EXPERIENCIA PRACTICA SOBRE EL TRATAMIENTO ANAEROBIO Y CONTROL DE OLORES EN EFLUENTES DE LEVADURA.

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1 TB14-C63 EXPERIENCIA PRACTICA SOBRE EL TRATAMIENTO ANAEROBIO Y CONTROL DE OLORES EN EFLUENTES DE LEVADURA. CONIL Ph., MARTINEZ M., y ZAMORANO J.P. (1996) BIOTEC Cali Colombia colombia@bio-tec.net RESUMEN : La empresa NABISCO ROYAL COLOMBIANA encomendó a BIOTEC el diseño, construcción y puesta en operación llave en mano de una planta de tratamiento para los efluentes de su fábrica de levaduras en Palmira en Colombia. Los efluentes de levadura se caracterizan por sus altas concentraciones orgánicas, la gran proporción de DQO dura, o sea no biodegradable, y el alto contenido en sulfatos del efluente (aprox. 1.8 ppm). Estos sulfatos se transforman en sulfuros en el curso de la fermentación anaerobia, reduciendo la actividad metanogénica del lodo, y creando efectos secundarios de corrosión y olores. A continuación se describe el tipo de planta construida, con enfoque a los sistemas de control de olores, metodología y resultados de la puesta en operación. PALABRAS CLAVES : Aguas residuales, levaduras, sulfatos, sulfuros, H2S, olores. INTRODUCCION : La materia prima para la fabricación de levaduras es la melaza de caña, que contiene altos niveles de sulfatos. Dentro del proceso de fabricación se utiliza adicionalmente ácido sulfúrico, que incrementa adicionalmente los niveles de sulfatos en los efluentes de la fábrica. Estos sulfatos son el factor limitante para el tratamiento anaerobio de los efluentes de levadura, pues son utilizados por las bacterias sulfato-reductoras, dando lugar a la formación de H2S, el cual es un agente tóxico para la fermentación, tóxico para la salud humana, corrosivo, y de olor nauseabundo (huevos podridos). NABISCO tiene su fábrica de levaduras en el casco urbano de la ciudad de Palmira, y por solicitud de la C.V.C. (Autoridad Ambiental de la región), decidió implementar un sistema de tratamiento de los efluentes.

2 A pesar de las dificultades debidas a las altas concentraciones en sulfatos, NABISCO escogió la tecnología anaerobia para la descontaminación de los efluentes de la fábrica de levaduras, por sus menores costos de inversión y de operación, teniendo en cuenta que hoy en día se cuentan con novedosos sistemas de control de olores que permiten construir plantas de tratamiento en medio de ciudades sin generar molestia al vecindario. DISEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO : La carga contaminante de la fábrica era de unas 11 toneladas de DQO por día, con 7 provenientes del área de separación de la levadura (centrífugas). Llegamos a la conclusión que las 4 toneladas adicionales provenían básicamente del lavado de los tanques de melaza, y podían ser evitadas con la implementación de sistemas de recirculación de las aguas de lavado dentro de la fábrica. El diseño se hizo para 7 toneladas de DQO por día : 7 m3/día con una DQO promedia de 1. ppm. Sin contar con la posibilidad, por razones de tiempo, de proceder a pruebas piloto previas para evaluar la carga orgánica máxima de un sistema UASB con estos efluentes problemáticos, BIOTEC propuso construir unos reactores de 1. m3, que en el peor de los casos estarían en condición de procesar 3.5 T de DQO por día, o sea 5 % de la contaminación de la fábrica, y en el mejor de los casos alcanzarían a procesar la totalidad de los efluentes (carga de 7 kg DQO/m3-día). El diseño incluyó : - Construcción de una red nueva de alcantarillado desde el área de separación (centrífugas) hasta el lote de la planta de tratamiento, para no tener que manejar los altos caudales de agua casi limpia de lavado de pisos. - Tanque de regulación del caudal, requerido por el sistema de trabajo por baches de una fábrica de levaduras. - Estación de bombeo (11 a 22 L/s) - Sistema de inyección de nutrientes - Tanque de soda para neutralizar el afluente de los reactores - Dos reactores UASB de 5 m3 de volumen c/u - Un desgasificador del efluente de los UASB, para evitar liberación de H2S en el desagüe de la planta y en el alcantarillado municipal - Un filtro biológico de remoción de H2S del biogas - Un gasómetro para regular el caudal y presión del biogas

3 - Una tea para la combustión del biogas (en una primera etapa,, antes de inyectar el gas en las calderas de la fábrica) - Un sistema de control de olores que consta de un grupo de ventilación que extrae el aire contaminado (con H2S) de diferentes puntos y lo envía a filtros de compost para su tratamiento y desodorización - Bodega, laboratorio, oficinas e integración paisajística INOCULACION : Se procedió a la inoculación de los reactores en Julio/95, con 3 m3 de lodo anaerobio, provenientes de otras plantas puestas en operación por BIOTEC en la región. Sin embargo, con excepción de un lodo de un reactor UASB en una industria papelera, estos lodos no tenían aptitud alguna para tratar efluentes con altas concentraciones de sulfatos, de tal modo que fue necesario proceder a su adaptación al nuevo sustrato. PUESTA EN OPERACION : Para adaptar el inóculo a la alta concentración en sulfatos del efluente, se alimentó inicialmente los reactores con afluente muy diluido, y se redujo paulatinamente la dilución hasta llegar en 3 meses a alimentar los reactores con la cerveza cruda. Una vez logrado este objetivo se incrementó paulatinamente la carga diaria de los reactores, desde.5 hasta 3.5 kilos de DQO/m3-día. La puesta en operación ha sido interrumpida en varias oportunidades durante los primeros 12 meses, por quejas del vecindario sobre olores, primero en el aire (Dic./95) y posteriormente en el alcantarillado municipal (olor que entraba en las casas vía sus desagües). Estas quejas, generalmente justificadas, retrasaron la puesta en operación y obligaron a tomar estrictas medidas de control. CONTROL DE OLORES : En una primera etapa (segundo semestre 1995) se procedió a una desgasificación del efluente del UASB en una torre empacada, a contra-corriente de un caudal alto de aire, que

4 era posteriormente tratado en filtros de compost. La desgasificación del efluente era muy eficiente, pero el aire saliente (12 L/s) llegaba a los filtros de compost con una concentración en H2S de 2. ppm, lo que causaba su rápida acidificación, así como emanaciones exageradas de olores en el ambiente a pesar de un buen rendimiento de los filtros (más de 9 %). En una segunda etapa, para evitar la sobrecarga en H2S de los filtros de compost, se desgasificó el efluente tratado con un caudal bajo de aire, que se incineraba en mezcla con el biogas. Permitió reducir la concentración en H2S a la entrada de los filtros de compost de 2. ppm a 2 ppm, y lograr así eficiencias de remoción de los filtros del 98 al 1 % (emanaciones finales de a 1 ppm). Sin embargo la desgasificación en sí desmejoró, y se empezaron a presentar emanaciones de H2S en el alcantarillado municipal, que suscitaron quejas de algunos vecinos ubicados a cuadra y media, y en cuyas casas los desagües no contaban con sifón. A raíz de estas quejas prestamos mayor atención a las emanaciones de H2S en el alcantarillado municipal y medíamos diariamente su concentración en varios puntos y en diferentes momentos. Recibimos la colaboración de los vecinos para proceder a esta campaña de mediciones. Para remediar a este inconveniente se construyeron implementos adicionales de control de olores, se optimizó el funcionamiento del desgasificador, y se está adicionalmente trabajando en la complementación del desgasificador por una Unidad biológica de remoción de los sulfuros (transformación en azufre elemental). A la fecha esta Unidad tiene una eficiencia del 35 %, que esperamos optimizar en los próximos meses, hasta llegar al 9 %. MANEJO DEL BIOGAS : El biogas es recolectado de las campanas de los UASB y de las áreas de sedimentación (cubiertas), y es tratado en un filtro biológico para reducir su concentración en H2S (eficiencia del 6 % a la fecha). Un gasómetro regula el caudal y la presión de alimentación de la tea. A finales del año 1997 se afinará el tratamiento del H2S del biogas, y se enviará el gas a la caldera para sustituir parcialmente el fuel-oil.

5 RESULTADOS Dentro de la evolución del sistema se obtuvieron los siguientes resultados de los diversos parámetros analizados en el periodo de Julio a Agosto de Tabla 1 Concentración de carga orgánica, AGV/AK y H2S en el Alcantarillado municipal de Palmira. Carga Orgánica AGV AK PK H2S Semanas (kgdqo/ m3xdía) (meq/l) (meq/l) ppm Julio Julio 8-13 Julio 15-2 Julio Julio 29-3 Ag Agosto 5-1 Agosto Agosto La relación AGV/AK se mantuvo en un buen rango. Las concentraciones de H2S en el alcantarillado muestran una buena disminución en comparación con el inicio del arranque (Agosto de 1995).

6 Cantidad de solidos (kg ) Figura 1. Relación de Carga orgánica aplicada al sistema (Julio - Agosto) CARGA APLICADA AL SISTEMA kg DQO/m3xdía semana 3 semana 5 semana 7 semana PERIODO JULIO - AGOSTO 1996 La carga orgánica aplicada al sistema tuvo un incremento gradual partiendo de.89 kg DQO/m3xdía hasta llegar a 3.4 kg DQO/m3xdía En la tabla 2. se resumen las remociones obtenidas en Planta en el periodo de Julio - Agosto incluyendo concentraciones en DQO y sistema de control de olores En la tabla 3 se observa la evolución del perfil de lodos del Reactor 1 y Reactor 2 desde el inicio del arranque de la planta. Figura 2. Sólidos totales y volátiles del reactor 2. CANTIDAD TOTAL DE LODO ( ST Y SV ) REACTOR sep-2 nov-8 abril 8 agosto 5 Fechas kg ST reactor kg SV reactor

7 Volumen Acumulado de Volumen acumulado de Figura 3. Actividad metanogénica CH ACTIVIDAD METANOGENICA. REACTOR N 1 PRIMERA ALIMENTACION y = x R 2 = Tiempo (horas) AME=.197 g DQO CH 4 /g SSVxdía CH4 ACTIVIDAD METANOGENICA LODO REACTOR Nº1 SEGUNDA ALIMENTACION y = 3.657x R 2 =.975 AME=.262 g DQO CH 4 /g SSVxdía Tiempo (horas) Figura 4. Concentración de H2S en el alcantarillado Municipal. CONTROL DE OLORES Concentración de H2S en el alcantarillado municipal ppm H2S semana 3 semana 5 semana 7 semana Semanas PERIODO JULIO - AGOSTO 1996

8 CONCLUSIONES : Los parámetros de control permitieron un monitoreo riguroso de la planta, y en términos generales se mantuvieron dentro de los rangos normales de toda planta anaerobia trabajando en condiciones estables. La eficiencia de remoción promedia en DQO (factor limitante) es del 6 %, lo que es un resultado excelente teniendo en cuenta la alta fracción de DQO dura (no biodegradable) en el desecho. La actividad metanogénica llega a.2 kg DQO/kg SSV-día, lo que es aceptable teniendo en cuenta el alto porcentaje en sulfatos del afluente. No se puede esperar más hasta no poner en operación el sistema de recirculación parcial del efluente tratado (y de-sulfurado) del UASB (Proyecto para 1997). Los filtros de compost tiene un desempeño ejemplar con eficiencias de casi el 1 %, mientras las unidades biológicas de remoción de sulfuros en el efluente del UASB y en el biogas tienen remociones limitadas (respectivamente 35 y 6 %). En Agosto las emanaciones de H2S en el alcantarillado eran todavía excesivas ( a 23 ppm), y es el mayor punto de trabajo a la fecha. Gracias a la escogencia de materiales resistentes a la corrosión, no hubo seña alguna de corrosión después de 12 meses de operación. Con efluentes tan particulares como los de la industria de levadura, que tienen una alta concentración en sulfatos, este parámetro se vuelve el factor limitante tanto para el diseño (estructuras tapadas, escogencia de materiales, recubrimientos epóxicos, control de olores) como para el arranque (por diluciones graduales) y la operación de la planta de tratamiento (medición diaria de H2S en varios puntos). Para el éxito de una planta de tratamiento de estos efluentes se requiere incluir en el diseño : - unidades de remoción de sulfuros, tanto en el biogas como en el efluente tratado - un sistema completo de control de olores

9 Para evitar los altos costos de operación de una remoción de los sulfuros en agua y H2S en aire por los medios químicos tradicionales (lavado con soda cáustica), BIOTEC incluyó en la planta de NABISCO en Palmira, 3 unidades biológicas de remoción : Filtro Biológico para el biogas, Unidad biológica para el efluente del UASB, y Filtros de Compost para el aire contaminado succionado por el ventilador. Si bien no se ha logrado todavía una eficiencia óptima de remoción de sulfuros y ausencia total de liberación de H2S, la situación actual es aceptable en cuanto a olores, y sigue mejorándose mes tras mes con el esfuerzo y dedicación de todos AGRADECIMIENTOS : A las empresas NABISCO ROYAL COLOMBIANA y BIOTEC COLOMBIA S.A. por haber permitido el uso, procesamiento y publicación de los criterios de diseño y resultados operativos de esta planta de tratamiento. BIBLIOGRAFIA : - CIFTCI T. and OZTURK Y. (1995) : Nine years of full-scale anaerobic-aerobic treatment experiences with fermentation industry effluents. Wat. Sci. Tech. 32 # 12, POLINARSKI M.E. (1991) : Anaerobic Treatment of yeast plant effluent in fermentation reactor system compared with an upflow filter system. Wat. Sci. Tech. Vol 24 # 7, VAN DER MERWE M and BRITZ T.J. (1993) : Anaerobic treatment of baker s yeast factory effluents using an anaerobic filter and a hybrid digester. Bioresource Technology 43,