Resumen. Introducción. Materiales y Métodos. Abstract

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1 EVALUACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES DE INSTALACIONES DE ORDEÑO Verónica Charlón, A. Cuatrín, M. Taverna y E. Walter INTA EEA-Rafaela, CC 22 Rafaela, Santa Fe, Argentina vcharlon@rafaela.inta.gov.ar Resumen La tendencia a la intensificación y concentración de los rodeos lecheros registrada en Argentina, generó una cantidad creciente de efluentes sin un cambio en la infraestructura. El habitual uso de lagunas sin tratamiento comprometen las aguas superficiales y subterráneas. El objetivo del trabajo fue evaluar un sistema de tratamiento de efluentes de una explotación lechera, basado en tecnologías limpias, que comprende un decantador de sólidos, una laguna anaerobia y dos lagunas facultativas. Se determinó: ph, Demanda Biológica de Oxígeno (DBO 5 ), Demanda Química de Oxígeno (DQO), sólidos sedimentables (SS), Coliformes Totales (CT) y Fecales (CF). Las características del efluente generado fueron de: 392,4 mg/l DBO 5, 522 mg/l DQO, 14,27 ml SS/l, 5,15 Log(NMP/1ml) CT, 4,14 Log(NMP/1ml) CF. Luego del decantador se logró una disminución de SS de 61% en la segunda y 97% en tercera laguna (P<,5). El tratamiento biológico redujo la DBO 5 y DQO (P<,5). La eficiencia de remoción de DBO 5 y DQO fue de 56,87% y 55,7%; 39,95% y 35,31% y 24,9% y 4% para la primera, la segunda y la tercer laguna respectivamente. Existió una remoción del 99% de CT y CF (P<.5) en el efluente final. El sistema evaluado es una alternativa factible para manejar racionalmente los efluentes generados, disminuyendo su carga contaminante y recuperando un recurso a través del decantador. Palabras clave: instalación de ordeño, efluentes, tratamiento, lagunas, sólidos Abstract The tendency to the intensification and concentration of dairy farms registered in Argentina, has generated an increasing amount of effluent without a change in the infrastructure. The common use of lagoons without treatment pollute both surface and groundwater quality. The objective of this work was to evaluate a wastetreatment-system of a dairy farm, based on clean technologies, that includes solid separation; an anaerobic and two facultative lagoons. It was determined: ph, Biological Oxidation Demand (BOD 5 ), Chemical Oxidation Demand (COD), sediment solid (SS), Total Coliforms (TC) and Faecal Coliforms (FC). The characteristics of the effluent were of: 392,4 mg/l BOD 5, 522 mg/l DQO, ml SS/l, 5.15 Log (NMP/1ml) CT, 4.14 Log (NMP/1ml) CF. After separating solids from liquids, 61 % of SS reductions in second and 97%, in third lagoon were obtained. The biological treatment reduced significantly BOD 5 and COD (P<.5). The efficiency of removal of BOD 5 and COD was of 56.87% and 55,7%; 39,95% and 35.31% and 24.9% and 4% for first, the second and third lagoon respectively. The removal of 99% of CT and CF (P<.5) in the final effluent was registered. The evaluated system is a feasible alternative to handle the generated effluents rationally, minimize its polluting load and recovering a resource through the solids separation. Introducción En la Argentina se ha registrado, en los últimos años, una tendencia a la intensificación y concentración de los rodeos lecheros. La disminución sostenida en el número de tambos fue acompañada por un marcado crecimiento del tamaño de los rodeos (2,5 veces entre ). La producción promedio por tambo se cuadruplicó entre fines de los 8 y la actualidad [1]. Uno de los problemas asociados con la transformación del sistema de producción es la cantidad creciente de efluentes generados en las instalaciones de ordeño [2]. En el Tambo Experimental de la EEA Rafaela del INTA, funciona un sistema de almacenamiento y tratamiento de los efluentes generados, en el que se tuvieron en cuenta aspectos técnicos, económicos, operativos y ambientales para su desarrollo. El objetivo de este trabajo fue evaluar el funcionamiento de ese sistema de tratamiento de los efluentes. Materiales y Métodos El trabajo fue realizado en el Tambo Experimental de la EEA Rafaela del INTA. El sistema de almacenamiento y tratamiento de los efluentes evaluado está formado por: una cámara con una bomba estercolera, calibrada de manera tal que cuando se alcance el nivel seleccionado, el efluente es derivado a un decantador donde los sólidos son retenidos y el líquido pasa por gravedad a un sistema de tres lagunas. Se complementa con un playón para almacenar los sólidos. Las lagunas rectangulares fueron construidas en el año 2, la primera anaerobia (432 m 3 ) y otras dos facultativas (163 m 3 ), ubicadas a 1 m de la instalación de ordeño y a 15 m de la perforación de agua. En el año 25 se anexó una cámara de decantación de sólidos de 5 m 3 de capacidad útil. Se muestreo cada etapa durante cinco semanas, tomando la muestra el mismo día de la semana y al mismo horario. Se recolectaron en total 25 muestras y los parámetros analizados fueron: ph, materia seca (MS), materia

2 orgánica (MO), demanda biológica de oxígeno (DBO 5 ), demanda química de oxigeno (DQO), sólidos sedimentables (SS). La calidad microbiológica de los efluentes se evaluó mediante la determinación de Coliformes Totales y Fecales (CT y CF, respectivamente). Los valores de DBO 5 y DQO se utilizaron como indicadores de riesgo ambiental para evaluar la incidencia del vertido de efluentes a cursos de agua. Las metodologías analíticas empleadas fueron las siguientes: Peachímetro marca Orion para ph; Standard Methods para Materia Orgánica [3]; Método dilución. Incubación 2º C, 5 días para DBO 5 ; Método reflujo con dicromato de potasio para DQO; Evaporación y secado en estufa a 15º C para Sólidos Totales; Cono Imhoff para Sólidos Sedimentables. Para las determinaciones de Coliformes Totales y Fecales se empleó las técnicas de Fermentación en Tubos Múltiples 35 º C- 48 hs y Fermentación en Tubos Múltiples 44,5 º C - 24 hs, respectivamente. Resultados y Discusión Las premisas consideradas para el manejo de los efluentes fueron la reducción de los efluentes generados, la recuperación y la reutilización de residuos orgánicos y el control de la contaminación. A lo largo del sistema de tratamiento los valores de ph oscilaron entre 7,2 y 8,4 siendo óptimos para la actividad microbiana que se efectúa en las lagunas de estabilización (Gráfico 1). 1 Variación de ph 8 ph MAX MIN En el Cuadro 1 se presentan los resultados de los valores promedios y los desvíos estándar de los parámetros determinados en cada punto evaluado. Gráfico 1. Variación de ph a través del proceso Cuadro 1. Características físico-químicas del sistema de tratamiento Parámetro DBO 5 DQO DQO/DBO 5 MO % MS % ph ST Promedio 392,4 1155,6 498,6 299,4 224,8 Desvío 2185,93 2,84 19,28 12,55 31,73 Promedio ,4 898, ,8 Desvío 3786,84 774,88 26,59 66,68 137,76 Promedio 1,67 1,71 1,82 2,12 2,49 Desvío,3,35,28,6,42 Promedio,32,18,14,13,14 Desvío,21,5,4,6,6 Promedio,6,4,32,32,31 Desvío,28,7,2,2,2 Promedio 7,22 7,39 7,71 8,2 8,42 Desvío,82,27,23,22,16 Promedio 2,48 2,87 2,97 2,9 2,84

3 Parámetro SS 1 min SS 2 H Desvío,53,1,18,9,15 Promedio 42,8 6,14,96,36,8 Desvío 6,98 6,42,86,32 1,1 Promedio 31,42 7,46 1,48,6 1,16 Desvío 39,52 6,34 1,48,39 1,46 La incorporación del decantador de sólidos permitió la remoción de parte de la carga orgánica. Se encontró una caída de los ST a partir del mismo, siendo esta diferencia significativa a partir de la primer laguna (Grafico 2). Encontrándose un correlación significativa entre ST y MO de r>,6. % MS 2 1,6 1,2,8 Muestreo nº1 Muestreo nº2 Muestreo nº3 Muestreo nº4 Muestreo nº5,4 Gráfico 2. Evolución de concentración de ST de cada etapa del sistema Debido a la alta concentración de SS presente en el efluente de tambo, se evaluó la separación de sólidos por decantación, ubicado antes que las lagunas. La concentración de SS del efluente inicial fue de 31.4 mg/l, luego de pasar por el decantador la remoción fue del 76%, la primer laguna presentó un efluente con 1,48 mg/l que representa un 8% de la eficiencia de remoción para este parámetro, en la segunda laguna la reducción fue del 59%, valores excelentes para este tipo de lagunas y en la tercera laguna no presentó eficiencia de remoción, ya que el efluente incrementó el contenido de sólidos. Similares resultados se obtuvo tanto para las determinaciones de SS 1 min y SS 2 horas para cada etapa del sistema evaluado (Gráfico 3). Los sólidos suspendidos habitualmente son un índice de la materia orgánica descomponible en un líquido y su disminución es indicativa de la efectividad de un proceso de depuración. Esto se corroboró con la correlación existente entre SS con MO y DBO 5 (r>,6 y r>,8 respectivamente). 5 SS (ml/l) SS 1 min SS 2 H Gráfico 3. Evolución de concentración de SS de cada etapa del sistema

4 El tratamiento biológico realizado en la lagunas de efluentes logró reducir la DBO 5 en forma significativa (P<,5) luego del decantador a medida que se avanza en el sistema. Los valores obtenidos en la salida de la laguna mostraron que parte de la materia orgánica fue degrada por la actividad de las bacterias y del fitoplancton existente. Los valores medios de DBO 5 y DQO encontrados en el efluente inicial versus el final fue de 392 y 3611 versus 224,8 y 559,8 mg/l, respectivamente (Cuadro 2). Es posible realizar la evolución del sistema de tratamiento considerando al DBO 5 como un buen indicador de los niveles de SS, ST y MO; encontrándose las siguientes correlaciones:,85;,83 y,63 respectivamente. Cuadro 2. Composición físico-química del efluente inicial y el final. Parámetro Efluente inicial Efluente final Eficiencia Promedio Desviación Promedio Desviación Remoción total DBO ,12 224,8 31,73 92,7 % DQO ,8 137,7 89,3 % El seguimiento del parámetro DBO 5 permitió verificar una correcta evolución del efluente, que presentó un 93 % de remoción total. Se pudo observar que la eficiencia de remoción de la primer laguna fue de 56,9%, de la segunda de 39,9% y la tercera de 24,9% (Gráfico 4). Si bien la eficiencia fue muy buena aún superan la concentración requerida para volcamiento de los mismos (5 mg/l según Resolución Nº 189 Ley Control de Vertimiento de Líquidos Residuales, Santa Fe) [4]. 8 mg O2/l Muestreo nº1 Muestreo nº2 Muestreo nº3 Muestreo nº4 Muestreo nº5 2 1 Gráfico 4. Concentración de DBO 5 del efluente para cada evaluación, en todas las etapas del sistema Existió una reducción significativa de DQO (P<,5) del efluente después de decantador y a medida que se avanza en el sistema (Gráfico 5). 14 mg O2/l Muestreo nº1 Muestreo nº2 Muestreo nº3 Muestreo nº4 Muestreo nº5 2 Gráfico 5. Concentración de DQO del efluente para cada evaluación, en todas las etapas del sistema

5 Las evaluaciones realizadas permitieron verificar, una relación DQO/DBO 5 menor a 3, verificando la conveniencia de utilizar procesos biológicos para el tratamiento del efluente. Las relaciones se mantuvieron entre 1,69-2,49, lo que indica la presencia de cantidades importantes de materia orgánica biodegradable (Gráfico 6). Como era de esperar, esta relación tiende a aumentar a la salida del tratamiento, respecto al ingreso, lo que significa que hay una disminución más importante de la materia orgánica biodegradable, respecto de la no degradable. 3, 2,5 2,49 2,12 Relación DQO/DBO 2, 1,5 1,,5 1,67 1,71 1,82, Relación DQO/DBO Lineal (Relación DQO/DBO) Gráfico 6. Relación DQO/DBO 5 en cada etapa de tratamiento Se determinó CT y CF en cada etapa, y se evaluó considerando el Log parámetro encontrándose valores medios de 5.15 y 4.11 respectivamente (Cuadro 4) en el efluente inicial. En el caso estudiado se puede inferir que existió una remoción del 99% de las bacterias Cuadro 4. Características bacteriológicas del efluente Parámetro Efluente Inicial Efluente final Log CT 5,15 4,27 Log CF 4,11 3,62 A pesar de no haber mediciones de este parámetro en el efluentes inicial, se puede inferir que existió una remoción del 99.99% dado que según la bibliografía [5], un efluente típico tiene aproximadamente 18x1 7 de estos organismos. Sin embargo, ésta remoción no es mayor debido a que el bajo ph presente en el agua residual no fue lo suficientemente alto como el necesario para acelerar el proceso de destrucción de aquellos microorganismos. La correlación entre ph y CT fue negativa (r >-,67). Es de esperar que si se logran mejorar los valores de SS, DBO 5 y DQO en el tratamiento, también disminuya la concentración de CT en el efluente final. Estos resultados se deberían tener en cuenta en el caso de su re-utilización (limpieza de pisos o riego) para tomar las medidas correspondientes, a través de un proceso adicional de desinfección del efluente o en el caso del riego, evitar su uso en lotes destinados a categorías de animales jóvenes. coliformes totales y fecales. Se alcanzó una disminución significativa (P<.5) al final del sistema para Coliformes totales. En el Cuadro 4 se muestran los resultados de la calidad bacteriológica del efluente a la entrada del decantador y el final. Conclusiones Debido a la composición de las aguas residuales de los tambos, es factible la incorporación de un decantador de sólidos. Esto permitió una rápida y eficiente tratamiento biológico posterior en las lagunas de estabilización. Los indicadores ambientales muestran una tendencia a disminuir su potencialidad contaminante para este planteo de manejo. Es necesario contar con un programa de monitoreo de los efluentes, a fin de evaluar la eficiencia del sistema a lo largo de año, en distintas estaciones, dado que la misma está directamente relacionada con el clima. Los resultados de este trabajo indican que es posible realizar un sistema de gestión integral, disminuyendo la carga contaminante, aprovechando el efluente resultante y recuperando los sólidos, para ser utilizados luego como abono orgánico. Bibliografía [1] Centro de la Industria Lechera Argentina. Situación y perspectivas de la producción de leche consultada: 4/1/6 [2] Taverna, M., Charlón, V., Panigatti, C., Castillo, A., Serrano, P., Giordano, J. (24). Manual sobre el manejo de los residuos originados en las instalaciones

6 de ordeño. Una contribución al logro de ambientes locales sanos. Ed. INTA ISBN , 75 pág. [3] American Public Health Association (APHA), American Water Works Association (AWWA) and the Water Environment Federation (WEF), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 2th Ed. Washington DC, USA. [4] AGOSBA, Resolución N 389/98, Ministerio de Obras y Servicios Públicos, Normas para el vertido de efluentes industriales a cursos de agua [5] Wrigleys, Roger Managing dairy shed wastes. Vol II National Library of Australia. ISBN