XV CONGRESO DE INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL AIDIS - CHILE. Concepción, Octubre de 2003 TRATAMIENTO DE RILES MEDIANTE LOMBRIFILTRO RESUMEN

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1 XV CONGRESO DE INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL AIDIS - CHILE Concepción, Octubre de 2003 TRATAMIENTO DE RILES MEDIANTE LOMBRIFILTRO Cristian Bornhardt, Christian Bobadilla & Fredy Monje Universidad de La Frontera, Dpto. de Ingeniería Química, Cas: 54-D, Temuco / CHILE cbor@ufro.cl; Fono: 45/325474; Fax: 45/ RESUMEN El "lombrifiltro" o "biofiltro dinámico" corresponde a un sistema alternativo para el tratamiento biológico de aguas residuales, basado en la combinación de biomasa microbiana fija y una alta densidad de anélidos, principalmente la lombriz roja californiana Eisenia foetida, que utiliza el material celulósico y la materia orgánica adsorbida desde el efluente como sustrato. Con ello, se genera un ecosistema altamente eficiente para la remoción de materia orgánica (DBO) y nutrientes (P y N). El parámetro crítico de operación corresponde a la tasa superficial de alimentación del agua a tratar. El sistema ha sido utilizado para el tratamiento de aguas residuales domésticas en plantas que sirven a poblaciones de entre 200 y personas. Sin embargo el mayor interés radica en que su operación también resulta sorprendentemente eficiente en la depuración de aguas residuales industriales (RILES), existiendo experiencias favorables en la industria láctea y de procesamiento hortícola, con caudales de hasta m 3 /día. En este trabajo se resume las experiencias obtenidas a nivel piloto para el tratamiento de RILES de la industria de levaduras y de matadero, que arrojaron resultados altamente satisfactorios, con remociones de DBO superiores a 95%, para una tasa de alimentación de hasta 75 L / m 2 d.

2 INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS El "lombrifiltro" o "biofiltro dinámico" corresponde a un sistema alternativo para el tratamiento biológico de aguas residuales, con biomasa microbiana fija tipo filtro percolador, constituido por varias capas de distintos materiales, básicamente una capa de sostén de material inerte grueso, y una capa de material orgánico de tamaño menor, normalmente mezcla de aserrín y viruta de madera nativa. En esta capa se incorpora una masiva población de anélidos, principalmente la lombriz roja californiana Eisenia foetida, que utiliza el material celulósico y la materia orgánica adsorbida desde el efluente como sustrato. Aparte de generar el conocido humus, las lombrices construyen galerías que permiten la aireación del lecho y evitan su saturación hidráulica, generando un ecosistema altamente eficiente para la remoción de materia orgánica (DBO) y nutrientes (P y N). El parámetro crítico de operación corresponde a la tasa superficial de alimentación del agua a tratar, que debe ser distribuida uniformemente sobre toda la superficie por aspersión, sin que el lecho se inunde. El sistema se caracteriza por ser simple y de bajo costo (inversión y operación) y ha sido utilizado para el tratamiento de aguas residuales domésticas en plantas que sirven a poblaciones de entre 200 y personas. Sin embargo el mayor interés radica en que su operación también resulta sorprendentemente eficiente en la depuración de aguas residuales industriales (RILES), existiendo experiencias favorables en la industria láctea y de procesamiento hortícola, con caudales de hasta m 3 /día (Anónimo, 2002). El objetivo de este trabajo es estudiar el comportamiento de este sistema de tratamiento a nivel piloto, evaluando la eficiencia de tratamiento de RILes provenientes de la industria de levaduras y de planteles de faenamiento de animales. MATERIALES Y MÉTODOS RILes de la industria de levaduras: un biofiltro de tamaño piloto (2 x 2 m) fue diseñado e instalado bajo la supervisión de personal técnico del Laboratorio de Biofísica de la Universidad de Chile (dueña de la patente del Sistema Tohá), y alimentado con RIL ecualizado de la industria de levaduras. El sistema se alimentó con tasas superficiales crecientes durante 4 meses, en el rango de 25 a 100 L/m 2 d. Se determinó periódicamente los siguientes parámetros del RIL crudo y tratado: Demanda Química de Oxígeno (DQO), Demanda Biológica de Oxígeno (DBO 5 ), fósforo total (P), Nitrógeno Total Kjeldahl (NTK), sulfatos, sólidos suspendidos totales (SST), sólidos totales (ST), sólidos sedimentables (SD), temperatura y ph.

3 RILes de matadero: dos módulos de lombrifiltro (superficie de 9 m 2 c/u) fueron alimentados con RIL filtrado, proveniente principalmente de la planta de procesamiento (aguas rojas), con tasas de alimentación en el rango de 50 a 200 L/m 2 d RESULTADOS En la Tabla Nº 1 se encuentra resumida la caracterización del efluente tratado para cada período de operación y se compara con los valores exigidos por la normativa vigente, para el caso de los RILes generados por la industria de levaduras. Tabla Nº 1: Caracterización del efluente tratado para cada escalón de funcionamiento Escalón D. S. Parámetro Crudo (L/m 2 d) (L/m 2 d) (L/m 2 d) (L/m 2 d) (L/m 2 d) N 90 TRH (días) - 13,0 9,3 5,9 4,3 3,3 - DQO (mg/l) DBO5 (mg/l) SO 4-2 (mg/l) NTK (mg/l) ,8 90,6 78,4 361,7 149,8 75,0 P (mg/l) 15 5,1 6,6 6,2 6,1 5,3 15,0 SST (mg/l) ,9 16,0 11,7 113,0 82,4 300,0 ST (mg/l) Como se puede apreciar, hasta el escalón de 55 L/m 2 d todos los parámetros del efluente tratado cumplen con lo exigido en la normativa, a excepción del NTK que se encuentra levemente por encima de ésta. Por lo dicho anteriormente se puede alimentar el biofiltro con un caudal de 55 L/m 2 d, sin temor a que el efluente resultante del tratamiento sobrepase la normativa. Lo que ocurre con el NTK merece ser estudiado con mayor detalle, ya que se encuentra en el límite de lo permitido. Sería recomendable analizar una dosificación en la adición de nutrientes en la fermentación, de forma de disminuir el contenido de nitrógeno en el efluente crudo. En la Figura Nº 1 se puede observar la eficiencia de remoción de DBO 5 del biofiltro, en función del TRH, correspondiente a cada escalón de tasa de alimentación aplicado (ver Tabla Nº 1). Se observa que para tasas de alimentación inferiores a 55 L/m 2 d (TRH > 6 días), la remoción de DBO está por sobre un 99%, demostrando la alta capacidad degradativa del sistema en estudio. Para tasas mayores, la reducción de la eficiencia se

4 atribuye principalmente a la inundación del filtro, lo que altera significativamente las condiciones del ecosistema. 105 Remoción DBO 5 (%) TRH (días) Figura Nº 1: Eficiencia de remoción de DBO 5 con respecto al tiempo de retención hidráulica Para el caso del RIL de matadero, su concentración de materia orgánica alimentada al biofiltro piloto fluctuó entre 850 y mgdbo/l. La eficiencia de remoción de DBO se resume en la Tabla Nº 2. Tabla Nº 2: Eficiencia de remoción de DBO en RIL de matadero Tasa de alimentación Remoción DBO (L / m 2 d) % % % % También en este caso se observa una muy buena remoción de materia orgánica hasta tasas de alimentación levemente superiores a 100 L / m 2 d. En general también se observó una muy buena remoción de nitrógeno amoniacal, parámetro que también en este tipo de RIL podría llegar a ser crítico. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES Los antecedentes presentados, obtenidos mediante ensayos a nivel piloto, muestran que el lombrifiltro constituye un sistema de tratamiento altamente eficiente para la depuración de

5 RILes provenientes de industrias del sector de procesamiento de materias primas azucaradas vegetales y de origen animal, obteniéndose remociones por sobre el 95% de DBO, y también altas remociones de nutrientes (nitrógeno y fósforo). Por lo tanto, este sistema natural y simple puede ser una alternativa muy atractiva para el tratamiento de aguas industriales, presentando una serie de importantes ventajas frente a los sistemas más tecnificados. Es recomendable realizar un seguimiento de largo plazo, a objeto de estudiar la dinámica y operaciones requeridas para mantener en óptimas condiciones de funcionamiento el sistema. AGRADECIMIENTOS Estos estudios fueron apoyados por el proyecto PE-2101 de la Direcc. de Investig. y Desarrollo de la Univ. de La Frontera. BIBLIOGRAFÍA Bobadilla, C. (2002) "Evaluación de alternativas para la gestión y tratamiento de residuos líquidos de la industria de levaduras". Trabajo de Título Carrera Ingeniería Civil Industrial m. Agroindustria, Univ. de La Frontera. Monje, F. (2003) "Recomendaciones técnicas para la gestión integral de residuos industriales líquidos generados por la industria cárnica". Trabajo de Título Carrera Ingeniería Civil Industrial m. Agroindustria, Univ. de La Frontera.