PRUEBAS DE TRATABILIDAD DEL AGUA RESIDUAL DEL RASTRO MUNICIPAL (Industrial de Abastos Puebla, IDAP), PUE.

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1 PRUEBAS DE TRATABILIDAD DEL AGUA RESIDUAL DEL RASTRO MUNICIPAL (Industrial de Abastos Puebla, IDAP), PUE. María Guadalupe MORALES RICO 1 ; Fidel PACHECO GARCÍA 1 ; Felipe CERVANTES MIRANDA 2 ; Marco Antonio LANDERO CARRASCO 3 ; Genoveva ROSANO-ORTEGA 1 1 Universidad Autónoma del Estado de Puebla, A.C. (UPAEP). México. Calle 21 Sur, no Colonia Santiago, C.P , Puebla, Puebla. México. Tel: (01222) , Fax:(01222) genoveva.rosano@upaep.mx. 2 Süd- Chemie de México, S.A. de C.V. 3 Industrial de Abastos Puebla. Palabras clave: Tratabilidad, agua residual rastro RESUMEN El efluente de aguas residuales del rastro municipal de Puebla (IDAP) debe cumplir con la NOM-002-ECOL-1996 para su descarga a la red de drenaje y saneamiento de Puebla. Con este fin, se construirá una planta de tratamiento biológica y físico-química, siendo imprescindible realizar pruebas de tratabilidad para este sistema y correr el proceso físico-químico más favorable en planta piloto. Los coagulantes seleccionados en base a su bajo costo, viabilidad y eficiencia fueron: Al 2 (SO 4 ) 3, FeCl 3 y SÜDFLOCK EX-948 de Süd-Chemie S.A. de C.V., posterior a determinar su punto iso-eléctrico se verificó la dosis necesaria para obtener un clarificado satisfactorio para cada coagulante, resultando ser: 17 y 17.5 ml/l tanto para el sulfato de aluminio como para el SÜDFLOCK-Ex948 y de 30mL/L para el FeCl 3, por lo que, este último se descartó su utilización. A partir de las pruebas de jarras se encontró que el SÜDFLOCK EX-948 resultó ser un excelente coagulante para clarificar, en términos generales, agua residual con alta carga orgánica (DBO 5 >>3000mg/L). Asimismo, se evaluó el efecto combinado de la dosificación del: a) coagulante, b) cal (para ajuste de ph =7-8), c) adsorbente (P63 como coadyuvante en la coagulación) y d) del tipo y dosis de polímero (floculación), para obtener una transmitancia >70% y que los parámetros característicos de este tipo de aguas (NOM-002-ECOL-1996; grasas y aceites, sólidos suspendidos totales y sedimentables, DQO, color, materia flotante, ph, etc.) se logren abatir, además de obtener un flóculo definido y bien sedimentado. INTRODUCCIÓN El rastro municipal de Puebla (IDAP) ubicado en Km 6.5 carretera Puebla- Tlaxcala, Puebla, Pue., está con la necesidad de tratar sus aguas residuales, las cuales actualmente descargan en el desagüe municipal, con el fin de dar cumplimiento a la norma NOM-002-ECOL-1996 para su descarga a la red de drenaje y saneamiento prestados por el SOAPAP 1. Por lo anterior, se licitó y 1

2 aprobó la construcción de un sistema de tratamiento combinado: reactor UASB (UP FLOW ANAEROBIC SLUDGE BATCH REACTOR)- tratamiento físico/químico y fue ineludible realizar las pruebas de tratabilidad. En base a esta necesidad se planteó la realización de este trabajo de investigación para determinar el tratamiento físico-químico idóneo para la depuración del agua residual de IDAP dentro de los límites máximos permisibles de acuerdo a la normatividad. OBJETIVO Determinar el tratamiento físico-químico idóneo para la depuración del agua residual de IDAP dentro de los límites máximos permisibles de acuerdo a la NOM- 002-ECOL-1996 (límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal). MATERIALES Y MÉTODOS 1. SEGUIMIENTO DE LAS OPERACIONES Se dio el seguimiento a todas las operaciones del rastro municipal de Puebla (IDAP) para identificar todos los efluentes para así poder proponer el punto y horario de muestreo en base a la NOM/001/ECOL96. En general, se identificó las siguientes descargas al día: 1) el efluente de 8:00 a 10:30 hrs de 4 biodigestores (depuración anaerobia, figura 2d), 2) agua de servicios, 3) agua pluvial y 4) los subproductos del sacrificio (figura 1), siendo el horario de matanza de porcinos y bovinos de lunes a jueves de 15:00 23:00h, los viernes de 13:00-20:00h y el domingo de 10:00 a 13:00h. Figura 1 Efluente obtenido del sacrificio de porcinos y bovinos. Cabe señalar, que el flujo de sangre y escurrimientos durante el sacrificio es constante (figura 1). En general, la captación de las descargas, producto del sacrificio de porcinos y bovinos, se lleva hacia dos redes independientes de 2

3 tuberías: 1) Sangre y escurrimientos de matanza conducidos al tratamiento anaerobio (figura 2a y 2b, tratamiento temporal) y 2) Escurrimientos de la matanza que se llevan al colector final en donde se suman al agua pluvial y agua residual de servicios (figura 3a). a) b) c) d) Figura 2 a) Descarga de los subproductos del sacrificio, sangre y escurrimientos, b) Cisterna homogeneizadora, c) Entrada del efluente con alta carga orgánica al sistema anaerobio y d) Biodigestores en serie (transitorio). En base al seguimiento de los efluentes se seleccionó que el punto de muestreo fuese en el colector final (figura 3a), en cual se juntan todos los efluentes del rastro. Se propuso un horario de muestreo de lunes a jueves de 9:00 a 10:00 y de 15:00 a 16:00h. a) b) c) Figura 3 a) Colector Final, b) Descargas al colector final, c) Toma de muestra. En base a lo anterior y de acuerdo a la NOM/001/ECOL96 (para rangos de 4 a 8 horas/día que opera el proceso generador de la descarga), se recolectaron 4 muestras simples en un intervalo entre toma de muestras de una hora para formar una muestra compuesta de 10L (figura 3b y 3c). 3

4 En la figura 4 se esquematiza las instalaciones del rastro verificando todas las descargas de los procesos de matanza, servicios y agua pluvial. 2. COAGULANTES Y FLOCULANTES UTILIZADOS Sobre una base puramente teórica, es imposible predecir la dosis óptima de coagulante para un agua dada, en consecuencia, la dosis y condiciones típicas adecuadas para lograr la coagulación deben ser determinadas experimentalmente para cada tipo de agua realizando así las pruebas de tratabilidad. Para lo anterior, se probaron diversos coagulantes en base a su eficiencia, costo, accesibilidad y bajo a los criterios recomendados en la tabla I siguiente: Tabla I Coagulantes más utilizados en la práctica de tratamiento de agua residual. 4

5 Oficinas Lavado de Vísceras Bovinos Sala de Sacrificio Bovinos Sala de Sacrificio Porcinos Entrada Lavado de Vísceras Porcinos 1era. 2da. 3era. Fosas de Separación de Excretas 2da. Fase de Digestión Anaerobia Sala de Sacrificio Ovinos Separador de Sólidos Registro Cisterna 1era. Fase de Digestión Anaerobia (5 Biodigestores) Zona de Corrales Bovinos y Porcinos Zona de Composteo Registro Excretas Sangre + Agua Sangre de Sacrificio Flujo liquido de Sep. Sólidos Flujo de sangre después de tratamiento Toma de Muestras Figura 4 Esquema general de las instalaciones de IDAP. 5

6 3. CONCENTRACIÓN EQUIVALENTE DE LAS SOLUCIONES COAGULANTES Se prepararon en solución los coagulantes con el objeto de que compitan con una concentración químicamente equivalente, en base a que el SÜDFLOCK EX-948 es un coagulante de sales metálicas principalmente de Al y Fe más Ca, Mg y sílice coloidal en medio ácido formando sulfatos, a una concentración 0.2M, se preparó a esta concentración el sulfato de aluminio y cloruro férrico, necesitando g de Al 2 (SO 4 ) 3 15 H 2 O /L y g/l de FeCl 3 6H 2 O.. 4. PUNTO ISO-ELÉCTRICO (DOSIS) PARA CADA COAGULANTE Se determinó las dosis adecuada de cada coagulante (Al 2 (SO 4 ) 3 15 H 2 O y SÜDFLOCK EX-948) en donde se alcanza el ph de transición donde la partícula tiene una carga neta nula, dosis en donde se alcanza la máxima eficiencia de los coagulantes y así poder realizar las Pruebas de Jarras. Al 2 (SO4)3 15H 2 O SÜDFLOCK EX ml a 18 ml de Al 2 (SO 4 ) 3 15H 2 O 16.5 ml a 18 ml de SÜDFLOCK EX-948 Figura 5 Dosis al Punto Iso Eléctrico con Al 2 (SO4)3 15H 2 O y SÜDFLOCK EX-948 El efecto de la coagulación del FeCl 3 6H 2 O no fue satisfactoria en comparación a los demás coagulantes, debiendo adicionar >30mL/L. La figura 6, muestra el efecto de la transmitancia en función a la adición del coagulante, en 6

7 donde se aprecia que se requiere agregar 17.5 y 17 ml/l de sulfato de aluminio y SÜDFLOCK EX-948, respectivamente, para maximizar el efecto de la coagulación. Punto de Quiebre Figura 6 Gráfico que muestra el punto de quiebre para el punto Iso-eléctrico 5. PRUEBAS DE JARRAS Las Pruebas de Jarras es la técnica más ampliamente usada para determinar la dosis óptima o mejor dosis de químicos para procesos físicos/químicos de coagulación-floculación y sedimentación a nivel de laboratorio. Para la Prueba de Jarras (tabla II) se utilizó cinco frascos con un volumen de 1L de agua, a los cuales son agregadas diferentes dosis de coagulante encontradas en el punto isoeléctrico, mientras se agitó, frecuentemente, durante un minuto y luego se suspende la agitación rápida de 1300 rpm, dejando una agitación suave de 125 rpm. Mediante esta prueba se alcanzó un mezclado uniforme de varias muestras simultáneamente. Al final se adicionó 2, 4, 6 dosis de polímeros aniónicos, catiónicos o no iónicos, esperando un tiempo de sedimentación de una hora para obtener un sobrenadante claro en la jarra de combinación óptima; el cual se analiza, e indica, en qué porcentaje se removieron los contaminantes problemas. 7

8 PRUEBA No X DOSIS COAGULANTE Tabla II Matriz de pruebas de jarras realizadas. FLOCULANTE ALCALINIZANTE POLÍMERO POLÍMERO ANIÓNICO CATIÓNICO X ml/lt Y ml/lt Ca(OH) 2 ó NaOH X Y Z X Y Z X POLÍMERO NO IÓNICO Y Z 8

9 La elección de la mejor prueba fue la que ofreció los menores valores de turbiedad, color en el clarificado, buena sedimentación de sólidos, etc. (figura 7 y 8). En la tabla II se detalla la experimentación llevada a cabo para la Prueba de Jarras y así encontrar la mejor combinación, economía y dosis idónea de reactivos para el tratamiento físico - químico del agua residual de IDAP. Figura 7 Mejores dosis obtenidas de coagulante, adsorbente y polímero No Iónico. Comparativas entre % de remoción 86.08% 80.89% 50.74% 36.25% 37.93% 28.73% 27.95% 31.56% SÜDFLOCK- SULFATO DE GyA DQO SST % T Figura 8 Comparativas de porcentaje de remoción de análisis físicos-químicos. 9

10 CONCLUSIONES Los coagulantes seleccionados en base a su bajo costo y efectividad fueron: Al 2 (SO 4 ) 3 15H 2 O, FeCl 3 y SÜDFLOCK EX-948. Posterior a determinar su punto iso-eléctrico se verificó la dosis necesaria para obtener un clarificado satisfactorio para cada coagulante, resultando ser: 17.5 y 17 ml/l tanto para el Al 2 (SO 4 ) 3 15H 2 O como para el SÜDFLOCK EX-948 y de 30mL/L para el FeCl 3. A partir de las pruebas de jarras se encontró que el SÜDFLOCK EX-948 resultó ser un excelente coagulante para clarificar, en términos generales, agua residual con alta carga orgánica (DBO 5 >>3000mg/L) y que en conjunto con 15mL de adsorbente P63, un ajuste de ph= 7.35 (16mL de CaOH 2 ), 2 de polímero No Iónico se obtiene un flóculo definido y bien sedimentado logrando el abatimiento de los parámetros establecidos en la NOM-002-ECOL-1996 (grasas y aceites, sólidos suspendidos totales y sedimentables, DQO, color, materia flotante, ph, ente otros parámetros característicos de un agua residual de un rastro. Para culminar exitosamente el proyecto se pretende correr en planta piloto (40L/h, figura 9) el tratamiento físico-químico más favorable encontrado en las pruebas de jarras y adecuar los parámetros para que en planta la depuración del agua residual de IDAP cumpla con la NOM-002-SEMARNAT-1996 para su descarga a la red de drenaje y saneamiento prestados por el SOAPAP. Figura 9 Planta piloto en acrílico para el tratamiento físico-químico. AGRADECIMIENTOS A las autoridades del H. Ayuntamiento de Puebla, de Industrial de Abastos, Pue., y de SudChemie de México, S.A. de C.V. y de la Universidad Popular Autónoma del Estado de Puebla (CESAT y Departamento de Investigación) por el apoyo y facilidades prestadas para la realización de este trabajo 10