2006/04/30

MODELAJE DEL CONTROL BIOLOGICO DE PATOGENOS EN UN REACTOR ANAEROBIO A PISTON SEGUIDO POR LAGUNAJE- CASO "EL TEJAR"

RESUMEN

Se evalúa la capacidad de eliminación de patógenos en un sistema piloto de tratamiento de aguas residuales, basado en un reactor anaerobio a pistón BIORAB-100 (reactor a bafles) seguido por una laguna de flujo pistón. El BIORAB-100 tiene una capacidad de 30 m3 y la laguna un volumen útil de 191.6 m3. La planta fue operada con aguas residuales domésticas de mediana carga equivalentes a las generadas por una población de 700 a 1000 habitantes. Los resultados han permitido deducir constantes cinéticas y ecuaciones de diseño bien calibradas y corroboradas con otros estudios. En el BIORAB-100 se alcanzan eficiencias de remoción de coliformes totales cercanas al 96.5%, con tiempos de retención hidráulicos medios de 8 h, mientras que en la laguna se han logrado eficiencias cercanas al 96.4% con tiempos de retención hidráulicos entre 4 y 5 días, lográndose eficiencias de remoción cercanas al 99.97% en todo el sistema. Las experiencias han permitido obtener información valiosa para la calibración de un modelo utilizado por la OPS en el caso de la laguna, además de calibrar y comparar dos modelos para predecir la remoción de patógenos en el caso reactores anaerobios a bafles o BIORAB-100.

INTRODUCCION

En Bolivia existen importantes inversiones en saneamiento básico rural, sin embargo el hecho de implementar sistema de agua potable y alcantarillado en pequeñas poblaciones (de mas de 2000 habitantes), con deficientes sistemas de tratamiento de las aguas residuales domésticas, no hace mas que trasladar el problema sanitario desde los núcleos poblados hacia las poblaciones dispersas, debido a que se colectan las aguas residuales de los núcleos (que antes se las disponía en el subsuelo mediante pozos ciegos) y se las vierte a pequeñas corrientes de agua aledañas (con caudales muy variables y prácticamente nulos en época de estío), las cuales son fuentes de agua potable y para riego de poblaciones “aguas abajo”. De esta manera es de esperar una gran dispersión de contaminantes orgánicos y patógenos en los próximos años con la propagación de enfermedades de origen hídrico, degradación de los pocos recursos hídricos existentes y disminución de la precaria calidad de vida del área rural en nuestro País.

Se puede afirmar que el problema mas serio (varias veces mas grave que la contaminación causada por la materia orgánica, DQO, DBO5 o anoxia) que plantea el vertido de aguas residuales domésticas crudas o semi tratadas a los cursos de agua, es el problema de salud pública, debido a la contaminación de aguas por microorganismos patógenos (presentes en las agua residuales domésticas o de alcantarillado), como ser bacterias entéricas (fiebre tifoidea, cólera, gastroenteritis, tuberculosis, etc.), virus entéricos (diarreas infantiles, hepatitis, etc.) y parásitos (amebiasis, giardiasis, etc.), es decir enfermedades de origen hídrico, las que se constituyen en los principales factores para elevada mortalidad infantil de América Latina y el Caribe.

En nuestro país, el lagunaje es una de las pocas soluciones aceptables desde el punto de vista de la protección de la salud pública y medianamente viables desde el punto de vista económico, debido a que elimina en forma eficiente la carga patogénica.

Sin embargo los limitados recursos económicos (con techos recomendados cercanos a los 65 $US, per capita para sistemas de alcantarillado mas tratamiento de aguas residuales), pequeñas áreas y pendientes pronunciadas pueden llegar a ser una limitante para el lagunaje de estabilización, por lo que se hace una necesidad pensar en introducir nuevas opciones tecnológicas de menor costo y que ocupando menor área no comprometan las altas eficiencias de depuración alcanzadas mediante el lagunaje.

La caja negra de tecnologías novedosas y de bajo costo como la tecnología SALI (sistemas integrados lagunas) o los SUNWATER SYSTEMS, se basan precisamente en la secuencia sistema anaerobio de alta velocidad - sistema de lagunaje de alta producción algal.

En este documento se reporta los avances dentro de lo que se pretende sea un paquete tecnológico integral de tratamiento de aguas residuales domésticas para pequeñas poblaciones (remoción de carga orgánica, macro nutrientes y carga patogénica), el sistema RAP-100 - laguna de alta producción algal LAPA.

Específicamente se reporta la calibración y análisis comparativo de dos modelos para el BIORAB-100, el de Polpraset y Hoag –1983 y el de Medina –2000, ambos para predecir la remoción de patógenos y la calibración del modelo de Thirimurthi recomendado por la OPS/OMS para predecir la mortalidad de coliformes en lagunas.

DESCRIPCION DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO BIORAB-100 - LAPA

La planta de tratamiento, consta de un reactor anaerobio de flujo pistón (a bafles) con 100% de flujo ascendente, con los siguientes elementos: aliviadero y by –pass; reja; desarenador; vertedero y un reactor a bafles. Este sistema ha sido conectado en serie a una laguna de flujo pistón de alta producción algal, en la Figura 1 se muestra una instantánea de la planta bajo estudio y en la Figura 2, se detalla un diagrama de flujo para el sistema BIORAB-100 – LAPA.
En la Figura 3, se establece la diferencia entre el agua residual cruda, tratada en el BIORAB y el efluente final de la laguna algal (agua con algas)

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

  • El modelo de Medina – 2000, planteado para la predicción de la calidad bacteriológica en un reactor anaerobio a bafles (RAP-100), parece tener mayor capacidad de predicción que el modelo de Polpraset y Hoag- 83, debido a que se introduce la proporcionalidad entre la concentración de lodo (X) y la eficiencia de remoción de patógenos, además de una corrección del TRH, debido al volumen ocupado por el lodo (%V), de hecho el modelo ha demostrado un comportamiento mas satisfactorio para diferentes concentraciones de lodo, TRH y escalas del BIORAB-100, manteniéndose la constante Km cercana a la unidad.
  • El compromiso entre la eficiencia de remoción de patógenos y la eficiencia de remoción de DQO, con el incremento de lodo, debe ser aplicado de acuerdo a cada caso, sin embargo en países en vías de desarrollo, siempre debería ser mas importante remover patógenos, que materia orgánica, por ejemplo cuando un RAP-100 logra alcanzar concentraciones de lodo mayores a 10 g de SV de lodo/l (luego de los dos o tres años de operación) tiene eficiencias de remoción de patógenos y DQO de 96.5% y 50% respectivamente. Si el BIORAB-100 está conectado a una laguna o si se considera que eliminar patógenos es mas importante que remover DQO, no se necesitaría purgar el lodo. Por otro lado debe considerarse que el DQO del efluente (debido al arrastre de lodo) no es de la misma calidad que el DQO del influente (agua cruda), el lodo presente en el efluente es mucho mas estable que el lodo del agua cruda, no atrae moscas y sirve de alimento para la vida acuática superior de los cursos receptores, su demanda de oxígeno es mucho menor que los lodos del agua residual cruda, puesto que se trata de materia orgánica mineralizada y digerida.
  • Se ha comprobado una ves mas, el modelo de Thirimurthi para la predicción de la calidad de efluentes en lagunas, con valores de Kb similares a los reportados por varios autores.
  • El sistema BIORAB-100 – LAPA, tiene eficiencias de remoción de coliformes cercanas a 99.97%, luego de dos o tres años de operación.
  • Se estima que el costo de este sistema es menor en un 30% a 40% y ocupa menos de un tercio del área que un sistema netamente lagunar equivalente.
  • Se recomienda dirigir las investigaciones y el desarrollo de la tecnología a disminuir los efectos del autolavado de lodo, con el objeto de mejorar las eficiencias de remoción de materia orgánica e incrementar las concentraciones de lodo dentro del reactor para mejorar la remoción de patógenos.

2006/03/18

PEQUEÑAS POBLACIONES RURALES 2: APLICACION DEL BIORAB-100 PARA EL MUNICIPIO DE SAN LORENZO


Resumen

Se presenta una experiencia exitosa, de la aplicación del BIORAB-100 en la población de San Lorenzo, capital de la Provincia Méndez de Departamento de Tarija, con ahorros cercanos al 25% en los costos de implementación, permitiendo además una serie de ventajas técnicas, como ser su fácil construcción (a pesar de los elevados niveles freáticos de la zona), características modulares y combinación en serie con una pequeña laguna algal, para remoción de patógenos (ver esquema adjunto)

Antecedentes

La población de San Lorenzo, capital de la Provincia Méndez del Departamento de Tarija, está ubicada a 15 Km., de la Ciudad de Tarija, pasando la carretera principal Tarija – La Paz. Geográficamente está ubicada en la coordenadas 21°25´ de latitud sur y 64°45´ de longitud oeste, a 2010 m.s.n.m. En la actualidad cuenta con un poco menos de 3000 habitantes.

La zona tiene temperaturas media, máxima y mínima de: 17.8; 26.1 y 9.6°C respectivamente. La precipitación máxima se presenta de diciembre a marzo, durante este periodo el nivel freático sube a niveles relativamente altos, hasta 2 m, por debajo de la superficie del suelo, lo que define que un buen porcentaje del agua residual doméstica esté constituida por agua de infiltración al sistema de alcantarillado.

La población se encuentra ubicada en el vértice formado por los ríos Guadalquivir (con un caudal medio de 2,44 m3/s) y Pajchami (sin caudal en periodo de estiaje).

Saneamiento Básico de San Lorenzo

El 1988, se ha implementado por primera vez el alcantarillado sanitario en la Población, a fines de 1997 y debido a crecimiento de la población, la cobertura del servicio era solamente del 24%.

La población vierte la mayor parte del agua residual doméstica al río Guadalquivir, otra parte es vertida al río Pajchami, debido a que el alcantarillado sanitario, se divide en dos matrices A y B, definidas por la topografía del terreno.

En 1997, la Prefectura del Departamento, mediante DIDESBA – PROSABAR, contrata a la consultora S.S.P. S.R.L., la cual realiza en estudio de ampliación del alcantarillado sanitario y sistema de tratamiento del agua residual doméstica, consistente en dos módulos: (1) para la descarga sobre el río Guadalquivir, un tanque Imhoff proyectado para 10 años, con 215 m3 de capacidad, una profundidad aproximada de 6,24 m., seguido por un filtro anaerobio de 204 m3 , con una longitud y ancho de 33 y 5,4 m, además de un lecho de secado de 35,72 m3; (2) para la descarga sobre el río Pajchami, una cámara séptica y pozo absorbente. El costo total del sistema es de 105.562,26 $US.

Tanto la ampliación del alcantarillado como el sistema de tratamiento del agua residual, están financiados por el FPS (75%) y el Municipio (25% ).

Situación Problema

A inicios del 2001, al implementar el sistema de tratamiento proyectado, han surgido una serie de problemas que parecían insalvables desde el punto de vista técnico:

- Durante la excavación se ha encontrado que los niveles freáticos eran demasiado elevados, de tal manera que debajo de los 2 metros del nivel del suelo, era prácticamente imposible trabajar, hecho que fue informado por la empresa constructora (el tanque Imhoff requería unos 7 m de excavación).
- Adicionalmente una comparación realizada por el F.P.S. entre la tecnología propuesta y otras opciones tecnológicas disponibles, reveló que la inversión en el sistema de tratamiento era demasiado elevada.
- La propuesta original proponía aplicar un sistema de tratamiento para cada matriz (A y B), a pesar de ser factible implementar un solo sistema de tratamiento, luego de empalmar ambas redes.

Solución Mediante Sistemas BIORAB

Ante el conocimiento de algunas ventajas del sistema BIORAB y los exitosos resultados alcanzados experiencias piloto, y en una situación problémica similar en la población de Entre Ríos, los técnicos del F.P.S., recomendaron a la Honorable Alcaldía de la Provincia Méndez, contratar al grupo APROTEC, para la elaboración de un estudio y propuesta de solución.

Luego de intercambiar criterios técnicos con el personal técnico del F.P.S. y Municipio, APROTEC ha planteado una solución definitiva al problema.

Debido a los mas bajos costos de construcción, factibilidad técnica de implementación, fácil operación y elevado grado de cumplimiento de las normativas ambientales, el F.P.S. y el Municipio han optado por aplicar la propuesta de APROTEC. En las fotografias adjuntas, se pueden observar el reactor anaerobio y laguna alargada instalada aguas abajo del reactor

Evaluación del Caso

- La implementación de la propuesta de APROTEC, ha permitido un ahorro de 22,222 $US, respecto a la propuesta original.
- Ambas opciones tecnológicas tienen elevadas eficiencias de remoción de patógenos y carga orgánica, sin embargo el BIORAB, tiene la ventaja operativa de ser incolmatable.
- Los BIORAB, son modulares, es decir en caso de ampliación permiten la construcción de otro sistema adyacente con ahorros constructivos.
- Los BIORAB son poco profundos, lo que permite su construcción en zonas de elevados niveles freáticos.
- La propuesta de APROTEC esta proyectada para un periodo de diseño de 20 años, frente a 10 años de la propuesta de SSP S.R.L.
- Posteriormente en el año 2003, el BIORAB - 100 San Lorenzo ha sido complementado en serie con la pequeña laguna algal, la remoción de patógenos total del sistema reactor - laguna, supera el 99% y permite el potencial uso del efluente para riego, evitando de esta manera su vertido al río Guadalquivir.
- El principal inconveniente identificado luego de varios años de operación, en la colmatación de las primeras cámaras del reactor por la falta de limpieza y extracción de lodos por parte del Municipio de San Lorenzo.
Conclusión

La aplicación de los sistemas BIORAB, en San Lorenzo, ha demostrado que se constituyen en una opción técnica viable en zonas con elevados niveles freáticos, con importantes ahorros en la inversión, sin comprometer las elevadas eficiencias de remoción de los sistemas Imhoff-Filtro Anaerobio, ocupando volúmenes y áreas similares, con las ventajas adicionales de ser modulares y fácilmente operables
Adicionalmente se ha demostrado que la combinación BIORAB-Laguna, es ideal para plantear la reutilización del efluente, debido a los elevados niveles de remoción de patógenos del sistema.
Establecer un compromiso responsable y rutina de limpieza y mantenimiento del sistema de tratamiento, por parte de los municipios o usuarios, parece ser un tema clave y vital para el funcionamiento sostenible y exitoso de cualquier sistema de tratamiento descentralizado en Bolivia.

PEQUEÑAS POBLACIONES RURALES: APLICACION DEL BIORAB-100 PARA EL MUNICIPIO DE ENTRE RIOS



Resumen

Se presenta una experiencia exitosa, de la aplicación del BIORAB-100 en la población de Entre Ríos, capital de la Provincia O´Connor del Departamento de Tarija, con ahorros entre un 30 y 60% en los costos de implementación e incrementos de eficiencia de remoción de contaminantes desde 30% a 70 - 80%, respecto a la tecnología planteada originalmente (tanques Imhoff), permitiendo además una serie de ventajas técnicas, como ser su fácil construcción (a pesar de los elevados niveles freáticos de la zona) y sus características modulares.

Antecedentes

La población de Entre Ríos, capital de la Provincia O´Connor del Departamento de Tarija, está ubicada a 100 Km., de la Ciudad de Tarija, sobre la carretera principal Tarija – Gran Chaco. Geográficamente está ubicada entre los paralelos 21°32´30” de latitud sur y 64°11´05” de longitud oeste, a 1230 m.s.n.m. En la actualidad cuenta con un poco mas de 2000 habitantes.

La zona tiene temperaturas media, máxima y mínima de: 19.5; 25.4 y 13.5 °C respectivamente. La precipitación máxima se presenta de diciembre a marzo, durante este periodo el nivel freático sube a niveles excepcionalmente altos, hasta 1 – 2 m, por debajo de la superficie del suelo, lo que define que un 50% del agua residual doméstica esté constituida por agua de infiltración al sistema de alcantarillado.

La población se encuentra ubicada en el vértice formado por los ríos Pajonal y Santa Ana, con caudales medios de 2.53 y 3.58 m3/s, respectivamente.

Saneamiento Básico de Entre Ríos

Hasta antes de 1995, la población contaba con sistema de alcantarillado sanitario deficiente. En 1992, la consultora ZUVESA S.R.L., contratada por CODETAR – Entre Ríos, diseña el alcantarillado sanitario y un sistema de tratamiento del agua residual doméstica.

En 1995, el alcantarillado sanitario es ampliado con un periodo de diseño de 15 año. La población vierte sus aguas residuales domésticas a los ríos Pajonal y Santa Ana, debido a que el alcantarillado sanitario, se divide en dos matrices A y B, definidas por la topografía del terreno.

El sistema de tratamiento del agua residual doméstica propuesto por la consultora ZUVESA S.R.L., consiste en dos tanques Imhoff (A y B) proyectados para 15 años, con 270 m3 de capacidad, una profundidad aproximada de 6 m., bajo el nivel del suelo, y un costo aproximado de 39,759 $US, c/u.

Tanto la ampliación del alcantarillado como el sistema de tratamiento del agua residual, están financiados por el F..P.S. con un (75%) y el Municipio (25%).

Situación Problema

A mediados de 1998, al implementar los tanques Imhoff proyectados, han surgido una serie de problemas que parecían insalvables desde el punto de vista técnico:

- Durante la excavación se ha encontrado que los niveles freáticos eran demasiado elevados, de tal manera que debajo de los 3 metros del nivel del suelo, era prácticamente imposible trabajar, hecho que fue informado por la empresa constructora (el tanque Imhoff requería unos 7 m de excavación).
- Adicionalmente una comparación realizada por el F.P.S. entre la tecnología propuesta y otras opciones tecnológicas disponibles, reveló que la eficiencia de remoción de materia orgánica esperada era menor al 30% y la remoción de patógenos nula, la implementación de sistema conllevaría a elevadas inversiones con resultados nulos para la protección de la salud pública.
- En el diseño del Imhoff, no se había tomado en cuenta el agua residual del matadero local.
- La propuesta original aplicaba un solo diseño del tanque Imhoff, en forma indistinta para ambas matrices A y B, sin tomar en cuenta los diferentes caudales de agua residual de cada matriz.

Solución Mediante Sistemas BIORAB

Ante el conocimiento de algunas ventajas del sistema BIORAB y los exitosos resultados alcanzados experiencias piloto, los técnicos del F..P.S., recomendaron a la Honorable Alcaldía de la Provincia O´Connor contratar al grupo APROTEC, para la elaboración de un estudio y propuesta de solución.

Luego de intercambiar criterios técnicos con el personal técnico del F..P.S. y del Municipio, APROTEC ha planteado una solución definitiva al problema.

Debido a los bajos costos de implementación, factibilidad técnica de implementación, fácil operación y elevado grado de cumplimiento de las normativas ambientales, el F..P.S. y el Municipio han optado por aplicar la propuesta de APROTEC.

Evaluación del Caso

Una evaluación comparativa de las dos opciones tecnológicas, se resumen en los siguientes puntos:

- La implementación de la propuesta de APROTEC, ha permitido un ahorro de 53,511 $US, respecto a la propuesta original (se tenia planificado implementar dos tanques Imhoff A y B, con un costo total de 79.518 $US).
- Para los BIORAB se esperan eficiencias de remoción de patógenos cercanas al 96,5% (los Imhoff no eliminan patógenos) constituyéndose en una verdadera opción para la protección de la salud pública en la zona.
- Los BIORAB, son modulares, es decir en caso de ampliación permiten la construcción de otro sistema adyacente con ahorros constructivos.
- Tienen eficiencias de remoción de materia orgánica entre 70 a 80%, frente a los Imhoff que no sobrepasan el 35%, cumpliendo con los límites permisibles establecidos por la Reglamentación de la Ley 1333.
- Son poco profundos, lo que permite su construcción en zonas de elevados niveles freáticos.
- Están diseñados para operar con muy poca atención, son incolmatables y en caso de estar saturados de lodo, este es arrastrado automáticamente hacia fuera junto con el efluente. Los tanques Imhoff, requieren limpiezas frecuentes.

Conclusión

La aplicación de los sistemas BIORAB, en Entre Ríos, ha demostrado que se constituyen en una opción técnica viable en zonas con elevados niveles freáticos, con importantes ahorros en la inversión cercanas al 60%, elevadas eficiencias de remoción de contaminantes para la protección de la salud pública, ocupando volúmenes similares y áreas ligeramente mayores que los tanques Imhoff, con las ventajas adicionales de ser modulares y fácilmente operables, requiriendo poca o ninguna atención.

INDUSTRIA DE BEBIDAS REFRESCANTES 2: APLICACION DEL BIORAB-100 EN AREA RURAL


Antecedentes de la Planta

La planta embotelladora de bebidas refrescantes CASCADA VILLAMONTES S.R.L., ubicada en la zona urbana de la ciudad de Villamontes. Inició operaciones en 1995, hasta fines de 1998, la empresa procesaba 64623 l./mes de bebidas refrescantes carbonatadas, en la actualidad elabora bebidas de diversos sabores, envasadas en botes de vidrio retornables y en botes PET desechables.

Proceso Productivo y Generación de Agua Residual

El proceso productivo de CASCADA VILLAMONTES S.R.L., se divide en cuatro procesos: 1) generación de vapor; 2) tratamiento de agua; 3) lavado de botellas, cajas, línea y planta; 4) elaboración y envasado de refresco.

Las operaciones que aportan con la mayor parte del agua residual con elevada carga orgánica, son: la primera etapa del lavado de botellas, lavado de planta y de línea. La segunda etapa del lavado de botellas y la refrigeración aportan con agua de baja carga orgánica, mientras que los derrames de refresco en el embotellado, tanto de PET como de botes de vidrio aportan con pequeñas cantidades de residuos líquidos con cargas orgánicas excepcionalmente elevadas.

La planta vierte, como término medio, unos 141 m3/día, con DQO(mg/l) = 2400± 800 y DBO(mg/l) = 1600±600.

Problemas Ambientales

Hasta mediado del 2000, la empresa vertía sus aguas residuales industriales al alcantarillado sanitario de la Alcaldía de Villamontes, e indirectamente al río Pilcomayo, sin tratamiento previo, en contravención al Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica de la Ley 1333.

A mediados del 2000, como medida de adecuación ambiental para la obtención de Declaratoria de Adecuación Ambiental DAA (Ley del Medio Ambiente 1333), la empresa decide implementar un sistema depurativo del agua residual industrial, con el objeto de cumplir con los límites permisibles para su vertido al alcantarillado sanitario, encontrando los siguientes problemas:

- Cotizaciones solicitadas a empresas proveedoras indicaban que los costos de implementación y operación de un sistema convencional (lodos activados), eran prohibitivos para la empresa.
- La opción de lodos activados (con sus componentes: tanque de homogenización, sedimentador primario, tanque de oxigenación, sedimentador secundario, tanque de digestión de lodo, fosa de secado, etc.), requería un área exclusiva de tratamiento de mas de 100 m2, mayor que la disponible.

Ante estas limitaciones, la empresa contrató al grupo APROTEC, para el análisis de la situación problémica, búsqueda y planteamiento de soluciones.

Minimización y Depuración del Agua Residual Industrial

Un análisis de minimización del agua residual demostró que era posible disminuir el caudal y carga orgánica del agua residual con acciones tan simples como:

- Ajustes en la máquina lavadora.
- Ajuste de la máquina de envasado y recolección del rebalse de los botes, Etc.
- Segregación del agua de lavado de plantas, rebalse del tanque de almacenamiento y otros caudales menores con poca carga orgánica.

Con las aplicaciones de estas medidas se ha logrado reducir un 20% del agua residual y disminuir en la misma proporción la carga orgánica. Abaratando de esta manera el costo de su tratamiento y las exigencias en eficiencia de un futuro sistema de depuración.

Por otro lado se discutieron varias opciones tecnológicas

- Tanque Séptico
- Tanque Imhoff
- Lodos Activados
- BIORAB -100

Los tanques séptico e Imhoff, se desecharon por sus bajas eficiencias depuradoras. El sistema de lodos activados a pesar de tener eficiencia mas elevada, presentaba altos costos de implementación y operación, quedando como única opción viable el BIORAB – 100, con eficiencia moderada pero suficiente para cumplir con los límites permisibles, bajos costos de implementación y operación, y menores áreas requeridas.

Se ha considerado el tratamiento simultaneo del agua residual industrial y doméstica, para introducir una carga continua de microflora y micronutrientes.

Resultados de la implementación del BIORAB – 100, a mediados del 2000
- Cumplimiento de las exigencias de adecuación ambiental del Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica de la Ley 1333.
- Se ha utilizado espacio público, otorgado por la Honorable Alcaldía de Villamontes, adyacente a los predios de la empresa (aires de canal), sin molestias para los trabajadores y los transeúntes por malos olores y cambios en la estética del edificio, a pesar de que el sistema es semi - subterráneo y no está tapado.
- Elevadas eficiencias, debido a los óptimas condiciones de operación del proceso anaerobio por la mezcla de aguas residuales industriales y domésticas alimentadas al reactor.

EL sistema ha sido diseñado para depurar la mezcla de aguas residuales domésticas e industriales, se ha logrado una rápida puesta en marcha y hasta la fecha no se han presentado problemas operativos importantes.

Conclusión

La selección del BIORAB-100, ha permitido ahorrar 90.000 $US y 16.000 $US/año, en costos de inversión y operación respectivamente, en comparación con el sistema de lodos activados. Sin comprometer el cumplimiento de las exigencias ambientales.

El diseño compacto y versátil del BIORAB-100, ha permito que este, sea instalado en una pequeña área otorgada por la Alcaldía a la empresa para tal fin, sin causar molestias al personal ni cambios en la estética del edificio.

El mezclado del agua residual industrial y doméstica, antes de la alimentación al reactor, mejoran notablemente las condiciones del proceso anaerobio mejorando la eficiencia de remoción de carga orgánica.

INDUSTRIA DE BEBIDAS REFRESCANTES 1: APLICACION DEL BIORAB-100 EN AREA URBANA



Antecedentes de la Planta

La planta embotelladora de bebidas refrescantes CASCADA DEL SUR S.R.L., ubicada en la zona de Morros Blancos (dentro del área urbana de la ciudad de Tarija) inició operaciones en 1995, con el nombre de PRODESUR S.R.L., hasta fines de 1998, la empresa procesaba 686636 l./mes de bebidas refrescantes carbonatadas, en la actualidad elabora bebidas de diversos sabores, envasadas en botes de vidrio retornables y en botes PET desechables.

Proceso Productivo y Generación de Agua Residual

El proceso productivo de CASCADA DEL SUR S.R.L., se divide en cuatro operaciones: 1) generación de vapor; 2) tratamiento de agua; 3) lavado de botellas, cajas, línea y planta; 4) elaboración y envasado de refresco.

Las operaciones que aportan con la mayor parte del agua residual con elevada carga orgánica, son: la primera etapa del lavado de botellas, lavado de planta y de línea. La segunda etapa del lavado de botellas y la refrigeración aportan con agua de baja carga orgánica, mientras que los derrames de refresco en el embotellado, tanto de PET como de botes de vidrio aportan con pequeñas cantidades de residuos líquidos con cargas orgánicas excepcionalmente elevadas.

Antes del 2000, la planta vertía al alcantarillado, unos 170 m3/día, con DQO(mg/l) = 1500± 900 y DBO(mg/l) = 900±500.

Necesidad de Tratamiento de las Aguas Industriales

Hasta finales del 2000, la empresa vertía sus aguas residuales industriales al alcantarillado sanitario, sin tratamiento previo, en contravención Reglamento Técnico de Vertido de Agua Residual Industrial al Alcantarillado Sanitario de COSAALT LTDA., y al Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica de la Ley 1333.

Para su adecuación ambiental, la empresa decide implementar un sistema depurativo del agua residual industrial, sin embargo el uso de tecnologías convencionales tenia costos prohibitivos como la opción de lodos activados (con sus componentes: tanque de homogenización, sedimentador primario, tanque de oxigenación, sedimentador secundario, tanque de digestión de lodo, fosa de secado, etc.), requería un área exclusiva de tratamiento de mas de 100 m2, mayor que la disponible.

Ante estas limitaciones, la empresa contrató al grupo APROTEC, para el análisis de la situación problémica, búsqueda y planteamiento de soluciones.

Minimización y Depuración del Agua Residual Industrial

Un análisis de minimización del agua residual demostró que era posible disminuir el caudal y carga orgánica del agua residual con acciones tan simples como:

- Ajustes en la máquina lavadora.
- Almacenamiento y reuso del último enjuague de botellas y aguas de refrigeración.
- Ajuste de la máquina de envasado y recolección del rebalse de los botes, Etc.
- Segregación del agua de lavado de plantas, rebalse del tanque de almacenamiento y otros caudales menores con poca carga orgánica.

Con las aplicaciones de estas medidas se logro reducir un 30% del agua residual y disminuir en la misma proporción la carga orgánica. Abaratando de esta manera el costo de un sistema de depuración.

Como indica el Cuadro 1, los tanques séptico e Imhoff, se desecharon por sus bajas eficiencias depuradoras. El sistema de lodos activados a pesar de tener eficiencia mas elevada, presentaba altos costos de implementación y operación, quedando como única opción viable el BIORAB – 100, con eficiencia moderada pero suficiente para cumplir con los límites permisibles, bajos costos de implementación y operación, y menores áreas requeridas.

Puesta en Marcha y Ajuste

EL sistema ha sido diseñado para depurar la mezcla de aguas residuales domésticas e industriales, hasta la fecha no se ha conectado la totalidad del agua residual doméstica, a pesar de ello, se ha logrado una rápida puesta en marcha.

Luego de dos años de operación y debido a una sobre carga hidráulica provocada por aguas de escorrentía del alcantarillado fluvial, se reportado un lavado de biomasa inmovilizada y perdida de eficiencia depuradora, ante este evento se ha implementado un filtro anaerobio de cerámica en las ultimas cámaras, con la formación de películas bacterianas anaerobias fuertemente adheridas.

Hasta la fecha no se han presentado otros problemas operativos, y las eficiencias de remoción de carga orgánica se mantienen en valores mayores al 85%.

Conclusión

Con la implementación del BIORAB – 100, a fines del 2000 y un eventual ajuste realizado el 2004, se ha logrado:

- El cumplimiento de las normativas de vertido de aguas residuales industriales al alcantarillado sanitario, con valores de DQO = 150, DBO5=80 y pH = 6,5 (frente a límites de 500, 250 y entre 6 y 9 de DQO y DBO y pH respectivamente, establecidos por COSAALT LDTA).
- La aplicación del BIORAB-100, ha permitido ahorrar 95.000 $US y 18.000 $US/año, en costos de inversión y operación, en comparación con el sistema de lodos activados. Sin comprometer el cumplimiento de las exigencias ambientales.
- El diseño compacto y versátil del BIORAB-100, ha permito que este, sea instalado en el única área disponible por la empresa, sin cambios en la estética del edificio.
- Con la implementación del BIORAB-100, se ahorra cerca de 6000 Bs./mes en tarifas de vertido de agua residual al alcantarillado sanitario, se estima que en 40 meses, mas se recuperará la inversión inicial.
- Un difusor atmosférico de tiraje libre permite controlar malos olores sin molestias para los trabajadores y los transeúntes, el sistema es subterráneo y está totalmente tapado.









2006/03/16

INDUSTRIA CERVECERA: APLICACIÓN DEL BIORAB-RADIAL


Antecedentes

La planta cervecera de la Cervecería Boliviana Nacional CBN S.A., ubicada en la zona de Morros Blancos (dentro del área urbana de la ciudad de Tarija) inició operaciones en 1997, en la actualidad la empresa procesa 196087 l./mes de cerveza: pilsener, malteada y chop, envasadas en botes de vidrio retornables de diferentes capacidades.

Proceso Productivo y Generación de Agua Residual

El proceso productivo de CBN S.A. TARIJA, se divide en cinco etapas: 1) preparación del mosto; 2) fermentación; 3) lavado de tachos, botellas, cajas, línea y planta; 4) embotellado; 5) pasteurización de cerveza pilsener y malteada.

Las operaciones que aportan con agua residual de elevada carga orgánica, son: preparación del mosto y fermentación. Mientras que el lavado de botellas, cajas, planta, además de la pasteurización, aportan con grandes cantidades de agua de mediana a baja carga orgánica.

La fábrica vierte, como término medio, unos 150 m3/día, con DQO(mg/l) = 1802±620 y DBO(mg/l) = 1069±488.

Necesidad de un sistema de tratamiento de las aguas industriales

Hasta finales del 2000, la empresa vertía sus aguas residuales industriales al alcantarillado sanitario, sin tratamiento previo, en contravención Reglamento Técnico de Vertido de Agua Residual Industrial al Alcantarillado Sanitario de COSAALT LTDA. (con máximos límites permisibles de 500 y 250 mg/l de DQO y DBO5 respectivamente) y al Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica de la Ley 1333.

A mediados del 2000, la empresa decide implementar un sistema depurativo del agua residual industrial, con el objeto de cumplir con los límites permisibles para su vertido al alcantarillado sanitario, sin embargo las cotizaciones solicitadas a empresas proveedoras indicaban que los costos de implementación y operación de un sistema convencional (lodos activados), eran prohibitivos para la empresa. Ante estas limitaciones, la empresa contrató al grupo APROTEC, para el análisis de la situación problémica, búsqueda y planteamiento de soluciones.

Minimización y Depuración de Agua Residual Industrial

Un análisis de minimización del agua residual demostró que era posible disminuir el caudal y carga orgánica con acciones tan simples como:

- Mejoras en la filtración del bagazo de malta.
- Segregación del agua de refrigeración del pasteurizador.

Con las aplicaciones de estas medidas se ha logrado reducir un 20% del agua residual y disminuir en la misma proporción la carga orgánica. Abaratando el costo de su tratamiento.

Por otro lado se discutieron varias opciones tecnológicas:

- Tanque Séptico
-Tanque Imhoff
-Lodos Activados
-BIORAB -RADIAL

Los tanques séptico e Imhoff, se desecharon por sus bajas eficiencias depuradoras. El sistema de lodos activados a pesar de tener eficiencia mas elevada, presentaba altos costos de implementación y operación, quedando como única opción viable el BIORAB – RADIAL, con eficiencia moderada pero suficiente para cumplir con los límites permisibles, bajos costos de implementación y operación, y menores áreas requeridas.

Puesta en Marcha y Ajustes del BIORAB – 100

Luego de la puesta en marcha, se ha detectado elevados valores de sólidos en suspensión en el efluente tratado, debido al arrastre de tierra diatomeas, floculos de materia orgánica y proteínas de cebada (formados debido al bajo pH), etc. Así mismo se ha registrado marcada acidez en las primeras cámaras.

Un incrementar significativo de los niveles de eficiencia, se ha procedido a implementar los siguientes ajustes: limpieza en seco de tierras diatomeas y tanque de cocimiento, filtro de cáscara de cebada y limpieza en seco, implementación de soporte inerte para filtro anaerobio en las ultimas celdas del reactor.

Conclusión

Con la implementación del BIORAB – RADIAL, a fines del 2000 y ajustes realizados hasta el 2002, se ha logrado:

-Cumplir con los límites permisibles exigidos por COSAALT LTDA., para el vertido de agua residual industrial al alcantarillado.
-Reducir el costo de la tarifa mensual por vertido del agua residual, desde 6820 a 1783 Bs, al mes, estimándose un retorno de la inversión de 45 meses, a partir de su implementación.
-Cumplir con las exigencias de adecuación ambiental del Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica de la Ley 1333.
-Mediante un difusor atmosférico de tiraje libre, se controlan malos olores sin molestias para los trabajadores y los transeúntes, el sistema es semi subterráneo y está totalmente tapado.
-La selección del BIORAB-RADIAL, ha permitido ahorrar 111.000 $US y 18.500 $US/año, en costos de inversión y operación, en comparación con el sistema de lodos activados. Sin comprometer el cumplimiento de las exigencias ambientales locales.
-Con la implementación del BIORAB-RADIAL, se ahorra cerca de 5000 Bs./mes en tarifas de vertido de agua residual al alcantarillado sanitario, se estima que en 40 meses, mas se recuperará la inversión inicial.


INDUSTRIA LECHERA: APLICACIÓN DEL BIORAB-RADIAL


Antecedentes de la Planta

El 4 de Marzo de 1996, se establece como una empresa privada de acuerdo al programa de privatización del Gobierno, con el nombre de P.I.L. TARIJA S.A. Hasta fines del 2000, la empresa ha procesado mas de 300.000 l./mes de leche, en la actualidad elabora diversos productos como ser: leche fluida, en polvo, yogur, quesos, leche saborizada, refrescos, mantequilla, dulce de leche, flan, entre otros.

Proceso Productivo y Generación de Agua Residual

El proceso productivo de PIL TARIJA S.A., se divide en: 1) recepción y pasteurización de la leche; 2) elaboración de leche en polvo; 3) elaboración de productos varios (yogur, queso, mantequilla, refrescos, etc.)

Los procesos que aportan agua residual con alta carga orgánica, son la recepción, pasteurización y elaboración de leche en polvo, el resto de los procesos generan cantidades variables de agua residual, mientras que los sistemas de refrigeración del pasteurizador, condensación, liofilizador y sistema general de refrigeración aportan mayormente con agua limpia y tibia, la que una vez mezclada con el agua residual del proceso, incrementaba (antes de la intervención) significativamente el volumen de agua residual de la industria.

Necesidad de Tratamiento de las Aguas Residuales

Hasta inicios del 2000, la empresa vertía sus aguas residuales industriales a un canal abierto el cual descargaba a la Quebrada San Pedro y posteriormente al río Guadalquivir, causando una serie de impactos ambientales en contravención al Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica de la Ley 1333.

Minimización y Depuración del Agua Residual Industrial

Como resultado de un estudio de minimización, depuración y disposición final del agua residual, realizado por APROTEC y concertado con el personal técnico de la planta, se han planteado una serie de opciones para dar solución definitiva al problema ambiental del PIL TARIJA S.A.:

- Opción 1: Previo convenio, vertido del agua residual industrial al alcantarillado de Cooperativa de Servicios de Agua y Alcantarillado de Tarija COSAALT LTDA. (sin planta de tratamiento).
- Opción 2: Conexión del agua residual industrial al alcantarillado de COSAALT LTDA. e implementación de una planta de tratamiento.
- Opción 3: Conexión del agua residual industrial al alcantarillado de COSAALT LTDA., segregación (separación de aguas residuales de alta carga y aguas de refrigeración y condensado) e implementación de una planta de tratamiento.
- Opción 4: Conexión del agua residual industrial al alcantarillado de COSAALT LTDA., segregación y recirculación (recirculación de aguas de refrigeración y condensado) e implementación de una planta de tratamiento.

Para las opciones 2, 3, 4, el sistema de tratamiento planteado por APROTEC, se basa en un reactor anaerobio radial a bafles de flujo ascendente BIORAB- RADIAL de 140 m3, ocho celdas y un sedimentador central, precedido por un sistema de by – pass, rejas y desarenador.

Debido a los menores costos de implementación y operación y las garantías para el cumplimiento de las normativas ambientales PIL-TARIJA S.A., ha decidido implementar la opción 3.

Puesta en Marcha y Ajustes

Desde la implementación hasta fines del 2004, se ha realizado una seria de ajustes, para incrementar la eficiencia del sistema depurador, cuya operación era obstaculizada por la gran cantidad de materia flotante acumulada (alto contenido de grasa de la industria lechera) la que no permitía la sedimentación y pulimento del efluente final y dificultaba (por flotación) la inmovilización bacteriana. Específicamente se ha realizado modificaciones para incrementar la carga bacteriana (mezcla y alimentación permanente de agua residual doméstica), colocado de un filtro anaerobio de cerámica y eliminado el sistema de sedimentación en la cámara central Con las acciones de ajuste, se ha logrado incrementar las eficiencias iniciales y el cumplimiento de los límites de vertido al alcantarillado, de manera estable, desde 2004 hasta la fecha.

Conclusión

Con la implementación del BIORAB – RADIAL, a fines del 2000 y ajustes realizados hasta el 2004, se ha logrado:
- Cumplir con los límites permisibles exigidos por COSAALT LTDA., para el vertido de agua residual industrial al alcantarillado.
- Con la implementación del BIORAB – RADIAL, se ha logrado reducir (debido a la sustancial reducción de la carga orgánica) el costo de las tarifas por vertido de aguas residuales desde cerca de 8.500 a 2.500 Bs, al mes, estimándose un retorno de la inversión de 28 meses, a partir de su implementación.
- La aplicación de simple segregación de aguas “limpias”, con aguas “sucias” han permitido ahorrar cerca de 10.000 $US, en la implementación del BIORAB-RADIAL, por otro lado, las aguas “limpias” que no entran al sistema de tratamiento, se mezclan con las aguas tratadas a la salida del BIORAB, diluyendo la carga orgánica residual del agua tratada.
- El BIORAB- RADIAL, y el sistema de segregación de aguas residuales con elevadas y bajas cargas orgánicas, ha permitido un ahorro en la inversión de 10.000 $US.