedicada al tratamiento de aguas y depuración de vertidos industriales, apuesta de manera estratégica por nuevos diseños, persiguiendo la óptima gestión de la hidroeficiencia energética, la reutilización y la mejora medioambiental. Para ello, ejecuta instalaciones que incluyen nuevas tecnologías, en colaboración y alianzas con grandes empresas multinacionales, y con la confianza de los clientes y grupos empresariales usuarios finales de estas plantas de tratamiento.
EDARi La Zaragozana
Las industrias del sector de alimentación y bebidas generan aguas con alta concentración de materia orgánica compleja y de difícil degradación, como aceites y grasas. En la actualidad, estas aguas se tratan mediante procesos convencionales que requieren de un elevado consumo energético y producen una gran cantidad de fangos, y se desaprovecha su potencial de producción de biogás.
El Área de Ingeniería de AEMA continúa ampliando su cartera de referencias de depuración de aguas residuales en el sector cervecero. En este caso, el proyecto desarrollado se refiere a la la depuradora de aguas residuales de la fábrica de cerveza española con sede en Zaragoza, La Zaragozana, conocida comercialmente como Cervezas Ámbar.
Esquema general de la planta
1.Introducción
Con esta actuación, La Zaragozana, demuestra su compromiso con el medio ambiente, promoviendo y emprendiendo diferentes actuaciones que permiten el desarrollo y crecimiento de la compañía de manera sostenible. En el diseño de esta planta, Aema ha incorporado soluciones que garantizan menores costes de inversión y mantenimiento, así como la consecución de una instalación compacta y ampliable, según necesidades.
El comportamiento sostenible y socialmente responsable de la industria, mejora su posicionamiento, ayuda a reducir costes, atrae inversión y minimiza riesgos.
2.Tecnología Anaerobia (UASB) + MBR
El acuerdo contraído con La Zaragozana, incluye diseño, construcción, puesta en marcha, operación y mantenimiento durante varios años. Esta depuradora ha sido el fruto de meses de intenso trabajo para Aema, analizando las demandas del cliente y su objetivo de contar con una depuradora moderna, flexible y con exigentes garantías de vertido. Tras la exploración de diversos escenarios y tecnologías disponibles, se ha optado por la combinación de dos tecnologías con el binomio UASB+MBR: reactor anaerobio tipo UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), combinado con un reactor aerobio con tecnología MBR (reactor biológico de membranas).
Ambas tecnologías complementarias, permiten la eliminación de la demanda química de oxígeno (DQO) disuelta en los reactores biológicos y de la materia particulada en suspensión (SPM) rechazada por la membrana, dando lugar a un efluente de calidad incluso superior a la exigida por la legislación vigente para vertidos de aguas al río.
3.EDARi La Zaragozana
La EDARi, con una capacidad de tratamiento proyectada de 3.300 m3/d, integra las tecnologías anaerobia UASB y aerobia biorreactor de membrana (MBR) para la depuración biológica del vertido industrial de la cervecera.
Para este proyecto en concreto, las principales premisas que se han tenido en cuenta a la hora de diseñar la solución final han sido las siguientes:
- Reducción de la máxima DQO con el mínimo coste energético.
- Optima y mayor generación de biogás.
- Aprovechamiento del espacio disponible, con un diseño que optimiza la superficie de suelo industrial.
- Mínimo coste de canon de vertido.
- Pay back de la inversión.
Todas estas premisas han sido determinantes para seleccionar un diseño basado en el proceso anaerobio UASB+MBR como la solución más adecuada para tratar este tipo de vertido.
4.Diseñar, sin perder de vista el futuro
Un buen diseño, lo hace todo más fácil. El éxito de una instalación depuradora de aguas residuales (EDAR), depende de su capacidad de operar asegurando de manera sostenida, el cumplimiento de los parámetros de vertido, en relación a la carga contaminante influente.
¿Cómo se consigue esta situación de fiabilidad y con costes de operación asumibles?
La versatilidad del diseño permitirá futuras optimizaciones con el objetivo de reutilizar el agua depurada – agua regenerada – en los procesos internos de fábrica y que la planta de Zaragoza, se anticipe una vez más a nuevas exigencias de acuerdo con los estándares medioambientales de la compañía. Las posibilidades de reuso del agua depurada mediante tecnología de membrana (ej. Ósmosis Inversa) y desinfección (ej. Ultravioleta) buscarán mejorar a futuro el ratio de utilización de agua en la industria cervecera.
5.Ventajas tecnológicas
Esquema de un reactor BIOTIM® UASB
Esta nueva depuradora en el sector cervecero, confirma las ventajas intrínsecas de la tecnología anaerobia (UASB) que la hacen económica y tecnológicamente muy ventajosa frente a otras tecnologías de depuración.
En los tratamientos anaerobios no se requiere oxígeno (ahorro energético), se genera menor cantidad de lodo (residuos sólidos) y se produce un subproducto con alto valor agregado como es el biogás, susceptible de ser aprovechado.
- Bajo consumo energético y simplicidad del funcionamiento.
- Baja producción de fangos.
- Los lodos se conservan (sin alimentación) por largos periodos de tiempo.
- Bajos requerimientos nutricionales.
- Reducida superficie de implantación.
- Bajo consumo de productos químicos.
- Reducción de costes de tratamiento.
- Generación de biogás, que puede ser aprovechado como fuente de energía renovable.
- Posible valorización de la biomasa en el mercado.
- Diseño robusto, alto volumen de biomasa activa, resistencia a las perturbaciones de carga y temperatura con la más alta tasa de eliminación de DQO.
Para cerrar el círculo, aprovechando el contenido energético del biogás producido, la instalación se completa con la instalación de una estación de intercambio de calor en fases: precalentamiento del vertido con efluente depurado y calentamiento posterior con ayuda de una caldera de agua caliente.
Para la combustión del biogás y dando cumplimiento a la normativa vigente (RD 1042/2017) procedemos a la “desulfuración” del gas mediante un bioscrubber: un equipo que evita el consumo de producto químico empleando el fango activo del reactor aerobio como medio lavador de sulfuros.
En cuanto a la tecnología MBR, Aema es la firma española y primera en Europa en instalar y poner en marcha la nueva configuración de membranas de fibra hueca, ofreciendo lo más novedoso y viable, técnica y económicamente a la industria alimentaria, con más de 60 instalaciones en operación en todos los sectores. En este caso, esta tecnología, puede utilizarse como un proceso independiente o para “pulir” los vertidos pre tratados anaeróbicamente a una calidad adecuada e inigualable para su reutilización, cumpliendo además con los más estrictos límites de descarga en términos de MO, SS y nutrientes (N,P).
Instalacion MBR
Entre sus ventajas se encuentran:
- Fácil operación y mantenimiento
- Rápida implantación e integración con sistemas existentes
- Reduce o elimina la desinfección
- Baja presión transmembrana (TMP) de operación
- Cumple con los límites más estrictos para materia orgánica, SS y nutrientes
- La vida de servicio útil de la membrana puede ser mayor a 10 años
- Ultra compacto, bajo espacio de implantación
- Reduce producción de lodos y costo asociado de deshidratación más gestión
- Eliminación de los problemas inherentes a la decantación del fango
- Efluente de altísima calidad, apto para reutilización
Una ventaja importante del proceso de bioreactor de membrana, es que los sólidos del fango y biomasa, son totalmente retenidos en el bioreactor. Esto significa que el tiempo de retención de sólidos (SRT) en el bioreactor, se puede controlar completamente por separado del tiempo de retención hidráulico (TRH). Esto es diferente del proceso CAS o fango activado convencional, donde los “flóculos” que componen la biomasa, tienen que crecer en tamaño hasta el punto donde puedan sedimentar en el clarificador secundario. En un CAS, el TRH y SRT van acoplados, ya que el tamaño del flóculo y su sedimentabilidad está ligada al TRH.
Por último, el tiempo de retención de sólidos (SRT) tiende a proporcionar un mejor biotratamiento total. Esta condición favorece el desarrollo de los microorganismos de crecimiento más lento, específicamente nitrificantes. Los MBRs entonces son especialmente eficaces en la eliminación de N (nitrificación).
6.Resumen
Después de más de 15 años de operación con la tecnología MBR, AEMA ha sido capaz de innovar en la aplicación de esta tecnología en el sector industrial alimentario, mejorando los sistemas de control y autogestión, optimizando las estrategias de operación, adaptando los protocolos para traducirlos en un funcionamiento estable a lo largo del tiempo y con los más bajos costes de mantenimiento. Funcionan actualmente plantas instaladas y mantenidas por AEMA con esta tecnología, que operan en la actualidad con aquellas membranas originales de hace más de 15 años.
La fórmula y garantía de éxito de AEMA a lo largo del tiempo, descansa en haber dado forma y comprendido la ecuación y sinergia entre:
Estrategias de Control + Hidráulica + Proceso Biológico = AemaMBR
Para entender este concepto es importante darse cuenta de que TODAS las membranas sumergidas tienen un biofilm que debe gestionarse con el conocimiento que brinda la experiencia. Proactividad trabajando al servicio del cliente desde nuestros departamentos de E&M (Explotación y Mantenimiento), laboratorio de bioindicación y análisis, ingeniería de diseño, I+D.
La experiencia de AEMA en vertidos industriales, unida en esta planta depuradora a Waterleau (multinacional especialista en tecnología anaerobia), como socio tecnológico, prevé garantizar el resultado óptimo de este proyecto, tanto desde el punto de vista del sistema de depuración propuesto, como desde el punto de vista de la eficiencia energética, el aprovechamiento del exceso del biogás (calor) generado para la producción de fábrica y el calentamiento del vertido de la depuradora.
Luis Carlos Martínez Fraile (Director Técnico en Grupo AEMA)
Alicia Torres Fraile (Directora de I+D+i del Grupo AEMA y Directora Técnica en LABORATORIOS ALFARO)
Jorge Eduardo Rodríguez Rojo (Ingeniero Comercial. Gestor del proyecto La Zaragozana)
Depuradora de aguas residuales en el sector cervecero
Artículo técnico publicado en la revista FUTURENVIRO
Sistema de flotación por aire cavitado (CAF)
¿Tiene problemas con sólidos en suspensión, aceites, grasas y coloides del agua en tratamiento?
Si la respuesta es afirmativa, quizás, la línea de tratamiento de su depuradora requiera de un sistema de flotación por aire cavitado (CAF). Este sistema se basa en la inyección de microburbujas directamente al caudal del agua residual sin previa aportación de aire y proporciona, mediante su impulsor de diseño especial, un elevado volumen de burbujas de diferentes tamaños. El gran volumen de aire modificada las condiciones físicas de la masa de agua, facilitando que las burbujas arrastren eficientemente partículas de pequeño y gran tamaño.
El sistema de flotación por aire cavitado (CAF) es un complemento importante cuando hay gran cantidad de grasas para que éstas sean eliminadas antes del proceso de homogeneización, evitando la entrada de gran cantidad de grasas a los homogeneizadores y posterior tratamiento con un sistema de flotación por aire disuelto (DAF)
¿Qué se consigue con el uso de un sistema de flotación por aire cavitado?
- Reducir el mantenimiento.
- Reducir la entrada de grasas y sólidos al sistema desde la cabecera.
- Reducir el consumo de reactivos al eliminar parte de las grasas de manera forzada pero sólo con aire.
- Reducir la DQO disuelta que pueda ser trasmitida en los tanques de homogeneización al permanecer menor cantidad de grasas y sólidos dentro de estos tanques.
- Reducir los problemas de acumulación de grasas en los homogeneizadores y en el sistema posterior, evitando problemas de obstrucciones y de capas no deseadas que generan problemas de olores.
Sistema de flotación por aire cavitado (CAF)
Principales aplicaciones del sistema de flotación por aire cavitado (CAF) de AEMA.
Análisis de proceso en las EDARs
El análisis de proceso en las EDARs tiene el objetivo de conocer el funcionamiento de los diversos tratamientos que integran éstas y mejorar la eficacia y efectividad de cada uno de ellos.
Análisis de proceso en las EDARs. Depuradora industria láctea gestionada por AEMA.
Por tanto, bajo el título “Análisis de proceso” se engloban numerosas tareas como son:
- Recopilación de la información existente de la E.D.A.R.
- Análisis inicial del estado de la E.D.A.R.
- Determinación de los principales problemas de la E.D.A.R.
- Modificación de los parámetros de operación.
- Determinación de las necesidades de ampliación de la E.D.A.R.
- Optimización de la E.D.A.R. (Producto Químico, Energía).
La primera tarea a realizar en el análisis de proceso es recopilar la máxima información posible de la E.D.A.R. para ello se solicita a cliente:
- Descripción del proceso productivo: tipo de vertido, generación, homogeneidad diaria, semanal,…
- Descripción actual de las instalaciones:
- Forma de trabajo de la E.D.A.R.
- Diagramas de Proceso de la E.D.A.R.
- Elementos de Control/Instrumentación
- Dimensiones y características de los elementos de la E.D.A.R.
- Requerimientos a cumplir
- Datos analíticos/Históricos de la planta
- Caudales
- Mediciones en continuo
- Análisis internos y externos
- Productos Químicos utilizados en cada etapa
- Generación de fangos
- Incidencias detectadas
- Etc
Toda esta información es analizada, y en base a ella, se plantea un plan de actuación y muestreo que permita complementar dicha información inicial.
Para ejecutar el plan de actuación, AEMA dispone de numerosos kits para analizar parámetros in-situ como son: DQO, Amonio, Fosfatos, Nitratos y Nitritos, entre otros. Además, cuenta también con un amplio abanico de medidores portátiles de Redox, pH, Turbidez, Temperatura, OD, etc. con capacidad para almacenar datos, que permiten la monitorización del tratamiento generando información de varias horas o días, lo cual da mucha más información que una sola muestra puntual.
Por otro lado, para el análisis de todas las muestras generadas en estos trabajos, el Grupo AEMA cuenta con un Laboratorio, denominado Laboratorios Alfaro, acreditado en una amplia gama de parámetros físico-químicos y microbiológicos.
Con el histórico de datos y la información recopilada del plan de actuación y muestreo se tiene una idea general del estado de la E.D.A.R. Y por tanto, se pueden determinar las primeras limitaciones de la instalación.
Algunas de estas limitaciones pueden ser resueltas modificando el modo de operación de la instalación. Por ejemplo, si el tratamiento físico-químico es el que está funcionando mal, porque la dosificación de coagulante es insuficiente, y la instalación existente permite aumentar la dosificación hasta la requerida, este es un problema que se puede solventar simplemente cambiando el modo de operación de la EDAR, en este caso, aumentando el caudal de dosificación de coagulante.
Sin embargo, hay otras limitaciones que no se pueden solucionar modificando, simplemente, parámetros de operación. Por tanto, se precisa de introducir nuevos equipos/depósitos auxiliares para poder solventar dicha problemática. Por ejemplo, si el vertido de fábrica presenta una elevada concentración de aceites y grasas, y no existe un tratamiento físico-químico en su instalación, al biológico le llegan grandes concentraciones de aceites y grasas, lo cual es muy perjudicial para los microorganismos que integran dicho tratamiento, limitando así su funcionamiento, y reduciendo la efectividad de éste, de modo que no se cumplen con los límites de vertido establecido. Por tanto, sería necesario, ampliar con un tratamiento físico-químico para poder cumplir con dichos límites.
Una vez solventados todos los problemas de la E.D.A.R. y conseguido un régimen de trabajo constante y un cumplimiento continuado de los parámetros de salida establecidos por legislación, el siguiente paso es la optimización de la instalación existente. Para ello, se trabaja en reducir el consumo de productos químicos y energía.
Con el fin de reducir el gasto en producto químico, AEMA dispone de floculadores jar-test (coagulante y floculante) que pueden ser utilizados para determinar los reactivos idóneos, así como sus dosis. Los mejores resultados obtenidos en laboratorio deben ser probados en planta, y en caso de que estas pruebas sean satisfactorias, implantar estos reactivos y dosis en planta.
En cuanto a la energía, AEMA ha desarrollado un medidor de respirometría on-line capaz de medir la velocidad de consumo de oxígeno de las bacterias que integran el reactor biológico, y actuar sobre la soplante, la cual consume el 60 % de la energía de la E.D.A.R., para reducir el consumo de ésta en función de las medidas en continuo. En este mismo sentido, AEMA está trabajando en el desarrollo de un software de control, basado en reglas lógicas de control, que optimiza el funcionamiento de los equipos que integran la E.D.A.R. de modo que, sin dejar de cumplir, en ningún momento, reduce al máximo el consumo de todos los equipos implicados en el tratamiento.
Para cualquier consulta, no dude en contactar con nosotros comercial@aemaservicios.com
n las EDAR
Estudios de proceso en las EDARIs
En este post vamos a tratar sobre la importancia que tienen los estudios de proceso en las EDARIs, ya sea en el diseño, ampliación o en el inicio de una explotación ya existente, dado que no son tareas fáciles que se puedan acometer sin analizar previamente la instalación, el proceso,…
Cierto es que, en base a la experiencia alcanzada después del diseño y explotación de muchas EDARIs, empresas especialistas en depuración de vertidos industriales como AEMA, saben en función del sector, cuales son las problemáticas más habituales de sus vertidos, y podrían definir una línea de proceso base para el diseño de la EDARI sin realizar previamente los estudios de procesos.
Sin embargo, no todas las empresas del mismo sector tienen el mismo proceso productivo. Algunas factorías, además del efluente principal proveniente de las limpiezas y baldeos de la línea de producción, generan otros vertidos procedentes de: torres de refrigeración, resinas de intercambio iónico, aguas fecales, pluviales, etc.
Otro aspecto a tener en cuenta para el diseño y/o explotación de una EDARI, es el modo de trabajo de cada instalación, ya que no todas las empresas englobadas dentro del mismo sector “trabajan” del mismo modo, ni realizan los mismos turnos de trabajo, ni el mismo número de limpiezas.
Por último, las necesidades de depuración de una empresa de un sector que vierte a colector municipal, no son las mismas que las de otra empresa del mismo sector que vierte a cauce público. Incluso si ambas vierten a colector, en función de la Comunidad Autónoma en que se encuentre la factoría, existe una normativa diferente con distintos límites de vertido, y por tanto con unas necesidades de depuración diferentes.
Por todo ello, muchas veces, antes de introducirse por completo en el diseño o la explotación, es recomendable la realización de estudios de procesos en las EDARIs para conocer:
- Las características del vertido de la empresa, en el caso de tener que diseñar/ampliar una EDARI
- El estado actual de la EDARI y su problemática, en el caso de tener que empezar la explotación de una depuradora existente.
Con este fin, AEMA, a través, de su departamento de Proceso, desempeña dicho trabajo mediante la realización de caracterizaciones de vertido y/o estudios de Proceso de la EDARI en función del objetivo buscado: diseño, ampliación o inicio de explotación de una EDARI existente.
En algunos casos en los que no se ha trabajado mucho con el sector a estudio o la EDARI a estudiar presenta algún problema concreto, AEMA realiza ensayos en laboratorios con el fin de determinar la mejor solución para dicha problemática.
Además, en caso de tratarse de una empresa que presenta efluentes muy variables o si el cliente considera oportuno validar los ensayos realizados en laboratorio en planta, AEMA pone a disposición de sus clientes, la posibilidad de realizar pilotajes in-situ en sus instalaciones.
Servicios del departamento de Proceso de AEMA
AEMA dispone de personal especializado y del equipamiento y las metodologías necesarias para el desarrollo de los siguientes trabajos:
Caracterizaciones de vertido: Tienen el objetivo de determinar las características reales del efluente de fábrica. Para este fin, AEMA cuenta con varios equipos automáticos de toma de muestra. Además, si el cliente lo considera necesario, dispone también de medidores portátiles de caudal para medir en tubería abierta o cerrada. También dispone de medidores in-situ portátiles que permiten monitorizar las características del vertido en continuo.
Análisis de Proceso: Consiste en el planteamiento y ejecución de un plan de actuación y muestreo en la E.D.A.R.I. para conocer el estado actual de ésta. Para este fin, AEMA dispone de numerosos kits para analizar parámetros in-situ como son: DQO, Amonio, Fosfatos, Nitratos y Nitritos, entre otros. Además, cuenta también con un amplio abanico de medidores portátiles de Redox, pH, Turbidez, Temperatura, OD, etc. con capacidad para almacenar datos, que permiten la monitorización del sistema biológico generando información de varias horas o días, lo cual da mucha más información que una sola muestra puntual.
Ensayos de laboratorio: Tienen la finalidad de probar a escala pequeña, ensayos que no pueden ser realizados en planta, o cuya prueba in-situ, en caso de obtener resultados negativos, podría originar un daño considerable y difícilmente recuperable a corto plazo. Para este fin, AEMA dispone de: floculadores jar-test y respirómetro, entre otros equipos. Mediante ensayos jar-test se determinan los productos químicos idóneos para el tratamiento físico-químico (coagulante y floculante), así como las dosis aproximadas de cada uno de ellos.
Por otro lado, mediante respirometría se evalúa, entre otras cosas, el estado de la biomasa, permitiendo determinar la biodegradabilidad del vertido, así como la posible toxicidad de éste.
Pilotajes: Son pruebas realizadas en una planta piloto que se extienden en un periodo de tiempo determinado, es decir, pruebas no puntuales. De estas pruebas, se obtiene información sobre un determinado proceso físico, químico o biológico, permitiendo determinar si dicho proceso es viable (técnica y económicamente), así como establecer los parámetros de operación óptimos de dicho proceso para el posterior diseño o mejoras de la planta a nivel industrial.
Además, las pruebas piloto son la mejor manera de:
- Demostrar la idoneidad de un tratamiento antes de ser implantado.
- Estudiar el comportamiento de dicho tratamiento con diferentes vertidos, en fábricas cuyos efluentes son muy variables.
- Determinar las variables de diseño en fábricas con vertidos problemáticos.
- Establecer la viabilidad de una nueva tecnología.
- Verificar la capacidad para cumplir requisitos ambientales.
- Minimizar riesgo técnico, ambiental, operacional y comercial.
- Etc
Para este fin, AEMA dispone de un gran número de equipos piloto que simulan, a escala “pequeña”, el funcionamiento de los diversos tratamientos que integran una EDARI. Todos los equipos pilotos de los que dispone AEMA están preparados para poder ser fácilmente desplazados e instalados en las instalaciones del cliente si éste lo cree necesario. Los principales equipos pilotos de AEMA divididos por tratamiento son:
- Físico-químico: mezclador estático con dosificación de coagulante y floculante y separación sólido-líquido por flotación.
- Biológico
- Anaerobio
Reactor anaerobio de etapa única
Reactor anaerobio de doble etapa
- Aerobio
Reactor biológico SBR
Reactor biológico MBR
Reactor MBR con eliminación biológica de nitrógeno
- Deshidratación de fangos: Decantadores centrífugos
- Terciario
Filtros de carbón activo
Ósmosis Inversa
- Otros: evaporador
Para el análisis de todas las muestras generadas en estos trabajos, el Grupo AEMA cuenta con un Laboratorio, denominado Laboratorios Alfaro, acreditado en una amplia gama de parámetros físico-químicos y microbiológicos.
Para cualquier consulta, no dude en contactar con nosotros comercial@aemaservicios.com
estudios de procesos en las EDARIs
estudios de procesos en las EDARIs
Ventajas y desventajas de los reactores biológicos secuenciales (SBR)
Los reactores biológicos secuenciales (SBR) son reactores discontinuos en los que el agua residual se mezcla con un lodo biológico en un medio aireado. Se trata de un proceso que combina en un mismo tanque: Aeración/reacción y clarificación.
La tecnología de los reactores biológicos secuenciales es una variante optimizada de la tecnología convencional de lodos activados. Se basa en el uso de un sólo reactor que opera en forma discontinua secuencial. El sistema de los reactores biológicos secuenciales SBR consta de al menos cuatro procesos cíclicos: llenado, aireación, anoxia, decantación y vaciado, tanto de efluente como de los lodos. Esta tecnología es capaz de tolerar variaciones de carga y caudal y genera como producto lodos estabilizados, siendo en ocasiones, la tecnología más apropiada para la industria.
Instalación con tecnología SBR (Reactores Biológicos Secuenciales)
Entre las ventajas de utilizar la tecnología de los reactores biológicos secuencia (SBR) están:
- Efluente de gran calidad y menor cantidad de sólidos en suspensión, debido, a la decantación estática y controlada que permite el sistema, influyendo en una reducción directa en otros parámetros de control de calidad del efluente.
- Mayor resistencia frente a variaciones bruscas de temperatura, ya que nos permite controlar los ciclos de carga de agua bruta, estableciendo criterios de cómo, cuanto y cuando realizarlos.
- Una vez establecidos los parámetros de funcionamiento del sistema, ante la diversidad de vertidos que puedan existir en una industria, es sencilla y automática el control de la operación del sistema.
- Bajo requerimiento de espacio, debido a que se requiere un solo tanque para realizar todo el proceso. Evitamos los procesos de decantación convencionales y reactores auxiliares de desnitrificación.
- Se logra una mayor estabilidad y flexibilidad. Este tipo de tecnología es ideal, por su capacidad de adaptación y tolerancia a las variaciones de cara orgánica, para aquellos casos donde existen condiciones de carga y volumen que varían constantemente. Se puede variar los tipos de ciclos, así como los tiempos.
- Consigue la eliminación eficiente de: DBO5, Nitrógeno y fósforo. Ideal para el control y la eliminación de nutrientes.
- Permiten mayor control sobre el crecimiento de microorganismos filamentosos y problemas de decantación.
- Los costes de inversión son menores ya que no requieren de los típicos decantadores secundarios.
- Diseño compacto. Es una solución ideal para aquellas industrias que no dispongan de suficiente espacio. Un SBR requiere mucho menos espacio que los sistemas convencionales como lodos activados, además de poder alcanzar alturas importantes en los reactores, favoreciendo la trasferencia de oxígeno como consecuencia de elevar la columna de agua con la configuración del reactor biológico.
Entre las desventajas de utilizar la tecnología de los reactores biológicos secuencia (SBR) están:
- Los reactores biológicos secuenciales requieren una mayor capacitación técnica del personal que va a explotarlo, debido a la exigencia de cambio de parametrización en el funcionamiento del sistema ante cambios de calidad de vertido de la industria.
- Son sistemas que necesitan mayores inversiones en el sistema de aireación y mayor demanda de energía puntualmente, debido a la alimentación discontinua del sistema.
- Es muy importante tener un buen dimensionamiento y con margen de seguridad, en el sistema de aireación.
- Es una tecnología que no es aplicable a todo tipo de efluente orgánico, la presencia de compuestos tóxicos puede afectar negativamente el desempeño de este tratamiento, favorecidos los impactos tóxicos por la alimentación puntual.
Si quieres saber más sobre la tecnología de los reactores biológicos secuenciales SBR y estar al tanto de las últimas actualizaciones en tecnología de tratamientos de aguas en la industria, te invitamos a suscribirte al Newsletter de aguas Industriales.
Si tienen alguna consulta, no duden en contactar con comercial@aemaservicios.com o en el teléfono 941 18 18 18
Cómo funcionan los Equipos DAF para depuradoras
Equipos de flotación por aire disuelto, DAF para depuradoras
Un sistema de flotación por aire disuelto DAF es un sistema que se encarga de separar las partículas en suspensión mediante microburbujas de aire, en una solución sobresaturada. Los sólidos se adhieren a las microburbujas en su recorrido ascendente flotando hacia el sistema de separación superior.
Los equipos DAF para depuradoras, se pueden clasificar por su forma: en flotadores circulares o rectangulares. En función de su proceso, éstos pueden ser:
– FAD T: se sobresatura el caudal total.
– FAD P: se sobresatura parte de del caudal.
– FAD R: Se sobresatura agua del efluente, recirculándola a la alimentación.
Cada uno de los procesos de los diferentes equipos DAF para depuradoras tiene sus ventajas e inconvenientes:
- FAD T– El saturador está ubicado a la entrada del flotador, y es alimentado con el total del A.R. perdiendo parte de eficacia en la saturación del fluido y exigiendo un mantenimiento importante de los equipos.
- FAD P – Estos equipos DAF para depuradoras toman parte del agua sucia presurizándola, por lo que el mantenimiento de los equipos es menos importante ya que el equipo de presurización es de menor tamaño y en consecuencia de menor coste.
- FAD R – Utiliza un flujo de agua Clarificada, con lo que optimiza el diseño y el mantenimiento del sistema de presurización siendo el coste de mantenimiento mínimo. Por otro lado, al sumar el caudal de alimentación con el de presurización se diluye la concentración a la entrada del flotador, aumenta el caudal de alimentación a tratar y en consecuencia el tamaño del flotador.
Sistema DAF
Para aplicaciones de tratamiento de agua que requieren la remoción de un flóculo frágil, para depuradoras que funciona con la flotación por reciclado de caudal a presión, el equipo DAF sería el sistema más apropiado. En este proceso, el caudal total influente va bien inicialmente a través del tanque de floculación o directamente al tanque de flotación si no se precisa floculación separada. Parte del efluente clarificado se recicla, presurizado y saturado con aire. El agua presurizada reciclada se introduce en el tanque de flotación a través de un dispositivo de reducción de presión y se mezcla con el agua floculada. En el dispositivo de reducción de presión, la presión se baja hasta la presión atmosférica, desprendiendo el aire en forma de finas burbujas (de 10 a 100 µm de diámetro). Las burbujas de aire se agregan a los flóculos, y el agregado flota en la superficie.
Descripción general de una planta con equipos DAF para depuradoras con sobresaturación y recirculación parcial del caudal.
El tanque de los equipos DAF para depuradoras con sobresaturación se divide en dos cámaras o depósitos. La primera cámara se denomina zona de contacto y la segunda es la zona de separación, ambas están separadas por un deflector o bafle.
El propósito de la zona de contacto es proporcionar oportunidades para que las partículas de flóculo y las burbujas de aire colisionen y se unan entre ellas. Las burbujas de aire con flóculos adjuntos se llaman agregados burbuja-flóculo. El agua arrastra la suspensión de agregados, burbujas libres y partículas floculares sin unir hacia la segunda cámara, la zona de separación. Aquí las burbujas libres y los agregados pueden ascender hasta la superficie del tanque. En la superficie del tanque se forma una capa flotante compuesta de una mezcla de burbujas y partículas floculares que han sido arrastradas por estas. Con el tiempo esta capa de flotados se concentra produciendo un lodo, denominado nata o fango, que se retira del tanque por medio de un sistema de barrido superficial. El agua clarificada se extrae desde la parte inferior del tanque y una parte de esta agua vuelve a entrar en el sistema como caudal de recirculación (Qr).
Las burbujas de aire se introducen en la zona de contacto. En primer lugar, el aire (atmosférico) se disuelve en el caudal de reciclaje elevando ambos a alta presión en un recipiente llamado saturador. Así, la cantidad total de aire que se suministra a la zona de contacto depende de la presión del saturador y el flujo de reciclaje. Suelen utilizarse valores de presurización en torno a 400-600 kPa. El caudal de reciclaje puede describirse en términos de relación o tasa de reciclaje, que es el caudal de reciclado (Qr) dividido entre el caudal efluente de la planta (Q). Valores típicos de relación de reciclado están entre 10-50%
Una parte del caudal tratado es recirculado y mezclado con la corriente principal sin presurizar antes de la entrada al tanque de flotación, lo que provoca que el aire deje de estar en disolución y entre en contacto con las partículas sólidas a la entrada del tanque. En las instalaciones de mayor tamaño, se recircula parte del efluente del DAF (entre el 15-120%). El flujo de reciclaje se inyecta al flujo principal a través de toberas o válvulas especiales a la entrada de la zona de contacto, en la parte inferior. Las microburbujas se producen con tamaños entre 10 y 100 µm. Estas burbujas de aire tan pequeñas dan al agua un aspecto lechoso, por ello se utiliza el término ‘agua blanca’ para describir la suspensión de burbujas en el depósito.
Se utiliza el término Carga Hidráulica para definir la capacidad (de funcionamiento) y el tamaño de los depósitos de los equipos DAF para depuradoras. La Carga Hidráulica (CH) se define como el caudal total por unidad de superficie. Tal y como se ha comentado, los procesos convencionales de los equipos DAF para depuradoras se diseñan para CH nominales de 5-15 m/h. Más recientemente, comenzaron a desarrollarse equipos DAF para depuradoras capaces de tratar CH de 15-30 m/h, son denominados equipos DAF de alto rendimiento.
Tratamientos Aguas industriales: Últimas tecnologías en depuración Biológica de aguas residuales en la industria agroalimentaria
Tratamientos Aguas industriales
Este post habla sobre las diversas tecnologías que se emplean en diferentes sectores industriales y empresas del sector agroalimentario como bodegas, conserveras, cárnicas, mataderos, aceiteras, lácteas y elaboración de zumos, teniendo en cuenta las peculiaridades de cada tipo de agua residual. Su aplicación permite no sólo dar cumplimiento a las cada vez más restrictivas normativas en materia medioambiental sino también que dichas empresas avancen en innovación y competitividad.
Tratamientos Aguas industriales
Tratamiento Aguas Residuales en Bodegas
El sector vinícola se caracteriza por un elevado consumo de agua y por efluentes residuales que contienen altas cargas orgánicas, agentes de limpieza, sales y sólidos en suspensión, generando un vertido final que se caracteriza por presentar niveles importantes de DBO, DQO, SST, etc.
Para la depuración de este tipo de aguas residuales, es recomendable apostar por el uso de sistemas con biorreactores de membrana (MBR) de fibra hueca reforzada como alternativa a los procesos convencionales de fangos activos, dadas sus amplias ventajas:
- El efluente no contiene sólidos suspendidos ni, por tanto, bacterias patógenas y contiene un número limitado de virus en función del tipo de membranas. Para conseguir esto con los procesos convencionales, se requieren una serie de etapas complementarias (tratamiento terciario).
- Mayor adaptabilidad a las variaciones de carga.
- Mayor resistencia frente a variaciones bruscas de temperatura.
- El efluente tiene una calidad que puede permitir su reutilización en numerosas aplicaciones y que cumple las condiciones de descarga a cauces en aguas muy sensibles.
- El personal de mantenimiento no debe tener conocimientos microbiológicos tan específicos como en el proceso de fangos activos. Se debe limitar a seguir unas pautas mecánicas y de control de presiones en las membranas.
- Menor producción de fangos y por tanto menores costes de explotación.
- No hay problemas de calidad causados por fangos flotantes, voluminosos o subida de fangos en el decantador secundario.
- Es posible un post-tratamiento con ósmosis inversa de forma directa.
- Las necesidades de espacio del tratamiento biológico son muy reducidas frente a los procesos convencionales, lo que también permite alojar el proceso biológico dentro de un edificio (con la consiguiente reducción drástica de olores).
- Los costos de obra civil son más reducidos.
- Elevada vida útil de las membranas (hasta 10 años).
- Facilidad de ampliación sin necesidad de obra civil.
Tratamientos Aguas industriales
No obstante, también tiene sus inconvenientes:
- Los costos energéticos del tratamiento son mayores. Sin embargo, se compensa con una reducción de los costes de gestión de fangos, por lo que los costes de explotación final son muy parecidos.
- Necesita pequeñas instalaciones de dosificación de reactivos químicos (depósitos de acumulación) para la limpieza de las membranas.
Comparando ambas tecnologías, fangos activos vs. MBR, las principales diferencias se enumeran a continuación:
- Concentración de sólidos en suspensión de licor mezcla en el reactor biológico del sistema MBR es muy superior a la existente en el sistema convencional, lo que en definitiva supone una menor producción de fangos y una disminución del volumen de reactor necesario.
- Los MBR, al realizar la separación sólido-líquido mediante una membrana, evita los fenómenos de bulking y foaming.
- En términos de rendimiento, los MBR consiguen mejores resultados en todos los parámetros estudiados en el efluente de salida (SS: 0 mg/l frente a 10-15 mg/l; DQO: < 30 mg/l frente a 40-50 mg/l; fósforo total (con precipitación): < 0,3 mg/l frente a 0,80-1mg/l), etc.).
- Los costes de explotación y mantenimiento también varían. Suponiendo una EDAR urbana con un caudal entre 1.000 y 2.000 m3/día, se calcula que el coste total (sumando costes energéticos, mantenimiento, uso de reactivos químicos y gestión de residuos) por m3 tratado sería: 0,178 €/m3 en el caso del MBR frente a los 0,192 €/ m3 que supondría un proceso convencional. Por otro lado, la tecnología MBR puede utilizarse también como tratamiento terciario, habiendo quedado demostrado que consigue tratar y desinfectar el agua hasta los niveles requeridos legalmente para su reutilización, sin necesidad de aplicar tratamientos terciarios posteriores.
Tratamientos aguas residuales en Mataderos
Las posibilidades de tratamiento en el caso de aguas residuales de mataderos incluyen: MBR, sistema de fangos activados con aireación prolongada y SBR.
Para este caso, una comparativa de los costes de explotación y mantenimiento para los 3 tipos de tecnologías, utilizando 3 casos reales de mataderos de pollos arrojan los siguientes resultados:
Se consideraron los costes relativos a consumo energético, costes asociados
al consumo de reactivos químicos, gestión de residuos (tomando un valor único en los 3 ejemplos) y canon de vertido (correspondiente al Ayuntamiento donde cada empresa está ubicada). Los resultados son los siguientes:
- Costes variables de explotación en función del caudal tratado: 0,5 €/m3 (AP), 0,678 €/m3 (SBR) y 1,328 €/m3 (MBR).
- Costes variables de explotación en función de los pollos sacrificados: 0,0081 €/pollos (AP), 0,0085 €/pollos (SBR) y 0,0073 €/pollos (MBR).
Tratamientos Aguas industriales
Tratamiento aguas residuales de Elaboración de zumos
Las ventajas e inconvenientes de los diversos sistemas biológicos que pueden utilizarse para la depuración de aguas residuales procedentes de la elaboración de zumos son:
- Aireación prolongada: Su funcionamiento y operación son sencillos, pero en cambio implica altos costes de explotación y mantenimiento.
- SBR: Como ventajas destacan sus bajos costes de inversión y operación, y que un mismo tanque sirve como reactor biológico y para la separación sólido/líquido. Sin embargo, se trata de un sistema que se debe diseñar siempre con un mínimo de dos reactores o un tanque de laminación.
- Doble Etapa: Ofrece altos rendimientos en la reducción de DQO y DBO5, además de su gran capacidad para absorber puntas, pero no está recomendado para la eliminación de nitrógeno.
- MBR: Sus ventajas son múltiples como las comentadas hasta el momento y como inconveniente tiene una mayor inversión, aunque recuperable de 3 a 5 años.
- Anaerobio: También ofrece varias ventajas, como la baja producción de fangos, bajos costes de operación, generación de energía aprovechable, capacidad para altas cargas orgánicas e hidráulicas, etc. No obstante, también supone algunas desventajas: elevados costes de inversión, mantenimiento de la temperatura, arranque lento y delicado, y necesidad de postratamiento ya que el rendimiento de la depuración no es tan bueno.
Tratamientos Aguas industriales
Implantación de Bioreactor de Membranas para aguas industriales: Ventajas y desventajas de un MBR
Ventajas y desventajas en la Implantación de Bioreactor de Membranas para aguas industriales
Actualmente, el uso de agua tratada procedente de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) supone una prometedora solución al problema de la falta de recursos hídricos que sufren muchos países. No obstante, es necesario contemplar los posibles riesgos que podría conllevar su uso para regular su ámbito de utilización y la calidad necesaria. Por lo tanto, es preciso establecer unos límites estándares de los diferentes parámetros químicos y biológicos a controlar.
Implantación de Bioreactor de Membranas para aguas industriales
En 1991, la Comunidad Económica Europea desarrolló una directiva para la recogida, tratamiento y descarga de aguas residuales urbanas y de algunos sectores industriales, en la que ya se contemplaba la posibilidad de reutilización del agua tratada siempre que fuera apropiado (Directiva 91/271/EEC, Artículo 12). En el año 2000, la Unión Europea reunió y adaptó diferentes directivas y estableció el marco legislativo en el campo de la política de aguas (Directiva 2000/60/EC). Se establecieron unas directrices en función de parámetros fisicoquímicos, biológicos e hidromorfológicos para asegurar la calidad del agua. A partir de esta directiva, países como España o Italia han redactado su propia legislación (Real Decreto 1620/2007; Italian Decree no 85, 2003), en la que se recogen los criterios de calidad para la utilización de aguas regeneradas según los usos. En concreto, en España, el RD 1620/2007 contempla para las aguas depuradas cinco tipos de usos diferentes: urbano, agrícola, industrial, recreativo y ambiental. En él se determinan los valores límite de los parámetros de calidad y los criterios que marca la legislación española en función del uso del agua.
Entre los diferentes procesos que se han desarrollado en los últimos años para alcanzar la calidad requerida para la reutilización de agua, los reactores biológicos de membrana (MBR) tienen especial interés debido a la acción combinada del tratamiento biológico del reactor y la filtración mediante membranas (separación física). Dependiendo del tamaño del poro, el proceso de separación en la membrana se lleva a cabo mediante microfiltración (MF) o ultrafiltración (UF).
Esta tecnología es similar al sis- tema de lodos activados convencional con la diferencia de que la separación sólido/líquido se realiza mediante filtración de membranas y no mediante sedimentación en un decantador secundario.
Existen dos sistemas diferentes en función de la configuración de los mismos: reactores biológicos de membrana externos, en los que el módulo de membranas se encuentra fuera del reactor; y reactores biológicos de membrana sumergidos, en los que el módulo se encuentra su- mergido en un reactor biológico o en un tanque anexo.
Las principales ventajas de un sistema MBR en comparación con los sistemas convencionales de lodos activados son:
– Necesidad de menor volumen de reactor debido a la mayor concentración de sólidos suspendidos en el licor mezcla.
– Desarrollo de biomasa especializada. Debido a las elevadas edades de fango a las que trabajan estos sistemas es posible el desarrollo de biomasa especializada en degradar compuestos específicos con los que están en contacto. Esta capacidad es muy interesante para el tratamiento de efluentes que presentan sustancias difíciles de degradar, como ocurre en determinados sectores industriales.
– Mayor estabilidad ante sobrecargas. Debido a la elevada concentración de sólidos con la trabajan estos sistemas y a la elevada edad del fango que se establece, los sistemas MBR presentan mayor estabilidad que los sistemas convencionales en episodios de picos de caudal, carga o ante cambios bruscos en el efluente a la planta. Esta cualidad convierte a estos sistemas en tecnología especialmente adecuada para los vertidos industriales que presentan un comportamiento estacional, como son en el sector conservero, bodeguero, etc.
– Aumento de la calidad del efluente. Se consiguen rendimientos muy superiores en eliminación de compuestos orgánicos, nutrientes y microorganismos. En función de la calidad conseguida y del uso posterior, el efluente puede ser reutilizado directamente o puede servir como alimentación de tratamientos posteriores
– Posibilidad de adaptarse fácilmente a las plantas de Fangos Activos ya existentes, muy indicado en aquellos casos de plantas sobrecargadas que necesitan una ampliación.
Los principales inconvenientes están asociados a los costes de instalación y de mantenimiento. En este sentido se están reduciendo considerablemente los costes asociados a medida que la tecnología va siendo aplicada, ya que, por un lado, el precio de la membrana es más asequible y, por otro, se ha mejorado tanto en los materiales de ésta como en la implantación del sistema, reduciéndose así los costes de explotación y mantenimiento.
Operacionalmente, uno de los problemas más importantes que sufren este tipo de sistemas se debe al ensuciamiento debido a la formación de una capa de lodo, coloides y soluto que se acumulan sobre la superficie de la membrana, impidiendo el comportamiento adecuando de ésta.
Aguas industriales EDAR la Rioja
Implantación de Bioreactor de Membranas para aguas industriales
Diseño de una EDAR con sistema de Membranas
Aguas residuales en la industria cárnica, Aguas residuales en la industria Conservera
Actualmente, existen en el mercado diferentes tipos de membranas que pueden ser utilizadas para el tratamiento de las aguas residuales. En el presente post se han analizado 6 plantas de diferentes sectores alimentarios que están trabajando con un sistema de depuración de fangos activos y bioreactores de Membranas para aguas industriales (sistema MBR). Las plantas 1, 2 y 3 tratan vertidos de bodegas, la planta 4 trata vertidos provenientes de conserveras y congelados vegetales, la planta 5 trata vertidos de una industria cárnica y la planta 6, de una empresa que produce zumos
| Tabla 1 | ||||||
| Planta | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 |
| Sector | Bodega | Bodega | Bodega | Conservas/ Congelados vegetales | Cárnica | Zumos |
| Tipo membrana | Membrana placa plana | Membrana hoja hueca | Membrana fibra hueca | Membrana fibra hueca | Membrana fibra hueca | Membrana fibra hueca |
| Filtración | Ultrafiltración | Microfiltración | Ultrafiltración | Ultrafiltración | Ultrafiltración | Ultrafiltración |
| Configuración | Externa | Sumergida | Sumergida | Sumergida | Sumergida | Sumergida |
En ellas, se ha estudiado el comportamiento de tres de los más importantes sistemas de membranas que se utilizan en la actualidad en plantas depuradoras: membranas de placa plana externa, membrana sumergida de hoja hueca y membrana sumergida de fibra hueca. Las principales características de cada uno de ellos se muestran en la Tabla 2
| Tabla 2 | |||
| Tipo de membrana | Placa plana | Hoja hueca sumergida | Fibra hueca sumergida |
| Configuración | Externa | Sumergida | Sumergida |
| Tamaño de poro |
0,02 |
0,2 |
0,034 |
| Tipo de filtración | Ultrafiltración | Microfiltración | Ultrafiltración |
| Material membrana | PES, PVDF, acrilonitrilo | PVDF | PVDF |
| Modo de operación | Continua (P cte.) | Cíclica (caudal cte.) | Cíclica (caudal cte.) |
| Vida útil | 2 años | 8 años | 10 años |
| Flux medio (l/m 2h) | 70-90 | 10-30 | 10-20 |
| Superficie/módulo (m2) | 0,35 m2/membrana |
111 |
46,5-60,4 |
| PTM filtración máx. (bar) |
5,5 |
0,04 |
-0,55 |
| PTM retrolavado máx. (bar) | N.A. | N.A. |
0,55 |
| Recirculación | 15Q | 4Q | 4Q |
| Necesidad de soplante | No | Sí | Sí |
Las mayores diferencias se deben a la configuración del sistema. En este sentido, mientras que la membrana externa trabaja de forma continua con una presión de filtración con valores por encima de 5 bar, las membranas sumergidas trabajan a caudal constante y por microciclos (etapa que engloba un periodo de filtración y otro de retrolavado y/o relajación. Estos periodos se alternan de forma automáticamente según la programación establecida). Esta forma de operar permite que las membranas sumergidas trabajen a presiones entre 10 a 100 veces menores que las externas. La presión de filtrado es especialmente baja en la planta de hoja hueca sumergida. Al ser tan bajas estas diferencias de presión en las membranas sumergidas, tanto de hoja hueca como de fibra hueca, existe la posibilidad de trabajar sin bomba de aspiración siempre y cuando exista una diferencia de cotas suficiente para alcanzar la presión transmembrana (PTM) de trabajo. Pero este objetivo también se puede conseguir en el caso de la de fibra hueca.
Otro de los factores que diferencian ambas configuraciones es el caudal necesario de recirculación, ya que, como se puede ver en la Tabla 2 es 3,75 veces mayor en las membranas externas que en las sumergidas.
La suma de ambos factores, PTM y caudal de recirculación, hace que las membranas sumergidas estén sometidas a un menor esfuerzo que las externas, lo que repercute en un incremento de la vida útil de las membranas sumergidas de entre 4 y 5 veces respecto a las placas planas externas.
Diseño de una EDAR con sistema de Membranas
El parámetro de diseño fundamental de los sistemas de membrana es el flux (flujo), que determina la superficie de membrana necesaria para filtrar un determinado caudal. El flux se calcula como caudal a filtrar entre la superficie de membrana filtrante (l/h.m2) y depende de varios factores, entre los que se encuentra el tipo de membrana, el tipo de agua a tratar, la concentración de sólidos biológicos de trabajo en el reactor biológico y la temperatura de trabajo del reactor biológico.
En la Tabla 3 se muestran los principales parámetros de diseño de estas plantas. También se puede observar que el flujo de diseño de un sistema con membranas externo es mucho mayor que el que se calcula para un sistema de membranas sumergidas debido a la diferencia que existe en las presiones de trabajo, como se ha comentado en el apartado anterior.
| Tabla 3 | ||||||
| Planta | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 |
| Caudal diseño (m3/h) |
6 |
1,67 |
5 |
116 |
42 |
82 |
| Concentración SSLM diseño | N.A. |
8.870 |
7.123 |
6.272 |
5.774 |
7.024 |
| Flux diseño (l/h.m2) |
71,43 |
10,82 |
13,48 |
15,31 |
16,63 |
13,67 |
| Superficie de membranas (m2) |
70 |
154 |
371 |
7.579 |
2.526 |
6.000 |
| Volumen tanque membranas (m3) |
5,40 |
1,92 |
4,60 |
110,00 |
40,50 |
93,12 |
| Superficie unitaria membranas instaladas (m2/ m3/h) |
14 |
92,4 |
74,2 |
65,33 |
60,624 |
73,17 |
| Volumen unitario tanque (m3 tanque/m3/h) |
1,08 |
1,15 |
0,92 |
0,95 |
0,97 |
0,96 |
Si se comparan las mismas membranas (P3-P6) en diferentes sectores y tamaño de planta, para valores similares de SSLM en el reactor biológico, se puede comprobar una diferencia en el flujo de diseño entre las plantas instaladas en bodegas y zumos y las que están instaladas en los otros sectores (cárnico y conservero). El flujo de diseño es más conservador en las primeras que en las segundas, debido a que el vertido que generan las primeras presenta un desajuste entre nutrientes y se ha comprobado a lo largo de los años que hay una mayor predisposición a la formación de bulking viscoso que afecta significativamente a la filtrabilidad.
Con respecto a los valores de superficie unitaria, los sistemas con membranas externas requieren una superficie significativamente menor para filtrar un determinado caudal que los otros sistemas, debido al mayor flujo de diseño. En contraposición, la membrana sumergida tie- ne una relación mayor entre los m2 de superficie de membrana y m3 de tanque. Ambos factores hacen que el volumen unitario de tanque (m3 tanque/ m3/h) sea muy parecido en todas las configuraciones.
Tras el estudio comparativo del funcionamiento y operación de tres tipos diferentes de membranas instaladas en 6 plantas depuradoras de aguas residuales en la industria cárnica, bodegas y conservera, se ha llegado a las siguientes conclusiones en cuanto al diseño de una EDAR con sistema de Membranas:
1) El sistema MBR es muy versátil y robusto porque se adapta a situaciones de emergencia, como son el bulking viscoso o una excesiva concentración de SSLM, de forma eficaz si la planta ha sido correctamente diseñada y operada y se ajustan convenientemente se encuentran ajustados convenientemente los parámetros de trabajo.
2) Todas las membranas son muy eficaces en cuanto a la separación de los sólidos en suspensión.
3) Los ciclos de filtrado en las membranas externas son mucho mas cortos que en las membranas sumergidas en condiciones normales. Esto significa que las primeras requieren limpiezas químicas de regeneración más frecuentes que las segundas. Además, las presiones de trabajo y los caudales de recirculación de las membranas externas son mucho mayores que los de las sumergidas, lo que repercute, junto con el mayor número de limpiezas, en un tiempo de vida más corto. Los tiempos efectivos de filtración son similares en ambos sistemas y también el espacio requerido para su instalación.
4) El ensuciamiento de las membranas sigue una tendencia exponencial, por lo que es muy importante tener un buen control del mismo y una programación adecuada del sistema para que la curva de ensuciamiento tenga un exponente mínimo (en valor absoluto), es decir, que en cada momento la velocidad de ensuciamiento sea la menor posible. En este sentido, Muchas empresas especialistas en los tratamientos de Aguas Residuales Industriales AEMA está invirtiendo un gran esfuerzo en el desarrollo de nuevos sistemas de control para la optimización de este parámetro.
En definitiva, se puede concluir que para optimizar los rendimientos
Aguas industriales EDAR la Rioja
Diseño de una EDAR con sistema de Membranas