SISTEMA DE TRATAMIENTO BIOLOGICO DE LOS VERTIMIENTOS PRODUCIDOS EN LAS FERMENTACIONES INDUSTRIALES

PROCESOS BIOTECNOLOGICOS APLICADOS A LA INDUSTRIA

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INTRODUCCIÓN

En el CENTRO DE BIOTECNOLOGÍA INDUSTRIAL se desarrolla el proyecto denominado SISTEMA DE TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE LOS VERTIMIENTOS PRODUCIDOS EN LAS FERMENTACIONES INDUSTRIALES a cargo del TGO EN PROCESOS BIOTECNOLOGICOS APLICADOS A LA INDUSTRIA, con el ánimo de resarcir los impactos ambientales de las producciones industriales, realizando prácticas de campo y actividades de laboratorio en el área de BIORREMEDIACIÓN, cumpliendo con ensayos de monitoreo y tratamiento en las plantas piloto de BIOINSUMOS Y AGUAS RESIDUALES.

OBJETIVO GENERAL

oDar a conocer los tipos de tratamiento que buscamos implementar para residuos sólidos y líquidos en el CENTRO DE BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL, teniendo en cuenta capacidad, rendimiento e implementación del Plan de Manejo Ambiental, cuyo objetivo es hacer participes a los aprendices de diferentes áreas técnicas o tecnológicas para que conozcan el diseño, operación y funcionamiento de las plantas pilotos monitoreadas por los aprendices de BIOTECNOLOGÍA, ya que, para el desarrollo de este proyecto, además del área técnica se cuenta con la participación de Salud Ocupacional, Ambiental, COPASO, Carpintería, Soldadura, Calidad, Bioética y Cultura Física.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Implementar y supervisar la remediación por microorganismos a los residuos líquidos y sólidos.

Evaluar el sistema de tratamiento biológico por Biorreactores para los vertimientos industriales, realizando ensayos de monitoreo y análisis a los vertimientos domésticos del Centro.

Realizar análisis fisicoquímicos y microbiológicos al vertimiento liquido y al residuo sólido, según parámetros establecidos en la normatividad vigente.

Realizar diagnostico ambiental para dar cumplimiento a la legislación y normatividad aplicada al Bioproceso.

REACTOR DE LODOS ACTIVADOS

(ESTEBAN HERNÁNDEZ, KEVIN BENÍTEZ)

EL REACTOR DE LODOS ACTIVADOS

El lodo activado es un proceso de tratamiento por el cual el agua residual y el lodo biológico (microorganismos) son mezclados y aireados en un tanque denominado reactor. Los materiales orgánicos se oxidan, y las partículas en suspensión tienden a coagularse y formar un precipitado que se sedimenta.

El cultivo biológico, denominado licor de mezcla, está formado por gran número de microorganismos agrupados en flóculos conjuntamente con materia orgánica y sustancias minerales. Dichos microorganismos transforman la materia orgánica mediante las reacciones de oxidación biológica.

FUNCIONAMIENTO

En el proceso de lodos activados los microorganismos son completamente mezclados con la materia orgánica en el agua residual de manera que ésta les sirve de alimento para su producción. la mezcla o agitación se efectúa a través de aireadores los cuales tienen la función de mezclar y agregar oxigeno al medio.

MONTAJE

PRINCIPIOS DEL PROCESO DE LODOS ACTIVADOS

I. Instalación TípicaLos elementos básicos de las instalaciones del proceso de lodos activados son:

Tanque de recibo: contiene el agua residual a tratar. Tanque de lodos activados: en él los microorganismos y

el agua residual son mezclados.

PRINCIPIOS DEL PROCESO DE LODOS ACTIVADOS

Tanque Sedimentador: El desagüe mezclado procedente del tanque al reactor es sedimentado separando los sólidos suspendidos (lodos activados), obteniéndose un desagüe tratado clarificado.

Tanque de agua tratada: luego de tener el agua clarificada producto de la sedimentación de los solidos y del proceso de descontaminación desarrollado por los microorganismos, el agua tratada es depositada en éste tanque.

En algunos casos los vertimientos producidos en las fermentaciones deben tener un acondicionamiento antes de aplicar el tratamiento con lodos activados , debido a que ciertos elementos inhiben el proceso biológico (grandes cantidades sólidos, aguas residuales con valores anormales de pH, etc.).

OPERACIÓN BÁSICA

REMOCIÓN DE DBO

Remoción de DBO en un Tanque de Aeración: Las aguas residuales crudas mezcladas con el lodo activado retornado del tanque de sedimentación final es aireado hasta obtener 2mg/L de oxígeno disuelto o más, en donde una parte de materia orgánica contenida en los desagües es mineralizada y gasificada, y la otra parte, es asimilada como nuevas bacterias.

RELACIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO

La operación Sólido-Líquido en el tanque de sedimentación tiene como finalidad conseguir un efluente clarificado con un mínimo de sólidos suspendidos, y, asegurar el retorno del lodo.

Toma de muestras para análisis físico-químicos y

microbiológicos

Toma de parámetros de campo:

PH

Temperatura

Análisis en el laboratorio

Acidez Sólidos totales

DurezaOxigeno disuelto

Sólidos Sedimentables

DBO Alcalinidad

Cumplimiento del decreto 3930

Cumplimiento del RAS

METODOLOGIA

Tanque de recibo

Reactor de lodos activados

Tanque sedimentador

Tanque de agua tratada

PH TEMPERATURA OXIGENO DISUELTO (METODO WINKLER) D.B.O ACIDEZ ALCALINIDAD DUREZA SOLIDOS SEDIMENTABLES SOLIDOS TOTALES

ANÁLISIS FÍSICO-QUÍMICOS

MATERIALES Y REACTIVOS

COMPOSTAJE(ANGELA QUICENO)

COMPOSTAJE

Es un proceso controlado y acelerado de descomposición de las partes orgánicas de los residuos totalmente aerobio , dando lugar a un producto estable llamado “compost”.

CONDICIONES REQUERIDASHUMEDADTEMPERATURAOXIGENO NUTRIENTES ELEMENTOS HumedadEl agua, en nuestro caso vinaza es necesaria para facilitar que los nutrientes estén disponibles a los microbios y para que estos puedan realizar sus procesos reproductivos, metabólicos y asimilativos

TEMPERATURA

Cuando el material se está compostando pasa por un ciclo de temperaturas que es ocasionado por la actividad microbiológica. NUTRIENTES

Para el crecimiento microbiano en la pila de compost, es necesario que haya un balance entre carbono y nitrógeno que son los macro nutrientes más importantes, los materiales ricos en carbono son color café y secos y los ricos en nitrógeno son verdes y húmedos.

ETAPAS DEL COMPOSTAJE

El proceso de compostaje se divide en cuatro periodos con respecto a la evaluación de la temperatura: Mesolítico: (10° a 40°)

Termofílico: (40º a los 75º)

De enfriamiento: (60º a los 40º)

De maduración

QUE COMPOSTARLOS RESIDUOS.

Todo residuo se puede compostar siempre y cuando sean de origen orgánico, se refiere a todos aquellos que tienen su origen en los seres vivos, animales o vegetales.

PUEDEN SER DE DIFERENTES FUENTES COMO SON:

Actividad agropecuaria Industria de la pesca Actividad agroindustrial Industria forestal  Industria láctea Industria cerealera

Industria frigorífica Residuos Urbanos (R.U)

FACTORES A TENER EN CUENTA

Relación Carbono-Nitrógeno (C/N) La relación C/N, expresa las unidades de Carbono por unidades de Nitrógeno que contiene un material.

Humedad El contenido en humedad de los desechos orgánicos es muy variable, Si la humedad inicial de los residuos crudos es superior a un 50 %, necesariamente debemos buscar la forma de que el material pierda humedad, antes de conformar las pilas.

EL pH El rango de pH tolerado por las bacterias en general es relativamente amplio, existen grupos fisiológicos adaptados a valores extremos. No obstante pH cercano al neutro (pH 6,5-7,5,)Oxigeno por medio de Aireación La aireación es conjuntamente con la relación C/N uno de los principales parámetros a controlar en el proceso de Compostaje Aeróbico. Como hemos mencionado al comienzo de este capítulo nuestro objetivo es favorecer los metabolismos de respiración aeróbica.

INOCULANTES MICROBIANOS

Tiene el objetivo de disminuir el tiempo de elaboración del abono orgánico y obtener un material microbiológica y nutricionalmente mejorado. Hongos como Trichoderma harzianum, Paecilomyces Lillacinus, Aspergillius Níger, Aspergillius Orizae, Bacterias como Bacillus Subtilis y Bacillus Thuringiensis fueron cultivados a escala de 4 litros por los aprendices del Tecnólogo en Procesos Biotecnológicos Aplicados a la Industria con el fin de proporcionar a las pilas de compost inoculantes microbianos como ensayo para estudiar los resultados

MICROBIOLOGÍA DEL PROCESO

Este proceso es llevado a cabo por una amplia gama de microorganismos que actúan dependiendo de las variaciones que existen en el medio. Cuando una materia orgánica se oxida por microorganismos, una porción de la energía liberada es capturada y usada para la síntesis de nueva materia celular.

Tipos De Microorganismos:Bacterias, Actinomicetos, Hongos y Protozoos,

BENEFICIOS DEL COMPOST

El compost se agrega al suelo para abonarlo y mejorar la textura. Al abonarlo se vuelve más eficiente, los nutrientes se continúan desprendiendo por un período largo de tiempo y las plantas lo van utilizando a medida que van creciendo. El compost es un abono uniforme y dura más que el abono químico.La textura se mejora porque se agregan materiales fibrosos que permiten que el aire y la humedad entren al suelo. El suelo con compost es ligero y no compacto, permitiendo que las raíces de las plantas crezcan mejor y más rápido. Una mejor estructura del suelo aumenta su capacidad para almacenar agua y facilita el transporte de nutrientes a las plantas.Agregar compost al suelo se considera la forma natural para abonarlo y reconstruir la calidad del suelo.

COMPOSTAJE A ESCALA INDUSTRIAL

CAPACIDAD DE PLANTA

AREA TOTAL: 5.2 Hectáreas CAPACIDAD DE BLOQUES: 56 Espacios EDAD PROMEDIO AL DESPACHO: 70 Días HUMEDAD PROMEDIO: 30%

MATERIAS PRIMAS

CACHAZA

CENIZA MINERAL

MATERIAS PRIMAS

BAGAZO DE CAÑA

HOJA PICADA DE CAÑA Y FALDAS

MATERIAS PRIMASCACHAZA DIRECTAMENTE DE FABRICA

MAQUINARIA PLANTA DE COMPOSTAJE

MAQUINA COMOSTADORA BACKHUS

TAMBOR ALIMENTADOR

ARMADO DE PILAS

CARGADOR VOLVO 120E

ARMADO DE PILAS

LIMPIEZA DE PILAS

MINICARGADOR BOCAT

MEZCLADO DE LAS PILAS

CONTROL DEL PROCESO

TOMA DIARIA DE TEMPERATURAS

CONTROL DEL PROCESO

MUESTRAS DE LABORATORIO PARA CONTROL DE Ph y HUMEDAD

CONTROL DEL PROCESO

APLICACIÓN DE VINAZA

AIREACION Y MADURACION

COMPOST ESTABILIZADO

BIOFERTILIZANTES

OBJETIVO

o Dar a conocer los tipos de abonos, sus características, según normatividad vigente, ventajas y el manejo que se les da para el mejoramiento de suelos, cultivos y por ende la repercusión en la vida humana.

ABONO O FERTILIZANTEABONO O FERTILIZANTE

ABONO ORGÁNICO MINERAL LÍQUIDO

ABONO ORGÁNICO MINERAL LÍQUIDO

ABONO ORGÁNICO MINERAL SÓLIDO

ABONO ORGÁNICO MINERAL SÓLIDO

ABONO ORGÁNICOABONO ORGÁNICO

NTC 5167: Según la norma se establecen tres tipos de abono a comercializar y para ello se establecen los parámetros a controlar, sus características y distinciones.

FERTILIZANTEProducto que aplicado al suelo o a las plantas, suministra a éstas uno o más nutrientes necesarios para su crecimiento y desarrollo.

FERTILIZANTE

Los biofertilizantes son productos a base de microorganismos benéficos del suelo, en especial bacterias y/o hongos, que viven asociados o en simbiosis con las plantas y ayudan de manera natural a su nutrición y crecimiento, además de ser mejoradores de suelo.

FUNCIONES DE LOS BIOFERTILIZANTES

Los fertilizantes biológicos, con base en bacterias y hongos benéficos tienen las siguientes funciones principales:

Fijadores de nitrógeno del medio ambiente para la alimentación de la planta.

Protectores de la planta ante microorganismos patógenos del suelo.

Estimulan el crecimiento del sistema radicular de la planta. Mejoradores y regeneradores del Suelo. Incrementan la solubilización y la absorción de nutrientes,

como el fósforo, que de otra forma no son asimilables por la planta.

VENTAJAS Los biofertilizantes son de fácil transportación, inocuos y

baratos. Permiten reducir entre un 30 y 50 % la cantidad de fertilizante

químico. Las bacterias y los hongos aumentan la velocidad de

absorción de nutrientes por las plantas por un efecto directo en el mayor desarrollo del sistema radical, aumentando además la formación de pelos radicales.

Estos microorganismos (Bacterias y hongos), aportan nitrógeno, fitohormonas y convierten en asimilables por las plantas principalmente K, P, Ca y Mg entre de otros nutrientes. Incrementan la absorción de agua debido al mayor volumen de exploración y dan resistencia al estrés.

RECOMENDACIÓN PARA EL MANEJO DEL

BIOFERTILIZANTES

No exponerlo a los rayos ultravioleta del sol.

Evitar el contacto directo con productos químicos.

El almacenamiento debe ser en lugar fresco y seco.

ANALISIS FISICOS, QUIMICOS Y MICROBIOLÓGICOS

Determinación de pH. Cuantificación de cenizas. Enriquecimiento, aislamiento y detección de

salmonella. Recuento total de microorganismos mesófilos

facultativos. Recuento total de hongos y levaduras.

CONCLUSIONES

La conversión de residuos sólidos en abonos o enmiendas, reduce el impacto ambiental por la adopción de PML.

Las enmiendas difieren de los abonos en su objetivo principal pues la enmienda se encarga de corregir alguna de las características del suelo, mientras que el abono enriquece los nutrientes del suelo, en favor de las plantas.

ENMIENDAS

OBJETIVO

o Dar a conocer los productos orgánicos usados como enmiendas de suelo según la N.T.C 5167, que tiene por objetivo establecer los requisitos que deben cumplir y los ensayos a los cuales deben ser sometidos los productos orgánicos usados como abonos o fertilizantes y como enmiendas de suelo.

REQUISITOS GENERALES

Los productos deben presentarse en forma sólida como granulados, polvos o agregados o líquida como concentrados solubles, suspensiones o dispersiones.Todo producto cuyo origen sea materia orgánica fresca debe ser sometido a procesos de transformación que aseguren su estabilización agronómica tales como: compostaje o fermentación.Deberá declararse el origen (clase y procedencia) de las materias primas y los procesos de transformación empleados.

¿ QUÉ ES UNA ENMIENDA?

Las enmiendas son aquellas que se

encargan de corregir algunas de

las características del suelo.

ENMIENDA HÚMICA SÓLIDAENMIENDA HÚMICA SÓLIDA

ENMIENDA ORGÁNICA NO HÚMICA

ENMIENDA ORGÁNICA NO HÚMICA

ENMIENDA HÚMICA LÍQUIDAENMIENDA HÚMICA LÍQUIDA

ENMIENDAS O ACONDICIONADOR

ENMIENDAS O ACONDICIONADOR

ACONDICIONADOR DE SUELO: Es toda sustancia cuya acción fundamental consiste en el mejoramiento de por lo menos, una característica física, química o biológica del suelo.

ENMIENDAS (ACONDICIONADOR DE SUELO)

ENMIENDA HÚMICA SÓLIDAProducto sólido obtenido a partir de la estabilización de residuos de animales, vegetales o residuos sólidos urbanos(separados en la fuente) o mezcla de los anteriores, que contiene porcentajes mínimos de materia orgánica expresada como carbono orgánico oxidable total y los parámetros que se indican.

ENMIENDA HÚMICA LÍQUIDAProducto orgánico líquido obtenido mediante solubilización en medio alcalino o por oxidación química, de un material de origen pedogenético que aporta ácidos húmicos y fúlvicos, destinado preferentemente a la fertirrigación y que cumple con las especificaciones que se indican.

ENMIENDAS (ACONDICIONADOR DE SUELO)

CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA

METODOLOGÍA GENERAL EN PLANTA DE PRODUCCIÓN DE BIOINSUMOS

Las instalaciones mínimas recomendadas para iniciar un proceso de compostaje son: Techo o cubierta, evitando el exceso de agua y calor sobre el material compostado.

DISEÑO PARALELEPÍPEDO

MÉTODO EN PISO

Método en plataforma

CONCLUCIONES

o La conversión de residuos sólidos en abonos o enmiendas, reduce el impacto ambiental.o Las enmiendas son importantes para corregir las características físicas del suelo (Limos, Arenas, Arcillas)o Las enmiendas son necesarias para mejorar la irrigación del suelo, el tiempo de absorción de agua y el movimiento de nutrientes y microbiología acompañante.

GRACIAS