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Depuración de aguas residuales de alta carga contaminante procedentes de la producción de extractos vegetales

04/10/2021

Depuración de aguas residuales de alta carga contaminante procedentes de la producción de extractos vegetales

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Antecedentes

 
Importante grupo líder en la fabricación y comercialización de ingredientes de origen natural ha culminado su programa estratégico de crecimiento con la puesta en marcha de un nuevo centro de producción en la Península Ibérica.
 
Teniendo en cuenta que la producción de extractos vegetales produce aguas residuales de alta carga contaminante (DQO > 25.000 mg/l), de baja biodegradabilidad y con un rango de pH muy variado precisaba realizar un tratamiento de las aguas residuales para cumplir con los límites de vertido a cauce público.
 


Pilotaje de aguas residuales a escala laboratorio y semi industrial

 
El caso de éxito que presentamos en esta ocasión, es el resultado del trabajo realizado por el personal que componen el departamento técnico e I+D+i y el laboratorio de J. Huesa.

Este sector se caracteriza por producir aguas residuales de baja biodegradabilidad que proceden de la producción de extractos vegetales, motivo por el que tras el análisis del rendimiento del tratamiento biológico en una planta piloto a escala semiindustrial, fabricada y pilotada durante tres meses en el centro productivo de J. Huesa, el equipo técnico ha apostado por el diseño, fabricación y puesta en marcha de una planta de tratamiento de aguas residuales mediante un MBR con una capacidad de 30 m3/día.
 
En una etapa inicial del proyecto para tratar las aguas residuales contaminantes de los extractos vegetales, se procedió al pilotaje utilizando dos plantas de trabajo, una semiindustrial donde se trabajaron en las situaciones más próximas a las condiciones de diseño del proyecto industrial, y una planta de laboratorio donde se fueron testeando diferentes variaciones sobre el diseño.
 
Con este pilotaje se pudo analizar el comportamiento de cada uno de estos extractos vegetales y sus mezclas, de una forma fidedigna, ante el tratamiento biológico, estableciendo su rendimiento máximo y las variables más influyentes en función de la naturaleza de los extractos, con el objetivo final de cumplir con los límites de vertidos a cauce público y afinar con el tratamiento a implantar.
 
 
 


Caracterización del vertido y parámetros de diseño de la planta

 
Una vez realizado el pilotaje, empleando para ello, valores máximos de agua bruta con de cada una de las corrientes del proceso se ha establecido los siguientes parámetros de diseño de la planta para cumplir con los límites de vertido a cauce recogidos en la legislación de aplicación:
 
 
 
 

Línea de tratamiento para dar solución a aguas residuales procedentes de la producción de extractos vegetales

 
Como se concluyó tras el pilotaje realizado, se ha optado por un MBR (Reactor Biológico de Membrana), que resulta de la combinación del tratamiento biológico de aguas residuales y de la filtración de membranas de microfiltración.
 
Este sistema basa su funcionamiento en la filtración del agua residual o licor mezcla a través de las membranas, que es posible gracias a la depresión generada por una bomba centrífuga. El agua filtrada se extrae del sistema y los fangos quedan retenidos o retornan al reactor biológico. Así, distinguimos dos partes fundamentales:
 
  • Reactor biológico en el que tiene lugar la degradación de los compuestos orgánicos.
     
  • Módulo de membranas: encargado de llevar a cabo la separación sólido-líquido.

Existen dos tipos de configuraciones básicas en las que se pueden presentar este tratamiento biológico:
 
  • Membrana sumergida: en esta configuración las membranas se encuentran en el interior del reactor biológico. Se consigue eliminar la necesidad de bombeo y se aprovecha la agitación mecánica de la aireación.
     
  • Membrana externa: el contenido del reactor biológico se bombea hasta el módulo de membranas. La principal ventaja de esta configuración es que el módulo de membranas sirve de contenedor al realizar la limpieza.
 
En este proyecto, dadas las condiciones del sector, el equipo técnico de J. Huesa se ha decantado por un sistema de membranas sumergidas.
 
 
 


Pretratamiento

 
Las diferentes corrientes de vertido procedentes de las distintas zonas de la fábrica se recogen en la balsa de homogenización, donde nada más entrar atraviesan una cesta de desbaste de 150 mm de luz, que retiene todos los gruesos que puedan arrastras las corrientes de vertido.
 
La balsa de homogeneización está provista de un agitador cuya función es la de mantener de forma permanente homogenizado el contenido de la balsa, con el fin de que cuando se proceda a trasvasar los vertidos al reactor biológico, el vertido tenga unas características lo más homogéneas posibles.
 
En la propia balsa de homogenización es donde se producen varias dosificaciones, concretamente para el ajuste del pH previo a la entrada en el reactor y para el aporte de nutrientes, que aportará los nutrientes necesarios siempre que se esté trasvasando vertido al reactor.
 


MBR (Reactor Biológico de Membrana)

 
De forma habitual el vertido se trasvasará al reactor biológico, pero en los casos en los que se pueda producir desde fábrica un vertido con mayor complejidad o un vertido indeseado o incompatible de ser tratado en el reactor biológico, se dispone de un depósito de calamidades que permite verter a la balsa de homogenización siempre y cuando se esté trasvasando el vertido al reactor biológico y agitador se mantenga homogeneizando la balsa.
 
El reactor biológico es un depósito abierto por la zona superior, fabricado en acero inoxidable 316L con capacidad para albergar 573 m3. Está equipado con una sonda de nivel hidrostática que marca en todo momento la altura de la lámina de agua en el interior. Es esta sonda de nivel, la que controla el aporte de vertido desde la balsa de homogeneización al reactor, siempre que en la balsa se disponga de nivel suficiente.
Con objeto de poder tener una estimación del comportamiento y evolución del sistema, en la parte superior del reactor hay instaladas una serie de lanzas con sondas de instrumentación (rédox, temperatura, pH y oxígeno disuelto).
 
En la base del interior del reactor, se ha instalado una parrilla difusora, que gracias a las dos soplantes ubicadas en el exterior y que trabajan en alternancia de forma constante, son capaces de introducir la cantidad de oxígeno en el interior del reactor para que la materia orgánica del interior del reactor pueda llegar a degradar los contaminantes biológicos del vertido. La parrilla difusora cuenta con una válvula automática para las purgas de aire de la parrilla.
 
 
 
Del mismo modo, en el interior del reactor, se ubica el equipo MBR, que es el encargado de filtrar el licor mezcla del interior y que gracias a una bomba auto aspirante que hace succión, pasa el licor mezcla del interior del reactor a través de las membranas del MBR, extrayendo el clarificado.
 
Para poder extraer correctamente el permeado y que el fango del interior del reactor no sea succionado y se quede adherido en la pared del MBR, en la parte inferior del equipo MBR, hay instalada una pequeña parrilla difusora, que burbujea sobre la capa exterior del MBR, favoreciendo una correcta extracción del permeado.
 
Cuando el permeado es extraído del reactor biológico, es conducido a un tanque de vertidos donde se almacena y en el que será tratado con un sistema de ozono previo a su vertido a cauce público.
 


Tratamiento de fangos

 
En el interior del reactor también se forman una serie de lodos, que hay que ir retirando y tratando. Por eso, una de las salidas inferiores del reactor, conduce a una línea de tratamiento de fangos mediante un decantador centrifugo.
 
Esta operación de fangos se programa en el autómata de forma que estará en funcionamiento las horas que se programen y siempre que sea necesario (parámetros a definir por el personal de planta).
 
El fango seco, cae a una cuba de recogida, que se debe revisar y ordenar su sustitución siempre que sea necesario, y el líquido resultante de la separación en el interior del separador centrífugo, se canalizará a cabecera, cayendo por gravedad nuevamente a la balsa de homogenización.
 
 
 
 
Todo el funcionamiento del sistema se controla desde el cuadro eléctrico, donde se encuentra el autómata que gobierna la instalación, así como la pantalla táctil con la que visualizamos y parametrizamos las diferentes variables de operación.
 
 
 


Ventajas del MBR frente a otros sistemas de tratamiento biológico

 
El Reactor de Membranas Biológico con sistema sumergido presenta una serie de ventajas frente a los tratamientos convencionales, entre las que destacan:
 
  • Permiten operar la planta con concentraciones de fangos superiores, pero siempre de forma controlada ya que un exceso puede reducir el rendimiento de las membranas.
     
  • La filtración por membrana garantiza una alta calidad del agua tratada.
     
  • Permiten elevadas edades de fango, así se produce el desarrollo de especies de crecimiento lento.
     
  • Retención de toda la biomasa.
     
  • Menor producción de fangos.
     
  • El volumen del reactor es mucho menor que el reactor de fangos activos.
 
Con este proyecto, J. Huesa viene a consolidar su posición en el mercado del Ciclo Integral del Agua, apostando por el tratamiento de aguas residuales y dando solución a un proyecto en el que se ha tenido teniendo en cuenta que los extractos vegetales producen aguas residuales de alta carga contaminante.
 
 
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