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Análisis y Diseño de la Depuración de Aguas Residuales de la Industria Láctea Mediante el Sistema de Lodos Activados

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Manu Will

on 4 February 2011

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Transcript of Análisis y Diseño de la Depuración de Aguas Residuales de la Industria Láctea Mediante el Sistema de Lodos Activados

Análisis de la Depuración de Aguas Residuales de la Industria Láctea Mediante el Sistema de Lodos Activados William Ochoa Vivanco ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN Industria lechera, actividad económica muy importante.
Productos lacteos: 4% producción nacional alimenticia.
Vertidos de FLORALP: agua, leche y subproductos.
MO y productos putrescibles, originan ácido láctico y precipitan la caseína y otros compuestos nitrogenados. Efluente: 63% MO, 7% N, 7% de ácido fosfórico, 0.7% K.
90% de DQO de aguas residuales de la industria láctea -> componentes de la leche y el 10% a sustancias ajenas a la misma.
FLORALP no realiza ningún tipo de tratamiento a sus efluentes, por lo que debe pagar altas multas a la autoridad ambiental competente.
Sistema de tratamiento biológico de lodos activados: el método más eficiente para la depuración de aguas residuales de la industria láctea.
Elevada eficiencia de remoción de contaminantes. Constitución de la República, el Art. 71.
La naturaleza tiene el derecho del respeto integro de su existencia, mantenimiento y regeneración de sus ciclos vitales, estructuras, funciones y procesos evolutivos.
Aplicación de instrumentos, métodos y sistemas que prevengan o mitiguen la contaminación ambiental.
Tratamiento de los guas residuales industriales de la industria lechera. Problema Industria lechera= impactos componente agua.
FLORALP: 0,73 L/s de aguas residuales, 8 horas diarias.
21,02 m3/Día
Grave. pues parámetros exceden ampliamente lmáximos establecidos en la normativa. Altos valores de DQO y DBO = impactos importantes en el medio ambiente. Agua.
Agotamiento el oxígeno disuelto
Suelo y aire: generación de malos olores FLORALP: 7568,6 m3 al año
14% del total de efluentes procedentes de la industria láctea ecuatoriana (52287,3 m3).
Valor considerable Objetivos
Analizar y diseñar un sistema de tratamiento por lodos activados para la depuración de las aguas residuales de la industria láctea FLORALP. Caracterizar las descargas líquidas procedentes de FLORALP.
Determinar la microbiología de lodos activados para efluentes de la industria láctea.
Establecer las características del bioproceso.
Realizar el diseño para el tratamiento primario y el sistema de lodos activados.
Aplicar los conocimientos adquiridos en la cátedra de biotecnología ambiental y la investigación bibliográfica. MARCO TEÓRICO Ubicada en la ciudad de Ibarra, parroquia urbana Caranqui, Av. Princesa Paccha 5-163.
rodeada al norte con la calle Princesa Paccha; al sur y oeste con propiedades privadas y al este con la quebrada Cuzca. Ubicación de la industria láctea FLORALP Tratamiento de los efluentes líquidos de la industria láctea Remover DBO, aceites y grasas, sólidos suspendidos, y corregir el pH.
DBO 250mg/L
Pre-tratamiento y un tratamiento biológico Tratamiento de lodos activados para los efluentes de la industria láctea Técnica más adecuada para depurar las descargas líquidas de la industria láctea.
Elevada eficiencia de remoción de los parámetros.
90% - 95%
Oxidación biológica de la materia orgánica
CO2, agua y formas estables de nitrógeno Eliminación biológica de la materia orgánica siguientes etapas :
1.Atrapamiento de las partículas en la estructura del flóculos.
2.Adsorción del material coloidal.
3.Biosorción.
4.Asimilación y acumulación intracelular de las sustancias fácilmente biodegradables.
5.Autodigestión de la biomasa cuando existan limitaciones de sustrato biodegradable. Microbiología de los lodos activados para efluentes de la industria láctea Principales consumidores de residuos orgánicos = quimioheterótrofas.
Protozoos
Total de bacterias = 108 UFC/mg de lodo
Mayoría de colonias aisladas: Bacillus, los cuales presentan la capacidad de fermentar la glucosa, la lactosa y la sacarosa, el 70 % de degradar el almidón y la lecitina. DBO (Parámetro de diseño) Cantidad de oxígeno medido en mg/l que es requerido para la descomposición de la materia orgánica por los organismos unicelulares. Parámetros críticos del tratamiento de lodos activados Parámetros a ser monitoreados continuamente = pH (6 - 9), la temperatura y DBO.
Los factores principalmente empleados para el control del proceso:
Aireación y control de oxigeno disuelto en el estanque de aireación (1,5 y 4 mg/L)
Cantidad de lodos activados retornados
Purga de lodos activados (manto de lodos 0,3 a 0,9 metros )
Relación Alimento/Microorganismo (F/M) (0,05 - 0,2, 0,15) MARCO METODOLÓGICO Pre-tratamiento sólidos suspendidos mayores a 200 mg/L y aceites y grasas superiores a 100 mg/L, requerirán de sedimentación primaria y remoción de aceites y grasas. Diseño de sedimentador primario Diseño trampa de grasas Eliminar en promedio 50% de sólidos suspendidos y un 25% del DBO. retención se encontrará entre 2,5 y 3 min.
relación largo:ancho entre 2:1 a 3:2
profundidad no menor a 0,80 m
diferencia de nivel entre la tubería de ingreso y de salida no menor a 0,05 m
espacio sobre el nivel del liquido y la parte inferior de la tapa mínimo 0,30 m
forma tronco cónica o piramidal invertida con la pared del lado de salida vertical. Diseño sistema de lodos activados (reactor biológico y sedimentador secundario) Diseño de reactor o tanque de aireación Diseño sedimentador secundario Después del tratamiento primario el DBO bajo de 7472 a 4857 mg/L, y los Sólidos suspendidos totales de 4300 a 1720 mg/L.
se estimaron los siguientes datos: periodo de aireación (θ)= 10 horas; Edad de lodos (θc)= 10 Días; porcentaje de eficiencia (E)= 95%; concentración de sólidos suspendidos volátiles en el tanque de aireación (X)= 3000 mg/L; Rendimiento (YDBO)= 0.6; coeficiente de declinación endógena (kd, d-1)= 0.06, concentración de solidos totales del sólido sedimentado (ST)= 15000 mg/L, porción volátil de los sólidos totales (%Xr)= 80%. Para tanques circulares se recomienda una pendiente de 1/12. Control del proceso Se necesita controlar:
Aireación y control de oxigeno disuelto en el estanque de aireación, Cantidad de lodos activados retornados, purga de lodos activados, Relación Alimento/Microorganismo (F/M y el oxígeno disuelto, además es preciso controlar constantemente el pH del medio, la temperatura y por supuesto análisis del efluente resultante. Medición de la masa celular La masa celular se determinará mediante gravimetría de peso seco.
105 grados centigrados
expresada en mg/L Determinación de costos de construcción para el sistema de tratamiento Los costos de construcción para un sistema de lodos activados, se pueden obtener mediante:
C= 1070 Q0.75, donde C es el costo en dólares de 1978 y Q es el caudal de diseño en m3/d.
Mientras que para el sedimentador primario y la trampa de grasas las ecuaciones son C= 375 Q0.70 y C= 123 Q0.76 respectivamente.
Los índices de costos son de 100 para el año 1978 y 287.66 para el 2010. RESULTADOS Sedimentador Primario Trampa de grasas Reactor biológico o tanque de aireación Sedimentador secundario Características del efluente tratado Costos de construcción para el sistema tratamiento CONCLUSIONES Se constata la alta eficacia del sistema de lodos activados (con un tratamiento físico previo) para la remoción de la materia orgánica de las descargas líquidas provenientes de la industria láctea FLORALP, ya que basándose en el DBO (parámetro de diseño), se ha determinado que el pre-tratamiento y el proceso de lodos activados, presentan una reducción de la Demanda Biológica de Oxígeno del 35% y 95% respectivamente, lo cual permite cumplir con los valores máximos de descarga impuestos en la legislación ambiental ecuatoriana.

Se ha determinado que la relación alimento/microorganismo, obtenida experimentalmente, es mayor a 0.15, lo cual implica que en el reactor existiría carencia de lodos activos, por cuanto es recomendable aumentar el porcentaje de recirculación de estos.

Para la construcción del sistema de lodos activados es indispensable tomar en cuenta las variables de diseño calculadas, necesitando un volumen de aproximadamente 45 m3 para el reactor, un caudal de inyección de aire de 19393,49 m3/d y una relación de recirculación de lodos superior al 33,3%.

Los costos de construcción del pre-tratamiento y el sistema de lodos activados para la depuración de las aguas residuales de FLORAPL son de 43.060 dólares, tomando en cuenta que la empresa debe pagar anualmente alrededor de 3.518,42 dólares en multas a la Municipalidad de Ibarra, se establece la amortización de la planta de tratamiento en 12 años.
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