aerobios anaerobios, combinados: Procesos an6xicos 0

Transcripción

1 Tabla 5 (b). Principales procesos biol6gicos utilizados en el tratamiento del agua residual. Procesos an6xicos Cultivo en suspensi6n Cultivo fijo Procesos anaerobios Desnitrificaci6n con cultivo en suspensi6n Desnitrificaci6n de pelicula fija Desnitrificaci6n Desnitrificaci6n Cultivo en suspensi6n Eliminaci6n de la DBO carbonosa, estabilizaci6n de residuos Digesti6n anaerobia Baja carga, una etapa Estabilizaci6n, eliminaci6n de la DBO carbonosa Alta carga, una etapa Estabilizaci6n, eliminaci6n de la DBO carbonosa Doble etapa Estabilizaci6n, eliminaci6n de la DBO carbonosa Proceso anaerobio de contacto Eliminaci6n de la DBO carbonosa Manto de fango anaerobio de flujo ascendente Eliminaci6n de la DBO carboncisa Filtro anaerobio Cultivo fijo Eliminaci6n de la DBO carbonosa, estabilizaci6n de residuos Lecho expandido ( desnitrificaci6n) Procesos an6xicos 0 combinados: anaerobios, aerobios Cultivo en suspensi6n Procesos combinados: cultivo fijo y en suspensi6n Procesos en estanques Procesos de una 0 varia etapas, multiples procesos patentados Procesos de una 0 varias etapas Lagunas aerobias Estanques de maduraci6n (terciarios) Estanques facultativos Estanques anaerobios Eliminaci6n de la DBO carbonosa, nitrificaci6n, desnitrificaci6n y eliminaci6n de f6sforo EJiminaci6n de la DBO carbonosa, nitrificaci6n, desnitrificaci6n y eliminaci6n de f6sforo Eliminaci6n de la DBO carbonosa Eliminaci6n de Ja DBO carbon os a (nitrificaci6n) Eliminaci6n de la DBO carbonosa Eliminaci6n de la DBO carbonosa (estabilizaci6n de residuos). *La principal aplicaci6n se presenta en primer lugar; entre parentesis se exponen otros usos. \0

2 1.4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La presente investigacion se Ileva a cabo en las instalaciones de la empresa Proveg Ltda., ubicada en el municipio de La Ceja, con una capacidad de trabajo de unidades por dla de trabajo (turno de 10 horas). Se producen enlatados de vegetales, como Frljol Antioqueno, Frijol Blanco, Frijol con Chile, Arveja, Arveja - Zanahoria y Ensalada, de los cuales se generan aguas residuales de sus etapas de remojo, pelado, picado, coccion, enlatado, lavado de tanques y lavado de planta, para 10 cual se tiene una planta de tratamiento de estas aguas, la cual se inicia con rejillas distribuidas al interior de la planta de procesos, donde se concentran en una sola descarga los solidos y ifquidos generados alii, para ser lievados a una primera separacion de solid os en suspension 0 flotantes, principalmente cascaras y restos de vegetales 0 grasas solidas (tratamiento primariotamiz de 0.6*0.85 m); luego este caudal de agua es lievado a un tanque cilfndrico de m, donde son retirados aceites y grasas y luego a una zaranda estatica de area 0.42 m 2 y diametro 1 pulgada, donde son retirados solidos de diametros menor a 1 pulgada. Posteriormente el agua es descargada al tanque Imhoff modificado, donde se realiza un control de ph a 5.5 y el cual tiene un tiempo de retencion de 12 horas. EI tanque Imhoff modificado consiste en un deposito de dos compartimentos. Las aguas res iduales alimentan por el fondo el tanque, mediante dos tuberias que liegan hasta las camaras laterales. EI efluente busca la salida atravesando la ranura existente en el fonda del compartimento superior. En este tanque se forma una capa flotante en la superficie superior; esta capa es removida cada 3 dlas con el fin de evitar danos en bafles, tabiques y tuberfas de recoleccion de efluentes. Las natas removidas del tanque se disponen en un relleno sanitario. Tambien se realiza una purga de solidos cad a 8 d las, los cuales son dispuestos en lechos de secado. En los procesos de arveja, frijoles y lavado de planta, el agua residual generada va directamente del tanque ciifndrico al tanque Imhoff modificado descargando por nivel. 20

3 La figura 3 es un esquema del Tanque Imhoff modificado utilizado adualmente en la planta para el tratamiento de las aguas residuales. TIM EFLUENT E FINAL ADICI6N QUiMICOS 0 II -LECHOS - _.. DE II II II RLLLF'JO SANIT\RIO ESTA 8 IL1ZACI6N DE SUELOS Figura 3. Diagrama del Tanque Imhoff Modificado (TIM) Separaci6n de s61idos Tanque cilfndrico Tanque Imhoff modificado Figura 4. Diagrama de flujo de la planta de tratamiento de aguas residuales de proceso Las condiciones de operaci6n de esta planta originaron los siguientes objetivos: Objetivo general Evaluar la efectividad de los cultivos baderianos mixtos comerciales en la descontaminaci6n de las aguas residuales provenientes del enlatado de vegetales. Obejtivos especificos 21

4 1. Caracterizar aguas arriba la quebrada de vertimiento de PROVEG. 2. Caracterizar de forma fisicoqufmica y microbiol6gica las aguas residuales del proceso de enlatado y de lava do de planta a la entrada y a la salida del tanque Imhoff. 3. Seleccionar los cultivos bacteria nos mixtos efectivos para la obtenci6n de las aguas residuales que cumplan con las normas ecol6gicas. La tabla 6 muestra las concentraciones maximas permisibles en las descargas de las aguas residuales de las industrias, segun la normatividad colombiana mencionada en la introducci6n. 22

5 Tabla 6. Concentraciones maximas permisibles para verter a un cuerpo de agua y/o red de alcantanllado publico. PARAMETRO EXPRESADA COMO NORMA (mg/ I) Arsenico As (mg/i) 0.1 Bario Ba (mg/i) 5.0 Cadmio Cd (mg/i) Carbamatos Agente activo 0.1 * Cianuro CN (mg/i) 1.0 Cinc Zn (mg/i) 5.0 Cloroformo extracto de carb6n ECC (mg/i) 1.0 Cobre CLl (mg/i) 0.25 Compuestos fen61icos Fenol (mg/i) 0.2 Compuestos organoclorados Concentraci6n agente activo 0.05* Compuestos organofosforados Concentraci6n agente activo 0.1 * Cromo hexavalente Cr+6 (mg/i) 0.5 Cromo total Cr total (mg/l) 1.0 DB05 (mg/i) 1000 Dicloroetileno Dicloroetileno 1.0 Difenil policlorados Concentraci6n agente activo N.D** DQO (mg/i) 2000 Grasas y aceites (mg/i) 100 Manganeso Mn (mg/ I) Mercurio Hg (mg/i) 0.02 Mercurio orgildico Hg (mg/i) N.D** Niquel Ni (mg/ I) 0.2 ph Unidades 5-9 Plata Ag (mg/ I) 0.5 Plomo Pb (mg/i) 0.1 Selenio Se (mg/i) 0.1 S61idos sedimentables SS (mill) 2.0 S61idos suspendidos totales SST (mg/i) 800 Sulfuro de carbono Sulfuro de carbono (mg/i) 1.0 Tetracloruro de carbono Tetracloruro de carbono (mg/i) 1.0 Tricloroetileno Tricloroetileno (mg/l) 1.0 Temperatura c 30 Tensoactivos (SAAM) (mg/l) 0.5 *Concentraci6n de t6xico que produce la muerte del microorganismo. ** Se entendera por valor no detectable (ND) a la concentraci6n de la sustancia que registra valores por debajo de los limites de detecci6n empleando los metodos del manual Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 23

6 2. MATERIALES Y METODOS DE ANALISIS Con el fin de dar cumplimiento a los objetivos planteados en este trabajo con relacion a evaluar la efectividad de cultivos bacteria nos mixtos comerciales en la descontaminacion de las aguas residuales provenientes del enlatado de vegetales, se Ilevo a cabo la siguiente metodologia~ Se realizo un control en batch en un tanque Imhoff de acrilico con una capacidad de 2 litros, en ellaboratorio. AI cual se Ie hizo el mismo seguimiento que en planta. Caracterizacion fisicoquimica y microbiologica de las aguas residuales de los procesos en la planta y de la quebrada aguas arriba, antes y durante el tratamiento biologico. Inoculacion de cultivos mixtos. Anc'llisis estadistico de los resultados obtenidos 2.1. CONTROL EN LABORATORIO Paralelo al trabajo en la planta, se realizo experimentacion en laboratorio en un tanque Imhoff de acrilico, de capacidad 2 litros, haciendose el mismo seguimiento que en la planta, como un control, bajo las siguientes condiciones citadas en la tabla 6: Tabla 7. Condiciones de trabajo para el tratamiento biologico batch en el laboratorio (control). Dia PH Agitacion (r.p.m) Microorganism o (U.F.C/g) Fosforo (g) Nitrogeno (g) *1 O ~ *10'-' *1 O~

7 2.2. CARACTERIZACION FISICOQuiMICA Y MICROBIOLOGICA DE LAS AGUAS RESIDUALES DE LOS PROCESOS EN LA PLANTA Y EN LA QUEBRADA AGUAS ARRIBA, ANTES Y DURANTE EL TRATAMIENTO BIOLOGICO. Para caracterizar ffsicoqufmica y microbiologicamente las aguas residuales de los procesos trabajados en la planta y de la quebrada aguas arriba, se identificaron los puntos de muestreo, la metodologfa de caracterizacion compuesta (descrita en el Anexo 1). Y se realizo el analisis estadfstico con el fin de determinar la reproducibilidad de las variables medidas el cual se encuentra descrito en el numeral 2.4. Las variables a medir: Caudal, Temperatura, Oxigeno disuelto, ph, Almidones, Aceites y grasas, Solidos totales, disueltos y suspendidos Totales, Solidos sedimentables, DOO, DBO, Nitrogeno y fosforo total, Detergentes, Coliformes totales y Fecales, Bacillus totales, Heterotrofas totales a 25 y 32 C, levaduras y Hongos, Bacterias totales, lipolfticas, sulfatorreductoras, fijadoras de Nitrogeno y anaerobiasy el Inventario fito y zooplactonico. se encuentran descritas en los Anexos 1, 2 y 3 acerca de la caracterizacion, parametros ffsico-qufmicos y microbiologicos. 2.3 MICROORGANISMOS PARA INOCULACION A continuacion se describen la aplicacion y las condiciones de operacion de los microorganismos seleccionados para la inocula cion en el tanque Imhoff. La concentracion en base seca de cada especie se ilustra en la tabla 8. Se realizo un registro diario de ph; su valor debe de estar entre 5 y 7 de ser necesario un control se realizara con hidroxido de sodio 0 acido clorhfdrico. Inicialmente para realizar la inoculacion de los microorganismos para el tratamiento de las aguas residuales es necesario realizar el cambio de detergente por el detergente biodegradable Biolimpiox. Este detergente es ligeramente viscoso, transparente, esta compuesto de peroxido de hidrogeno, tensoactivo no ionico y un acido organico policarboxflico (acido citrico); su aplicacion se realiza por diluciones de 1 :50 en agua limpia. 25

8 Tabla 8. Composicion del cultivo mixto. Especie % Peso (base seca) Bacillus subti/is 42 Pseudomona aeruginosa 20 Pseudomona stutzert 10 Bacillus SP 8 Escherichia hermanii 5 Pseudomona SP 0.5 Enterobacter SP 0.5 Pseudomona ma/tophi/ia M icronutrientes Se realizaron inoculaciones durante 5 dias seguidos, descansando 2 y reiniciando inoculacion, hasta ajustar un total de 40 dias, de la siguiente forma: Inicialmente se trabajo con Bio OMA olor. Este producto esta compuesto de Bacillus subti/is, Bacillus /enchiniformes y Bacillus po/imixa, los cuales producen las enzimas lipasas, proteasas y amilasas, que actuan sobre grasas, almidones y proteinas. Su concentracion bacteriana es de 7.9*10 9 U.F.C.lml. Su ph optima es de 8.2. Diariamente se tomaron 50 ml de Bio OMA olor, los cuales fueron diluidos en 12 litros de agua del proceso y de agua tratada en una relacion 1: 1, con el fin de preacondicionar el medio para los demas microorganismos; su aplicacion se realize al terminar la jornada de trabajo de proceso. Luego de la aplicacion de Bio OMA olor, se aplico diariamente en las mananas Bio OMA ph Plus el cual actua como un buffer; 250 g. se disolvieron en 12 litros de agua de proceso y tratada en una relacion 1: 1; esta solucion se agito durante 15 minutos. En el tercer paso se adiciono Bio OMA Su concentracion bacteriana es de 5*10 9 UFC/g; remueve 000, DBO Y solidos suspendidas. Se rehidrato durante 20 minutos en 12 litros de agua compuesta de agua de proceso y agua de acueducto en una relacion 1:1; se inoculo en las mananas. Tambien se inocularon 30 ml. de Bio OMA septic L lievados a 12 litros de agua de proceso y tratada en una relacion 1: 1. Su aplicacion se realizo al iniciar el proceso. 26

9 Para el comienzo de la inoculaci6n siguientes microorganismos: se realiz6 una adici6n conjunta de los Bio Oma p. s. Su concentraci6n es de 3 billones de U.F.C./g, el cual es utilizado en casos donde se presentan variaciones de caudales y de concentraciones de materias organicas, logrando un efluente con una concentraci6n constante de materia organica (estabilidad del sistema). Contiene bacterias aerobias y anaerobias que soportan condiciones extremas de DBO de ppm. Se disolvieron 250 gramos de este producto, incluyendo la bolsa la cual es biodegradable, en 12 litros de agua compuesta de agua de proceso y agua de acueducto en una relaci6n 1: 1. Bio Oma t. g. Su concentraci6n bacteriana es de 500*10 6 U.F.C./g. Esta compuesto de Pseudomona aeruginosa y nutrientes como f6sforo y nitr6geno que ayudan a estabilizar la presencia de estos en el medio para un mejor acondicionamiento del microorganismo. Es una barra cilindrica de 10 cm. de largo y 5 cm. de diametro, la cual se va autodosificando al contacto con el agua de proceso. Es inoculado en el fondo del tanque cilindrico, con el fin de ir preinoculando el agua que liega al tanque Imhoff. Bio Oma 108 Y 103. Son bacterias que degradan materia organica. Se disuelven en 12 litros de agua compuesta de agua de proceso y agua de acueducto en una relaci6n 1: 1; se debe homogeneizar durante 10 minutos. 27

10 2.4. ANAuSIS ESTADisTICO DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS ANALISIS ESTADISTICO PARA LA CARACTERIZACION DE AGUA DE LAVADO DE PLANTA, AGUA DE VERTIMIENTO Y AGUAS ARRIBA DE LA QUEBRADA. Calculo de numero de muestras, con un 95% de confianza. n=zaj2 * sf e a.j2 = Za/2 = Para DQO e = 7.88% SST 1 s= ph 1 n = T 1 n AI\JALISIS ESTADfsTICO PARA LA CARACTERIZACION DE LOS PROCESOS ANTES DEL TRATAMIENTO BIOLOGICO A LA ENTRADA Y A LA SALIDA DEL TANQUE IMHOFF Con este analisis estadfstico se pretende determinar las diferencias significativas entre las entradas y las salidas del tanque Imhoff, mediante una prueba F, con el fin de conocer la homogeneidad 0 heterogeneidad de las varianzas poblacionales con el estimativo de las varianzas muestrales. Definicion de variables Entradas y salidas : Corresponden al tanque Imhoff S2 : Varianza de los datos de entrada y de salida respectivamente. Estimativo de las varianzas poblacionales. Fcf2 colas: Valor de F calculado, es una prueba de dos colas = S2 mayorfs 2 menor n: Numero de datos de entrada m: Numero de datos de salida 28