Tratamiento Agua Rastro

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Published on September 6, 2007

Author: AntonioCristerna

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Investigación realizada por el I.Q. Benjamín Castañeda Galván para obtener su título universitario. ANALISIS DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO BIOTECNOLOGICO DE LOS RESIDUOS GENERADOS EN LA INDUSTRIA CÁRNICA. ASESORES:
I.B. MARCO FABRICIO CASTILLO RIVERA
M.A. RAFAEL GOMEZ RODRIGUEZ

UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA ANALISIS DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO BIOTECNOLOGICO DE LOS RESIDUOS GENERADOS EN LA INDUSTRIA CÁRNICA. TRABAJO PRACTICO TECNICO QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO QUIMICO PRESENTA: BENJAMIN CASTAÑEDA GALVAN ASESORES: I.B. MARCO FABRICIO CASTILLO RIVERA M.A. RAFAEL GOMEZ RODRIGUEZ

INDUSTRIA 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 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. AGUA 500 - 1000 Lt/animal Corte en canal

SISTEMA DE TRATAMIENTO CONVENCIONAL EFLUENTE SEPERADOR SOLIDOS 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.

OBJETIVOS 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.

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 Corrales Inspección Pesado Sala de matanza Sacrificio Desangrado Descuerado Depilado Eviscerado Corte en canal Pesado Refrigeración Salida PROCESO DE CARNIZACIÓN O PRODUCCIÓN Mano de obra Energía Agua SUBPRODUCTOS Comerciables Residuales Sangre Contenido ruminal Desperdicios de matanza Aguas residuales

Residuales

Sangre

Contenido ruminal

Desperdicios de matanza

Aguas residuales

RESIDUOS 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 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 – 12000 1200 – 7000 300 – 2500 100 – 600 200 - 750 6.8 – 7.8 Demanda química de oxigeno Demanda biológica de oxigeno Solidos suspendidos totales Grasas Nitrógeno pH 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).

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 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 producido Especie 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 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 6.8 3.0 5.5 2.6 2.5 450 1.78 0.44 1.44 4.0 6.22 0.55 0.44 0.44 10 500 1.6 0.4 1.3 3-4 6.0 0.5 0.4 0.4 12 500 1.6 0.4 1.3 3-4 6.0 0.5 0.9 0.4 12 PV (peso vivo) promedio en kilogramos Huesos Vísceras torácicas Vísceras abdominales Sangre en litros Cabeza con cuernos Cabeza sin cuernos Patas con cascos Órganos genitales Grasa Contenido ruminal Porcino adulto Bovino joven Bovino hembra adulto Bovino macho adulto Fuente: Uicab y Sandoval, 2003.

AGUAS RESIDUALES RESIDUOS SÓLIDOS BIODEGRADACION NATURAL BIODEGRADACIÓN ANAEROBIA BIODEGRADACIÓN AEROBIA

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 4 4 Hidrólisis Fermentación Acetogénesis Metanogénesis DIGESTION ANAEROBIA Hidrólisis Fermentación Acetogénesis Metanogénesis

Hidrólisis

Fermentación

Acetogénesis

Metanogénesis

Hidrólisis

Fermentación

Acetogénesis

Metanogénesis

Fermentación bacteriana Bacterias acetogénicas Bacterias metanogénicas 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 4 4

DIGESTORES ANAEROBIOS TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES REACTORES ANAEROBIOS DE ALTA VELOCIDAD O DE SEGUNDA GENERACIÓN RETENCIÓN DE BIOMASA

REACTOR CON ARREGLO DE BIOPELICULA FILTRO ANAEROBIO

REACTOR ANAEROBIO MANTO DE LODOS ASCENDENTE U A S B “ Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor”

REACTOR ANAEROBIO DE CAMA FLUIDIZADA CAMA FLUIDIZADA

REACTOR ANAEROBIO HIBRIDO REACTOR ANAEROBIO HIBRIDO DE FLUJO ASCENDENTE “RAHFA”

REACTORES ANAEROBIOS EN EL TRATAMIENTO DE 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) 87 a 91 77 85 75 92.6 90 85 85 87 a 91 87 6 a 10 2.7 7 0.9 a 4.7 3 1 a 6.5 2.3 11 1 a 6.5 1.4 a 7 UASB UASB UASB ABR CSTR AF AF UASB UASB TPAD Referencia Remoción DQO (%) Carga Orgánica (Kg-DQO/m 3 -día) Reactor Fuente: Ke, S. et al., 2005.

Los sistemas anaerobios representan una solución eficiente al tratamiento de las aguas residuales de los rastros: Alta eficiencia en la remoción de DQO (materia orgánica). Baja producción de lodos (del 5 al 20% del que produce un sistema aerobio). Producción de energía renovable en forma de biogás (metano). No consume energía para aireación. No se utilizan químicos. La biomasa puede permanecer sin alimentarse por largo periodos de tiempo y no deteriorarse.

Alta eficiencia en la remoción de DQO (materia orgánica).

Baja producción de lodos (del 5 al 20% del que produce un sistema aerobio).

Producción de energía renovable en forma de biogás (metano).

No consume energía para aireación.

No se utilizan químicos.

La biomasa puede permanecer sin alimentarse por largo periodos de tiempo y no deteriorarse.

PRODUCTOS Agua apropiada para la agricultura. Energía Abono orgánico

Agua apropiada para la agricultura.

Energía

Abono orgánico

EL PROCESO DE COMPOSTEO (BIODEGRADACIÓN AEROBIA) PILA DE COMPOSTAJE Material orgánico Minerales Agua Microorganismos Material orgánico Minerales Agua Microorganismos OXIGENO Dióxido de carbono Agua Calor Materia prima Composta En términos generales se puede definir al compostaje como una biotécnica donde pueden participar lombrices, insectos microorganismos, entre otros, para obtener un producto inocuo, químicamente estable, aplicado como mejorador de suelos, ya que puede incrementar su fertilidad y productividad del mismo.

FUNDEMENTOS DEL PROCESO Parámetros Operación Relación C/N, humedad, granulometría, aireación, temperatura, pH, microbiología.

SISTEMAS DE COMPOSTAJE COMPOSTAJE EN PILAS O CAMELLONES COMPOSTAJE EN REACTORES Existen muchos sistemas de compostaje, no obstante el objetivo de todos de transformar los residuos en composta, es conseguir las condiciones letales para los organismos patogenos, parasitos y elementos germinativos (semillas y esporas).

COMPOSTAJE EN PILAS O CAMELLONES

COMPOSTAJE EN REACTORES

COMPOSTAJE MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS ORGANICOS ASENTAMIENTOS HUMANOS MERCADOS JUGUERAS BENEFICIOS DE CAFÉ RASTROS INGENIOS AZUCAREROS GRANJAS LECHERAS

ASENTAMIENTOS HUMANOS

MERCADOS

JUGUERAS

BENEFICIOS DE CAFÉ

RASTROS

INGENIOS AZUCAREROS

GRANJAS LECHERAS

ENERGIA PROVENIENTE DE LAS AGUAS RESIDUALES El metano se obtiene a partir de diferentes compuestos orgánicos (carbohidratos, proteínas y grasas), este se forma en conjunto con dióxido de carbono en proporción 2:1 aproximadamente, entre otros gases. Esta mezcla gaseosa producida por la biodegradación anaerobia de la materia orgánica es la que se denomina biogás. AGROINDUSTRIA DIGESTION ANAEROBIA AGUAS RESIDUALES PRODUCCIÓN DE ENERGÍA BIOMASA

Composición del biogás obtenido de diversas fuentes combustible ácido, asfixiante corrosivo combustible corrosivo, olor, toxico corrosivo toxico inerte corrosivo corrosivo, olores 45-65% 34-55% saturación 0-1% 0.5-100ppm trazas trazas 0-20% 0-5% 5.0ppm 50-70% 30-50% saturación 0-2% 0-8% trazas 0-1% 0-1% 0-1% trazas 50-80% 20-50% saturación 0-5% 0-1% trazas 0-1% 0-3% 0-1% trazas 50-80% 30-50% saturación 0-2% 100-700ppm trazas 0-1% 0-1% 0-1% trazas Metano CO 2 Vapor agua Hidrogeno H 2 S Amoniaco CO Nitrógeno Oxigeno 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 Kcal (6Kwh), aproximadamente la mitad de energía del gas natural.

GENERADOR ELECTRICO A BIOGAS 60Kwh – 40% de eficiencia MOPESA. Toluca, Estado de México.

60Kwh – 40% de eficiencia

MOPESA. Toluca, Estado de México.

La industrialización rápida tiene como resultado la generación de grandes cantidades de efluentes con alta concentración de materia orgánica, los cuales si son tratados apropiadamente pueden resultar en una fuente constante de energía (Kansal A. et al., 1998; Rajeshwari et al., 2000). Imagen industrias

DEPURACION DE AGUAS RESIDUALES CON PLANTAS ACUATICAS El uso de las plantas acuáticas es desarrollado como tratamiento secundario o terciario de las aguas residuales y demuestra ser muy eficiente en la remoción de contaminantes orgánicos, patógenos, nutrientes y metales pesados.

SISTEMAS TIPO “WENTLAND” O HUMEDALES CONSTRUIDOS Jacinto o lirio acuático Juncos y espaldañas 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 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 residual circula horizontalmente.

Jacinto o lirio acuático

Juncos y espaldañas

SISTEMA DE TRATAMIENTO EN DOS ETAPAS Digestor anaerobio Humedal construido Este sistema en dos etapas para tratamiento de efluentes con una carga orgánica alta fue probado por Rivera et al. 1997. El sistema consiste de un digestor anaerobio seguido por un humedal construido. La eficiencia del tratamiento fue alta, alcanzando una remoción de DQO y DBO del 87% y 88% respectivamente. La reducción de los solidos suspendidos fue de 89%, y el 99% de los coliformes fecales fueron eliminados.

RASTRO MUNICIPAL DE CIUDAD DEL CARMEN, CAMPECHE

Capacidad de matanza de 50 cerdos y 50 reses por día Temporada alta 40 cerdos y 30 reses por día RASTRO MUNICIPAL DE CIUDAD DEL CARMEN Aguas residuales 50 a 60 m3/día Contenido ruminal 1500 kg/día Sangre 450 L/día Desperdicios de matanza 1 m3

Capacidad de matanza de 50 cerdos y 50 reses por día

Temporada alta 40 cerdos y 30 reses por día

Aguas residuales 50 a 60 m3/día

Contenido ruminal 1500 kg/día

Sangre 450 L/día

Desperdicios de matanza 1 m3

Entrada Corrales Inspeccionado Pesado Sala de matanza Sacrificio Desangrado Descuerado Depilado Eviscerado Corte en canal Pesado Salida Aguas residuales Contenido ruminal Sangre Desperdicios de Matanza Contenedor Reactor Anaerobio Biogás Pila de Composteo Horno Secador Composta Harina de sangre Ciénega Construida Descarga Abono orgánico SISTEMA DE TRATAMIENTO APLICADO

EVALUACION DE LA LINEA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Aguas residuales Reactor Anaerobio Biogás Ciénega Construida Descarga pH-metro con sensor de temperatura, dos hieleras, 15 garrafas de dos litros, dos vasos de precipitados de 50ml y soluciones buffer; Mediciones al momento de muestrear pH y T °C; Sólidos suspendidos (SS), sólidos sedimentables (Ssed), demanda química de oxigeno (DQO), grasas y aceites (GyA), nitrógeno (NT) y fosfora total (FT). Contaminantes básicos en las aguas residuales según la NOM-001-SEMARNAT-1996, estos parámetros se determinaron posteriormente en un laboratorio. 1 2 3

pH-metro con sensor de temperatura, dos hieleras, 15 garrafas de dos litros, dos vasos de precipitados de 50ml y soluciones buffer;

Mediciones al momento de muestrear pH y T °C;

Sólidos suspendidos (SS), sólidos sedimentables (Ssed), demanda química de oxigeno (DQO), grasas y aceites (GyA), nitrógeno (NT) y fosfora total (FT). Contaminantes básicos en las aguas residuales según la NOM-001-SEMARNAT-1996, estos parámetros se determinaron posteriormente en un laboratorio.

REACTORES ANAEROBIOS HIBRIDOS DE 75 m 3 50 m 3 /día 12gr/L DQO VCO 4Kg DQO/ m 3 -día TRH 3 días ALIMENTACION

50 m 3 /día

12gr/L DQO

VCO 4Kg DQO/ m 3 -día

TRH 3 días

CIENEGA CONSTRUIDA 315 m 3 50 m 3 /día 2.4gr/L DQO VCO 0.4kg DQO/ m 2 -día TRH 2 días ALIMENTACION

50 m 3 /día

2.4gr/L DQO

VCO 0.4kg DQO/ m 2 -día

TRH 2 días

AREA DE COMPOSTAJE, HORNO SECADOR Y GASOMETRO

CARACTERISTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES DE LA SALA DE MATANZA Comportamiento de las aguas residuales.

PARAMETROS DE OPERACIÓN APROPIADOS Temperatura calida y pH neutro. Entrada al reactor anaerobio hibrido.

PARAMETROS DE OPERACIÓN APROPIADOS

ALTA CONCENTRACION DE NUTRIENTES Concentración de nitrógeno, fósforo y grasas.

ALTA CONCENTRACION DE NUTRIENTES

Ciclo del nitrógeno BIODIGESTORES Y LOS CICLOS DE NUTRIENTES

BIODIGESTORES Y LOS CICLOS DE NUTRIENTES

Aguas residuales Contenido ruminal Sangre Desperdicios de Matanza Contenedor Reactor Anaerobio Biogás Pila de Composteo Horno Secador Composta Harina de sangre Ciénega Construida Descarga Abono orgánico 40m3/día 500kg/día 89.75kg SST 23.1kg NT 250.2kg DQO 500kg/día 100lt/día 20kg/día 14.5kg NT 22.2kg SST 36.4kg DQO 6.48kg NT 0.46kg SST 8.64kg DQO 106.8m3/día Biogás COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA DURANTE EL PERIODO DE EVALUACION 20 CERDOS 10 RESES

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Entrada al sistema de tratamiento 38.07 24.46 FT-mg/L 823.9 577.5 NT-mg/L 398.5 227.26 GyA-mg/L 12960 6256 DQO-mg/L 7200 2243.884 SST-mg/L 40 16.7 Ssed-ml/L 29.9 28.438 T°C 7.54 7.416 pH VALOR PUNTA PROMEDIO UNIDAD 40 m 3 /día

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

REACTOR ANAEROBIO HIBRIDO DE FLUJO ASCENDENTE De acuerdo con Massé - Masse (2000), la digestión anaerobia muestra ser muy eficiente en el tratamiento de aguas residuales de rastros, presentando 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 utilizan químicos. El reactor híbrido trabaja eficientemente y demuestra ser estable a grandes cambios en la velocidad de carga (Kansal A. et al; 1998).

REACTORES ANAEROBIOS EN EL TRATAMIENTO DE 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 91 77 85 75 92.6 90 85 85 87 a 91 87 85.4 6 a 10 2.7 7 0.9 a 4.7 3 1 a 6.5 2.3 11 1 a 6.5 1.4 a 7 1.67 UASB UASB UASB ABR CSTR AF AF UASB UASB TPAD *RAHFA Referencia Remoción DQO (%) Carga Orgánica (Kg-DQO/m 3 -día) Reactor Remoción 213.76 KgDQO/día Producción de metano 0.33 m3CH4/KgDQO removido Producción de biogás 113.29 m3/día *Escala real

Remoción 213.76 KgDQO/día

Producción de metano 0.33 m3CH4/KgDQO removido

Producción de biogás 113.29 m3/día

SALIDA DEL REACTOR Y ENTRADA A LA CIÉNEGA 18.62 17.61 FT-mg/L 376.99 364.428 NT-mg/L 152.3 126.14 GyA-mg/L 1040 912 DQO-mg/L 721.4 556.42 SST-mg/L 7.5 4.48 Ssed-ml/L 30 29 T°C 7.28 7.2 pH VALOR PUNTA PROMEDIO UNIDAD Instalación de un reactor en serie que trabaje por carga hidráulica. Condiciones apropiadas para el tratamiento; Mejorar la calidad del agua tratada; Mayor producción de biogás, mas energía; Necesidad de una mayor inversión. 75m3 75m3 40m3

Instalación de un reactor en serie que trabaje por carga hidráulica.

Condiciones apropiadas para el tratamiento;

Mejorar la calidad del agua tratada;

Mayor producción de biogás, mas energía;

Necesidad de una mayor inversión.

CIENEGA CONSTRUIDA CARGA ORGANICA 0.146 Kg-DQO/ m 3 -día TRH 2.5 días PROCESOS DE DEPURACIÓN Filtración y sedimentación de sólidos; Degradación de materia orgánica por bacterias; Adsorción y absorción de nutrientes y metales pesados.

PROCESOS DE DEPURACIÓN

Filtración y sedimentación de sólidos;

Degradación de materia orgánica por bacterias;

Adsorción y absorción de nutrientes y metales pesados.

Eficiencia del sistema en la remoción de contaminantes (en %) 63,07 48,86 28 FT-mg/L 71,95 55,49 36,89 NT-mg/L 83,6 70,46 44,49 GyA-mg/L 96,54 88,15 85,42 DQO-mg/L 99,48 97,9 75,2 SST-mg/L 99,4 97,76 73,17 Ssed-ml/L TOTAL CIENEGA DIGESTOR UNIDAD

CARACTERISTICAS DEL EFLUENTE DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO Máximos permisibles en la descarga de aguas tratadas no excede 30 9.032 mg/L FT 102.004 60 162.004 mg/L NT 12.26 25 37.26 mg/L GyA no excede 150 108 mg/L **DBO no excede 125 11.64 mg/L SST no excede 2 0.1 ml/L Ssed no excede 40 27.6 °C T no excede 5.5-10 7.602 unidad pH RESULTADO *CANTIDAD PERMISIBLE CANTIDAD PROMEDIO UNIDAD PARAMETRO *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.

Comportamiento del efluente con la norma ambiental ENTRADA SALIDA

RECIRCULACION EN LA CIENEGA CONSTRUIDA Homogenizar el sistema; Terminar con las condiciones anaerobias (apagar la reacción); Alcanzar los parámetros en la descarga.

Homogenizar el sistema;

Terminar con las condiciones anaerobias (apagar la reacción);

Alcanzar los parámetros en la descarga.

SISTEMA DE COMPOSTAJE 500 Kg/día 60% humedad CONTENIDO RUMINAL 1 MES 150 Kg/día 10% humedad 285 Kg agua 15 Kg de Composta por bovino adulto sacrificado.

HORNO SECADOR SANGRE VACUNA 105 Kg/día 80% humedad 20 HORAS 20 Kg/día <5% humedad 84 Kg agua 3 Kg de harina de sangre por bovino adulto sacrificado.

QUEMADOR DE BIOGAS 1m3 biogás con 60% CH4 contiene 5000 Kcal Secar 100Lt de sangre se consumen 65500 Kcal 25% de eficiencia del proceso se queman 23 m 3 de biogás

1m3 biogás con 60% CH4 contiene 5000 Kcal

Secar 100Lt de sangre se consumen 65500 Kcal

25% de eficiencia del proceso se queman 23 m 3 de biogás

CONCLUSION Y RECOMENDACIONES TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES La configuración de un sistema de tratamiento en dos etapas digestor anaerobio-humedal de flujo subsuperficial demostró trabajar bien en el tratamiento de aguas residuales del rastro, el sistema es muy flexible a modificaciones en la operación y permite adaptar otras etapas como las propuestas anteriormente. El sistema genera costos muy bajos de operación al no requerir de insumos químicos y energía para aeración. Para alcanzar la normatividad en la 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 cual se recomienda retirarlos manualmente y trasladarlos al área de compostaje. El tratamiento anaerobio de este tipo de efluentes permite la obtención de cantidades significativas de energía en forma de biogás, diferentes ingenieros mencionan que para el aprovechamiento del biogás lo mas eficiente es un proceso de cogeneración de energía (energía eléctrica+energía calorífica), donde se alcanzan rendimientos del 85% en la producción de energía.

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

La configuración de un sistema de tratamiento en dos etapas digestor anaerobio-humedal de flujo subsuperficial demostró trabajar bien en el tratamiento de aguas residuales del rastro, el sistema es muy flexible a modificaciones en la operación y permite adaptar otras etapas como las propuestas anteriormente.

El sistema genera costos muy bajos de operación al no requerir de insumos químicos y energía para aeración. Para alcanzar la normatividad en la 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 cual se recomienda retirarlos manualmente y trasladarlos al área de compostaje.

El tratamiento anaerobio de este tipo de efluentes permite la obtención de cantidades significativas de energía en forma de biogás, diferentes ingenieros mencionan que para el aprovechamiento del biogás lo mas eficiente es un proceso de cogeneración de energía (energía eléctrica+energía calorífica), donde se alcanzan rendimientos del 85% en la producción de energía.

Aguas residuales Contenido ruminal Sangre Desperdicios de Matanza Contenedor Reactor Anaerobio Biogás Pila de Composteo Secador Composta Harina de sangre Ciénega Construida Descarga Abono orgánico Pre Compostaje Generación de energía Energía eléctrica Energía calorífica RASTRO MUNICIPAL O FRIGORIFICO (100 m 3 /día) RASTRO AUTOSUFICIENTE EN ENERGIA

GENERACION DE ENERGIA Flujo de biogás = (Flujo de agua) X (Carga orgánica) X (Eficiencia) X (Coeficiente) Flujo de agua= 1.16 L/seg= 100 m3/día Carga orgánica= 6000 mg/L DQO= 6 Kg/m3 Eficiencia= 80% Coeficiente=0.5m3 biogás/Kg DQO removido Flujo de biogás= 240m3 biogás/día Energía eléctrica= (Flujo de biogás) X (Energía contenida) X (Eficiencia del generador) Flujo de biogás= 20m3/hr Energía contenida 60% de CH 4 = 6Kwhr/m3 Eficiencia= 40% Energía eléctrica= 48 Kwhr o 48 KVA EL RASTRO MUNICIPAL CIUDAD DEL CARMEN CUBRE SU DEMANDA ENERGETICA CON 30KVA

Flujo de biogás = (Flujo de agua) X (Carga orgánica) X (Eficiencia) X (Coeficiente)

Flujo de agua= 1.16 L/seg= 100 m3/día

Carga orgánica= 6000 mg/L DQO= 6 Kg/m3

Eficiencia= 80%

Coeficiente=0.5m3 biogás/Kg DQO removido

Flujo de biogás= 240m3 biogás/día

Energía eléctrica= (Flujo de biogás) X (Energía contenida) X (Eficiencia del generador)

Flujo de biogás= 20m3/hr

Energía contenida 60% de CH 4 = 6Kwhr/m3

Eficiencia= 40%

Energía eléctrica= 48 Kwhr o 48 KVA

TRATAMIENTO DE SOLIDOS 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 comercializado para obtener otros ingresos. Convirtiendo al sistema en una pequeña planta de elaboración de fertilizante orgánico. PERSPECTIVA DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Como la base del sistema de tratamiento es la digestión anaerobia, este se puede adaptar para depurar diferentes efluentes agroindustriales, a un muy bajo costo y generando considerables beneficios. Industrias donde se generan efluentes con grandes concentraciones de materia orgánica que se puede explotar para cubrir diferentes necesidades en el proceso de producción. Con el tratamiento apropiado a los residuos, los mataderos municipales y frigoríficos pueden considerase como una fuente de abonos orgánicos para combatir los problemas causados por los fertilizante químicos al suelo, mejorando la calidad del ganado y de las cosechas. Además de obtenerse una fuente constante de energía renovable, reduciendo el consumo de combustibles fósiles y bajando los costos de producción al mínimo al disponer de una fuente de energía en las instalaciones.

TRATAMIENTO DE SOLIDOS

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 comercializado para obtener otros ingresos. Convirtiendo al sistema en una pequeña planta de elaboración de fertilizante orgánico.

PERSPECTIVA DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Como la base del sistema de tratamiento es la digestión anaerobia, este se puede adaptar para depurar diferentes efluentes agroindustriales, a un muy bajo costo y generando considerables beneficios. Industrias donde se generan efluentes con grandes concentraciones de materia orgánica que se puede explotar para cubrir diferentes necesidades en el proceso de producción.

Con el tratamiento apropiado a los residuos, los mataderos municipales y frigoríficos pueden considerase como una fuente de abonos orgánicos para combatir los problemas causados por los fertilizante químicos al suelo, mejorando la calidad del ganado y de las cosechas. Además de obtenerse una fuente constante de energía renovable, reduciendo el consumo de combustibles fósiles y bajando los costos de producción al mínimo al disponer de una fuente de energía en las instalaciones.

 

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