DISTINTAS TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO PARA LOS RESIDUOS GANADEROS Y DE LAS INDUSTRIAS AGROALIMENTARIAS APLICADOS AL CASO CONCRETO DE CASTILLA Y LEÓN

Transcripción

1 JORNADA DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS GANADEROS Y DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA Cuellar, 26 de junio de 2007 Cristina León n CófrecesC DISTINTAS TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO PARA LOS RESIDUOS GANADEROS Y DE LAS INDUSTRIAS AGROALIMENTARIAS APLICADOS AL CASO CONCRETO DE CASTILLA Y LEÓN

2 ÍNDICE Línea de Tratamiento de Residuos Ganaderos y de la Industria Agroalimentaria. Pasos a seguir para elaborar un buen sistema de tratamiento de los residuos. Revisión de tecnologías de tratamiento: Purines porcinos/aguas de la industria agroalimentaria. Ejemplos de proyectos del itacyl trabajando en esas tecnologías Gallinaza, residuos sólidos agroalimentarios. Ejemplos de proyectos del itacyl trabajando en esas tecnologías

3 Línea de Tratamiento de Residuos Ganaderos y de la industria agroalimentaria Difusión al sector de tecnologías de tratamiento de residuos orgánicos existentes en el mercado y susceptibles de ser adaptadas a Castilla y León. Evaluación continúa de las nuevas tecnologías desarrolladas y se puedan adaptar a sus necesidades. Asesoramiento y formación. Establecer relaciones de colaboración con otros centros de investigación/empresas para: La petición de proyectos de investigación a convocatorias públicas. Realización de asistencias técnicas. Línea de investigación pionera sobre tratamiento de residuos orgánicos: soluciones novedosas, fáciles de manejar y económicas para los usuarios.

4 LAB. DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS DEL ITACYL Sistema de Gestión de la Calidad en el laboratorio según la Norma Analíticas físico-químicas completas de residuos. ph, conductividad, humedad ST, SV, SST, SSV DQO, DBO 5 NKT, N-NH 4+, N-NO 3-,N-NO 2 - P-PO 4 3- Cu, Zn, K, Cl -, SO 3 2- Montajes experimentales: Versátiles: posibilidad de integrar los diferentes módulos para evaluar y estudiar diversas tecnologías. Reactores biológicos: aerobio/anóxico/anaerobio. Reactor SBR MBR. Digestión anaerobia.

5 Pasos a seguir para elaborar un buen sistema de tratamiento de los residuos Visita a la empresa/granja: valoración de la situación. Analíticas de las aguas residuales/residuos sólidos: Materia orgánica (MO, DQO), Nitrógeno (NKT, NH 4+, NO 3-, NO 2- ), Fósforo, Potasio, otros macro o microelementos, metales pesados, otros productos químicos tóxicos. Producción (Caudal/Toneladas): estacional, todo el año? Uso del efluente final: fertirrigado, fertilización, colector publico, cauce (permiso de vertido: CHD), otros usos (obtención de nuevos productos, valorización para digestión anaerobia, etc). Empresas, granjas cercanas con un problema similar. Sistema individual/colectivo. Planteamiento del sistema. Tratamientos unitarios Tecnología. Propuesta de la Ingeniería. Revisión del proyecto. Aceptación. Construcción y puesta en marcha. Formación del personal. SEGUIMIENTO Y OPTIMIZACIÓN DE LA PLANTA!!!

6 SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS ORGÁNICOS Sistemas utilizados en el tratamiento del purín o aguas residuales agroalimentarias líquidas: Separación sólido-líquido (primario). Tratamiento del purín íntegro (secundario): Digestión anaerobia. Tratamientos de la fracción líquida (secundario): Tratamientos biológicos aerobios y/o combinados. Tratamientos terciarios Sistemas de tratamiento de la gallinaza / residuos sólidos agroalimentarios: Compostaje Peletización Digestión anaerobia Procesos térmicos

7 Sistemas separación sólido-líquido: Físicos Físico-químicos Floculante - coagulante Fracción Líquida Fracción Sólida Electroflotación Aeroflotación

8 Sistemas separación sólido-líquido: ELIMINACIÓN (%) Sólidos DQO NTK P Tamices 0-50 hasta 30% (estáticos/vibratorios) Centrífugas decantadores centrífugos Adicción floculantes/coagulantes hasta un 98% hasta un 75% hasta un 45%? Luz de malla del tamiz: - óptimo inicial: 1-0,5 mm. Mínimo: 0,3 mm Floculantes: realizar pruebas (coste/eliminación) para cada purín/agua residual. Aeroflotación: muy buen funcionamiento en las aguas residuales de mataderos. Electrofloculación? Sopesar cantidad de sólidos a eliminar, dependiendo de posteriores tratamientos.

9 Tratamientos de aguas residuales/sólidos: DIGESTIÓN ANAEROBIA Proceso biológico por el cual la materia orgánica húmeda, en ausencia de O 2 y por medio de bacterias específicas, se descompone para producir: Un gas combustible: BIOGÁS (CH 4, CO 2 ) Aprovechamiento energético. Rentabilidad!! Evita emisión gases de efecto invernadero. Digestato con los sólidos, donde se encuentran la mayor parte de los componentes minerales (N, P, K, Ca, ). Alto poder fertilizante, menos volumen que los sistemas aerobios, estabilizado.

10 Tratamientos de aguas residuales/sólidos: DIGESTIÓN ANAEROBIA Limitantes del proceso para tratamiento de purines/aguas residuales Debidas a la composición Debidas a condiciones del entorno Variabilidad temporal y heterogeneidad composición. Estado de descomposición almacenamiento: + edad - potencial energético. Baja relación C/N (nitrógeno amoniacal elevado) purines. Alta relación C/N residuos agroalimentarios. Presencia de sustancias inhibidoras (productos limpieza). El proceso anaerobio no disminuye el contenido en N Alto contenido en agua (purín, aguas residuales). Uso eficiente de la energía en condiciones frías. Se mejora el proceso con CO-DIGESTIÓN DE RESIDUOS: Residuos agroalimentarios, purines, gallinaza, etc

11 Tratamientos fracción líquida: PROCESOS BIOLÓGICOS PRINCIPAL FUNCIÓN: tratamiento para reducir la carga de nutrientes (N, P) y materia orgánica. Su alcance dependerá de las exigencias de vertido. Tipos: Tratamiento con oxígeno: aerobio. Se produce una nitrificación (N) del nitrógeno existente. NH 4+ NO - 3 Tratamiento sin oxígeno: anaerobio, anóxico. Se produce un paso de los nitratos a gas N 2: Denitrificación (DN). NO 3- N 2 Tratamientos mixtos (se alternan tratamientos con/sin oxígeno): NH + 4 NO 3- N 2

12 Tratamientos fracción líquida: PROCESOS BIOLÓGICOS CLÁSICOS Fangos activos: tratamiento convencional con: Mezcla y/o aireación del agua residual con la biomasa. Se degrada la M.O en condiciones aeróbicas. Tratamiento nitrificante-desnitrificante para eliminar N, P y patógenos. Diversas configuraciones de sistemas nitrificantes denitrificantes:

13 Tratamientos fracción líquida: OTROS PROCESOS BIOLÓGICOS SBR (reactor secuencial discontínuo): Requerimientos de espacio mínimo: único tanque. Menor capital y costes de mantenimiento. Mejor tolerancia a variaciones Q, MO y nutrientes. Excelente control on-line. Menor producción fango. DN TRATAMIENTOS CON MEMBRANAS: Muy utilizados en aguas residuales. Efluentes libres de bacterias y gérmenes. MBR: reactores biológicos con filtración de membranas (externas o sumergidas). Desventajas: colmatación.

14 PLANTA DE TRATAMIENTO DE PURINES CON SBR Y MBR ORP, DO, T, N-NO3-, ph

15 RESULTADOS PLANTA DE TRATAMIENTO DE PURINES CON SBR Y MBR TABLA 1. Características de la alimentación al SBR, efluente and permeado para la Fase I (THR = 8días), Fase II (THR = 6.5días) y Fase III (THR = 4.7 días) Fase I (TRH 8 días) Fase II (TRH 6.5 días) Fase III (TRH 4.7 días) Influente SBR Efluente SBR Permeado Efluente SBR Permeado Efluente SBR (mg/l) Media % Media % Media % Media % Media % ph 7.54(0.29) 8.34(0.14) ( (0.33) ( SST (0.62) ( (0.56) ( COD s (203) (166) (279) (212) NKT 2068 (470) 89.2(51.5) ( ( ( N-NH (7.9) ( (10.6) ( N-NO ( ( (3.90) ( (15.6) - (uf/100ml) Coliformes 6,83 E 05 ) ) 1,21 E ) n.d. 100 totales Coliformes 2,48 E 05 0,48 E n.d. 100 fecales Estreptococos 3,23 E 05 1,27 E n.d. 100

16 RESULTADOS PLANTA DE TRATAMIENTO DE PURINES CON SBR Y MBR SBR Excelente tecnología instalación en granja. Altas eficiencias de eliminación, sencillo manejo a pesar: Grandes variaciones de influente. El uso de Tiempos Hidráulicos de Retención bajos (THR). Usar pretratamientos de bajo coste. Control del proceso mediante variables muy sencillas y con sondas de medida muy robustas cómo ph, potencial Redox.

17 RESULTADOS PLANTA DE TRATAMIENTO DE PURINES CON SBR Y MBR Procesos con membranas (SBR+filtración/MBR) Permeado de mejor calidad y menores variaciones que para SBR (SST, DQO, NKT, patógenos, etc). La retención de iones dependerá del tamaño del poro: NO 3- /NH 4 +. Necesaria optimización variables y coste. Coste de limpieza membrana+bombeo bajo comparado con calidad efluente. Antes de las membranas Después de las membranas

18 PROYECTOS ITACYL: FINANCIACIÓN INIA/PEA Iniciativa de la granja San Antonio, ubicada en Pajares de Adaja (Ávila) y con financiación INIA. Granja de 300 madres en ciclo cerrado. Depuradora con mal funcionamiento. Estudio de la viabilidad del sistema de tratamiento de purines propuesto por ITACyL: Reactor Biológico SBR. Estudio de eliminación de la purga de fangos en exceso de la planta mediante: Floculación coagulación Membranas. PRODUCTOS FINALES DEL SISTEMA: LÍQUIDO PARA FERTIRRIGAR ó LIMPIAR EN LAS GRANJAS SÓLIDO PARA APLICAR A LA TIERRA

19 Tratamientos terciarios de la fracción líquida Tratamientos con plantas/algas. Puede ser tratamiento secundario y/o terciario. Las plantas utilizan los microorganismos y la M.O. del agua para su crecimiento. Las algas utilizan además el CO 2 atmosférico (Kyoto). La biomasa retirada puede usarse para fines posteriores. Es necesaria una dilución del efluente? Rendimientos bajos en plantas. EN ALGAS: PROYECTO CON LA UNIVERSIDAD DE LEÓN VALLADOLID. Tratamientos terciarios. Eliminación de patógenos Tipos: Adicción de cloro o compuestos clorados. Luz ultravioleta. Ozonización. Tratamiento con membranas cómo la ósmosis inversa

20 TRATAMIENTO GALLINAZA, RESIDUOS AGRÍCOLAS, FRACCIÓN SÓLIDA PURINES COMPOSTAJE PELETIZACIÓN DIGESTIÓN ANAEROBIA PROCESOS TÉRMICOS

21 COMPOSTAJE Definición: Descomposición aeróbica de materia orgánica, controlada. Se añade un material estructurante. Desventajas Ventajas Reducción de volumen del residuo. Fácil almacenaje y durante un mayor tiempo. Destrucción de patógenos y sustancias fitotóxicas mediante una buena estabilización. Reduce el mal olor Utilización de maquinaria simple. Aplicación: Fertilizante Necesidad grande de espacio. Perdida de amoniaco durante el proceso. Parámetros a controlar: Temperatura Humedad Tiempo de retención Relación de C/N (se solventa con una buena mezcla de residuos) Escaso mercado actualmente Y SI LO UTILIZARAN LOS AGRICULTURES? SOLO DE RESIDUOS ORGÁNICOS

22 Convenio Marco con las Universidades de Castilla y León Biodegradación en fase sólida de residuos producidos en las explotaciones intensivas de ganado porcino y aviar. Coordinadora: Mercedes Sánchez Báscones. Duración: Compostaje cadáveres en sistema cerrado: cerdos + gallinaza, gallinas + gallinaza gallinas+gallinaza+residuos ovoproductos Producción residuo sólido, estable y libre de patógenos, gérmenes y otros elementos de riesgos para la salud. Alternativa a la incineración de cadáveres presentada ante: Comisión Nacional de Subproductos Animales Comisión Europea.

23 PELETIZACIÓN (CON SECADO) Definición: Aglomeración natural de los residuos o materiales en bolas o pellets. Ventajas Reducción de volumen del residuo. Fácil almacenaje Buena homogeneización Higiénico Independencia de los fertilizantes inorgánicos. Individual o colectivo? Desventajas Parámetros a controlar: Temperatura Humedad Aireación Composición del material fresco Gasto energético Mercado mayor para grandes viveros? USO EN AGRICULTURA! SOCIOS PARA FUTUROS PROYECTOS? Aplicación: Fertilizante alimentos para el ganado

24 DIGESTIÓN ANAEROBIA Definición: proceso biológico en el que se producción de un biogás (30-40 % CO 2 y 50-70% CH 4 ) y un digestato o fertilizante líquido estabilizado. Ventajas Aprovechamiento energético. Producción de electricidad. Mezclado con purín u otros residuos para correcta C/N produce mayor cantidad de biogás. Desventajas Control de parámetros más exhaustivo. Instalaciones y proceso complicados. Para granjas grandes o tratamientos colectivos. Costoso? Infraestructura Mano de obra Aplicación: Residuo sólido como fertilizante + producción energética

25 PROCESOS TÉRMICOS Definición: combustión directa del material para producir energía ó gasificación para producir un gas que se aprovechará posteriormente. Ventajas Desventajas Producción de energía: gran rentabilidad. Control de parámetros más exhaustivo capacidad calorífica:13.5 GJ/tn Proceso robusto y fiable Costoso Infraestructura Mano de obra Rentable colectivamemente Aplicación: cenizas para material de construcción, además de buen fertilizante (potasio y fosfato como en el material fresco en el caso de la gallinaza)

26 Cristina León n CófrecesC leocofma@itacyl.es Tel Fax Ctra. Burgos km Valladolid