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UNIVERSIDAD VERACRUZANAUNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICAFACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA
ANALISIS DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO ANALISIS DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO BIOTECNOLOGICO DE LOS RESIDUOS GENERADOS BIOTECNOLOGICO DE LOS RESIDUOS GENERADOS
EN LA INDUSTRIA CÁRNICA.EN LA INDUSTRIA CÁRNICA.
TRABAJO PRACTICO TECNICOTRABAJO PRACTICO TECNICO
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO QUIMICOINGENIERO QUIMICO
PRESENTA:PRESENTA:
BENJAMIN CASTAÑEDA GALVANBENJAMIN CASTAÑEDA GALVAN
ASESORES:ASESORES:
I.B. MARCO FABRICIO CASTILLO RIVERAI.B. MARCO FABRICIO CASTILLO RIVERAM.A. RAFAEL GOMEZ RODRIGUEZM.A. RAFAEL GOMEZ RODRIGUEZ
INDUSTRIA CÁRNICAINDUSTRIA CÁRNICA
La ganadería es la base de la industria cárnica, esta se encarga del desarrollo de animales aptos para el
consumo humano.
GANADERIA
RASTROS MUNICIPALES Y FRIGORIFICOS
FABRICAS DE EMBUTIDOS Y CARNICERIAS
GANADERIA
RASTROS MUNICIPALES Y FRIGORIFICOS
FABRICAS DE EMBUTIDOS Y CARNICERIAS
Los rastros son establecimientos donde se realiza la matanza de animales y actividades posteriores para la obtención de carne, al conjunto de estas acciones se le denomina proceso de carnización.
Son lugares donde la carne y los subproductos comestibles son empacados, envasados y clasificados para su posterior
comercialización.
RASTROS MUNICIPALES Y FRIGORIFICOSRASTROS MUNICIPALES Y FRIGORIFICOS
Una problemática ambiental mundial circula alrededor de los rastros, las aguas y solidos residuales del proceso son descargados sin tratamiento alguno al medio ambiente. En México existen 2200 rastros, la mayoría son municipales que se caracterizan por la escasez de tratamiento a los desechos generados.
Las aguas residuales del proceso de matanza están altamente contaminadas con materia orgánica, que puede traducirse en: grasa, estiércol, pelo, sangre, trozos de carne y vísceras.
AGUAAGUA
500 - 1000 500 - 1000 Lt/animalLt/animal
Corte en canal
SISTEMA DE TRATAMIENTO CONVENCIONALSISTEMA DE TRATAMIENTO CONVENCIONAL
EFLUENTE SEPERADORSOLIDOS
Contenido estomacal, grasa,
pelo, etc.
Aguas residuales
LAGUNAS FACULTATIVAS
SECADO AL AMBIENTE
Tratamiento obsoleto, emisión de olores
putrefactos y gases de efecto invernadero.
PROBLEMÁTICA AMBIENTAL
TRATAMIENTOS CONVENCIONALES OBSOLETOS
RASTROS MUNICIPALES Y FRIGORIFICOS
Es necesario desarrollar una propuesta tecnológica general, que permita mejorar la eficiencia de los procesos productivos en los rastros municipales y frigoríficos. Que a la larga busque economizar y simplificar los procesos de tratamiento y aprovechamiento de los residuos (Uicab y Sandoval, 2003).
Debido a que muchas propuestas tecnológicas quedan en simples demostraciones y no llegan a implantarse a escala real por las inercias de ingeniería y temor de los empresarios en aceptar nuevas tecnologías, se presenta el siguiente trabajo.
OBJETIVOSOBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
•Evaluar el funcionamiento de un sistema de tratamiento biotecnológico de los residuos generados en la industria cárnica (rastros municipales y frigoríficos) a escala real.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
•Revisión bibliográfica de las investigaciones realizadas en la aplicación de sistemas biotecnológicos en el tratamiento de aguas residuales y sólidos generados en los rastros municipales y frigoríficos.
•Describir las características del sistema de tratamiento biotecnológico aplicado a los efluentes generados en un rastro municipal o frigorífico a escala real.
•Evaluar la eficiencia del sistema de tratamiento biotecnológico aplicado a las aguas residuales generadas en un rastro municipal o frigorífico a escala real.
RASTROS MUNICIPALES
Servicio que presta la administración del municipio a los
comerciantes del lugar. Generalmente procesan ganado
bovino y porcino.
RASTROS FRIGORIFICOS
Planta especializada en el proceso de producción de carne y derivados.
Cumplen con las normas establecidas en seguridad e higiene
y son propiedad de ganaderos.
PROCESO DE CARNIZACIÓN
Entrada
CorralesInspección
Pesado
Sala de matanzaSacrificio
DesangradoDescuerado
DepiladoEviscerado
Corte en canalPesado
RefrigeraciónSalida
PROCESO DE CARNIZACIÓN O PROCESO DE CARNIZACIÓN O PRODUCCIÓNPRODUCCIÓN
Mano de obra
Energía
Agua
SUBPRODUCTOSSUBPRODUCTOS
ComerciablesComerciables
Residuales Residuales
•Sangre
•Contenido ruminal
•Desperdicios de matanza
•Aguas residuales
RESIDUOS GENERADOS EN LOS RASTROSRESIDUOS GENERADOS EN LOS RASTROS
Los subproductos y desechos generados en los rastros municipales se dividen en dos partes, que son las aguas residuales del proceso y residuos sólidos, como estiércol, vísceras, partes de grasa, sangre, entre otros.
AGUAS RESIDUALES
RESIDUOS SOLIDOS
Generadas durante el lavado de los corrales, actividades en la sala de matanza y baños del personal.
Partes de los animales no apropiadas para el consumo humano y que necesitan un tratamiento para ser depositados al medio ambiente.
AGUAS RESIDUALESAGUAS RESIDUALES
El principal contaminante disuelto en las aguas residuales de los rastros es la sangre, con una demanda química de oxigeno de 375 000 mg/L DQO (Tritt and Schuchardt, 1992).
Características promedio de las aguas residuales generadas en los rastros.
4000 – 120001200 – 7000300 – 2500100 – 600200 - 7506.8 – 7.8
Demanda química de oxigenoDemanda biológica de oxigeno
Solidos suspendidos totalesGrasas
NitrógenopH
Concentración (mg/L)Parámetro
Fuente: Jarauta Rovira, 2005.
Las aguas residuales de los rastros son de carga orgánica alta, ricas en nutrientes biológicos, temperatura relativamente calida, pH neutro y libres de material toxico.
LAS PROPIEDADES DE LAS AGUAS RESIDUALES DE LOS RASTROS DEPENDEN DE LOS
SIGUIENTES FACTORES:
La eficiencia durante la retención de sangre durante el desangrado del animal, es considerada la medida mas importante para reducir la demanda biológica de oxigeno (DBO) (Tritt and Schuchardt, 1992).
El uso moderado del agua se convierte en aumentar la concentración del efluente, aunque el total de la DBO podría permanecer constante (Massé and Masse, 2000).
La carga orgánica es mayor en mataderos de vacas que de cerdos, generalmente en los rastros municipales se sacrifican ambos tipos de animales (Tritt and Schuchardt, 1992).
Los establecimientos que solo realizan matanza de animales (rastros municipales) producen aguas residuales mas concentradas que aquellas plantas donde existe un manejo de los subproductos (frigoríficos) (Johns, 1995).
RESIDUOS SÓLIDOSRESIDUOS SÓLIDOS
Desechos generados en los rastros municipales.
Sangre, grasa, huesos, fragmentos tisulares,orejas, cuernos, cascos, contenido ruminal, vísceras abdominales y torácicas.Sangre, grasa, huesos,fragmentos tisulares,cascos, pelos, vísceras abdominales.
Bovino
Porcino
Desecho producidoEspecie
Fuente: Uicab y Sandoval, 2003
La sangre y el contenido ruminal son los desechos generados en mayor cantidad en cualquier planta (rastro municipal o frigorífico) donde se realiza el sacrificio de ganado bovino.
RESIDUOS SÓLIDOSRESIDUOS SÓLIDOS
La sangre y el contenido ruminal son los desechos generados en mayor cantidad en cualquier planta (rastro municipal o frigorífico)
donde se realiza el sacrificio de ganado bovino.
Cantidades promedio de subproductos por animal sacrificado (en porcentaje respecto al peso vivo).
95
6.83.0
5.52.6
2.5
450
1.780.441.444.0
6.220.550.440.4410
500
1.60.41.33-46.0
0.50.40.412
500
1.60.41.33-46.0
0.50.90.412
PV (peso vivo) promedio en kilogramos
HuesosVísceras torácicas
Vísceras abdominalesSangre en litros
Cabeza con cuernosCabeza sin cuernosPatas con cascosÓrganos genitales
Grasa Contenido ruminal
Porcino adulto
Bovino joven
Bovino hembra adulto
Bovino macho adulto
Fuente: Uicab y Sandoval, 2003.
AGUAS RESIDUALESAGUAS RESIDUALES RESIDUOS SÓLIDOSRESIDUOS SÓLIDOS
BIODEGRADACION NATURALBIODEGRADACION NATURAL
BIODEGRADACIÓNBIODEGRADACIÓNANAEROBIAANAEROBIA
BIODEGRADACIÓNBIODEGRADACIÓNAEROBIAAEROBIA
Materia orgánica compleja(carbohidratos-proteínas-grasas)
Materia orgánica solubles(glucosa-aminoácidos-ácidos volátiles)
Ácidos grasos volátiles
Ácido acético H2, CO2
CH4 + CO2
1
2
3
44
1. Hidrólisis
2. Fermentación
3. Acetogénesis
4. Metanogénesis
DIGESTION ANAEROBIADIGESTION ANAEROBIA
1. Hidrólisis
2. Fermentación
3. Acetogénesis
4. Metanogénesis
Fermentación Fermentación bacterianabacteriana
Bacterias Bacterias acetogénicasacetogénicas
Bacterias Bacterias metanogénicasmetanogénicas
Materia orgánica compleja(carbohidratos-proteínas-grasas)
Materia orgánica solubles(glucosa-aminoácidos-ácidos volátiles)
Ácidos grasos volátiles
Ácido acético H2, CO2
CH4 + CO2
1
2
3
44
DIGESTORES ANAEROBIOSDIGESTORES ANAEROBIOS
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
REACTORES ANAEROBIOS DE ALTA
VELOCIDAD O DE SEGUNDA GENERACIÓN
RETENCIÓN DE BIOMASA
REACTOR CON ARREGLO DE REACTOR CON ARREGLO DE BIOPELICULABIOPELICULA
FILTRO ANAEROBIO
REACTOR ANAEROBIO MANTO DE REACTOR ANAEROBIO MANTO DE LODOS ASCENDENTELODOS ASCENDENTE
U A S B
“Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor”
REACTOR ANAEROBIO DE CAMA REACTOR ANAEROBIO DE CAMA FLUIDIZADAFLUIDIZADA
CAMA FLUIDIZADA
REACTOR ANAEROBIO HIBRIDOREACTOR ANAEROBIO HIBRIDO
REACTOR ANAEROBIO HIBRIDO DE FLUJO
ASCENDENTE “RAHFA”
REACTORES ANAEROBIOS EN EL TRATAMIENTO DE REACTORES ANAEROBIOS EN EL TRATAMIENTO DE EFLUENTES DE RASTROSEFLUENTES DE RASTROS
Lettinga et al. (1982)Zheng-Wu (1985)
Sabed et al. (1987)Polprasert et al. (1992)
Johns (1995)Ruiz et al. (1997)
Johns (1995)Johns (1995)
Ruiz et al. (1997)Banks y Wang (1999)
87 a 91778575
92.6908585
87 a 9187
6 a 102.77
0.9 a 4.73
1 a 6.52.311
1 a 6.51.4 a 7
UASBUASBUASBABR
CSTRAFAF
UASBUASBTPAD
ReferenciaRemociónDQO (%)
Carga Orgánica (Kg-DQO/m3-día)
Reactor
Fuente: Ke, S. et al., 2005.
Los sistemas anaerobios representan una solución eficiente Los sistemas anaerobios representan una solución eficiente al tratamiento de las aguas residuales de los rastros:al tratamiento de las aguas residuales de los rastros:
1. Alta eficiencia en la remoción de DQO (materia orgánica).
2. Baja producción de lodos (del 5 al 20% del que produce un sistema aerobio).
3. Producción de energía renovable en forma de biogás (metano).
4. No consume energía para aireación.
5. No se utilizan químicos.
6. La biomasa puede permanecer sin alimentarse por largo periodos de tiempo y no deteriorarse.
PRODUCTOSPRODUCTOS
Agua apropiada para la agricultura.
Energía
Abono orgánico
EL PROCESO DE COMPOSTEOEL PROCESO DE COMPOSTEO
(BIODEGRADACIÓN AEROBIA)(BIODEGRADACIÓN AEROBIA)
PILA DE COMPOSTAJ
E
Material orgánicoMinerales
AguaMicroorganismos
Material orgánicoMinerales
AguaMicroorganismos
OXIGENO
Dióxido de carbonoAguaCalor
Materia prima Composta
En términos generales se puede definir al compostaje como una En términos generales se puede definir al compostaje como una biotécnica donde pueden participar lombrices, insectos biotécnica donde pueden participar lombrices, insectos microorganismos, entre otros, para obtener un producto inocuo, microorganismos, entre otros, para obtener un producto inocuo, químicamente estable, aplicado como mejorador de suelos, ya que químicamente estable, aplicado como mejorador de suelos, ya que puede incrementar su fertilidad y productividad del mismo. puede incrementar su fertilidad y productividad del mismo.
FUNDEMENTOS DEL PROCESOFUNDEMENTOS DEL PROCESO
Parámetros OperaciónParámetros Operación
Relación C/N, humedad, Relación C/N, humedad, granulometría, aireación, granulometría, aireación,
temperatura, pH, temperatura, pH, microbiología.microbiología.
SISTEMAS DE COMPOSTAJESISTEMAS DE COMPOSTAJE
COMPOSTAJE EN PILAS O CAMELLONESCOMPOSTAJE EN PILAS O CAMELLONES
COMPOSTAJE EN REACTORESCOMPOSTAJE EN REACTORES
Existen muchos sistemas de compostaje, no obstante el objetivo de todos Existen muchos sistemas de compostaje, no obstante el objetivo de todos de transformar los residuos en composta, es conseguir las condiciones de transformar los residuos en composta, es conseguir las condiciones letales para los organismos patogenos, parasitos y elementos letales para los organismos patogenos, parasitos y elementos germinativos (semillas y esporas).germinativos (semillas y esporas).
COMPOSTAJECOMPOSTAJE
MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS ORGANICOSORGANICOS
ASENTAMIENTOS HUMANOS
MERCADOS
JUGUERAS
BENEFICIOS DE CAFÉ
RASTROS
INGENIOS AZUCAREROS
GRANJAS LECHERAS
ENERGIA PROVENIENTE DE LAS AGUAS ENERGIA PROVENIENTE DE LAS AGUAS RESIDUALESRESIDUALES
El metano se obtiene a partir de diferentes compuestos orgánicos El metano se obtiene a partir de diferentes compuestos orgánicos (carbohidratos, proteínas y grasas), este se forma en conjunto con dióxido (carbohidratos, proteínas y grasas), este se forma en conjunto con dióxido de carbono en proporción 2:1 aproximadamente, entre otros gases. Esta de carbono en proporción 2:1 aproximadamente, entre otros gases. Esta mezcla gaseosa producida por la biodegradación anaerobia de la materia mezcla gaseosa producida por la biodegradación anaerobia de la materia orgánica es la que se denomina orgánica es la que se denomina biogás.biogás.
AGROINDUSTRIAAGROINDUSTRIADIGESTIONDIGESTIONANAEROBIAANAEROBIA
AGUASAGUAS RESIDUALES RESIDUALES
PRODUCCIÓN DE ENERGÍAPRODUCCIÓN DE ENERGÍA
BIOMASABIOMASA
Composición del biogás obtenido de diversas fuentesComposición del biogás obtenido de diversas fuentes
combustibleácido,
asfixiantecorrosivo
combustiblecorrosivo, olor,
toxicocorrosivo
toxicoinerte
corrosivocorrosivo,
olores
45-65%34-55%
saturación0-1%
0.5-100ppm
trazastrazas0-20%0-5%
5.0ppm
50-70%30-50%
saturación0-2%0-8%
trazas0-1%0-1%0-1%trazas
50-80%20-50%
saturación0-5%0-1%
trazas0-1%0-3%0-1%trazas
50-80%30-50%
saturación0-2%
100-700ppm
trazas0-1%0-1%0-1%trazas
MetanoCO2
Vapor aguaHidrogeno
H2S
AmoniacoCO
NitrógenoOxigeno
Orgánicos
Propiedades Rellenos Sanitarios
Residuos Industriales
Lodos Cloacales
Residuos Agrícolas
Gases
Fuente: Carrillo L., 2003.
Un metro cúbico de biogás con 60% de metano en promedio contiene unos 5000 Un metro cúbico de biogás con 60% de metano en promedio contiene unos 5000 Kcal (6Kwh), aproximadamente la mitad de energía del gas natural.Kcal (6Kwh), aproximadamente la mitad de energía del gas natural.
GENERADOR ELECTRICO A BIOGASGENERADOR ELECTRICO A BIOGAS
60Kwh – 40% de eficiencia60Kwh – 40% de eficiencia
MOPESA. Toluca, Estado de México. MOPESA. Toluca, Estado de México.
La industrialización rápida tiene como La industrialización rápida tiene como resultado la generación de grandes resultado la generación de grandes cantidades de efluentes con alta cantidades de efluentes con alta concentración de materia orgánica, los concentración de materia orgánica, los cuales si son tratados apropiadamente cuales si son tratados apropiadamente pueden resultar en una fuente pueden resultar en una fuente constante de energía constante de energía (Kansal A. et al., (Kansal A. et al., 1998; Rajeshwari et al., 2000).1998; Rajeshwari et al., 2000).
Imagen Imagen
industriasindustrias
DEPURACION DE AGUAS RESIDUALES CON DEPURACION DE AGUAS RESIDUALES CON PLANTAS ACUATICASPLANTAS ACUATICAS
El uso de las plantas acuáticas es desarrollado como tratamiento El uso de las plantas acuáticas es desarrollado como tratamiento secundario o terciario de las aguas residuales y demuestra ser muy secundario o terciario de las aguas residuales y demuestra ser muy eficiente en la remoción de contaminantes orgánicos, patógenos, eficiente en la remoción de contaminantes orgánicos, patógenos, nutrientes y metales pesados.nutrientes y metales pesados.
SISTEMAS TIPO “WENTLAND” O HUMEDALES CONSTRUIDOSSISTEMAS TIPO “WENTLAND” O HUMEDALES CONSTRUIDOS
Jacinto o lirio acuático Jacinto o lirio acuático
Juncos y espaldañasJuncos y espaldañas
El sistema de tratamiento con plantas, consiste en el paso sucesivo del agua El sistema de tratamiento con plantas, consiste en el paso sucesivo del agua por una serie de canales, con un lecho artificial de grava o arena en los que se por una serie de canales, con un lecho artificial de grava o arena en los que se desarrollan las plantas. Los canales pueden ser de 2 a 4 metros de ancho, de desarrollan las plantas. Los canales pueden ser de 2 a 4 metros de ancho, de 0.5 a 1 metro de profundidad y 100 metros de longitud, por los cuales el agua 0.5 a 1 metro de profundidad y 100 metros de longitud, por los cuales el agua residual circula horizontalmente.residual circula horizontalmente.
SISTEMA DE TRATAMIENTO EN DOS ETAPASSISTEMA DE TRATAMIENTO EN DOS ETAPAS
Digestor anaerobioDigestor anaerobio Humedal construidoHumedal construido
Este sistema en dos etapas para tratamiento de efluentes con una Este sistema en dos etapas para tratamiento de efluentes con una carga orgánica alta fue probado por Rivera et al. 1997. El sistema carga orgánica alta fue probado por Rivera et al. 1997. El sistema consiste de un digestor anaerobio seguido por un humedal consiste de un digestor anaerobio seguido por un humedal construido. La eficiencia del tratamiento fue alta, alcanzando una construido. La eficiencia del tratamiento fue alta, alcanzando una remoción de DQO y DBO del 87% y 88% respectivamente. La remoción de DQO y DBO del 87% y 88% respectivamente. La reducción de los solidos suspendidos fue de 89%, y el 99% de los reducción de los solidos suspendidos fue de 89%, y el 99% de los coliformes fecales fueron eliminados.coliformes fecales fueron eliminados.
RASTRO MUNICIPAL DE CIUDAD DEL CARMEN, RASTRO MUNICIPAL DE CIUDAD DEL CARMEN, CAMPECHECAMPECHE
Capacidad de matanza de 50 cerdos y 50 reses por díaCapacidad de matanza de 50 cerdos y 50 reses por día
Temporada alta 40 cerdos y 30 reses por díaTemporada alta 40 cerdos y 30 reses por día
RASTRO MUNICIPALRASTRO MUNICIPALDE CIUDAD DEL CARMENDE CIUDAD DEL CARMEN
Aguas residuales 50 a 60 m3/díaAguas residuales 50 a 60 m3/día
Contenido ruminal 1500 kg/díaContenido ruminal 1500 kg/día
Sangre 450 L/díaSangre 450 L/día
Desperdicios de matanza 1 m3Desperdicios de matanza 1 m3
Entrada
CorralesInspeccionado
Pesado
Sala de matanzaSacrificio
DesangradoDescuerado
DepiladoEviscerado
Corte en canalPesado
Salida
Aguas residuales
Contenido ruminal
Sangre
Desperdicios de Matanza
Contenedor
Reactor Anaerobio
Biogás
Pila de Composteo
Horno Secador
Composta
Harina de sangre
Ciénega Construid
a
Descarga
Abono orgánico
SISTEMA DE TRATAMIENTO APLICADOSISTEMA DE TRATAMIENTO APLICADO
EVALUACION DE LA LINEA DE TRATAMIENTO DE EVALUACION DE LA LINEA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESAGUAS RESIDUALES
Aguas residuales
Reactor Anaerobi
o
Biogás
Ciénega Construid
a
Descarga
pH-metro con sensor de temperatura, dos hieleras, 15 garrafas de dos pH-metro con sensor de temperatura, dos hieleras, 15 garrafas de dos litros, dos vasos de precipitados de 50ml y soluciones buffer;litros, dos vasos de precipitados de 50ml y soluciones buffer;
Mediciones al momento de muestrear pH y T °C;Mediciones al momento de muestrear pH y T °C;
Sólidos suspendidos (SS), sólidos sedimentables (Ssed), demanda Sólidos suspendidos (SS), sólidos sedimentables (Ssed), demanda química de oxigeno (DQO), grasas y aceites (GyA), nitrógeno (NT) y química de oxigeno (DQO), grasas y aceites (GyA), nitrógeno (NT) y fosfora total (FT). Contaminantes básicos en las aguas residuales fosfora total (FT). Contaminantes básicos en las aguas residuales según la NOM-001-SEMARNAT-1996, estos parámetros se según la NOM-001-SEMARNAT-1996, estos parámetros se determinaron posteriormente en un laboratorio.determinaron posteriormente en un laboratorio.
11
22 33
REACTORES ANAEROBIOS HIBRIDOS DE 75 REACTORES ANAEROBIOS HIBRIDOS DE 75 mm33
50 50 mm33/día/día
12gr/L DQO12gr/L DQO
VCO 4Kg DQO/VCO 4Kg DQO/mm33-día-día
TRH 3 díasTRH 3 días
ALIMENTACIONALIMENTACION
CIENEGA CONSTRUIDA 315 CIENEGA CONSTRUIDA 315 mm33
50 50 mm33/día/día
2.4gr/L DQO2.4gr/L DQO
VCO 0.4kg DQO/VCO 0.4kg DQO/mm22-día-día
TRH 2 díasTRH 2 días
ALIMENTACIONALIMENTACION
AREA DE COMPOSTAJE, HORNO SECADOR Y GASOMETROAREA DE COMPOSTAJE, HORNO SECADOR Y GASOMETRO
CARACTERISTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES DE CARACTERISTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES DE LA SALA DE MATANZALA SALA DE MATANZA
Comportamiento de las aguas residuales.Comportamiento de las aguas residuales.
Entrada al reactor
0100020003000400050006000700080009000
10000110001200013000
0 1 2 3 4 5 6
Muestra
SST-mg/L
DQO-mg/L
GyA-mg/L
NT-mg/L
PARAMETROS DE OPERACIÓN APROPIADOSPARAMETROS DE OPERACIÓN APROPIADOS
Temperatura y pH
47
101316192225283134
0 1 2 3 4 5 6
pH
T°C
Temperatura calida y pH neutro.Temperatura calida y pH neutro.
Entrada al reactor anaerobio hibrido.Entrada al reactor anaerobio hibrido.
Entrada al reactor
050
100150200250300350400450500550600650700750800850900950
1000
0 1 2 3 4 5 6
Muestra
GyA-mg/L
NT-mg/L
FT-mg/L
ALTA CONCENTRACION DE NUTRIENTESALTA CONCENTRACION DE NUTRIENTES
Concentración de nitrógeno, fósforo y grasas.Concentración de nitrógeno, fósforo y grasas.
Ciclo del nitrógenoCiclo del nitrógeno
BIODIGESTORES Y LOS CICLOS DE NUTRIENTESBIODIGESTORES Y LOS CICLOS DE NUTRIENTES
Aguas residuales
Contenido ruminal
Sangre
Desperdicios de Matanza
Contenedor
ReactorAnaerobio
Biogás
Pila de Composteo
Horno Secador
Composta
Harina de sangre
Ciénega Construid
a
Descarga
Abono orgánico
40m3/día
500kg/día
89.75kgSST
23.1kgNT
250.2kgDQO
500kg/día
100lt/día
20kg/día
14.5kgNT
22.2kgSST
36.4kgDQO
6.48kgNT
0.46kgSST
8.64kgDQO
106.8m3/díaBiogás
COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA DURANTE EL COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA DURANTE EL PERIODO DE EVALUACIONPERIODO DE EVALUACION
20 CERDOS 20 CERDOS 10 RESES10 RESES
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESTRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Entrada al sistema de tratamiento
38.0724.46FT-mg/L
823.9577.5NT-mg/L
398.5227.26GyA-mg/L
129606256DQO-mg/L
72002243.884SST-mg/L
4016.7Ssed-ml/L
29.928.438T°C
7.547.416pH
VALOR PUNTAPROMEDIOUNIDAD
40 40 mm33/día/día
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESPLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
REACTOR ANAEROBIO HIBRIDO REACTOR ANAEROBIO HIBRIDO DE FLUJO ASCENDENTEDE FLUJO ASCENDENTE
Salida del reactor
0100200300400500600700800900
10001100
0 1 2 3 4 5 6
Muestra
SST-mg/L
DQO-mg/L
GyA-mg/L
NT-mg/L
FT-mg/L
De acuerdo con Massé - Masse (2000), la digestión anaerobia muestra ser De acuerdo con Massé - Masse (2000), la digestión anaerobia muestra ser muy eficiente en el tratamiento de aguas residuales de rastros, presentando muy eficiente en el tratamiento de aguas residuales de rastros, presentando una alta eficiencia en la remoción de la DQO, producción de energía una alta eficiencia en la remoción de la DQO, producción de energía renovable en forma de biogás, no consume energía para aeración y no se renovable en forma de biogás, no consume energía para aeración y no se utilizan químicos. El reactor híbrido trabaja eficientemente y demuestra ser utilizan químicos. El reactor híbrido trabaja eficientemente y demuestra ser estable a grandes cambios en la velocidad de carga (Kansal A. et al; 1998). estable a grandes cambios en la velocidad de carga (Kansal A. et al; 1998).
REACTORES ANAEROBIOS EN EL TRATAMIENTOREACTORES ANAEROBIOS EN EL TRATAMIENTO DE EFLUENTES DE RASTROSDE EFLUENTES DE RASTROS
Lettinga et al. (1982)Zheng-Wu (1985)
Sabed et al. (1987)Polprasert et al. (1992)
Johns (1995)Ruiz et al. (1997)
Johns (1995)Johns (1995)
Ruiz et al. (1997)Banks y Wang (1999)
Presente trabajo
87 a 91778575
92.6908585
87 a 9187
85.4
6 a 102.77
0.9 a 4.73
1 a 6.52.311
1 a 6.51.4 a 7
1.67
UASBUASBUASBABR
CSTRAFAF
UASBUASBTPAD
*RAHFA
ReferenciaRemociónDQO (%)
Carga Orgánica (Kg-DQO/m3-día)Reactor
Remoción 213.76 KgDQO/díaRemoción 213.76 KgDQO/día
Producción de metano 0.33 m3CH4/KgDQOProducción de metano 0.33 m3CH4/KgDQOremovidoremovido
Producción de biogás 113.29 m3/díaProducción de biogás 113.29 m3/día
*Escala real*Escala real
SALIDA DEL REACTOR Y ENTRADA A LA CIÉNEGASALIDA DEL REACTOR Y ENTRADA A LA CIÉNEGA
18.6217.61FT-mg/L
376.99364.428NT-mg/L
152.3126.14GyA-mg/L
1040912DQO-mg/L
721.4556.42SST-mg/L
7.54.48Ssed-ml/L
3029T°C
7.287.2pH
VALOR PUNTAPROMEDIOUNIDAD Efluente del reactor
47
101316192225283134
0 1 2 3 4 5 6
Muestra
pH
T°C
Instalación de un reactor en serie que trabaje por carga hidráulica.Instalación de un reactor en serie que trabaje por carga hidráulica.
Condiciones apropiadas para el tratamiento;Condiciones apropiadas para el tratamiento; Mejorar la calidad del agua tratada;Mejorar la calidad del agua tratada; Mayor producción de biogás, mas energía;Mayor producción de biogás, mas energía; Necesidad de una mayor inversión.Necesidad de una mayor inversión.
75m375m3 75m375m3
40m340m3
CIENEGA CONSTRUIDACIENEGA CONSTRUIDA
CARGA ORGANICACARGA ORGANICA
0.146 Kg-DQO/0.146 Kg-DQO/mm33-día-día
TRH 2.5 díasTRH 2.5 días
PROCESOS DE DEPURACIÓNPROCESOS DE DEPURACIÓN
Filtración y sedimentación de sólidos;Filtración y sedimentación de sólidos;
Degradación de materia orgánica por Degradación de materia orgánica por bacterias;bacterias;
Adsorción y absorción de nutrientes y Adsorción y absorción de nutrientes y metales pesados. metales pesados.
Eficiencia del sistema en la remoción de contaminantes (en %)Eficiencia del sistema en la remoción de contaminantes (en %)
63,0748,8628FT-mg/L
71,9555,4936,89NT-mg/L
83,670,4644,49GyA-mg/L
96,5488,1585,42DQO-mg/L
99,4897,975,2SST-mg/L
99,497,7673,17Ssed-ml/L
TOTALCIENEGADIGESTOR UNIDAD
Salida cienega
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
250
275
0 1 2 3 4 5 6
Muestra
SST
DQO
GyA
NT
FT
CARACTERISTICAS DEL EFLUENTE DE LA CARACTERISTICAS DEL EFLUENTE DE LA PLANTA DE TRATAMIENTOPLANTA DE TRATAMIENTO
Máximos permisibles en la descarga de aguas tratadas
no excede309.032mg/LFT
102.00460162.004mg/LNT
12.262537.26mg/LGyA
no excede150108mg/L**DBO
no excede12511.64mg/LSST
no excede20.1ml/LSsed
no excede4027.6°CT
no excede5.5-107.602unidadpH
RESULTADO*CANTIDAD PERMISIBLE
CANTIDAD PROMEDIOUNIDADPARAMETRO
*NOM-001-SEMARNAT-1996, MUESTRA INSTANTANEA, PROMEDIO DIARIO TIPO “B”.**EN AGUAS COMPLETAMENTE DEGRADABLES LA DQO SE ENCUENTRA EN PROPORCION 2:1 CON LA DBO.
Descarga del sistema
SST-mg/L
DBO-mg/L
GyAmg/L
NT-mg/L
FT-mg/L
SST-mg/L
DBO-mg/L
GyAmg/L
NT-mg/L
FT-mg/L
0
25
50
75
100
125
150
175
0 1 2 3 4 5 6
Parametro
Efluente
Norma
Comportamiento del efluente con la norma ambientalComportamiento del efluente con la norma ambiental
ENTRADAENTRADA SALIDASALIDA
RECIRCULACION EN LA CIENEGA CONSTRUIDARECIRCULACION EN LA CIENEGA CONSTRUIDA
Homogenizar el sistema;Homogenizar el sistema;
Terminar con las condiciones Terminar con las condiciones anaerobias (apagar la reacción);anaerobias (apagar la reacción);
Alcanzar los parámetros en la Alcanzar los parámetros en la descarga.descarga.
SISTEMA DE COMPOSTAJESISTEMA DE COMPOSTAJE
500 Kg/día500 Kg/día
60% humedad60% humedad
CONTENIDO RUMINALCONTENIDO RUMINAL
1 MES1 MES 150 Kg/día150 Kg/día
10% humedad10% humedad
285 Kg agua285 Kg agua
15 Kg de Composta por 15 Kg de Composta por bovino adulto sacrificado.bovino adulto sacrificado.
HORNO SECADORHORNO SECADOR
SANGRE VACUNASANGRE VACUNA
105 Kg/día105 Kg/día
80% humedad80% humedad20 HORAS20 HORAS
20 Kg/día20 Kg/día
<5% humedad<5% humedad
84 Kg agua84 Kg agua
3 Kg de harina de 3 Kg de harina de sangre por bovino sangre por bovino adulto sacrificado.adulto sacrificado.
QUEMADOR DE BIOGASQUEMADOR DE BIOGAS
1m3 biogás con 60% CH4 contiene 5000 Kcal1m3 biogás con 60% CH4 contiene 5000 Kcal
Secar 100Lt de sangre se consumen 65500 KcalSecar 100Lt de sangre se consumen 65500 Kcal
25% de eficiencia del proceso se queman 23 25% de eficiencia del proceso se queman 23 mm33 de biogás de biogás
CONCLUSION Y RECOMENDACIONESCONCLUSION Y RECOMENDACIONES
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESTRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
La configuración de un sistema de tratamiento en dos etapas digestor La configuración de un sistema de tratamiento en dos etapas digestor anaerobio-humedal de flujo subsuperficial demostró trabajar bien en el anaerobio-humedal de flujo subsuperficial demostró trabajar bien en el tratamiento de aguas residuales del rastro, el sistema es muy flexible a tratamiento de aguas residuales del rastro, el sistema es muy flexible a modificaciones en la operación y permite adaptar otras etapas como las modificaciones en la operación y permite adaptar otras etapas como las propuestas anteriormente.propuestas anteriormente.
El sistema genera costos muy bajos de operación al no requerir de insumos El sistema genera costos muy bajos de operación al no requerir de insumos químicos y energía para aeración. Para alcanzar la normatividad en la químicos y energía para aeración. Para alcanzar la normatividad en la descarga se propone un pretratamiento en el carcamo de bombeo, ya que en descarga se propone un pretratamiento en el carcamo de bombeo, ya que en este lugar tiende a formarse una “torta” de solidos en la parte superior, por lo este lugar tiende a formarse una “torta” de solidos en la parte superior, por lo cual se recomienda retirarlos manualmente y trasladarlos al área de cual se recomienda retirarlos manualmente y trasladarlos al área de compostaje.compostaje.
El tratamiento anaerobio de este tipo de efluentes permite la obtención de El tratamiento anaerobio de este tipo de efluentes permite la obtención de cantidades significativas de energía en forma de biogás, diferentes ingenieros cantidades significativas de energía en forma de biogás, diferentes ingenieros mencionan que para el aprovechamiento del biogás lo mas eficiente es un mencionan que para el aprovechamiento del biogás lo mas eficiente es un proceso de cogeneración de energía (energía eléctrica+energía calorífica), proceso de cogeneración de energía (energía eléctrica+energía calorífica), donde se alcanzan rendimientos del 85% en la producción de energía. donde se alcanzan rendimientos del 85% en la producción de energía.
Aguas residuales
Contenido ruminal
Sangre Desperdicios de
Matanza
Contenedor
ReactorAnaerobi
o
Biogás
Pila de Composte
o
Secador
Composta
Harina de sangre
Ciénega Construid
a
Descarga
Abono orgánicoPre
Compostaje
Generaciónde energía
Energía eléctrica Energía calorífica
RASTRO MUNICIPAL O FRIGORIFICO
(100 m3/día)
RASTRO AUTOSUFICIENTE EN ENERGIARASTRO AUTOSUFICIENTE EN ENERGIA
GENERACION DE ENERGIAGENERACION DE ENERGIA
Flujo de biogás = (Flujo de agua) X (Carga orgánica) X (Eficiencia) X (Coeficiente)
Flujo de agua= 1.16 L/seg= 100 m3/díaCarga orgánica= 6000 mg/L DQO= 6 Kg/m3Eficiencia= 80%Coeficiente=0.5m3 biogás/Kg DQOremovido
Flujo de biogás= 240m3 biogás/día
Energía eléctrica= (Flujo de biogás) X (Energía contenida) X (Eficiencia del generador)
Flujo de biogás= 20m3/hrEnergía contenida 60% de CH4 = 6Kwhr/m3
Eficiencia= 40%
Energía eléctrica= 48 Kwhr o 48 KVA
EL RASTRO MUNICIPAL CIUDAD DEL CARMEN EL RASTRO MUNICIPAL CIUDAD DEL CARMEN CUBRE SU DEMANDA ENERGETICA CON 30KVACUBRE SU DEMANDA ENERGETICA CON 30KVA
TRATAMIENTO DE SOLIDOSTRATAMIENTO DE SOLIDOS
La producción de abono orgánico a partir de los desechos del sacrificio de La producción de abono orgánico a partir de los desechos del sacrificio de ganado bovino, es una de las principales ventajas, ya que este puede ser ganado bovino, es una de las principales ventajas, ya que este puede ser comercializado para obtener otros ingresos. Convirtiendo al sistema en una comercializado para obtener otros ingresos. Convirtiendo al sistema en una pequeña planta de elaboración de fertilizante orgánico.pequeña planta de elaboración de fertilizante orgánico.
PERSPECTIVA DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESPERSPECTIVA DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Como la base del sistema de tratamiento es la digestión anaerobia, este se Como la base del sistema de tratamiento es la digestión anaerobia, este se puede adaptar para depurar diferentes efluentes agroindustriales, a un muy puede adaptar para depurar diferentes efluentes agroindustriales, a un muy bajo costo y generando considerables beneficios. Industrias donde se bajo costo y generando considerables beneficios. Industrias donde se generan efluentes con grandes concentraciones de materia orgánica que se generan efluentes con grandes concentraciones de materia orgánica que se puede explotar para cubrir diferentes necesidades en el proceso de puede explotar para cubrir diferentes necesidades en el proceso de producción.producción.
Con el tratamiento apropiado a los residuos, los mataderos municipales y Con el tratamiento apropiado a los residuos, los mataderos municipales y frigoríficos pueden considerase como una fuente de abonos orgánicos para frigoríficos pueden considerase como una fuente de abonos orgánicos para combatir los problemas causados por los fertilizante químicos al suelo, combatir los problemas causados por los fertilizante químicos al suelo, mejorando la calidad del ganado y de las cosechas. Además de obtenerse mejorando la calidad del ganado y de las cosechas. Además de obtenerse una fuente constante de energía renovable, reduciendo el consumo de una fuente constante de energía renovable, reduciendo el consumo de combustibles fósiles y bajando los costos de producción al mínimo al combustibles fósiles y bajando los costos de producción al mínimo al disponer de una fuente de energía en las instalaciones.disponer de una fuente de energía en las instalaciones.