Anexo A: Caracterización de corrientes residuales

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1 Anexo A: Caracterización corrientes residuales industriales Pág. iii Anexo A: Caracterización de corrientes residuales industriales A.1. Introducción... v A.2. Caracterización genérica agro-industrias...vi A.3. Caracterización sustratos por distintas fuentes...viii A.4. Aguas residuales en mataderos... x A.5. Aguas residuales en destilerías alcoholeras e industrias azucareras...xii Referencias bibliográficas...xiv

2 Pág. iv Anexo A: Caracterización corrientes residuales industriales

3 Anexo A: Caracterización corrientes residuales industriales Pág. v A.1. Introducción En este anexo se facilitan las caracterizaciones de distintas corrientes residuales. Estas corrientes presentan unas características tipo, aún así estas variarán en función de la zona, el proceso industrial y otros muchos factores. Estas caracterizaciones servirán pues para dar una noción sobre las características generales del influente a tratar con la digestión anaerobia. Para implantar una planta será recomendable caracterizar concretamente el influente usando las plantas a pequeña escala que se describen en el Anexo B.

4 Pág. vi Anexo A: Caracterización corrientes residuales industriales A.2. Caracterización genérica agro-industrias Existen multitud de residuos agro-industriales. Normalmente se diferencia entre las aguas residuales, altamente cargadas de materia orgánica disuelta (DQO y DBO), y residuos como sólidos orgánicos, con un contenido alto de humedad. En la siguiente tabla se presentan algunos ejemplos de producciones de gas para residuos agro-industriales. Estos parámetros serán necesarios para el dimensionado del sistema de digestión anaerobia. [3] Tiempo de Carga del Porcentaje de Producción de gas Sector industrial retención digestor eliminación [días] [kg/día m 3 ] [m 3 /kg] [m 3 /m 3 día] [%] Matadero 0,5-0,8 1,2-3,5 DQO 0,3-0,5 DQO 0,1-2,4 80 DQO Frutos y vegetales 32 0,8-1,6 SV 0,3-0,6 SV - - Extracción aceite oliva ,2-1,5 ST 0,7 DBO DBO Quesería 2-5 6,4 DBO 0,9 DBO 5,5 92 DBO Almidón de patata - 7,5 DQO 0,3-0,4 DQO DBO Fabrica levadura 0,5-0,7 1-8 DQO - 0, DQO Refino azúcar 0, ,5 DQO DQO Procesado leche 3,4-7,4 0,7-2 SV 0,1-0,1 SV DBO Derrames de melaza 10 3,9 SV 0,9 SV 3,5 97 DBO Destilado de melaza 1,2-3,5 183 DQO 0,6 DQO 6, DQO Cervecera 2,3-10 1,8-5,5 ST 0,3-0,3 ST - - Peletería 0,5 2,7-31,9 DQO DQO Basura orgánica y alcantarillado 11-22,5 1,2-3,1 SV 1 SV - - Basura orgánica ,7-3,2 SV 0,1-0,1 SV - - Granja de ganado ,5-2,5 SV 0,2-0,4 SV 0,6-1,4 - Granja de cerdos ,8-4,1 SV 0,1-0,5 SV 0,8-2,1 - Granja de caballos ,6-3,6 SV 0,2-0,5 SV 0,7-1,8 - Alcantarillado ,2-4,5 SV 0,1-0,6 SV 0,8-1,5 - Tabla A.1. Parámetros característicos en diferentes sectores industriales Dónde: SV sólidos volátiles DQO demanda química de oxígeno DBO demanda biológica de oxígeno ST sólidos totales

5 Anexo A: Caracterización corrientes residuales industriales Pág. vii Por último, una tabla que muestra el ratio de producción de gas y el contenido en metano de varios sustratos después de días de tiempo de retención y una temperatura de proceso de unos 30ºC aproximadamente. [4] Sustrato Ratio gas (l/kg SV) Contenido en metano (%) Estiércol de cerdo Estiércol vacuno Excretas de aves de corral Estiércol de caballo Excretas de oveja Estiércol de corral Paja de trigo Paja de centeno Paja de cebada Paja de avena Paja de maíz Paja de colza 200 Paja de arroz Cáscaras de granos de arroz 105 Lino 360 Césped Bagazo 165 Retana 405 Cañas, juncos 170 Trébol Residuos vegetales Restos de papas Restos o azúcar de remolacha Hojas de girasol Residuos de agricultura Semillas 620 Cáscaras de cacahuete 365 Hojas caídas Jacinto de agua 375 Algas Fangos de alcantarillado Tabla A.2. Ratios de producción de gas y contenido en metano

6 Pág. viii Anexo A: Caracterización corrientes residuales industriales A.3. Caracterización sustratos por distintas fuentes Para tener una orientación del contenido de nitrógeno y carbono de distintos sustratos biodegradables, se presenta el cuadro 4 valores aproximados experimentales recopilados de varias fuentes. [5] Fuente Materia biodegradable N en [%] C/N Maramba, Felix: Biogas and Waste Recycling The Phillipine Experience; Metro Menila, Phillipines, 1978, p.43 Barnett, A. et al. : Biogas Technology in the Third World ; Ottawa, Canada, 1978, p.51 Kaltwasser, Bernd: Biogas; Wiesbaden, FRG, 1980, pg A. Estiércol animal Cerdos 2,8 13,7 Vacas 1,8 19,9 Pollos 3,7 9,65 Patos 0,8 27,4 B. Residuos domésticos Excrementos humanos 7,1 6,72 Restos de pollo 1,9 28,6 C. Residuos cosecha Tallo de maíz 1,2 56,6 Paja de arroz 0,7 51 Mazorca de maíz 1 49,9 Cáscaras de cacahuete 1,7 31 Césped 1,07 - Bagazo 0,4 - D. Otros Plantas acuáticas 2,9 11,4 Adornos vegetales 2,5 15,7 Excrementos humanos Estiércol de vaca 1,7 18 Estiércol de pollo 6,3 7,3 Estiércol de caballo 2,3 25 Heno, césped 4 12 Heno, alfalfa 2,8 17 Alga marina 1,9 79 Paja de trigo 0,5 150 Bagazo 0,3 150 Aserrín 0, Excrementos humanos 6 5,9-10 Estiércol de vaca 1,7 16,6-25 Estiércol de cerdo 3,8 6,2-12,5 Excrementos de pollo 6,3 5-7,1 Estiércol de caballo 2,3 25 Estiércol de oveja 3,8 33 Heno 4 12,5-25 Algas 1,9 100 Paja de trigo 0, Bagazo 0,3 140 Aserrín 0, Col, repollo 3,6 12,5 Tomates 3,3 12,5 Mostaza 1,5 25 Piel de patata 1,5 25 Paja de arroz 0,6 67 Paja de maíz 0,8 50 Hojas caídas 1 50 Cáscaras de soja 1,3 33 Brotes de cacahuete 0,6 20 Tabla A.3. Contenido en nitrógeno y carbono para distintos sustratos Otros valores los encontramos en [3] y se detallan en las tablas a continuación. Una primera tabla con los ratios C/N de distintos residuos y una segunda tabla de ratios de producción de gas por tipo de sustrato.

7 Anexo A: Caracterización corrientes residuales industriales Pág. ix Sustrato C/N Orina 0,8 Estiércol de vaca Estiércol de cerdo 9-13 Estiércol de pollo 5-8 Estiércol de cabra/oveja 30 Excrementos humanos 8 Paja de cereal Paja de maíz HIERBA FRESCA 12 Jacinto de agua Residuos vegetales 35 Tabla A.4. Ratios C/N SUSTRATO Rango ratio de Ratio medio de gas [l/kg SV] gas [l/kg SV] Estiércol de cerdo Estiércol de vaca Estiércol de caballo Estiércol de oveja Estiércol de establo Cereales Paja de maíz Paja de arroz Césped Bagazo Residuos vegetales Jacinto de agua Algas Alcantarillado Tabla A.5. Rango y ratio de producción de gas Dónde SV son los sólidos volátiles del sustrato.

8 Pág. x Anexo A: Caracterización corrientes residuales industriales A.4. Aguas residuales en mataderos Los vertidos de la industria cárnica generan múltiples problemas de contaminación del medio. Presentan un alto contenido en materia orgánica (DQO y DBO 5 ), grasas, sólidos en suspensión y nutrientes (nitrógeno y fósforo). Estos valores se facilitan en la siguiente tabla. [1] Parámetros Consumo de agua (litros/animal) Cerdos Ganado bovino Ganado caprino Pollo Embutidos DQO 4,000-7,000 5,000-12,000 4,000-8,000 2,500-3,500 2,000-4,000 DBO 1,200-2,500 3,000-7,000 2,000-5,000 1,500-2,500 1,200-2,500 NTK Grasas SST 300-1, , , ,000 Tabla A.6. Parámetros característicos agua residual mataderos Son el nitrógeno y el fósforo los que provocan problemas de eutrofización de los canales receptores. La eutrofización es un proceso de evolución temporal en el que el agua enriquecida de oxígeno, provoca un aumento de plantas acuáticas. Esto transforma el canal en zona pantanosa y por último en terreno seco. Este proceso es posible acelerarlo con la adición de nutrientes, como es el caso de los vertidos de mataderos. [1] Un pretratamiento (tamizado y desengrase), junto con un tratamiento biológico (como la digestión anaerobia), nos permitirá obtener unos parámetros de vertido completamente compatibles con la legislación y minimizará el impacto ambiental negativo sobre el ambiente. Pretratamiento: consistirá en la eliminación de los sólidos en suspensión (parámetro SST) y las grasas. Dispondremos de: - Sistema de tamizado: tamiz rotativo, tamices filtrantes o similares - Sistema de desengrase Conseguiremos con ello una rendimiento de eliminación de DQO mínimo del 30% y en SST y grasas del 80%, siempre sin adición de reactivos.

9 Anexo A: Caracterización corrientes residuales industriales Pág. xi Las grasas son el punto crítico de diseño de estos sistemas, puesto que generan problemas de atascamientos en tuberías y elementos mecánicos, en los tratamientos biológicos, puesto que dificultan la difusión de oxígeno y son tóxicos para los microorganismos. [1]

10 Pág. xii Anexo A: Caracterización corrientes residuales industriales A.5. Aguas residuales en destilerías alcoholeras e industrias azucareras La caracterización de esta agua se ha obtenido del estudio del aprovechamiento de aguas residuales de industria azucarera como dilución de las aguas de destilería para su posterior tratamiento anaerobio en un reactor UASB, a la vez que se depurarán las aguas de la industria azucarera en vez de verterlas directamente al medio. [2] Los resultados son pues de casos concretos, aunque siendo el proceso de transformación de la materia prima (cereales o caña de azúcar) a cerveza o azúcar genérico, se podrán tomar las siguientes medidas de parámetros químicos del influente como buenas de forma aproximada. La tabla B.2 es la caracterización de las aguas de la Empresa Mielera Heriberto Duquense, en Remedios, Villa Clara, Cuba. Concretamente se trata de la caracterización de las vinazas de la destilería de alcohol. La tabla A.7. es la caracterización de las aguas del ingenio, industria azucarera, anexa a las instalaciones de la destilería. Parámetro Promedio Desviación estándar Valor máximo Valor mínimo Numero de muestras (n) DQO t (g/l) 71,2 29,27 168,4 26,4 49 DQO c (g/l) 49,94 7,68 63,3 38,4 14 ph 4,47 0,43 6, ST (g/l) 52,67 4,15 68,46 45,47 14 STF (g/l) 12,61 0,9 13,7 11,12 6 STV (g/l) 38,67 4,29 44,25 33,05 6 SST (g/l) 5,14 5,12 18,03 1,42 14 SSF (g/l) 3,39 2,91 8,89 0,91 6 SSV (g/l) 7,59 6,14 17,26 1,47 6 SDT (g/l) 41,97 8,11 52,54 30,7 6 SDF (g/l) 9,23 2,67 12,19 4,18 6 SDV (g/l) 31,08 8,24 40,38 19,1 6 Conductividad 8,36 2,86 13,41 6,6 5 (µs/cm) Sulfatos (g/l) 15,81 29, ,893 6 Nitrógeno (g/l) 0,21 0,10 0,322 0,02 6 Fósforo (g/l) 0,21 0,10 0,41 0,15 6 Calcio (g/l) 0,55 0,34 1,2 0,26 6 STV/ST 0,75 0,02 0,77 0,73 6 SSV/SST 0,82 0,64 2,07 0,28 6 Tabla A.7. Caracterización de las vinazas de la destilería de alcohol

11 Anexo A: Caracterización corrientes residuales industriales Pág. xiii Parámetro Promedio Desviación estándar Valor máximo Valor mínimo Numero de muestras (n) DQO t (g/l) 0,05 8, ,18 67 DQO c (g/l) 7,64 8, ,18 68 ph 5,63 1,43 11,44 2,79 56 ST (g/l) 6,58 4,50 23,1 0,94 39 STF (g/l) 1,31 2,40 11,6 0,12 28 STV (g/l) 5,27 3,15 14,5 1,44 17 SST (g/l) 2,06 2,66 12,6 0,11 27 SSF (g/l) 0,28 0,27 0,95 0,03 16 SSV (g/l) 1,37 1,67 5,75 0,02 16 SDT (g/l) 4,04 2,73 9,54 0,66 16 SDF (g/l) 0,52 0,43 1, SDV (g/l) 3,32 2,23 7,77 0,22 16 Conductividad 0,77 0,39 1,7 0,08 26 (µs/cm) Sulfatos (g/l) 0,34 0,21 0,95 0,11 15 Nitrógeno (g/l) 0,04 0,03 0, Fósforo (g/l) 18,12 29,53 85, Calcio (g/l) 0,27 0,09 8 0,38 0,14 STV / ST 0,86 0,08 0,98 0,66 17 SSV / SST 0,65 0,32 0,97 0, Tabla A.8. Caracterización de las agues residuals del ingenio. Se puede apreciar en estas caracterizaciones que los parámetros químicos del agua varían en distinta medida. Es muy bueno presentar los resultados de las caracterizaciones en formato estadístico, puesto que así se conoce un poco el comportamiento de estos parámetros y si son variables o estables en el perfil de las aguas residuales.

12 Pág. xiv Anexo A: Caracterización corrientes residuales industriales Referencias bibliográficas [1] GARCIA EXPÓSITO, ISAAC, Departamento Técnico de Nilo Medio Ambiente, S.L., IBÉRICA: actualidad tecnológica. Número 469, diciembre de 2003, p [2] OBAYA ABREU, C. et Altres, Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar (ICIDCA). Tecnología del agua, año XXIV, número 249, junio de 2004, p [3] WERNER, U., STÖHR, U., HEES, N.. Biogas Plants in Animal Husbandry. Deutsche Zentrum für Entwicklungstechnologien (GATE), Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ) GmbH [4] INFORMATION AND ADVISORY SERVICE ON APPROPRIATE TECHNOLOGY. GTZ PROJECT. Biogas Digest. Volume II. Biogas Application and Product Development. [ 2.pdf, 12 de abril de 2004] [5] INFORMATION AND ADVISORY SERVICE ON APPROPRIATE TECHNOLOGY. GTZ PROJECT. Biogas Digest. Volume I. Biogas Basics. [ 1.pdf, 12 de abril de 2004]