N° 55 – Junio 2014 Tecnología para el Tratamiento de Aguas Residuales (RILES) con alta carga orgánica en espacios reducidos. Por: María José Iglesias O. Ingeniero de Proyectos. Patricio Fernández Ríos, Jefe de Proyectos. Jorge Araya Araya, Gerente de Proyectos. Better Technologies La generación de aguas residuales originadas a partir de las variadas actividades industriales, ha aumentado a medida que crece el parque industrial en nuestro país, a causa del desarrollo económico y al aumento de la población. Más conocidos como Riles (Residuos Industriales Líquidos), las aguas residuales producidas a partir de actividades industriales, han generado amplio impacto en nuestra población y medio ambiente. Ésta situación derivó a que las autoridades definieran normativas para establecer las concentraciones máximas de parámetros relevantes respecto a la contaminación de las aguas, considerando el cuerpo receptor final. La aparición de éstas normativas, produjo que las empresas consideraran la introducción de soluciones respecto a las cargas líquidas que se generan en sus procesos. Es así como han sido incorporados tratamientos de Riles cuyas eficiencias, tamaños, tipos y costos no siempre cumplen con las expectativas del cliente. A continuación, el Área de Tecnología de Consultora Better presenta soluciones específicas para industrias que generan Riles con alta carga orgánica y que requieren de altas eficiencias de remoción en espacios reducidos con bajos costos de mantención. Dublé Almeyda 1506, Ñuñoa, Santiago Tel: (56-2) 236 105 96 info@better.cl - www.better.cl 1. ¿Qué son los RILES? Los Riles corresponden a residuos industriales líquidos, es decir, son aguas de desecho generadas por establecimientos industriales como resultado de un proceso, actividad o servicio dado. Contienen características diferentes unos de otros, que se encuentran determinadas de acuerdo a los procesos a los cuales se asocian, existiendo por ejemplo los de alto contenido en carga orgánica, los con alto contenido de metales o los que cuentan con alta carga inorgánica. En esta oportunidad analizaremos Riles que requieren de tratamiento debido a su alto contenido orgánico. 2. ¿Por qué tratar RILES? Los Riles como fueron mencionados anteriormente, presentan diversas características, las cuales dependen de los compuestos utilizados en el proceso productivo. Es así como es posible encontrar Riles con alta presencia de sales, aguas ácidas/ básicas, o de alta carga orgánica, los cuales podrían afectar nocivamente las aguas del receptor. A continuación, exponemos los principales efectos de las aguas residuales sobre los posibles receptores: Efectos en aguas de alcantarillado: - Corrosión y obstrucción de las redes alcantarillado. - Generación de gases tóxicos. - Efectos en plantas de tratamiento de aguas servidas. Efectos en aguas superficiales y subterráneas: - Efectos sobre la flora y fauna acuática de los ríos, lagos y cauces naturales. - Efectos sobre la agricultura y al mismo tiempo sobre animales y seres humanos, debido al consumo directo e indirecto con aguas contaminadas (frutas, vegetales, etc.). 3. ¿Cuáles son las características de los Riles con alta carga orgánica? Las características de los Riles varían de acuerdo al proceso industrial que los genera y a los compuestos participantes en las reacciones químicas. En el caso de las actividades industriales que generan Riles con alta carga orgánica, estas suelen estar asociadas a variados rubros como por ejemplo, alimenticios, químicos y cosméticos. Cada actividad mencionada genera concentraciones variables pero siempre centradas en parámetros característicos de compuestos orgánicos (DBO5, DQO, SST, etc.) Dublé Almeyda 1506, Ñuñoa, Santiago, Tel: (56-2) 2 361 05 96 info@better.cl - www.better.cl 2 A continuación, se exponen tanto las actividades industriales que generan emisiones con alta carga orgánica como las características de sus Riles: - Procesamiento de frutas y verduras: Definida principalmente por actividades relacionadas con la producción de mermeladas, jugos y productos en conserva. Las aguas residuales que genera la actividad, se caracterizan por contener alta carga orgánica debido al aporte de azúcares y de residuos secundarios en descomposición (provenientes de los componentes utilizados), lo que se evidencia por valores altos en DBO5, DQO y Sólidos Totales (solubles y sedimentables). También es posible encontrar la presencia de agentes químicos (detergentes), utilizados para la limpieza de la materia prima. - Producción de bebidas: Definida principalmente por actividades en las cuales se produce la gasificación y la introducción de aditivos (colorantes, saborizantes, etc.). Se caracteriza por contener alta carga orgánica, causada principalmente por la adición de jarabes concentrados lo que es posible observar por medio de los altos valores de DBO5, DQO, Solidos Totales (solubles y sedimentables) encontrados. - Procesamiento de animales: Basado en la producción, faena y envasado de carne (aves, bovinos). Se caracteriza por alto contenido orgánico (grasas y aceites), e inorgánico (detergentes) provenientes de procesos de limpieza del producto. Se suma a esto, la eliminación de proteínas y mucoproteínas generadas a partir del proceso de faenamiento. Esta condición es posible de ser observada por medio de los altos valores obtenidos en DBO5, DQO, aceites, grasas y Solidos totales (solubles y sedimentables). - Producción de cosméticos: Basado en la producción de artículos de tocador, detergentes, tinturas, etc. Las aguas residuales provenientes del proceso se caracterizan por contener altos niveles de detergentes, alcoholes, nitrógeno (amoniacal), solidos solubles y sedimentables. - Productos lácteos: Basado en la producción y procesamiento de derivados de la leche. Se caracteriza por generar aguas residuales con alto contenido de materia orgánica definida por altos valores de aceites, grasas, sólidos solubles y sedimentables. 4. Normativa Chilena vigente que regula las descargas de Riles. Considerando tanto la problemática ambiental existente, como los riesgos a los cuales se expone al medio ambiente al recibir aguas residuales proveniente de actividades industriales, actualmente existen las siguientes normativas de emisión de Riles de acuerdo al cuerpo receptor final: I. D.S. N° 609 Ministerio de Obras Públicas, año 1998 “Establece norma de emisión para la regulación de contaminantes asociados a las descargas de residuos industriales líquidos a sistemas de alcantarillado”. Determina las máximas concentraciones permisibles que debe tener el agua residual para descargar en servicios de alcantarillado. Esta normativa considera generación de Riles por actividades que cuenten o que prescindan de plantas de tratamiento previo al vertido. Dublé Almeyda 1506, Ñuñoa, Santiago, Tel: (56-2) 2 361 05 96 info@better.cl - www.better.cl 3 ii. D.S.90 Ministerio Secretaría General de la Presidencia, año 2001: “Establece norma de emisión para la regulación de contaminantes asociados a las descargas de residuos líquidos a aguas marinas y continentales superficiales” iii. D.S. 46 Ministerio Secretaría General de la Presidencia 2003: “Establece norma de emisión de residuos líquidos a aguas subterráneas”. Considerando la necesidad de tratamiento de las emisiones generadas, junto a las disposiciones legales presentadas por la autoridad, a continuación se detallan algunas tecnologías convencionales utilizadas actualmente en el tratamiento de aguas residuales. 5. Tecnologías convencionales para el Tratamiento de Riles Las actuales tecnologías existentes para los tratamientos de aguas, consideran soluciones de variados tipos de acuerdo a los contaminantes presentes y a su concentración. Dentro de los típicos tratamientos de aguas residuales podemos mencionar los de tipo mecánicos, físicos y biológicos operando de forma individual o por medio de la combinación de estos. A continuación se describen algunas de estas tecnologías y su clasificación dentro del tipo de tratamiento: - Pre tratamiento: Basado principalmente en la reducción de sólidos y grasas con el fin de facilitar la correcta operación de los procesos posteriores. Como ejemplo de tratamientos se encuentran tamices, desengrasadores y desarenadores. - Tratamiento Primario: Basado en procesos físico químicos en los cuales se propicia la eliminación de sólidos en suspensión por medio de procesos de coagulación y floculación. Como ejemplo de estos procesos, están los tanques ecualizadores, tanques clarificadores, floculadores, etc. - Tratamiento secundario: Tratamientos basados en procesos biológicos que por medio de la actividad de microorganismos, produce la degradación del material orgánico en reacciones aeróbicas como anaeróbicas. Dependiendo de la carga de materia orgánica, es posible su clasificación en tratamientos biológicos de alta carga o de baja carga. - Tratamiento terciario: Tratamientos basados en procesos fisicoquímicos que permiten mejorar las cualidades del agua para su posterior vertimiento. Se suelen encontrar como los clarificadores, deshidratadores de lodos, etc. 6. ¿Cuáles son las limitantes de las tecnologías convencionales? Los actuales tratamientos de aguas residuales, si bien pueden cumplir con las eficiencias requeridas, presentan falencias en otros aspectos como por ejemplo: - Espacios para desarrollar y operar la planta de tratamiento: Los espacios definidos para la instalación de la Planta suelen ser reducidos. - Automatización de los tratamientos: Los tratamiento suelen no contener la suficiente automatización requerida, lo que obligaría a contar con la supervisión de un técnico en terreno. Dublé Almeyda 1506, Ñuñoa, Santiago, Tel: (56-2) 2 361 05 96 info@better.cl - www.better.cl 4 - Eficiencias de acuerdo a lo requerido: No se lograría el cumplimiento de las eficiencias según lo requerido. Estas carencias reducen la confianza en la tecnología y al mismo tiempo encarecen los costos finales, produciendo en las empresas la búsqueda de tecnologías que aseguren el desarrollo de los procesos de forma ideal. Considerando las necesidades de nuestros clientes, Consultora Better junto a su representada en Chile, la empresa alemana DAS Environmental Expert, presenta a continuación tecnología para el tratamiento de aguas residuales de alta carga orgánica, con alta eficiencia utilizando espacios reducidos. 7. Tecnología de Bioreactores para el Tratamiento de Aguas Residuales La Tecnología de Bioreactores TFR (Trickle-Flow Biotechnology, Principio de flujo por goteo) desarrolla su funcionamiento por medio de la actividad de factores biológicos que permiten la biodegradación de la materia orgánica contenida en los Riles. El Bioreactor TFR, utiliza como soporte material granulado fino, poroso y de baja densidad, el cual permite en pocos días, el crecimiento de una manera muy activa de las diferentes generaciones de microorganismos con alta adaptabilidad (biofilm). Funcionamiento del bioreactor El proceso comienza con la introducción de los Riles al tanque de sedimentación donde se producirá la separación de sólidos (o lodos) por efecto de la gravedad. Posterior a este paso, se introducen las aguas residuales al reactor biológico, lugar en el cual se desarrollará el proceso de biodegradación por medio de la acción de agentes biológicos. El agua ya tratada es redirigida hacia tanques acumuladores, para su posterior vaciamiento al receptor final. Los lodos generados y acumulados en el bioreactor serán evacuados para su posterior tratamiento (actividad definida por cada empresa). A continuación se muestra el esquema del proceso. Figura N° 1: Esquema sintetizado del proceso Dublé Almeyda 1506, Ñuñoa, Santiago, Tel: (56-2) 2 361 05 96 info@better.cl - www.better.cl 5 A diferencia de los sistemas de aguas residuales implementados habitualmente, el lecho del material de soporte se encuentra ubicado en un cuerpo de agua abierto por lo cual es posible administrar cantidades suficientes de oxígeno de manera sencilla. El flujo de entrada de aguas residuales constante que fluye sobre el lecho a través del material de soporte, se airea por medio de aire ambiente suministrado por un ventilador y fluye en dirección contraria al agua a tratar Actividad de microorganismos La actividad que desarrollan los microorganismos sobre la materia orgánica contenida en las aguas residuales, se desarrolla por procesos de oxidación en medios aeróbicos (con suministro de aire al sistema). Toda la actividad desarrollada por los microorganismos, se realiza sobre el Biochip utilizado como material de soporte, proporcionando condiciones ideales para la proliferación de microorganismos dentro del bioreactor, al igual que permite el desarrollo de las reacciones bioquímicas asociadas y necesarias para la biodegradación. Los microorganismos asociados al proceso suelen ser bacterias y protozoos encargados de la degradación de la materia orgánica presente y de la excreta de sustancias favorecedoras de procesos de sedimentación. La reacción asociada al proceso de biodegradación se expone a continuación: CXHY O2 + O2 → CO2 + H2O A continuación se esquematiza la labor del soporte sobre los microorganismos: Figura N° 2: Proceso de oxidación desarrollado en el material de soporte (Biochip) Fuente: DAS Environmental Expert. Dublé Almeyda 1506, Ñuñoa, Santiago, Tel: (56-2) 2 361 05 96 info@better.cl - www.better.cl 6 8. ¿Qué ventaja tiene la Tecnología TFR sobre los tratamientos convencionales? La tecnología de bioreactores TFR presenta las siguientes ventajas por sobre las tecnologías de tratamiento de aguas convencionales: - Bajos costos de operación y mantención. Funcionamiento en automático y manual. Materiales plásticos de alta resistencia. Proceso estable. Operación segura con bajas cargas. Baja generación de lodos biológicos. Funcionamiento en espacios reducidos. 9. Experiencia con Tecnología de Bioreactores TFR Algunas de las tantas experiencias que ha tenido nuestra representada en Chile, la empresa DAS Environmental Expert. en el tratamiento de aguas industriales, han sido principalmente relacionados con la producción de alimentos y del área cosmética, las cuales se exponen a continuación: a) Industria alimenticia generadora de productos lácteos. Ubicación: Vietnam (2011) Suministro: 4.2 m³/h; 100 m³/d; 3 250 mg/l DQO Objetivo: < 80 mg/l DQO; llave en mano Eficiencia: > 98% Los valores observados, posterior a la instalación de los 2 bioreactores en la planta y referentes a DQO, implicaron disminución del parámetro por sobre el 98%. Dublé Almeyda 1506, Ñuñoa, Santiago, Tel: (56-2) 2 361 05 96 info@better.cl - www.better.cl 7 b) Industria alimenticia generadora de productos lácteos. Ubicación: Uruguay (2008) Suministro: 16.2 m³/h; 390 m³/d; 3 000 mg/l DQO Objetivo: < 1 200 mg/l DQO Eficiencia: > 60% Como es posible observar, por medio de 2 bioreactores se produjo un porcentaje de remoción respecto al valor de la DQO, mayor al 60%. c) Industria alimenticia procesadora de papas. Industria: Papas, Alemania (2011) Suministro: 9.6 m³/h; 230 m³/d; 5 500 mg/l DQO Objetivo: Eficiencia: < 1 200 mg/l DQO > 78% Por medio de los 3 reactores instalados fue posible disminuir en porcentajes sobre el 78% el valor de la DQO. Para finalizar, es necesario recordar que las tecnologías representadas cuentan con certificaciones internacionales y eficiencias probadas como las expuestas anteriormente. Dublé Almeyda 1506, Ñuñoa, Santiago, Tel: (56-2) 2 361 05 96 info@better.cl - www.better.cl 8 En atención a todos los antecedentes anteriormente expuestos, lo invitamos a contactarse con nosotros en caso de cualquier duda y/o necesidad de esta tecnología aplicables a industrias generadoras de aguas residuales. Para mayor información referente a la tecnología que dispone Better Environmental Technologies, puede consultar nuestro sitio web o contactarnos en la dirección y teléfonos definidos en el pie de página. 10. Referencias • DAS Environmental Expert. 2013. • Ministerio de Obras Públicas D.S. N° 609 “Establece norma de emisión para la regulación de contaminantes asociados a las descargas de residuos industriales líquidos a sistemas de alcantarillado”, 1998. • Ministerio Secretaría General de la Presidencia D.S.90 “Establece norma de emisión para la regulación de contaminantes asociados a las descargas de residuos líquidos a aguas marinas y continentales superficiales“, 2001. • Ministerio Secretaría General de la Presidencia D.S. 46 “Establece norma de emisión de residuos líquidos a aguas subterráneas“,2003. Better Consultores Valor y Sustentabilidad Dublé Almeyda 1506, Ñuñoa, Santiago, Tel: (56-2) 2 361 05 96 info@better.cl - www.better.cl 9