CAPÍTULO UNDECIMO
EL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES
¤ Introducción
¤ Tratamientos preliminares
¤ Laguna de enfriamiento, desaceitado y ecualización de caudales
¤ Lagunas anaerobias
¤ Lagunas facultativas
¤ Control del sistema de lagunas de oxidación
¤ Glosario
(Bibliografía consultada: Boletín técnico No 11 de CENIPALMA: “Manejo de Efluentes de Plantas Extractoras”)
Introducción
En Colombia la cantidad de efluentes producidos en las Plantas Extractoras de aceite de palma, en proporción con la fruta procesada, oscila entre 0.55 y 1.2 m3 de agua por tonelada de racimos, con un promedio de 0.82 m3 de agua por tonelada de racimos procesados. Los datos anteriores se obtuvieron en 30 plantas extractoras encuestadas por CENIPALMA (García 1993).
En la tabla anexa se presenta un promedio de caracterizaciones de los efluentes de plantas extractoras en Colombia.
Según la tabla anterior los principales problemas de estos efluentes son el bajo pH, la elevada temperatura, la alta carga de sólidos totales y suspendidos, la alta carga orgánica medida como Demanda Bioquímica de Oxígeno a cinco días (DBO5) y la Demanda Química de Oxigeno (DQO). La alta cantidad de aceite presente en los efluentes también se considera un problema, pues este elemento es de difícil degradación. Las características antes mencionadas, justifican que el sistema de tratamiento que se debe implementar sea del tipo biológico. El sistema que más se acopla para la regulación de las aguas residuales de las plantas extractoras de aceite de palma es el de las lagunas de oxidación, en las cuales se combinan principalmente, procesos anaerobios (en ausencia de aire) con procesos facultativos (combinados) y aerobios (con presencia de aire).
Las grandes áreas utilizadas por las lagunas de oxidación no son una limitante dentro de las plantaciones, pues normalmente se cuenta con espacio suficiente. Estas lagunas son sistemas estables y de fácil manejo, en las cuales se garantiza una fácil operación y una eficiencia de remoción de la materia orgánica superior al 95 %
Tratamientos preliminares
Ciertos tratamientos como el paso de las aguas residuales a través de los llamados “tanques florentinos” sirven para remover, en lo posible, materiales sedimentables tales como arenas y trozos de frutos, de manera a evitar el desgaste de tuberías y bombas. De igual manera sirve para recuperar aceite que puede retornarse al proceso.
Los tanques florentinos permiten que el aceite (menos denso que el agua) se ubique en la parte superior de los tanques, lo que facilita su recuperación por medio de rebose en canaletas o tubos recolectores que lo llevan a un tanque de bombeo para ser retornado al proceso. En estos tanques también se presenta la sedimentación de sólidos pesados, por lo cual es necesaria la evacuación y limpieza de lodos periódicamente.
El enfriamiento es importante para garantizar un trabajo óptimo de la población de microorganismos que actuará en la siguiente laguna, ya que estos requieren temperaturas menores de 37 ºC. En algunos sistemas de lagunas, la labor de enfriamiento se realiza con la ayuda de equipos, como son las torres de enfriamiento.
La recuperación del aceite ácido se hace por decantación hacia la superficie y retiro posterior, manualmente. Este aceite se puede vender como materia prima para la jabonería.
La materia orgánica de los efluentes varía durante el día y a través de la semana, por lo cual esta laguna cumple con la función de darle al flujo de líquido menores fluctuaciones comparativamente con una descarga directa.
El diseño del tamaño de la laguna de desaceitado y enfriamiento se basa en el tiempo de retención hidráulica. Se usan valores entre 2 y 3 días.
Para que el sistema de lagunas funcione adecuadamente, la carga orgánica inicial debe ser regulada mediante dilución con agua superficial. En periodo seco la evaporación, en la superficie de las lagunas, es muy fuerte y si esta situación no se controla puede ocasionar problemas de concentración de las aguas lodosas y por lo tanto de la carga orgánica. Para compensar el agua perdida por evaporación es necesario realizar una recirculación del efluente final, lo cual contribuye además con alcalinidad que neutraliza parte de la acidez de las aguas.
Lagunas anaerobias.
Las lagunas anaerobias son lagunas de tratamiento biológico donde la digestión del material orgánico es realizada por la acción metabólica de bacterias anaerobias. La digestión se realiza en dos etapas: inicialmente un grupo de bacterias descompone las moléculas orgánicas en ácidos orgánicos, y óxido de carbono, amoníaco y materia celular. Luego, un segundo grupo de bacterias, en condiciones favorables de pH y temperatura transforman los ácidos orgánicos en metano, dióxido de carbono y materia celular. En aquellos casos, en los cuales la concentración de ácidos orgánicos, es tal que el pH es menor a 6.5, no es posible cumplir con la etapa metanogénica y en cambio se produce gran cantidad de ácido sulfhídrico, malos olores y deficiencia en el funcionamiento del sistema. Para que los microorganismos mantengan una actividad metabólica adecuada, el rango de pH óptimo se encuentra entre 6.5 y 7.5. Las aguas residuales del proceso de extracción de aceite son de naturaleza ácida (pH alrededor de 4), por lo cual es importante la recirculación mencionada anteriormente.
Las lagunas anaerobias se diseñan para tratar cargas orgánicas altas. Allí ocurre básicamente lo siguiente:
- La mayoría de los sólidos en suspensión se sedimentan.
- Las materias flotantes (grasas, natas, espumas y sólidos ligeros) salen a la superficie.
- Parte de la materia orgánica es digerida por acción de las bacterias anaerobias y ocurren fenómenos de descomposición.
- Se remueve la gran mayoría del DBO5, DQO y ST (entre 80 y 90 %)
Periódicamente es necesaria la evacuación de lodos de estas lagunas para evitar que se colmaten de sólidos y salgan de servicio.
Dispositivo de entrada. Consta de una caja de distribución y 3 tuberías de salida, en forma de “pata de gallina”, para distribuir uniformemente el flujo. La descarga se realiza sumergida a 1.5 m del fondo para evitar atascamientos del flujo por lodos y natas.
Dispositivo de salida. Consta en primer lugar de un muro de retención o tabique deflector provisto de unas ventanas por debajo del nivel del líquido, para evacuación de las aguas tratadas, evitando el taponamiento de las tuberías posteriores por la salida de natas y sólidos ligeros.
Las lagunas anaerobias remueven alrededor del 85 % del DQO y se diseñan para una COV (carga orgánica volumétrica) de máximo 5 Kg de DQO / m3 x día.
Lagunas facultativas
El efluente de las lagunas anaerobias pasa a un sistema de lagunas facultativas, que consta de dos lagunas en serie con posibilidad de instalación de otras unidades. La función principal de estas es la remoción de la carga orgánica que escapó al tratamiento en la laguna anaerobia. Las lagunas facultativas son un sistema de tratamiento biológico natural con una variedad de procesos involucrados, incluyendo oxidación, sedimentación, hidrólisis, fotosíntesis nitrificación, digestión anaerobia, transferencia de oxígeno, etc.
Las lagunas se caracterizan por tener dos estratos diferentes. La capa superior que es aerobia y la del fondo que es anaerobia y además existe una capa intermedia de características facultativas (mixta).
La acción de la luz solar, el viento, la temperatura, el fenómeno de fotosíntesis y el crecimiento bacterial son de mucha importancia para su buen funcionamiento.
La digestión de la materia orgánica se produce principalmente por la acción combinada entre algas y bacterias.
Hay un crecimiento de algas por acción de la fotosíntesis y la presencia de nutrientes. Las algas producen O2 y aprovechan el CO2 liberado por la actividad bacterial.
Las bacterias aprovechan el oxígeno y degradan la materia orgánica desdoblándola y como producto de su trabajo producen CO2 que es aprovechado por las algas.
Las lagunas facultativas remueven alrededor del 75 % del DQO que quedó después de las lagunas anaerobias y se diseñan para una COS (carga orgánica superficial) de 0.35 Kg de DQO / m2 x día.
Dispositivo de entrada. Consta de una caja de distribución y 3 tuberías de salida, en forma de pata de gallina, para distribuir uniformemente el flujo. La descarga se realiza superficialmente.
Dispositivo de salida. Es similar al dispositivo de entrada pero ejecutado de manera inversa y con la entrada sumergida hacia los tubos.
Control del sistema de lagunas de oxidación
El vertimiento de aguas después de un sistema de tratamiento debe cumplir con unos requerimientos mínimos exigidos por las entidades gubernamentales correspondientes. Para mayor información al respecto, nos referimos a la reglamentación para vertimientos de aguas exigida por algunas corporaciones regionales, vigente en el año 1997 y mencionado en el boletín técnico No 11 de CENIPALMA.
Para controlar el comportamiento de las lagunas de oxidación, es necesario entonces, cuantificar en el laboratorio principalmente los siguientes parámetros:
- Demanda Química de Oxígeno (DQO)
- Acidos Grasos Volátiles (AGV)
- Relación de alcalinidades o capacidad Buffer (R)
- Potencial de hidrógeno (pH)
- Temperatura (T)
- Alcalinidad en sus formas bicarbonática y total.
Glosario
· Efluente. Es la corriente o flujo de agua residual que sale de un sistema de tratamiento o que sale de un sistema de producción.
· Caudal. Es la relación que expresa la cantidad volumétrica de un flujo por unidad de tiempo.