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Tratamiento de aguas residuales en la industria del vino

11/07/2014

Tratamiento de aguas residuales en la industria del vino


Autor: Condorchem Envitech

Blog: condorchem.com

Cada año existen más regiones productoras de vino, aunque sólo 10 países producen el 80% del vino del planeta. Entre Francia, Italia y España se produce casi el 50% del vino de todo el mundo. A continuación, Estados Unidos, Chile, Argentina, Australia, Sudáfrica, Alemania y Portugal completan, en este orden, la lista de las 10 regiones mayores productoras de vino del mundo. 

La producción de vino no es ajena ni a la generación de residuos ni a un elevado volumen de aguas residuales. Éstas se producen básicamente en los procesos de limpieza de los equipos y maquinaria que están en contacto con la materia prima o con los productos de los diferentes procesos (depósitos, prensas, tolvas de recepción, despalilladoras, bombas, tuberías, filtros, etc.), en el lavado de las botas, de las barricas y de las botellas, así como en los derrames accidentales en los numerosos trasvases que se llevan a cabo durante el proceso de elaboración del vino. 

En relación a la producción de efluentes, tanto por la cantidad como por las características, conviene diferenciar entre las épocas de vendimia, bodega y embotellado. 

- Vendimia: durante esta época, que tiene una duración de entre 2 y 6 semanas, se produce el 50% de las aguas residuales de todo el año. Además, también son las que más carga contaminante contienen. Se generan tras la molturación de la uva, en la limpieza de los equipos utilizados y en los derrames accidentales. La DQO de estos efluentes está entorno a los 20.000-25.000 mg O2/L. 

- Bodega: durante la crianza de los caldos, se generan aguas residuales al limpiar los depósitos de fermentación. También, antes del embotellado se clarifica el vino en frío y los sedimentos que se separan, se suelen concentrar mediante filtración o centrifugación; generando un residuo sólido y un efluente líquido. Asimismo, se generan aguas residuales cuando mediante sosa caústica se limpian los cristales de bitartrato potásico adherido a las paredes de los tanques. Estos vertidos tienen valores de pH muy elevados. 

- Embotellado: en este proceso se generan aguas residuales al lavar las botellas así como durante la limpieza y desinfección de los circuitos y equipos, al inicio y al final de la jornada laboral. Estas aguas residuales son las que menor carga contienen. 

Los efluentes generados en este tipo de industria contienen una carga contaminante elevada que hace que no puedan ser vertidos sin un tratamiento adecuado previo. En general, contienen una carga orgánica elevada (DQO de 6.000-12.000 mg O2/L) – aportada por etanol, ácidos orgánicos y/o azúcares -, pH ácido (entre 4,5 y 5,5), déficit de nutrientes (nitrógeno y fósforo), concentraciones moderadas de sólidos en suspensión y compuestos como polifenoles, tartratos, etc. La mayoría de los compuestos, excepto los polifenoles, son fácilmente biodegradables. 

Al proceder las aguas residuales de procesos de lavado, de derrames accidentales durante los trasvases, etc., su producción y sus características varían considerablemente en función de la época del año y de la operación que genera el vertido. Así pues, el vertido de este tipo de industria está sometido a la estacionalidad y a una amplia variabilidad, tanto en el caudal como en la composición. 

Dadas todas estas características de la producción de aguas residuales en este tipo de industria, a la hora de analizar qué tipo de tratamiento es el más conveniente, cabe señalar que el primer paso debe ser el análisis de los diferentes efluentes para evaluar de qué manera, uno a uno, se puede disminuir su producción. Y es que, en función de diferentes factores, como el tamaño de la instalación, la producción, los métodos de limpieza y el coste, etc., en la producción de vino se consume entre 1 y 6 litros de agua por litro de vino elaborado. Así pues, para minimizar los costes de explotación del sistema de tratamiento de las aguas residuales, será clave la reducción máxima de los caudales generados (minimizar derrames accidentales, implantar limpieza en seco siempre que sea posible, realizar limpiezas a alta presión cuando sea difícil en seco, etc.). 

El tipo de tratamiento de aguas residuales en una industria vinícola dependerá de la calidad exigida para el agua tratada, que dependerá de si se vierte a la red de alcantarillado pública, a un cauce natural o si en cambio se desea reutilizar dentro del proceso o para regar el viñedo. En orden creciente de complejidad del tratamiento, las etapas serían las siguientes: 

 

Pretratamiento y neutralización 

En esta etapa se separan los sólidos que contiene el agua residual, que por su tamaño, podrían dificultar los siguientes procesos de tratamiento. También se ajusta el pH para que el efluente pueda ser o bien tratado o bien vertido al alcantarillado público si reúne las condiciones. 

 

Tratamiento primario 

En este proceso se elimina una importante fracción de materia orgánica (entorno al 30-40%) al separar la mayor parte de los sólidos suspendidos. Se pueden separar por decantación natural o por precipitación mediante procesos de coagulación-floculación. 

 

Tratamiento secundario 

En esta etapa se eliminan la materia orgánica y los nutrientes disueltos en el agua residual. El proceso más adecuado dependerá del caudal a tratar y de la calidad del efluente tratado, la cual dependerá de su destino. En la tabla se resumen qué sistemas serían adecuados en función de estos factores. Sea cual sea el sistema elegido, se dispondrá de una línea de agua y una línea de lodos. La línea de agua estará compuesta básicamente por el reactor biológico y las etapas previas a éste, mientras que en la línea de lodos será conveniente una etapa de espesamiento y, posteriormente, una etapa de deshidratación. 

Cabe señalar que para que el proceso biológico se desarrolle adecuadamente, será necesaria la adición al reactor de fuentes de nitrógeno (urea) y de fósforo (fosfato amónico), puesto que estas aguas residuales poseen una proporción de carbono, nitrógeno y fósforo descompensada para el crecimiento de los microorganismos. 

 

Tratamientos avanzados 

Si el efluente del tratamiento secundario se desea reutilizar para regar el viñedo, previamente deberá ser sometido a una etapa de desinfección. La desinfección más compatible con los posteriores usos de esta agua son la oxidación mediante ozono y la radiación ultraviolada. En cambio, si se desea utilizar el agua de nuevo en el proceso, será necesario un tratamiento más completo para mejorar su calidad. El efluente del tratamiento secundario deberá ser filtrado (mediante un lecho granular de arena o similar) como proceso de pretratamiento previo antes de un proceso de filtración por membranas, generalmente, una ultrafiltración y después una ósmosis inversa. La calidad del permeado de la ósmosis inversa es excelente y permite cualquier uso dentro del proceso de elaboración del vino. 

Una tecnología aún en fase de desarrollo, pero que puede arrojar muy buenos resultados económicos, consiste en producir una fermentación del agua residual para transformar todos los azúcares presentes en etanol, el cual puede ser separado mediante un proceso de concentración-evaporación al vacío. El etanol separado representa en torno al 85% de la DQO inicial. Así, por un lado se dispone de etanol, un subproducto revalorizable, y por otro lado de un agua residual descontaminada parcialmente, con una DQO alrededor de 250-300 mg O2/L. Esta reducción de DQO supone una considerable disminución del oxígeno que se debe aportar en el proceso biológico, por lo que el ahorro económico es muy importante. 

Así pues, teniendo en cuenta que la mayor parte de las aguas residuales se generan durante los procesos de lavado, es muy importante aplicar buenas prácticas para reducir al máximo el volumen producido. Por lo general, las aguas deberás ser tratadas mediante un proceso biológico para eliminar la elevada carga orgánica que contienen. El tipo de proceso, así como si se deberá añadir también algún tratamiento terciario, dependerá en gran medida del destino de las aguas tratadas, que será su vertido a la red de alcantarillado pública, a cauce natural, su reutilización para riego o incluso para utilizarlas de nuevo dentro del proceso.

 

 

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