módulo vii. sistemas de tratamiento de aguas residuales en

Módulo VII.

Sistemas de

Tratamiento de Aguas Residuales en la

Industria Alimentaria

26 de Junio de 2015

Ponente.- Iván García Alonso

Curso “Tratamiento de Aguas Residuales

en la Industria Alimentaria”

“Tratamiento de Aguas Residuales en la Industria Alimentaria” Ponente.- Iván García Alonso

12 de Junio de 2015

VII.1 Sistemas de pretratamiento

Módulo VII. Índice

VII.2 Sistemas de homogenización

VII.3 Tratamientos físico - químicos

VII.4 Tratamientos biológicos o secundarios

VII.5 Tratamiento de fangos


26 de Junio de 2015

VII.1.- Sistemas de pretratamiento

Misión fundamental: eliminar los sólidos gruesos.

Se pueden dividir en:

Rejas

Tamices

Hasta sólidos de 10 mm.

Hasta sólidos de 1 mm.


26 de Junio de 2015


Sistemas de pretratamiento – Tipos de REJAS:

• Manuales.- sistema de limpieza manual.

Utilización: en sistemas de depuración en los que no se producen caudales

altos de vertidos.

www.cidta.usal.es


26 de Junio de 2015


Sistemas de pretratamiento – Tipos de REJAS:

• Automáticas.- sistema de limpieza automático. El operario “sólo”

tendría que vaciar el contenedor de residuos.

Utilización: para caudales de tratamiento más grandes.

www.tecniagua2000.com


26 de Junio de 2015


Sistemas de pretratamiento – Tipos de

TAMICES:

• Tamiz estático de tobogán:

o Presentan un tamaño de poro

de hasta 1mm.

o En algunos casos en los que

el vertido tiene una gran

cantidad de aceites y grasas, se

puede generar una película que

impide el paso del agua limpia

por los orificios del tobogán.

o Recomendable: lavarlos con

agua a presión y caliente. www.depuradoras.es


26 de Junio de 2015


Sistemas de pretratamiento – Tipos

de TAMICES:

• Tamiz rotativo:

o Los más usados.

o Autolimpiantes.

o Se puede incluir agua

caliente, minimizando la

formación de la película de

grasa.

www.hidrometalica.com

http://www.hidrometalica.com/


26 de Junio de 2015


Sistemas de pretratamiento – Tipos

de TAMICES:

• De tornillo:

o Muy efectivos.

o Se suelen colocar en un

canal.

o El paso de sólidos no

suele llegar a 1mm., suele

ser de 2 ó 3 mm.

www.directindustry.es

http://www.directindustry.es/


26 de Junio de 2015

VII.2.- Sistemas de homogenización

Misión: eliminar las puntas de contaminación y de caudal.

Recomendable: un volumen de homogenización de al menos 1 día de

capacidad de vertido.


26 de Junio de 2015


Dependiendo de los sistemas de agitación:

• Homogenización con aire:

o Se utiliza una soplante y difusores de burbuja gruesa.

o No interesa transferir oxígeno al agua, sólo agitar.


26 de Junio de 2015



• Homogenización con aire:

o En el fondo del tanque se colocan unos difusores de burbuja

gruesa, que son los que mueven o agitan el agua.

o Muy útil en vertidos

en los que no hay una

cantidad elevada de

grasa en el vertido, ya

que se podría formar

un “velo” en la parte

superior de la balsa.


26 de Junio de 2015



• Homogenización con agitación mecánica:

o Mediante agitadores mecánicos.

o Muy efectivos, pero en tanques rectangulares pueden dejar zonas

muertas o sin agitación.

www.agitador.es

http://www.agitador.es/


26 de Junio de 2015



• Homogenización con agitación mecánica:

o Si el tanque es rectangular:

Sistema efectivo cuando hay un vertido con mayor cantidad de grasa.

La distancia entre los agitadores no conviene que supere los 2 metros.


26 de Junio de 2015



• Homogenización con eyectores:

o Constan de una bomba sumergible y uno o varios sistemas de

mezclado. En el tanque conviene colocarlos enfrentados.

www.xylemwatersolutions.com

http://www.xylemwatersolutions.com/


26 de Junio de 2015



• Homogenización con eyectores:

o Hay un sistema de eyección más efectivo denominado TSURUMI

(más costosos), que minimiza las zonas muertas. Tiene, en

esencia, 8 salidas de aire y agua.

www.hydreutes.es

http://www.hydreutes.es/


26 de Junio de 2015

VII.3.- Sistemas de tratamientos físico-químicos

Sistemas físicos:

• Sistemas de flotación:

o Se utilizan para eliminar partículas que tienen una densidad

inferior al agua, generalmente son aceites, grasas y espumas.

o Tipo de flotación:

Natural.- se caracterizan por eliminar sólo las partículas

que flotan de forma natural en el agua (ver imagen siguiente).

No se adicionan reactivos. Son efectivos pero poco utilizados

en el tratamiento de aguas de origen agroalimentario.


26 de Junio de 2015


Sistemas físicos - Sistemas de flotación Natural

www.separadoresdegrasas.com

http://www.separadoresdegrasas.com/


26 de Junio de 2015


Sistemas físicos:



Forzada.- no sólo se eliminan las partículas con una

densidad inferior al agua, también se eliminan partículas con

una densidad ligeramente superior al agua. Es posible gracias

a la flotación por aire. Los tiempos de residencia o flotación

suelen ser de 25-40 minutos.


26 de Junio de 2015


Sistemas físicos:



Forzada.- tipos de sistemas:

1. DAF.- flotación por aire en disolución:

- Tiempo de retención 25-30 min.

- Función: disolver aire y liberarlo en la cuba de

flotación.

- Ventaja: ajuste del caudal de aire necesario para

llevar a cabo la flotación.

- Velocidad de la rasqueta o rascador regulable.

- Vistos en planta son rectangulares (más habituales)

o esféricos. www.directindustry.es

http://www.directindustry.es/


26 de Junio de 2015


Sistemas físicos:




1. DAF.- flotación por aire en disolución:

- Los rectangulares tendrán que tener un lado, al

menos, el doble que el otro.

- Pueden tener problemas de atascamiento en las

toberas o sistema de inyección de aire presurizado.

www.phosver.com

http://www.phosver.com/


26 de Junio de 2015


Sistemas físicos:




1. CAF.- flotación por aire en cavitación o inducido:

- Muy utilizados en la industria agroalimentaria,

principalmente en lácteas, mataderos y determinadas

conserveras.

- En lugar de disolver aire y liberarlo en la cuba de

flotación, se dispone de un cavitador o eyector (ver

imagen siguiente).


26 de Junio de 2015


Sistemas físicos:




1. CAF.- flotación por aire en cavitación o inducido.

www.aguasigma.com

http://www.aguasigma.com/


26 de Junio de 2015


Sistemas físicos:




Tanto en los DAF como en los CAF se puede dosificar

reactivos, para la eliminación de sólidos en suspensión

o coloidales. Reactivos aplicados:

- Coagulantes.- la función es vencer el potencial de

repulsión de los sólidos en suspensión que, de forma

natural, no decantarían ni flotarían (ver imagen

siguiente).


26 de Junio de 2015


Sistemas físicos:

• Sistemas de flotación – Forzada – DAF y CAF- Reactivos-

Coagulantes:


26 de Junio de 2015


Sistemas físicos – Sistemas de flotación – Flotación Forzada – DAF y

CAF – Reactivos:

• Coagulantes:

- Sustancias con carga positiva que unen a los sólidos en

suspensión.

- Los más habituales:

Cloruro férrico.- muy efectivo, pero puede presentar

problemas de corrosión en los equipos.

Policloruro de Aluminio (PAC).- muy efectivo y menos

corrosivo.


26 de Junio de 2015



CAF – Reactivos:

• Coagulantes:

- Determinación de la cantidad a usar.- será necesario realizar un

JAR TEST o TEST de JARRAS.

Se puede ajustar la

dosis de coagulante

y también la

velocidad de

agitación, que

deberá de ser

rápida.


26 de Junio de 2015



CAF – Reactivos:

• Floculante:

- Una vez que se han formado los coágulos es necesario

“pegarlos”, es decir, unirlos, para ello se utiliza el floculante o

polielectrolito.

- Clasificación en función de su carga:

- Floculantes aniónicos.- carga total negativa.

Generalmente son poliamidas.

- Floculantes catiónicos.- carga total positiva.

- Floculantes no iónicos.- carga total neutra.


26 de Junio de 2015



CAF – Reactivos:

• Floculante:

- Una vez que se han formado los coágulos es necesario

“pegarlos”, es decir, unirlos, para ello se utiliza el floculante o

polielectrolito.

- Clasificación en función de su carga:

- Floculantes aniónicos.- carga total negativa.

Generalmente son poliamidas.

- Floculantes catiónicos.- carga total positiva.

- Floculantes no iónicos.- carga total neutra.

En el caso de las aguas de origen agroalimentario, los más habituales

son los aniónicos


26 de Junio de 2015



CAF – Reactivos:

• Floculante:

- Actúa de la siguiente forma:

www.h20-crimomi.wikispaces.com

http://www.h20-crimomi.wikispaces.com/




26 de Junio de 2015



CAF – Reactivos:

• Floculante:

- Es necesario también, ajustar la dosis de floculante mediante

un JAR TEST.

- La agitación debe ser lenta.

• Los procesos de coagulación y floculación, suelen llevarse a cabo

en los sistemas de flotación. Así pues, se eliminan los sólidos en

suspensión o coloides también en estos sistemas.


26 de Junio de 2015



CAF – Reactivos:

• En los DAF o CAF, la dosificación de los reactivos se puede realizar

en serpentines:


26 de Junio de 2015



CAF – Reactivos:

• La dosificación se realiza de la forma siguiente:


26 de Junio de 2015



CAF – Reactivos:

VENTAJAS de la COAGULACIÓN y FLOCULACIÓN en LÍNEA o en SERPENTÍN

1. No se requieren cubas adicionales para dosificar los productos

2. No es necesaria agitación adicional, ya que el propio serpentín sirve para

mezclar el coagulante con el agua residual (Régimen Turbulento)

3. Menos costes de energía

4. El polielectrolito o floculante se dosifica directamente en la cuba de flotación

5. El ajuste de pH se hace también en línea con un pH metro (*)

6. Sistema de eliminación de sólidos en suspensión, más compacto

(*) Este ajuste de pH es un ajuste fino, ya que el coagulante baja el pH, pero será

necesario tener el pH del vertido ajustado antes del FISICO-QUÍMICO.


26 de Junio de 2015



CAF – Reactivos:

Rendimientos de los DAF y CAF con adición de coagulante y floculante

Parámetro % de eliminación

Aceites y grasas 90-95%

Sólidos en suspensión 80-90%

DBO (*) 40-50%

DQO (*) 40-60%

(*) Se elimina la DBO y DQO asociada a los sólidos, también llamada particulada.


26 de Junio de 2015



CAF – Reactivos:

DBO TOTAL= DBO PARTICULADA + DBO DISUELTA

DQO TOTAL= DQO PARTICULADA + DQO DISUELTA

1. Agua bruta

3. Vaciado

2. Agua tratada

Cuando los sólidos en suspensión no

flotan en su mayoría y decantan, se

utiliza un decantador. En las industrias

agroalimentarias (lácteas, mataderos,

conserveras) los más habituales son los

sistemas de flotación. No obstante, si

se requiere un decantador los más

comunes son los estáticos.

Universidad Nacional de Colombia


26 de Junio de 2015



CAF – Reactivos:

Parámetros de diseño de DECANTADORES ESTÁTICOS

Velocidad ascensional de 1-2 m/h

Tiempo de retención 2-4 horas

Parte recta 2,5 metros mínimo

Pendiente del 30-35%


26 de Junio de 2015

VII.4.- Tratamientos biológicos o secundarios

Muy utilizados en las aguas de origen agroalimentario.

Misión.- eliminar la DBO soluble o disuelta.

Sistemas más habituales:

• Sistemas de fangos activos.- es el más utilizado. Se basa en

aportar aire de manera forzada a un vertido que tiene carga

orgánica, es decir, DBO. En la imagen siguiente, se puede ver un

proceso de fangos activados tradicional:


26 de Junio de 2015



• Sistemas de fangos activos.-


26 de Junio de 2015



• Sistemas de fangos activos.- parámetros a tener en cuenta:

o Licor mezcla.- conjunto de bacterias vivas, muertas y el fango

en suspensión, tanto el que se recircula como el generado. Se

representa como SSLM. Tiene que ser constante para que

siempre se disponga de la misma cantidad de bacterias o

“comensales”.

o Carga másica.- es la “comida” entre los comensales:

Comida Kg DBO/ m3 x Q (m3/d)

Cm = --------------------------- = ---------------------------------------

Comensales SSLM (kg /m3) x Vr


26 de Junio de 2015




o Carga másica.-

Lo habitual es trabajar con Cm de “0,1”, es decir,

aireación prolongada o baja carga. Así pues, se puede

determinar fácilmente Vr.

El valor de SSLM se suele fijar entre 4-6 KG/m3.

Los fangos en exceso son función de los Kg de DBO.

Fe= R x Kg. DBO

R es función de la carga másica.


26 de Junio de 2015




o Tiempo de retención.- es un parámetro secundario en el diseño

de reactores de fangos activados. Se define como:

Tr = Vr / Q

o Un parámetro muy importante es la Edad del fango o tiempo de

retención celular. No confundir con Tr.

Edad del fango = --------------------------------------------

Concentración SSLM x Vreactor

Fango en exceso (Fe)


26 de Junio de 2015




*

REACTOR

DE AIREACIÓN

Partícula de fango

Decantador

*

F. en exceso

Recirculación


26 de Junio de 2015




Observaciones para sistemas de fangos activados

1. Cuanto más baja es Cm mejor se eliminaría la DBO y mayor rendimiento

en el sistema

2. Cuanto mayor sea Edad del fango, el fango estará más digerido, mayor

capacidad de oxidación del mismo. Así, se favorecerá la nitrificación.

3. Cuanto mayor Edad del fango, el fango decantará mejor y será mayor la

calidad del agua depurada

4. El Tr celular o Edad del fango no se debe confundir con el tiempo de

retención Hidráulico

5. Cuanto mayor DBO, mayor Vr


26 de Junio de 2015



• Sistemas de fangos activos.- se requiere el aporte de oxígeno o

de aire. Esto se hace mediante soplantes o compresores. Los

factores que intervienen en este cálculo son:

CÁLCULO DE OXIGENO en un

reactor de fangos biológicos

Cantidad de DBO del agua de aporte

Respiración endógena de las bacterias.

Nitrificación Otros:

temperatura del agua, etc.


26 de Junio de 2015



• Sistemas de fangos activos.- se requiere el aporte de oxígeno o

de aire. Esto se hace mediante soplantes o compresores. Los

factores que intervienen en este cálculo son:

CÁLCULO DE OXIGENO en un

reactor de fangos biológicos

Cantidad de DBO del agua de aporte

Respiración endógena de las bacterias.

Nitrificación Otros:

temperatura del agua, etc.

De modo grl.: Por kg. de DBO ………………… 2,5-3 kg de Oxígeno


26 de Junio de 2015



• Sistemas de fangos activos.- hay distintas posibilidades muy

utilizadas en las industrias agroalimentarias:

o Fangos activado de flujo continuo.- como el mencionado hasta

ahora, será necesario un reactor biológico aireado y un

decantador.

o SBR.- sistema en tandas o lotes (ver en imagen siguiente):


26 de Junio de 2015





o SBR.-

Los cálculos de oxígeno

y volúmenes de

aireación se realizarían

de la misma forma que lo

indicado hasta ahora.

www.t-and-d-italy.com

http://www.t-and-d-italy.com/








26 de Junio de 2015





o MBR.- reactor biológico con membranas.

Esquema de

funcionamiento:


26 de Junio de 2015



• Lechos bacterianos.-

o Son sistemas biológicos aeróbicos y en este caso la

transferencia de oxígeno se produce por la diferencia de

temperatura entre el aire y el agua.

o En lugar de la Cm o carga másica se habla de Cv, es decir, la

carga volúmica o volumétrica.

Cv = ------------------------------ Kgs. DBO

M3 de relleno


26 de Junio de 2015




-El relleno plástico es

comercial y el fabricante

establece la Cv.

- Posteriormente, se

envía el agua a un

decantador.


26 de Junio de 2015




o Parámetros a tener en cuenta en el diseño.-

1. Se habla de Cv en lugar de Cm. Lo suele dar el fabricante

2. La altura de los reactores será mínimo de 2,5 m

3. Se tendrá en cuenta el índice de huecos. Es importante para que no

se produzcan zonas de anoxia

4. Habrá que tener en cuenta el riesgo de lavado del lecho


26 de Junio de 2015




o Efectivos para.-

1. Bajas cargas de DBO. No se recomiendan para DBO superiores a 1.500 mg/l

2. Cuando el vertido es rico en azúcares o hidratos de carbono. Es decir,

sustancias fácilmente depurables

3. Cuando el vertido no tiene cantidades altas de sólidos en suspensión

4. Cuando el vertido no tiene cantidades altas de aceites y grasas

El agua una vez que atraviesa el lecho bacteriano, pasa a un

decantador con un tiempo de retención de 2-3 horas y es vertida.


26 de Junio de 2015


La eliminación de Nitrógeno y Fósforo es importante para minimizar los

problemas de EUTROFIZACIÓN.

Nitrógeno.- en las aguas residuales de origen agroalimentario el

nitrógeno se encuentra:


26 de Junio de 2015


Nitrógeno.- forma de eliminación más habitual:

Estas oxidaciones se suelen llevar a cabo en los reactores biológicos,

especialmente en los sistemas de fangos activados de aireación

prolongada. Es necesario que la edad de fango sea superior a 20 días.

EDAD DEL FANGO > A 20 DÍAS ……………… NITRIFICACIÓN


26 de Junio de 2015


Nitrógeno.- el siguiente paso es la eliminación de los nitratos. Consistiría

en la eliminación del oxígeno de los nitratos de forma bacteriana:

Este proceso conviene llevarlo a cabo en el decantador secundario. Para

ello es recomendable que el tiempo de retención supere las 3 horas.


26 de Junio de 2015


Fósforo.- formas más habituales de eliminación (2):


26 de Junio de 2015


Rendimientos de los sistemas biológicos:

Un sistema de fangos activado bien dimensionado puede alcanzar los

siguientes rendimientos, siempre y cuando se hayan realizado las etapas

previas de tratamiento:

Parámetro Reducción

DBO 90-94%

Nitrógeno 70-80%

Fósforo 60-70%


26 de Junio de 2015

VII.5.- Tratamiento de fangos

Tratamiento de fangos primarios y secundarios:

Una vez que sea ha depurado el agua, se genera lodo o fango. Éste

procede del sistema de flotación y del reactor biológico.

FANGO TOTAL= FANGO DEL SISTEMA DE FLOTACIÓN + FANGO DEL

REACTOR BIOLÓGICO


26 de Junio de 2015


Tratamiento de fangos primarios y secundarios:

El fango tanto primario como secundario tiene mucha humedad. En

algunos casos presenta hasta el 98% de agua. Por eso conviene

deshidratarlo. No obstante y viendo la utilidad que se le quiere dar al

fango, hay dos opciones:

I. Tratamiento conjunto del fango.- se juntaría el fango

primario y el biológico.

II. Tratamiento separado.- se separa el fango primario del

secundario.


26 de Junio de 2015


Tratamiento de fangos primarios y secundarios - Tratamiento

conjunto:


26 de Junio de 2015


Tratamiento de fangos primarios y secundarios - Sistema de

deshidratación de fangos (Bibliografía.- Máster de Ingeniería del Agua-Eliminación de

lodos de una EDAR-Ángel Alfonzo Herrea Suárez)

• Filtro prensa.- trabaja en tandas o lotes. Ventaja: deshidratar el

fango hasta el 40%. Su rendimiento mejora con la adición de cal. Ver

imagen en pág. siguiente.


26 de Junio de 2015


Ventajas filtro prensa.- reposición de telas de filtrado/ trabajo engorroso y sucio.


26 de Junio de 2015



deshidratación de fangos:

• Filtro banda.-

o Lleva una serie de rodillos y telas que “espachurran” el fango. A

éste, previamente se le dosifica floculante para que ejerza de

“pegamento” y así se favorezca el proceso de deshidratación.

o Podría llegar a una deshidratación cercana al 25%.

o Ver imagen en pág. siguiente.


26 de Junio de 2015


Ventajas filtro banda.- trabajo engorroso y sucio/ revisión periódica telas y rodillos


26 de Junio de 2015



deshidratación de fangos:

• Centrífuga o decánter.-

o Es una tecnología que se basa en el principio de la fuerza

centrífuga.

o Tal y como se ve en la imagen de la pág. siguiente, el fango

deshidratado, previamente acondicionado con

polielectrolito, saldría por el centro y en la periferia quedaría

el agua que nuevamente se enviaría a cabecera.


26 de Junio de 2015


Ventajas centrífuga.- tecnología más limpia/ proceso continuo y con menos

mantenimiento

Gracias

Exposición de dudas, comentarios, …

26 de Junio de 2015

Ponente.- Iván García Alonso

Curso “Tratamiento de Aguas Residuales

en la Industria Alimentaria”

módulo vii. sistemas de tratamiento de aguas residuales en

Documents