ARRANQUE Y OPERACIN DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO

ARRANQUE Y OPERACIÓN DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LODOS ACTIVOS PARA LAS AGUAS RESIDUALES DEL FRIGORIFICO LA FRONTERA LTDA, VILLA DEL ROSARIONORTE DE SANTANDER SANDRA LILIANA PABON. ING. DE PRODUCCION BIOTECNOLOGICA. JOVEN INVESTIGADORA COLCIENCIAS-UFPS-FRIGOFRONTERA. GRUPO DE INVESTIGACION AMBIENTE Y VIDA. JHON SUAREZ GELVEZ. MSc EN INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL. DIRECTOR DE GIBA – UFPS. DIRECTOR INSTITUTO DE ESTUDIOS AMBIENTALES (IDEAB –UFPS)

INTRODUCCION GESTION SANITARIA Y AMBIENTAL EN MATADEROS SALUD PUBLICA MEDIO AMBIENTE CONTROL Y VIGILANCIA Implementación de las Normas de aseguramiento de la calidad sanitaria y ambiental El INVIMA realiza control y vigilancia para garantizar la inocuidad de la carne en canal en las plantas de beneficio. (decreto 1500/o 7). Normatividad Permisos y concesiones Formulación y ejecución PMA Presentación periódica de informes Auditorias Entes de control ( Procuraduría y Personerías)

OBJETIVOS GENERAL REALIZAR EL ARRANQUE Y LA OPERACIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LODOS ACTIVOS, PARA DISMINUIR LA CARGA CONTAMINANTE DE LAS AGUAS RESIDUALES DE FRIGOFRONTERA LTDA ESPECIFICOS UTILIZAR EL POTENCIAL MICROBIANO QUE POSEE EL AGUA RESIDUAL PARA FACILITAR EL ARRANQUE DEL SISTEMA DE LODOS ACTIVOS. MONITOREAR LA EFICIENCIA DEL SISTEMA POR MEDIO DE PARAMETROS ESTIPULADOS EN EL DECRETO 1594/84 CONTROLAR Y OPTIMIZAR VARIABLES QUE PUEDAN AFECTAR EL PROCESO DE ARRANQUE Y OPERACIÓN DEL SISTEMA.

ESPECIFICOS REALIZAR CURVAS DE COMPORTAMIENTO SISTEMA/SISTEMA POR MEDIO DE LOS SIGUIENTES PARAMETROS: DBO 5, SS. IDENTIFICAR QUE MICROORGANISMOS PREDOMINAN EN EL REACTOR DE LODOS ACTIVOS APORTAR SOLUCIONES TECNICA Y ECONOMICAMENTE VIABLES A LOS DIFERENTES INCONVENIENTES OPERATIVOS QUE SE PUEDAN PRESENTAR.

FRIGORIFICO LA FRONTERA LTDA. El FRIGORÍFICO LA FRONTERA es una asociación privada de carácter agroindustrial que interpreta el contexto binacional en que se ubica este factor determinante en el desarrollo integral mediante su interacción productiva con el entorno, el uso apropiado de nuevas tecnología y el fomento de valores a través del trabajo continuo, investigativo y de servicio a la comunidad. La Planta de beneficio se encuentra ubicada en la Carrera 7 calle 25 y 26 Barrio Gran Colombia- Villa del Rosario, Norte de Santander.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En el año 2004, el Frigorífico La Frontera Ltda. , preocupado por los impactos ambientales que se estaban ocasionando al realizar el vertimiento de las aguas residuales al alcantarillado, con un tratamiento preliminar, solicitó la ayuda técnica y humana de la UFPS, especialmente del Plan de Estudio de Ingeniería de Producción Biotecnológica, para ejecutar el componente del manejo de residuos líquidos, contemplado en el Plan de Manejo Ambiental, aprobado por CORPONOR. Durante los años 2004 -2005, se realizó un trabajo de grado, donde se llevó a cabo un estudio detallado de las aguas residuales de esta industria, analizando la composición fisicoquímica y microbiológica, incluyendo la cuantificación de la generación de aguas residuales del proceso productivo. Con estas bases se pudo proponer y arrancar un sistema de lodos activos piloto de 24 m 3 . A partir de esta experimentación se obtuvieron las variables definitivas, para llegar a un diseño a escala real.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En junio del 2005, con un gran esfuerzo se construyó la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales y en el año 2006 surge la necesidad de recurrir nuevamente a un apoyo técnico-profesional de la UFPS y de los Grupos de Investigación Ambiente y Vida y GIBA ( Grupo de Investigación en Biotecnología Ambiental y Aplicada), y como recurso para consolidar esta alianza, se propone la participación en la convocatoria de Jóvenes Investigadores de COLCIENCIAS para operar y optimizar el sistema de tratamiento de esta industria.

METODOLOGIA DIAGNOSTICO DE LA PLANTA REVISION DE PLANOS VERIFICACION EN PLANTA CARACTERIZACION AGUA RESIDUAL MUESTREO COMPUESTO DE 3 P. M A 7 P. M.

METODOLOGIA DIA ARRANQUE EVALUACION OPERATIVA %AGUA RUMINAZA % AGUA SANGRE TIEMPO DE AIREACION (DIAS) 1 100 0 2 2 90 10 1 3 80 20 1 4 70 30 1 5 60 40 1 6 50 50 1 TIPO DE MONITOREO PUNTOS DE MONITOREO EFICIENCIA TOTAL ANTES DE CRIBAS SALIDA DEL FILTRO EFICIENCIA POR UNIDAD DE TRATAMIENTO ANTES DE CRIBAS SALIDA HOMOGENIZADOR SALIDA TRAMPA DE GRASAS SALIDA DEL REACTOR SALIDA SED. SECUNDARIO SALIDA FILTRO

METODOLOGIA CARACTERIZACION DEL LODO ACTIVO PREDOMINANCIA DE MICRO ORGANISMOS TRATAMIENTO DE RESIDUOS SOLIDOS DE LA PTAR SEDIMENTABILIDAD IVL MUESTRAS DE MEZCLA LICOR DEL REACTOR SIEMBRA EN MEDIO SELECTIVOS ( AGAR MOSSEL, AGAR CETRIMIDE, AGAR MARINO MODIFICADO, AGAR KING B) DESHIDRATACION DE LODOS POR TAMIZAJE COMPOSTAJE

RESULTADOS

CARACTERIZACION FISICOQUIMICO DEL AGUA RESIDUAL DE FRIGOFRONTERA LTDA (VALORES PROMEDIO) PARAMETRO Demanda Química de Oxigeno (DQO) Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO 5) Nitratos (NO 3) EXPRESADO EN mg/L DQO mg/L DBO VALOR 7547 4438 mg/L NO 3 226. 42 Nitritos (NO 2) mg/L NO 2 3. 88 Sulfatos (SO 4) mg/L SO 4 657. 16 Fosfatos (PO 4) mg/L PO 4 266. 16 Alcalinidad mg/L Ca. CO 3 801. 16 Acidez mg/L Ca. CO 3 342. 16 Temperatura °C 28. 43 p. H Unidades de p. H 7. 72

CARACTERIZACION FISICOQUIMICO DEL AGUA RESIDUAL DE FRIGOFRONTERA LTDA (VALORES PROMEDIO) PARAMETRO Sólidos Sedimentables Sólidos Totales (ST) Sólidos suspendidos totales (SST) Sólidos suspendidos volátiles (SSV) Sólidos suspendidos fijos (SSF) EXPRESADO EN ml/L-h mg/L ST mg/L SSV mg/L SSF VALOR 530 4500 1873 1498 375

DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PTAR SISTEMA DE CRIBAS REACTOR DE LODOS ACTIVOS SEDIMENTADOR SECUNDARIO LODO SECUNDARIO TRATAMIENTO PRIMARIO TRATAMIENTO SECUNDARIO TRATAMIENTO TERCIARIO DESARENADOR TRAMPA DE GRASAS SEDIMENTADOR PRIMARIO HOMOGENIZADOR FILTRO LENTO DE FLUJO DECENTENDE ALCANTARILLADO LECHO DE SECADO LINEA DE LODO ZONA DE COMPOSTAJE LODO PRIMARIO

CARACTERISTICAS DE LA UNIDADES DE TRATAMIENTO UNIDAD DE TRATAMIENTO SISTEMA DE CRIBAS DIMENSIONES DESCRIPCION GENERAL Compuesto por cinco tamices en forma cilíndrica, con una inclinación del 5% y un largo de 2. 25 m, activados con motores de 1/3 HP y motoreductores que hacen girar las cribas a una velocidad de 30 rpm. Por estos tamices se hacen pasar en forma independiente el agua ruminaza y el agua sangre, las cuales llegan a las diferentes cribas, para separar el material sólido que posee el agua residual generada del proceso, tal como contenido ruminal y coágulos de sangre.

CARACTERISTICAS DE LAS UNIDADES DE TRATAMIENTO UNIDAD DE TRATAMIENTO DESARENADOR DIMENSIONES LARGO: 3 m ANCHO: 1. 38 m ALTURA : 0. 76 m DESCRIPCION GENERAL Es una estructura hidráulica que tienen como función remover las partículas de cierto tamaño (especialmente arena de diámetro: 2 mm) que lograr pasar por el sistema de cribas.

CARACTERISTICAS DE LAS UNIDADES DE TRATAMIENTO UNIDAD DE TRATAMIENTO SEDIMENTADOR PRIMARIO DIMENSIONES LARGO: 13, 2 m ANCHO: 2. 05 m ALTURA 1: 1. 32 m ALTURA 2: 1. 88 m VOLUMEN: 43 m T. R. H: 3. 18 h DESCRIPCION GENERAL El agua rúmen, luego de pasar por el desarenador, es conducido al Sedimentador primario, cuya función es retener la mayor cantidad de sólidos sedimentables, evitando la colmatación de lodo en los posteriores sistemas, problemas operacionales y bajas eficiencias.

CARACTERISTICAS DE LAS UNIDADES DE TRATAMIENTO UNIDAD DE TRATAMIENTO HOMOGENIZADOR DIMENSIONES LARGO: 7 m ANCHO: 2. 90 m ALTURA : 3. 10 m VOLUMEN: 50 m DESCRIPCION GENERAL Este sistema busca obtener una mezcla licor adecuada para el reactor, este posee un sistema de mezclado, que ayuda a que esta sufra un proceso de pre-aireación y a partir de esta unidad se controla el caudal, para que este proceso sea continuo.

CARACTERISTICAS DE LAS UNIDADES DE TRATAMIENTO UNIDAD DE TRATAMIENTO REACTOR DE LODOS ACTIVOS DIMENSIONES LARGO: 5. 20 m ANCHO: 2. 05 m ALTURA : 6. 10 m VOLUMEN: 127. 4 m T. R. H: 0. 88 dias DESCRIPCION GENERAL Este proceso consiste básicamente en una unidad que pone en contacto los lodos activos con las aguas residuales que contienen materia orgánica finamente dividida al estado coloidal y en solución, el cual es un proceso de contacto aeróbico, por lo tanto requiere de un abastecimiento permanente de oxígeno, el que se consigue por aireación de burbuja fina de forma escalonada

VARIABLES ASOCIADAS AL SISTEMA DE LODOS ACTIVOS Qe= 1, 67 L/s Xe = 120 mg/L Se = 2920 mg/L A/M = 1, 57 d -1 X = SSV S = DBO V =150 m 3 S = 2330 mg/L X = 1856 mg/L Qr= 0, 6 L/s Xr = 2000 mg/L Qe= 1, 67 L/s Xe = 120 mg/L Se = 1577 mg/L Qw= 0, 21 L/s Xr = 2000 mg/L

CARACTERISTICAS DE LAS UNIDADES DE TRATAMIENTO UNIDAD DE TRATAMIENTO TRAMPA DE GRASAS DIMENSIONES LARGO: 2, 78 m ANCHO: 1. 33 m ALTURA : 1, 80 m VOLUMEN: 5. 54 m DESCRIPCION GENERAL Luego de que el agua residual es mezclada en el homogenizador, pasa por tuberías a la trampa de grasas, cuyo objetivo es eliminar la mayor cantidad de grasas que trae el agua.

CARACTERISTICAS DE LAS UNIDADES DE TRATAMIENTO UNIDAD DE TRATAMIENTO SEDIMENTADOR SECUNDARIO DIMENSIONES LARGO: 5. 2 m ANCHO: 2. 1 m ALTURA : 3. 2 m BASE: 1. 5 m x 0. 5 m DESCRIPCION GENERAL La función principal es remover el floc que viene del efluente del reactor y poder aprovecharlo, por medio de la recirculación de este y así mantener un equilibrio en la biología en el reactor.

CARACTERISTICAS DE LAS UNIDADES DE TRATAMIENTO UNIDAD DE TRATAMIENTO FILTRO LENTO DE FLUJO DECEDENTE DIMENSIONES LARGO: 8. 7 m ANCHO: 2. 5 m ALTURA 1*: 1. 58 m ALTURA 2: 3. 08 m *Después del lecho filtrante DESCRIPCION GENERAL El filtro es otra forma de hacer remoción de materia orgánica y puede hacerse por medio de la filtración lenta, el medio poroso granular al recibir agua con suficiente carga orgánica disuelta, tiende a formar una película biológica alrededor de los granos del mismo, capaz de alimentar microorganismos de distinto tipo, consumidores de la materia orgánica biodegradable (MOB).

EFICIENCIAS TOTALES La remoción en carga alcanzada por la planta de tratamiento es en promedio para DBO 5 de 89, 27 % y en SS de 93, 72 %. Tan solo en los meses de abril se registró un descenso en las eficiencias de DBO 5 en un 4, 14% y en mayo de SS en un 3. 26%. Por lo tanto y de acuerdo con los resultados se puede afirmar que el sistema cumple con las remociones establecidas en el decreto 1594 de 1984.

DBO FECHA SS 7 00 07 20 l-2 -ju 12 7 00 -2 o- ay -m 17 7 00 -2 7 6 00 -2 -2 br -a 26 br -a 16 ar -m 27 ar 06 00 20 -2 se p m 2 - 5 - 06 6 00 20 g- -a 23 n- ju 6 - 6 00 -2 ay m -2 6 00 -2 ay m 9 - 2 - br -a 25 br -a 18 ar -m 28 06 20 b- ar -m 14 -fe 21 % REMOCION EN CARGA COMPORTAMIENTO DE EFICIENCIAS TOTALES 120. 00 100. 00 80. 00 60. 00 40. 00 20. 00

EFICIENCIA POR UNIDAD DE TRATAMIENTO. (Kg DBO 5/dia) 68, 92% TRATAMIENTO PRIMARIO: CRIBADO, DESARENADO, SED. PRIMARIA Y TRAMPAGRASA. TRATAMIENTO SECUNDARIO: REACTOR LODOS ACTIVOS Y SED. SECUNDARIO. 46, 4% 23, 73% TRATAMIENTO TERCIARIO: FILTRO LENTO BIOLOGICO DE FLUJO DESCENDENTE.

EFICIENCIA POR UNIDAD DE TRATAMIENTO. (Kg SS/dia) TRATAMIENTO PRIMARIO: CRIBADO, DESARENADO, SED. PRIMARIA Y TRAMPAGRASA. 80, 16 % TRATAMIENTO SECUNDARIO: REACTOR LODOS ACTIVOS Y SED. SECUNDARIO. TRATAMIENTO TERCIARIO: FILTRO LENTO BIOLOGICO DE FLUJO DESCENDENTE. 40, 84% 30, 6%

CARACTERIZACION DEL LODO ACTIVO 120 12. 00 10. 00 80 8. 00 60 6. 00 40 4. 00 20 2. 00 0 0. 00 SEDIMENTAB. (m/h) IVL (ml/g) OPTIMA 10 0 – 50 BUENA 9 50 - 100 MEDIA 8, 6 100 - 200 MALO 6, 2 200 - 300 PESIMA 5, 6 300 – 400 M AB R IL 1 AY 8 D E JU O 20 9 N IIO DE 06 JU 6 20 AG LIO D 06 E O ST 22 200 O DE 6 M 2 AR 3 D 200 6 E Z M O 2 AR 6 0 D 0 M ZO E 6 AR 8 20 ZO DE 07 M AR 10 20 D 07 Z E M O AR 12 20 D 07 Z E M O AR 14 20 ZO D 07 E AB 26 20 R D 07 I E M L 1 AY 6 200 O DE 7 JU 17 20 0 LI O DE 7 13 20 D 07 E 20 07 CALIFICACION m/h 14. 00 ml/g 140 IVL SEDIMENTABILIDAD FUENTE: MARCOS VON SPERLING. 2001

PREDOMINANCIA DE MICROORGANISMOS EN EL REACTOR – JUNIO/2007 MEDIO SELECTIVO RECUENTO UFC/ml MICROORGANISMO CUANTIFICADO AGAR MOSSEL 30 x 104 Bacillus sp AGAR CETRIMIDE Mayor 24 x 106 Pseudomonas fluorescens AGAR KING B 94 x 104 Pseudomonas aeruginosa AGAR MARINO MODIFICADO INCONTABLE Flavobacterium sp

PREDOMINANCIA DE MICROORGANISMOS EN EL REACTOR – JULIO/2007 MEDIO SELECTIVO RECUENTO UFC/ml MICROORGANISMO CUANTIFICADO AGAR MOSSEL 8 x 105 Bacillus sp AGAR CETRIMIDE 1 x 103 Pseudomonas fluorescens AGAR KING B 5 x 105 Pseudomonas aeruginosa AGAR MARINO MODIFICADO 8 x 105 Flavobacterium sp

PREDOMINANCIA DE MICROORGANISMOS EN EL REACTOR – AGOSTO/2007 MEDIO SELECTIVO RECUENTO UFC/ml MICROORGANISMO CUANTIFICADO AGAR MOSSEL 21 x 104 Bacillus sp AGAR CETRIMIDE 71 x 103 Pseudomona fluorescens AGAR KING B 83 x 103 Pseudomona putida AGAR MARINO MODIFICADO 99 x 103 Flavobacterium sp

TRATAMIENTO DE LODO FASE PRE-EXPERIMENTAL 6 PILAS CON DUPLICADO FASE EXPERIMENTAL 6 PILAS CON DUPLICADO TEMPERATURA ( Termocupla digital) HUMEDAD ( Humedad base seca) p. H ( Potenciométrico) AIREACION (Volteos) REDUCCION EN PESO (Peso inicial- peso final) FERTILIDAD: PH , MATERIA ORGANICA (Walkley y Black), FOSFORO (Bray II), CALCIO, MAGNESIO y POTACIO (Espectrofotómetro) ELABORACION DEL INOCULO MICROBIANO Microorganismos seleccionados Bacillus subtilis , Bacillus megaterium , Bacillus coagulans , Aspergillus oryzae , Thermomonospora curvata , Streptomyces spp

TRATAMIENTO DE LODO. CONTROL Y SEGUIMIENTO A PILAS

SEDIMENTADORES PRIMARIO Y SECUNDRIO SISTEMA DE CRIBAS CONTENIDO RUMINAL LODO CARACTERIZACION DE LA MATERIA PRIMA MONITOREO DE PILAS CONFORMACIÓN DE PILAS EMPAQUE Y ALMACENAMIENTO AREA DE RECEPCION: 56 m 2 AREA DE COMPÓSTAJE: 419, 93 m 2 AREA DE MOLIENDA: 14, 57 m 2 AREA DE ALMACENAJE: 80 m 2 AREA TOTAL DE PRODUCCION: 586 m 2 INOCULO

COSTOS DE OPERACION DETALLES MANTENIMIENTO OPERARIOS VALOR/MENSUAL $ 341. 241 $ 1. 440. 000 ASESORIA PROFESIONAL $ 785. 000 ENERGIA $ 923. 460 TOTAL $ 3. 489. 701 0, 77 pesos/litro de A. R

CONCLUSIONES � El tratamiento de aguas residuales mediante sistemas de que involucren la utilización de reactores de lodo activo constituyen una alternativa técnica, ambiental y económicamente viable para las aguas residuales generados en empresas de sacrificio de ganado o mataderos. � El agua residual generada en el frigorífico tiene las siguientes concentraciones de los parámetros básicos del agua residual son: 4438 mg/L de DBO 5 ; 7547 mg/L de DQO y 1873 mg/L de SS. La eficiencia en remoción en carga de DBO 5 es de 89, 73 % y 94, 09 de SS. � La remoción en carga alcanzada por la planta de tratamiento es en promedio para DBO 5 de 89, 27 % y en SS de 93, 72 %, cumpliendo con lo establecido en el decreto 1594 de 1984, lo que ha permitido que la empresa cumpla con los indicadores de sus compromisos ambientales y de igual forma disminuya la tasa retributiva por el vertimiento que realiza. �

AGRADECIMIENTOS � La investigación fue realizada gracias al apoyo Técnico y económico del FRIGORIFICO LA FRONTERA LTDA. , UFPS y COLCIENCIAS. � Al Dr. Jacinto Ruiz, Gerente del FRIGORIFICO LA FRONTERA, el Sr. Francisco Monsalve miembro de la Junta Directiva de la empresa, a la Junta Directiva y al Técnico Juan José Ramírez � A la Microbióloga Claudia Díaz por su apoyo y asesoría para el aislamiento e identificación de microorganismos del reactor de lodo activo.