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11 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 1. Antecedentes de la investigación Sosa Villalobos C. 2014 Arranque de un reactor anaerobio, con aguas residuales de destilería de alcohol de caña, publicado en revista científica iberoamericana estables la vinaza utilizada a lo largo de todo el estudio, provino de una destilería local familiar que procesa alrededor de 20,000 litros de alcohol diario a partir de melaza. La producción de vinaza es del orden de 20 L por cada litro de alcohol procesado, es decir 200 m3 por día. Estas vinazas brutas son descargadas y procesadas en un sistema lagunar anaerobio. La vinaza se muestreó mensualmente, durante la realización del proyecto. Se realizaron varias caracterizaciones de las vinazas muestreadas. Al consultar la bibliografía descrita alrededor del artículo las normas mexicanas y tomando en cuenta los recursos del laboratorio, los parámetros determinados analíticamente fueron; pH, conductividad, Demanda Química de Oxígeno total y soluble (DQO), Sólidos Totales (ST), Sólidos Totales Volátiles (STV), Sólidos Suspendidos Totales (SST), Sólidos Suspendidos Volátiles (SSV), nitrógeno orgánico, nitrógeno total Kjeldahl, nitrógeno amoniacal, fósforo y sulfatos. La caracterización promedio de la vinaza a lo largo del estudio se muestra en la Tabla II. Los resultados de las caracterizaciones, se promediaron y proyectaron los
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CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO 1. Antecedentes de la investigación
Sosa Villalobos C. 2014 Arranque de un reactor anaerobio, con aguas
residuales de destilería de alcohol de caña, publicado en revista científica
iberoamericana estables la vinaza utilizada a lo largo de todo el estudio,
provino de una destilería local familiar que procesa alrededor de 20,000 litros
de alcohol diario a partir de melaza. La producción de vinaza es del orden de
20 L por cada litro de alcohol procesado, es decir 200 m3 por día. Estas
vinazas brutas son descargadas y procesadas en un sistema lagunar
anaerobio. La vinaza se muestreó mensualmente, durante la realización del
proyecto. Se realizaron varias caracterizaciones de las vinazas muestreadas.
Al consultar la bibliografía descrita alrededor del artículo
las normas mexicanas y tomando en cuenta los recursos del
laboratorio, los parámetros determinados analíticamente fueron; pH,
conductividad, Demanda Química de Oxígeno total y soluble (DQO), Sólidos
Totales (ST), Sólidos Totales Volátiles (STV), Sólidos Suspendidos Totales
(SST), Sólidos Suspendidos Volátiles (SSV), nitrógeno orgánico, nitrógeno
total Kjeldahl, nitrógeno amoniacal, fósforo y sulfatos. La caracterización
promedio de la vinaza a lo largo del estudio se muestra en la Tabla II. Los
resultados de las caracterizaciones, se promediaron y proyectaron los
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valores posibles para determinar las aptitudes del lodo y de la
biodegradabilidad anaerobia de la vinaza
Cuadro 1. Caracterización de la vinaza.
Fuente Sosa Villalobos C. 2014 Arranque de un reactor anaerobio
Se llevaron a cabo seis ensayos en lotes utilizando vinaza como
sustrato. La temperatura de la vinaza fue de 25±2 ºC al alimentar el reactor.
Se inició con una concentración en la alimentación del reactor de 2g DQO/L
hasta disminuir a 1g DQO/L, durante los seis lotes realizados. La vinaza se
neutralizó antes de ser alimentada al reactor, y se monitoreó diariamente
para observar la DQO soluble. El periodo total de operación duró
aproximadamente 58 días. La duración de cada batch dependió de la rapidez
con la que las bacterias degradaron el sustrato. La operación sirvió para
aclimatar el lodo al sustrato (vinaza) y lograr la granulación de los lodos,
debido a la recirculación del reactor en flujo ascendente. De acuerdo a
Tauseef, Abbasi T. y Abassi S.
Ciertos residuos tienen la facilidad de generar el lodo granular, otros
residuos desarrollan la granulación lentamente y en algunos casos los lodos
no llegan a granular. Por lo tanto este aspecto constituye el principal reto en
Parámetro Promedio Máximo Mínimo pH 4.14 4.44 4.03 Conductividad 21.17 29.80 7.73 DQOT (g/L) 128.63 217.71 57.59 DQOS (g/L) 108.48 156.07 36.13 ST (g/L) 80.12 113.98 17.85 STV (g/L) 58.11 81.67 11.81 SST (g/L) 6.83 15.24 1.08 SSV (g/L) 5.42 11.78 0.96 N orgánico (g/L) 0.25 0.65 0.08 N Total kjeldahl (g/L) 0.28 0.69 0.12 N-NH4 (g/L) 0.03 0.05 0.003 Fosforo (g/L) 0.08 0.15 0.01 Sulfatos (g/L) 9.36 14.64 5.03
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el éxito del reactor UASB. Para analizar la granulación de los lodos, se
realizaron observaciones microscópicas para determinar el comportamiento
fisiológico y morfológico del gránulo. Después de 58 días los valores
obtenidos en las determinaciones de los parámetros de control y de
operación mostraron estabilidad, con lo cual se procedió a continuar con el
siguiente periodo.
Al inicio y al final de la operación del reactor UASB, se realizaron
observaciones de los lodos frescos mediante un microscopio de marca
IROSCOPE con un ocular de 10 X. Principalmente se analizaron 2
parámetros para definir el gránulo:
• El diámetro (Ø) expresado en mm
• El coeficiente de esfericidad (Є) el cual corresponde a la relación del
ancho sobre el largo del granulo
Se tomaron varias muestras de la cama de lodos del reactor, y fueron
observadas mediante un microscopio; el primer lote se llevó a cabo en 7
días, permitiendo una remoción de 2g DQ O/L aproximadamente, es decir
una eficiencia del 87% y una cinética de 0,28 g DQO/L⋅d. Durante este lote,
se observó un pH en promedio de 8, lo que garantizó una alta capacidad de
amortiguador de pH dentro del reactor. El segundo lote se inició con una
concentración ligeramente superior a 1 gDQO/L y tardó aproximadamente 13
días en degradar el sustrato con una remoción de DQO del 79%. El valor de
pH promedio, en el desarrollo de este segundo lote fue de 7.06.
Este valor muestra el comportamiento del sistema estabilizado.
Aunque en el segundo lote, los microorganismos se quedaron en ayuno más
de 20 días, antes de que iniciará el tercer ciclo (esto debido a la observación
del comportamiento de los microorganismos, hacia un porcentaje mas alto de
degradación de la vinaza), y eso sin presentar una lisis celular o incremento
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de la DQO soluble en el medio. Los cuatro lotes sucesivos (3-6) presentaron
un perfil similar con una respuesta más rápida de degradación y una
eficiencia de remoción de la DQO del 91%. En el caso de la evolución del pH
a lo largo de estos cuatro últimos lotes, mostró valores promedios de entre
7.81 hasta 8.09. Estos valores de pH altos son garantía frente a una posible
acidificación del reactor, que podría ser causada por una sobrecarga
repentina del reactor.
Durante los lotes realizados, el pH presentó valores no inhibitorios
para la digestión anaerobia. La Actividad Metano génica Especifica (AME)
calculada del lodo presentó valores de 0.084 gDQO/gSSV⋅d, para una
relación Sustrato/Microorganismos (So/Xo) de 0,094. La velocidad con que
se consumió el sustrato fue de 0.892 g/L·d, valores casi 3 veces superiores a
los obtenidos en el primer ciclo. La AME obtenida en el arranque del reactor
UASB, es mayor que la AME obtenida en las pruebas de biodegradabilidad
realizadas con vinaza (ensayos preliminares). La misma constatación se
puede hacer sobre la eficiencia de remoción de la DQO de la vinaza. Esto se
puede atribuir a la aclimatación del lodo al sustrato y a un pre-
acondicionamiento con nutrientes y poder amortiguador o regulador del pH.
Bajo las condiciones aplicadas, en base a la eficiencia de remoción de la
DQO en un intervalo de 79-91% y a las pruebas de biodegradabilidad
anaerobias realizadas con anterioridad, podemos concluir que seis ciclos en
lotes y 58 días de operación fueron necesarios para la aclimatación de los
microorganismos a la vinaza
El aporte de esta publicación viene dada en las aptitudes específicas
del lodo empleado como inóculo para el reactor UASB, el uso de una
solución de nutrientes y amortiguadora de pH los cuales fueron necesario
para un buen arranque. Al aplicar una operación en modo batch con
recirculación del líquido para mantener un flujo ascendente constante, se
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observó la formación rápida de gránulos tras 6 ciclos de operación a Cva de
0,5 gDQO/L·d. El arranque del reactor UASB fue satisfactorio, al obtener
eficiencias de remoción del orden del 79 al 91% de DQO. Las condiciones
hidrodinámicas del reactor UASB son decisivas para la formación de los
gránulos, condición previa para iniciar una operación en flujo continuo.
Con semejanzas al estudio de la metodología para la recuperación
de los lodos anaeróbicos generado durante el tratamiento de aguas
residuales en la industria de la bebida en Venezuela, es la aplicación de la
técnica de visualización de los lodos a través de la técnica del microscopio
para ver el crecimiento y formación de los lodos dentro del reactor, tanto
como el coeficiente de uniformidad de los gránulos, la utilidad de lodo ya
formado permitirá disminuir los tiempos de arranques en los reactores
anaeróbico en su etapa de arranque de operación
Francisca R (2013) estudio del comportamiento de reactores
anaeróbico tipos ASBR frente a compuestos difíciles degradación y/o
efectores negativos tesis de grado de doctor en biotecnología la investigación
fue desarrollada en el laboratorio de biotecnología ambiental de la escuela de
ingeniería de bioquímica de la pontifica universidad católica de valparaiso y
en la escuela técnica superior de ingeniería de la universidad de santiago de
compostela
Se evaluaron el rendimiento de un reactor ASBR antes de la
disminución de temperatura en periodos corto de operación con respecto al
tiempo de ciclo; se consideraron cuatro temperatura de 37, 31, 25, 20 °c
Con el fin de mantener similares eficiencia de eliminación, la duración
de la reacción tuvo que ser aumentada de 24 h a 37 °c hasta 48,72 y 96 h
cuando la temperatura se redujo a 31, 25 y 20°c respectivamente. La
disminución de temperatura dio como resultado una disminución de la tasa
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de producción de biogás, un aumento de la acumulación de ácido propionico
y una reducción del porcentaje de eliminación de materia orgánica
El aporte de Francisca R permite establecer el correcto
funcionamiento de los reactores anaeróbico a temperaturas por en sima de
25 °C en los cuales los reactores anaeróbico no presenta problema
operacionales de eficiencia; siendo esta temperatura el valor promedio de los
efluentes industriales de la industria de la bebida en Venezuela, los cuales
permitirán el correcto funcionamiento del crecimiento de los microrganismo
obteniendo una disminución de la materia orgánica presente el efluente
industrial
Limon, J (2013), México 2011 contaba con una cobertura de
saneamiento del 46.5% de las aguas residuales colectadas en los sistemas
de alcantarillado (Comisión Nacional del Agua, 2011). Uno de los grandes
retos a largo plazo, es tratar todas las aguas residuales generadas en el
país, lo cual fue establecido como objetivo en la Agenda del Agua 2030.
Existen numerosas tecnologías utilizadas en el tratamiento de aguas
residuales el tratamiento generalmente consiste en las etapas de
pretratamiento, tratamiento primario, tratamiento secundario, desinfección y
tratamiento de lodos; el tratamiento secundario es la parte más importante
del proceso, ya que es donde, por medio de microorganismos, se remueve la
materia orgánica contenida en el agua residual. Esta etapa puede llevarse a
cabo de forma aerobia o anaerobia y la biomasa puede estar suspendida o
adherida a algún medio.
La tecnología más comúnmente utilizada para el tratamiento de las
aguas residuales municipales es la de lodos activados. En este proceso, se
tiene una corriente de recirculación de lodo de los sedimentadores
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secundarios hacia el reactor biológico para mantener una concentración
deseada de biomasa el tipo de tecnología a utilizar en cada planta de
tratamiento, dependerá de muchos factores como el tamaño, la calidad
deseada y los costos.
Como resultado de la remoción de contaminantes, en los procesos
de tratamiento se producen diferentes subproductos, siendo el más
importante los lodos.; el volumen y masa de éstos también depende del
proceso donde se produjeron los lodos producidos en una planta de
tratamiento deben cumplir principalmente con dos Normas Oficiales
Mexicanas.
En la NOM-004-SEMARNAT-2002 se especifican los límites
máximos permitidos de contaminantes para su aprovechamiento y
disposición final, mientras que en la NOM-083-SEMARNAT-2003 se
especifican las características de diseño, construcción y operación del sitio
de disposición.
Para poder cumplir con lo especificado en la normatividad, los lodos
deben ser tratados antes de disponerse, lo cual trae consigo varios
problemas, la etapa más importante del tratamiento de lodos es la
estabilización, durante la cual se reduce la masa y volumen y se reducen los
organismos patógenos, olores y la atracción de vectores.
Los métodos más utilizados son la digestión aerobia y anaerobia, la
digestión aerobia se usa típicamente en plantas de tratamiento con
capacidades menores a 220 l/s y presenta la desventaja de un elevado costo
de operación, ya que requiere suministro de aire, que consume energía.
Por otro lado, la digestión anaerobia, aunque su costo de operación
es menor, presenta el inconveniente de un mayor costo de inversión y que
requiere de operadores especializados para mantener un buen control del
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proceso y que éste no se desestabilice. La disposición de los lodos es
también un gran problema, ya que se requieren grandes superficies de
terreno o transportarlos a un sitio autorizado. Además del gran requerimiento
de superficie, otros problemas son la vida útil del sitio y el manejo y
tratamiento de los lixiviados ahí generados
No obstante, los problemas que traen el tratamiento y disposición de
los lodos, pueden traer grandes beneficios para las plantas de tratamiento y
la población. Los lodos pueden ser aprovechados como fuente de energía
durante la etapa de digestión anaerobia en la que se produce biogás como
subproducto del proceso. El biogás puede ser alimentado a una máquina de
cogeneración para generar energía eléctrica y calorífica
La energía eléctrica se usa para satisfacer parte de los
requerimientos de energía de la PTAR y la energía calorífica para calentar el
digestor hasta su temperatura de operación. Además de la producción de
energía, la cogeneración presenta la ventaja de reducir la emisión de gases
de efecto invernadero al ambiente.
Los lodos estabilizados o biosólidos, también pueden ser utilizados
como mejoradores de suelo en la agricultura. Éstos mejoran las
características del suelo y proveen nutrientes esenciales para el crecimiento
vegetal como nitrógeno, fósforo, níquel, zinc y cobre. Debido a sus ventajas,
los biosólidos pueden utilizarse como sustituto de fertilizantes químicos.
En México, existen varias experiencias favorables de
aprovechamiento de lodos, principalmente para cogeneración de energía.
Algunas de estas plantas son: PTAR Atotonilco, PTAR Agua Prieta, PTAR El
Ahogado y PTAR San Pedro Mártir I. Estas plantas cuentan con digestión
anaerobia de lodos y se espera que produzcan entre el 69 y casi el 100% de
la energía eléctrica que requieren una vez que estén operando al 100% de
su capacidad.
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En conclusión, los lodos producidos en las plantas de tratamiento,
deben ser aprovechados para que no sólo sean un problema para la
población y el medioambiente. Se debe evaluar su aprovechamiento en
plantas de tamaño mediano, tanto en la agricultura como en la generación de
energía, entro otros posibles aprovechamientos. Con afinidad a la postura del
auto mexicano en Venezuela existe leyes que regula esta activa pero no hay
el fomento de su aprovechamiento en plantas de tamaño mediano, como en
la generación de energía, entro otros posibles aprovechamientos
Barberán G, (2012) realizó el estudio Controlador óptimo para el
proceso de biodigestión anaeróbica de las escretas de porcino, el propósito
de la investigación fue, proponer un sistema de control óptimo para el
proceso de biodigestión anaeróbica de las excretas del porcino, basándose
en las teorías propuestas por Riquelme (2009), Caballero (2008) Hangos
(2006), además de Ramón Chao (2007). Metodológicamente la investigación
está enmarcada bajo el tipo explicativa, con un diseño no-experimental,
como población se tomó el proceso de biodigestión del Núcleo de Desarrollo
Endógeno (NUDE) José Leonardo Chirinos ubicado en la Costa Oriental del
Lago (COL), siendo la muestra la totalidad de la población.
Se obtuvo el modelo matemático del tanque biodigestor compatible
con un sistema Reactor Tanque Continuamente Agitado (RTCA) mediante un
sistema de alimentación carga continua. Se obtuvo los parámetros óptimos
de operación del sistema según los postulados de Hangos(2006) en
procesos fermentativos de digestión anaeróbica, verificando la inestabilidad
del sistema a lazo abierto. En cuanto al controlador se verifico su estabilidad
y robustez en la regulación de procesos bioquímicos de naturaleza
fermentativa en estado anaeróbico, después de haber manejado varios
controladores bajo distintas estrategias de control para obtener el adecuado
al proceso.
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Concluyendo que con la aplicación de un controlador óptimo se
puede mantener la generación de nuevas especies microbianas en ciclos
completos de digestión anaeróbica. El aporte de esta investigación fue el
conocimiento sobre la generación de lodos a través de la ley de cinética
microbiana de monot para procesos fermentativos. La semejanza entre
ambos estudios fue propones un sistema de control óptimo para el proceso
de biodigestor anaeróbica para la evaluación de la producción de lodo a lo
largo del tiempo el cual es aplicada para la generación de los lodos
anaeróbico en general
.
Yabroudi, S., Almaraz, J., Pedrique, F., Cárdenas, C. y Herrera, L.,
(2009) del optimización del proceso de tratamiento de aguas residuales de una
industria cervecera el objetivo fue una postura intersecte en el caso específico
de la industria cervecera donde se genera un efluente con alta carga de
materia orgánica, sólidos y otras sustancias, situación que hace necesaria la
instalación de una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR).
La industria productora de cerveza estudiada en ese momento optó
por instalar un sistema combinado de tratamiento anaeróbico (Reactor CI,
circulación interna) y aeróbico (lodos activados por aeración prolongada).
Confluyendo es común encontrara este tipo de configuración en PTAR en la
industria cervecera el cual brinda excelentes resultados.
En los meses previos a este estudio se registró un descenso en la
eficiencia del proceso y una elevada producción de lodo en el sistema
aeróbico, que requiere de tratamiento y disposición apropiada. La causa de
este problema fue una alta tasa de desvío de agua residual del Reactor CI
directamente hacia el sistema de lodos activados, siendo necesario ajustar
los parámetros de operación de la PTAR para lograr elevar la carga
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volumétrica a tratar en el proceso anaeróbico y así disminuir el desvío de
efluente hacia el proceso aeróbico.
Para ello, se requirió evaluar el funcionamiento de las unidades en
función de la carga aplicada, determinar su eficiencia de tratamiento y
proponer un plan estratégico para retomar el control del proceso, reducir el
desvío de agua residual y minimizar el lodo generado con un mínimo de
costo y energía para la empresa
ECUACIONES EMPLEAS EN EL CÁLCULO DE LOS PARÁMETRO DE DISEÑO
PROCESO ANAEROBICO
Ecuaciones Leyenda
(1)
푉 = 푇푅퐻 ∗ 푄
v : volumen del tanque PA (m3)
THR: tiempo de retención hidráulica (h)
Q: =caudal de afluente al PA (m3.h-1)
(2)
GP=퐴퐺푉 ∗ 6500
퐷푄푂 − 퐷푄푂
GP: grado de pre acidificación
AGEPA: ácidos grasos volátiles en PA (meq. L-1)
DQOaft : DQO en afluente (meq. L-1)
DQOeft : DQO en efluente del reactor anaeróbico (meq. L-1)
(3)
퐶푂 =퐷푄푂 ∗ 푄푉 ∗ 1000
CO: carga orgánica ( kg DQO/m3.d)
DQOalf : DQO en afluente (meq. L-1)
Q: caudal promedio de afluente (m3/dia)
V: volumen del reactor (m3)
1000: factor de conversión de unidades
(4)
푉퐴 =푄퐴
VA : velocidad ascendente de diseño (m3.h-1)
Q : caudal promedio de afluente (m3/dia)
A: área transversal del reactor (m2)
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(5)
ᵋRA =퐷푄푂 − 퐷푄푂
퐷푄푂∗ 100
ᵋRA : eficiencia de remoción de la DQO total
DQOaft : DQO total del afluente al reactor (meq. L-
1)
DQOeft : DQO total del efluente al reactor (meq. L-
1)
Fuente: Yabroudi, S., Almaraz, J., Pedrique, F., Cárdenas, C. y Herrera, L., (2009)
Donde el tiempo de residencia se controla según el nivel del tanque y
el caudal de alimentación, siendo estas variables calculadas mediante la Ec.
1. Para calcular el grado de acidificación obtenido en el tanque PA se utilizó
la Ec. 2. Como el funcionamiento del reactor anaeróbico depende
directamente del caudal con el cual es alimentado, los cambios realizados
deben ser tales que las características de diseño no se vean afectadas,
siendo los principales aspectos considerados la carga orgánica diaria tratada,
la eficiencia de remoción proporcionada y la velocidad ascendente de flujo,
empleándose para ello la Ec. 3.
En el caso particular de los reactores CI, la compañía representante
los construye con una altura estándar de 20m; con este dato y conociendo el
diámetro (6m) se calculó el volumen del reactor y el área transversal,
mientras que la velocidad ascendente (VAcalc) de flujo se determinó
mediante la Ec. 4. Si el valor de VAcalc no excede 10m·h-1 (valor de diseño),
el volumen del reactor escogido es el adecuado; de lo contrario, se debe
proponer un caudal de flujo que garantice no exceder el límite de diseño,
donde la eficiencia de remoción fue determinada con la Ec. 5.
Para los reactores CI la carga orgánica de diseño es de 15-35kg
DQO/m3día, con una eficiencia de remoción de DQO del 70-75%, y la carga
volumétrica máxima viene dada por la condición de diseño. Esto permite
fortalecer la dimensión de la situación actual de los lodos anaeróbicos
permitiendo el control de las operaciones en planta de agua con criterio
23
fortalecidos enfocados para alcanzar las mínimas desviaciones del proceso y
el cuidado de la calidad de los lodos dentro de los reactores
El aporte de esta investigación fue el conocimiento sobre los efluente
con alta carga de materia orgánica, sólidos y otras sustancias en la entrada
de los reactores anaeróbico la semejanza la utilización de un reactor de lodo
anaeróbico para el tratamiento de sus aguas residuales dentro de la industria
de la bebida venezolana
Pedrique F, (2006) realizo el estudio titulado El aprovechamiento de
aguas y lodos residuales (ALR) en agricultura, forestación, agricultura, áreas
verdes y campos deportivos en zonas urbanas. El objetivo fue evaluar la
factibilidad de uso de las ALR, de la planta de tratamiento de agua residuales
industriales de Cervecería Polar. C.A. planta Modelo, en la recuperación y
transformación, de una superficie de 54 has, desforestada con fines urbanos,
en un bosque protector de dicha industria cervecera, como estrategia de
disposición final de ALR.
Al ser efectuado el un plan maestro de ordenación o asignación de
uso del terreno, sobre la cual se definieron todos los aspectos técnicos y de
desarrollo, inherentes a, uso de agua residual con fines de riego (calidad,
lamina y frecuencia, fracción de lavado de sales, método de aplicación, etc),
manejo y utilización de lodos residuales (secado y/o estabilización,
disposición final, compostaje) y creación paisajística múltiple y asociada de
áreas verdes y bosques que denominados "sistemas naturales inducidos
(SNI)" como receptores finales o consumidores e las ALR.
Como resultados, luego de 20 años de ejecuciones, destacan,
desarrollo de aproximadamente 54 has de SNI (bosques, áreas verdes y
deportivas, jardines y jardineras en el áreas industrial), bajo riego y
mantenidas con ALR, tratamiento y disposición final de los lodos residuales,
vía aplicación directa a los SNI y/o compostaje, selección y producción de 78
24
especies vegetales, adaptadas a las condiciones salino-sodicas de los
"suelos" iniciales y al contenido salino típico de las aguas residuales, todo
ello permitió evidenciar que es factible la utilización de ALR para la creación
de SNI, así como, que los SNI son una solución ambientalmente sustentable
como receptores o digestores finales de ALR. El aporte Predique es de ser
unos de los precursores de brindar una forma la recuperación de lodo en
Venezuela en el sector de la bebida
2. Base teóricas
2.1. Lodos anaeróbicos
Khursheed et al., (2011). Define sin un vertido fiable del lodo, el
actual concepto de depuración del agua es insostenible La postura de este
autor permite inferir en la necesidad de manipular lodos en agua residuales.
La digestión anaerobia es un proceso complejo se realiza en múltiples etapas
y en el que participan numerosos microorganismos cerca de la especies
están relacionados con las diferentes etapas, a través de dichas etapas se
convierte la materia orgánica en los compuestos más reducido y oxidado del
carbono. 1 y 2, respectivamente, sin requerir de un acepto externo de
electrones como el oxígeno o el nitrógeno lo cual permite verificar la
disponibilidad de los lodos para el arranque de plantas de tratamiento como
inóculos de arranque de operaciones de los reactores anaeróbicos.
Por otra parte (Steyer et al.,), plantea que la digestión anaerobia está
presente en muchos ecosistemas naturales pantanos, ciénagas y artificiales,
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contribuyendo al reciclaje de nutrientes y de materia orgánica. La digestión
anaerobia se ha utilizado tradicionalmente en la estabilización de residuos
líquidos domésticos través de tanques sépticos y en la mineralización de los
lodos provenientes de la depuración de aguas residuales municipales
utilizando digestores de lodos, con la limitante de requerir largos tiempos de
residencia para la estabilización del residuo.
Posteriormente con el desarrollo de sistemas de auto (inmovilización)
biomasa granular, o inmovilización sobre soporte biomasa adherida se logró
separar la dependencia del independizar el tiempo de residencia hidráulico
del tiempo de residencia de los lodos, con lo cual se desarrollan una nueva
generación de reactores denominados de alta carga. El aporte de este autor
permite ver como es la integración de los conocimientos de los ecosistema
naturales son utilizados por parte de la ingeniería para su utilización en
reactores controlado la variables. La semejanza entre los estudio fue la
necesidad de manipular lodos en agua residuales lo cual permitiría difundir la
tecnología en Venezuela
2.1.1. Accesibilidad de los lodos
Según la postura del autor Steyer Et al. La digestión anaerobia tiene
algunas limitaciones y desventajas, la baja producción de lodo esto
relacionada directamente con la baja velocidad de crecimiento de los
microorganismos, por dicha razón la etapa de arranque del proceso es lenta
y difícil, requiriéndose entre uno y tres meses dependiendo del tipo de
reactor antes de alcanzar condiciones de operación estables
Los microorganismos metano génicos son altamente sensibles a las
perturbaciones del proceso como sobrecargas orgánicas e hidráulicas, así
como presencia de sustancias tóxicas o inhibidoras. El p1 afecta
26
especialmente a dichos microorganismos debido al rango estrec o de p1
óptimo para su funcionamiento Introducción general 3,7 a 9,7 %.
Las limitaciones y desventajas mencionadas, pueden explicar el por
qué la digestión anaerobia no se utiliza en mayor medida en la depuración de
aguas residuales industriales, a falta de un conocimiento completo del
proceso genera desconfianza y retrasa posibles aplicaciones industriales.
Por estas razones la investigación debe orientarse tanto en la
optimización y búsqueda de nuevas aplicaciones del proceso como en el
avance de la monitorización y control de la digestión anaerobia que garantice
la robustez del proceso frente a las perturbaciones Evan, ier etal el soporte
de producción de lodos a veces menos que los procesos aerobios( Steyer
et al., ), bajo requerimiento de nutrientes (Spanjers and van ,ier, ), producción
potencial de metabolitos intermedios valiosos (Rodríguez,) y posibilidad de
recobrar energía a través de la utilización del metano generado u orientando
el proceso a la producción de Hidrógeno (Steyer et al., ).
A pesar de los numerosos estudios recientes, la distribución espacial
de los microorganismos en los flósculos, gránulos y biopelículas no está
totalmente comprendida sin embargo se intuye que dicha distribución está
íntimamente relacionada con la eficacia y el rendimiento del proceso; bajo
estas razones la investigación debe orientarse tanto en la optimización y
búsqueda de nuevas aplicaciones del proceso como en el avance de la
monitorización y control de la digestión anaerobia que garantice la robustez
del proceso frente a las perturbaciones el aporte de estos autores permiten
expresar de forma clara el principio de las operaciones de la digestión
anaeróbica dentro de los reactores, y la visualización de sus operaciones
Dos grandes empresa internacionales en el ámbito de reactores
anaeróbicos y el suministro de lodo se encuentra en Venezuela con
proyectos de grandes envergadura en la industria de la bebida venezolana
27
como son PaQues y GWE los cuales desarrollan sus tecnología aportando
nuevas técnicas y conocimiento científico en torno al tratamiento de agua
residuales y la investigación como una fuente de referencia y experiencia en
la materia en el país, el aporte para esta investigación se basa en la fuente
de información como proveedores para la ubicación de los lodos anaeróbicos
en Venezuela
.Según PaQues en su página http://es.paques.nl/su-
sector/featured/cerveza-y-bebidas.com La sostenibilidad hídrica se ha
convertido en un tema importante para las compañías productoras de bienes
de consumo inmediato (FMCG, por sus siglas en inglés). Muchas compañías
publican información sobre su uso de agua y están comprometidas con la
reducción de su huella de carbono e hídrica. Las tecnologías de Paques para
el tratamiento de aguas y gases pueden contribuir significativamente a este
objetivo.
Debido a los costos en rápido aumento de las aguas de proceso y las
aguas residuales, es cada vez más importante en la industria de la cerveza y
las bebidas la implementación de una gestión de aguas y un tratamiento de
aguas residuales proactivos. El tratamiento de las aguas residuales permite
reducir considerablemente los costes de vertido. El tratamiento anaeróbico
convierte los componentes orgánicos en valioso biogás, reduciendo tanto los
costes de vertido como los costes de energía.
El flujo y la composición química de las aguas residuales fluctúan
significativamente. Aun siendo esto un efecto normal del proceso de
elaboración y destilación, requiere una instalación de operación flexible. La
pericia específica de Paques en la construcción de instalaciones libres de
olores en espacios reducidos también resulta muy útil para esta industria,
pues muchas fábricas de cerveza y destilerías están situadas en áreas
urbanas.
28
Paques combina con éxito la tecnología anaeróbica con la tecnología
aeróbica y/o de biomembrana, y cuenta con más de 200 referencias en la
industria de la cerveza y las bebidas el suministro de biomasa y nutrientes es
una de sus líneas estratégicas de negocio internacional
Paques suministra lodo para instalaciones que utilizan la tecnología
BIOPAQ®, THIOPAQ® o ANAMMOX®, ya se necesite para la puesta en
agua marcha, nueva puesta en marcha o nueva siembra. de Lodo granular
anaeróbico, Lodo THIOPAQ® ,Lodo ANAMMOX® Además, Paques
suministra mezclas de nutrientes para el crecimiento microbiano
desarrolladas especialmente para cada tipo de proceso
GWE o Mundial de ingeniería en su página
http://www.globalwaterengineering.com/ el cual es un grupo de empresas
especializadas en el tratamiento de aguas residuales industriales, reciclaje
de agua, la digestión de biomasa, lodos y suspensiones, la producción de
biogás y la reutilización, y los créditos de carbono.
A de más de brindar la atención de los medios de comunicación,
incluyendo la agricultura, la alimentación y la fabricación de bebidas, medio
ambiente, energía, infraestructura, servicios públicos del gobierno, municipal,
fabricación, manipulación de materiales, procesamiento primario (pulpa y
papel inc), ingeniería de procesos, la seguridad y el agua y los medios de
aguas residuales
Alternativas energéticas verdes como la energía eólica y la energía
solar obtienen la mayor parte de los titulares por sus logros, pero este
proceso anaeróbico es aún más se adapte a la industria, en muchos casos,
ya que proporciona energía de carga base confiable y trata a la vez de las
aguas residuales a los estándares altos de descarga
29
La producción de biogás anaeróbico también está demostrado en
más de 60 proyectos de GWE exitosas a nivel mundial y tiene un potencial
aún más masiva en todo el mundo donde la industria está tratando con una
corriente de residuos biológicos, tales como los producidos por industrias,
incluyendo alimentos y bebidas, productos lácteos, carne de vacuno, el
ganado, la agroindustria y productos primarios tratamiento
GWE suministra diferentes tipos de lodos semilla anaerobia de
fangos como semilla anaeróbico o especialmente adaptados lodos digestor
termófilo. Apoyamos el cliente al hacer la selección correcta basada en su
caso concreto y nuestra experiencia; el lodo anaeróbico semilla se puede
utilizar para mejorar el rendimiento de moderados a altos reactores de flujo
ascendente anaerobias cargados
2.1.2. Generación de lodos anaeróbicos
Según A, Rodríguez, P Letón, R Rosal, M Dorado y Otros define
también el Procesos biológicos anaerobios El tratamiento anaerobio es un
proceso biológico ampliamente utilizado en el tratamiento de aguas
residuales. Cuando éstas tienen una alta carga orgánica, se presenta como
única alternativa frente al que sería un costoso tratamiento aerobio, debido al
suministro de oxígeno.
El tratamiento anaerobio se caracteriza por la producción del
denominado “biogas”, formado fundamentalmente por metano (60-80%) y
dióxido de carbono (40-20%) y susceptible de ser utilizado como combustible
para la generación de energía térmica y/o eléctrica. Además, solo una
pequeña parte de la DQO tratada (5-10%) se utiliza para formar nuevas
bacterias, frente al 50-70% de un proceso aerobio.
30
Sin embargo, la lentitud del proceso anaerobio obliga a trabajar con
altos tiempos de residencia, por lo que es necesario diseñar reactores o
digestores con una alta concentración de microorganismos.
Realmente, es un complejo proceso en el que intervienen varios
grupos de bacterias, tanto anaerobias estrictas como facultativas, en el que,
a través de una serie de Influente Efluente etapas y en ausencia de oxígeno,
se desemboca fundamentalmente en la formación de metano y dióxido de
carbono. Cada etapa del proceso, que se describen a continuación, la llevan
a cabo grupos distintos de bacterias, que han de estar en perfecto equilibrio
2.1.3. Control de los lodos anaeróbicos
2.1.3.1. Condiciones de operación
Tanto las variables físicas como las químicas influyen en el hábitat de
los microorganismos. En los procesos anaerobios es importante tener en
cuenta la influencia de factores medioambientales.
Las bacterias formadoras de metano son las más sensibles a estos
factores, por lo que un funcionamiento inadecuado de las mismas puede
causar una acumulación de productos intermedios (ácidos) y desestabilizar
por completo el sistema. Entre las variables más importantes se encuentran
la temperatura, el pH y la disponibilidad de nutrientes. Por otro lado, la
mezcla es un factor importante en el control del pH y en la uniformidad de las
condiciones medioambientales. Una buena mezcla distribuye propiedades
tampón a todo el reactor y evita la concentración de metabolitos
Los parámetros de seguimiento y control de un digestor anaerobio
pueden situarse en la fase sólida (materiales orgánicos e inorgánicos en
suspensión); fase líquida (parámetros fisicoquímicos y composición) y
gaseosa (producción y composición) Estos parámetros pueden tener
31
diferente significado y utilidad según la situación particular del equipo, que
puede encontrarse en un período de puesta en marcha, en estado
estacionario para sistemas continuos, o en sistemas discontinuos. Entre los
parámetros de operación se pueden mencionar velocidad descarga orgánica,
toxicidad, velocidad volumétrica de flujo, tiempo de retención hidráulico
2.2. Tratamiento aplicado a las aguas residuales
El proceso de digestión anaerobia presenta varias ventajas en su
aplicación a la depuración de aguas residuales, las más relevantes son alta
capacidad de depuración de aguas residuales de alta carga, muy baja
producción de lodos que los procesos aeróbicos según la postura del autor
Steyer Et al. Sin embargo la digestión anaerobia tiene algunas limitaciones y
desventajas, la baja producción de lodo esto relacionada directamente con la
baja velocidad de crecimiento de los microorganismos, por dicha razón la
etapa de arranque del proceso es lenta y difícil, requiriéndose entre uno y
tres meses dependiendo del tipo de reactor antes de alcanzar condiciones de
operación estables
2.2.1. Hidrólisis:
La hidrólisis es la ruptura de moléculas grandes, solubles e
insolubles, en moléculas de menor tamaño que pueden ser transportadas
dentro de las células y metabolizadas. En este proceso no se produce
metano, y en la mayor parte de los casos supone una etapa que se
desarrolla lentamente. Formación de ácidos (acidogénesis) y acetato
(acetogénesis):
32
Los productos finales de la hidrólisis son transformados en ácidos
orgánicos de cadena corta, otros compuestos de bajo peso molecular,
hidrógeno y dióxido de carbono. Estas bacterias son altamente resistentes a
variaciones en las condiciones ambientales. Por ejemplo, aunque el pH
óptimo para el desarrollo de su actividad metabólica es 5-6, los procesos
anaerobios generalmente son conducidos a pH 7, y aún en estas condiciones
su actividad metabólica no decae.
2.2.2. Metanogénesis:
La formación de metano, siendo este el último producto de la
digestión anaerobia, ocurre por dos grandes rutas: La primera de ellas, es la
formación de metano y dióxido de carbono a partir del principal producto de
la fermentación, el ácido acético. Las bacterias que consumen el ácido
acético se denominan bacterias acetoclastas. La reacción, planteada de
forma general, es la siguiente Ec.6:
CH3COOH Õ CH4 + CO2
Algunas bacterias metanogénicas son también capaces de usar el
hidrógeno para reducir el dióxido de carbono a metano (metanogénicas
hidrogenoclastas) según la reacción: Ec. 7
4H2 +CO2 Õ CH4 + 2 H2O
La metanogénesis es la etapa crítica en el proceso de degradación,
por las características de las bacterias que la llevan a cabo, y por ser la más
lenta de todo el proceso. En buena medida, la digestión anaerobia se ha de
33
llevar a cabo en las condiciones óptimas para el buen funcionamiento de
estas bacterias metanogénicas.
Actualmente está ampliamente aceptado que la degradación de la
materia orgánica sigue una distribución como la detallada, y que se muestra
resumida en la figura 1
FIGURA 1 Esquema de la ruta de degradación anaerobia .tratamiento avanzado de
aguas residuales industriales
Entre las ventajas más significativas del tratamiento anaerobio frente
al aerobio cabe destacar la alta eficacia de los sistemas, incluso en aguas
residuales de alta carga, el bajo consumo de energía, pequeña producción
de fangos y por tanto, pequeño requerimiento de nutrientes, así como su
34
eficacia ante alteraciones importantes de carga y posibilidad de grandes
periodos de parada sin alteración importante en la población bacteriana.
Sin embargo, como desventajas caben destacar la baja efectividad
en la eliminación de nutrientes y patógenos, generación de malos olores y la
necesidad de un post-tratamiento, generalmente aerobio, para alcanzar los
niveles de depuración demandados, así como los generalmente largos
periodos de puesta en marcha. El aporte significativo que establece el autor
es el equilibrio de la ración para La metanogénesis en tal sentido se debe
realizar los análisis de la actividad metanogenica para poder evaluar la
capacidad de transformación de la materia orgánica a metano
2.2.3. Carga de entrada del efluente
La ley orgánica del ambiente venezolana en su capítulo 1 articulo 3
expresa a los efecto de la ley define el concepto capacidad de carga: como el
Máximo valor posible de elementos o agentes internos o externos, que un
espacio geográfico o lugar determinado puede aceptar o soportar por un
período o tiempo determinado, sin que se produzcan daños, degradación o
impida la recuperación natural en plazos y condiciones normales o reduzca
significativamente sus funciones ecológicas.
Esta definición permite establecer parámetro de operaciones a los
proceso tratamiento de agua residuales como efluente a los proceso
biológico en reactores anaeróbico como un ecosistema capas de biodegradar
una cantidad limitada definida bajo previa evaluación los contaminantes que
estos pueda procesar de forma segura
G. Rivas define en el campo del tratamiento de las aguas residuales
es vital la importancia adquirir un criterio claro del papel que representa en
dos factores en la cargas, composición del despojo líquido, influencia que
35
ejerce el medio ambiente sobre los compuesto orgánicos que contienes. El
parámetro DBO constituye el valor mas adecuado para representar el
sustrato y los solidos totales volátiles o mejor el ácido desoxiribonucleico
Es fácil por ello imaginar la importancia que tiene el poder precisar en
cada caso particular, la magnitud de tal relación que la cual es convenida en
llamar carga procesal o carga orgánica del tratamiento. La necesidad de la
correlacionar ambos valores para ello es necesario establecer, a través de
los análisis de rutina requeridos en esos estudios, de igual forma el autor
define la muestra integrada como una muestra compuesta en la cual el
volumen dela muestra es proporcional al gasto instantáneo acusado por
emisario en el instante de la captación.
El autor utiliza como una de sus variables la DBO debido a que el
libro trata en su mayoría agua doméstica, pero para agua industriales utiliza
BQO Estas variables permite establecer a la investigación el tratamiento a
ser aplicado a las agua residuales, la pauta de las operaciones la a cual está
basada en la capacidad de operación que pueda recibir una planta de
tratamiento anaeróbica y sea capaz de procesar los compuestos orgánicos
definidos por el autor en el tratamiento de las aguas residuales
2.2.4. Carga de DQO
2.2.4.1. Demanda Química de Oxigeno (DQO)
G. Rivas 1978 en su libro tratamiento de agua residuales define la
demanda química de oxigeno (DQO) como una medida de la cantidad de
materia carbonosa contenida en los diferentes tipos de materia orgánica
presente en las aguas residuales, es utilizada al igual que la demanda
bioquímica de oxigeno (DBO) como una expresión del poder polucionar de
36
un agua. El valor de DQO en especial utilizado en aguas residuales
mayormente industriales, que contienen compuestos tóxicos a los
microorganismos responsables de la descomposición de esta materia
orgánica
La DQO está basada en el hecho de que todos los componentes
orgánicos pueden ser oxidados a dióxido de carbono y agua mediante la
acción en medio acido, de agentes fuertemente oxidante
2.2.5. Calculo de tiempo de residencia
El desarrollo del tratamiento anaerobio ha sido paralelo al desarrollo
del tipo de reactor donde llevar a cabo el proceso. Dado el bajo crecimiento
de las bacterias metanogénicas y la lentitud con la que llevan a cabo la
formación de metano, es necesario desarrollar diseños en los que se consiga
una alta concentración de microorganismos (SSV) en su interior si se quiere
evitar el utilizar reactores de gran tamaño. Para conseguirlo, habitualmente
es necesario que el tiempo de retención hidráulico (TRH) sea inferior al
tiempo de retención de sólidos (TRS) y esto se puede hacer por distintos
medios. A todos estos reactores se les denomina de alta carga, dado que
son los únicos que pueden tratar aguas con elevada carga orgánica de una
forma viable. Dando un repaso a los más utilizados, podemos hablar
Reactor de manto de lodos y flujo ascendente (UASB, Upflow
Anaerobic SludgeBlanket): Estos reactores solucionan el problema de
recirculación de lodos al aumentar la concentración de biomasa en el reactor
manteniéndola en su interior.
Estos reactores fueron desarrollados en Holanda, por el Prof.
Lettinga en la década de los 80. Se trata de un reactor cuyo lecho está
formado por gránulos de biomasa. Estos gránulos son porosos y con una
37
densidad poco mayor que la del líquido, con lo que se consigue un buen
contacto de éste con la biomasa.
Los reactores suelen tener en su parte superior un sistema de
separación gas-sólido-líquido, puesto que se acumula biogás alrededor de
las partículas, éstas manifiestan una tendencia a ascender separándose con
estos dispositivos. Se consigue una alta concentración de biomasa dentro del
reactor que conlleva una elevada velocidad de eliminación de materia
orgánica con rendimientos elevados de depuración. El agua residual se
introduce por la parte inferior, homogéneamente repartida y ascendiendo
lentamente a través del manto de lodos (gránulos).
Los principales problemas que tiene este tipo de reactor son: puesta
en marcha, ya que se ha de conseguir que se desarrollen gránulos lo más
estables posibles, la incidencia negativa que tiene el que el agua residual a
tratar contenga una gran cantidad de sólidos en suspensión y la deficiente
mezcla en la fase líquida que se logra.
Este último problema se soluciona de una forma eficaz recirculando
parte del gas producido e inyectándolo en la parte inferior de equipo,
consiguiendo una expansión del manto de lodos, y por lo tanto, una buena
mezcla. A estos reactores se les denomina EGSB (Expanded granular sludge
blanket). Habitualmente la relación altura/diámetro es mayor que para los
convencionales UASB siendo capaces de alcanzar mayores cargas
orgánicas (10-25 kg DQO/m3•día).
También recientemente se ha desarrollado un sistema semejante
denominado Internal Circulation (IC). Estos tipos de reactores han
conseguido una muy alta implantación en el mercado, mostrándose como los
más fiables para todo tipo de aguas residuales de alta carga, especialmente
las que tiene un bajo contenido de sólidos en suspensión
38
2.2.6. Selección del reactor
Para la selección del reactor anaeróbico de un proceso de
tratamiento de agua residuales es importen conocer el origen de los
reactores Upflow Anaerobic Sludge Blanket UASB Los fundamentos de los
reactores Upflow Anaerobic Sludge Blanket “U.A.S.B.” los cuales fueron
concebidos durante los años 1970, por el profesor Gatze Lettinga de la
Universidad de Wageningen en Holanda. Esta sigla se refiere a los
Reactores Anaerobios de Flujo Ascendente, o RAFA en su traducción
española.
La tecnología UASB fue desarrollada comercialmente durante los
años 1980 en Europa para el tratamiento de efluentes industriales, cuyas
temperaturas normalmente son tibias, propias de las fermentaciones
anaerobias, y en concentraciones de DBO superiores a 1.000 ppm. A mayor
concentración en DBO, mayor competitividad económica, versus las
tecnologías tradicionales de lodos activados.
2.2.7. Fundamento operacional
La remoción de materia orgánica constituye uno de los objetivos del
tratamiento de las aguas residuales, utilizándose en la mayoría de los casos
procesos biológicos. El mecanismo más importante para la remoción de la
materia orgánica presente en el agua residual, es el metabolismo bacteriano.
El metabolismo consiste en la utilización por parte de las bacterias,
de la materia orgánica como fuente de energía y carbono para generar nueva
biomasa. Cuando la materia orgánica es metabolizada, parte de ella es
trasformada químicamente a productos finales, en un proceso que es
acompañado por la liberación de energía llamado “Catabolismo”. Otro
39
proceso denominado “Anabolismo ó Síntesis” ocurre simultáneamente,
donde parte de la materia orgánica se transforma en nuevo material celular
El anabolismo es un proceso que consume energía y solamente es
viable si el catabolismo está ocurriendo para proporcionarle la energía
necesaria para la síntesis celular. Por otro lado, el catabolismo solo es
posible si existe la presencia de una población bacteriana viva.
El catabolismo se divide en dos procesos fundamentalmente
diferentes: (1) Catabolismo Oxidativo y (2) Catabolismo Fermentativo. El
catabolismo oxidativo es una reacción redox, donde la materia orgánica es el
reductor que es oxidada por un oxidante. En la práctica ese oxidante puede
ser el oxígeno, nitrato o sulfato. El catabolismo fermentativo se caracteriza
por el hecho de no haber presencia de un oxidante: el proceso resulta en un
reordenamiento de los electrones de la molécula fermentada de un modo tal
que se forman como mínimo dos productos. Generalmente son necesarias
varias fermentaciones secuénciales para que se formen productos
estabilizados.
Es necesario y de suma importancia el conocer el funcionamiento de
los reactores anaeróbico y la utilización de esta tecnología en la industria de
bebida la bebida venezolana, del tal forma que la evaluaciones técnicas de
los reactores se a través de los distintos niveles gerenciales de la
organización generando un consenso en la selección de la tecnología y el
reactor el cual represente la mayor conveniencia a la organización, no
dejando sola esa responsabilidad a las empresa que ofrecen las tecnología
En tal sentido la de desglosa los tipos de reactores en el mercado
internacional
2.3. TIPO DE REACTORES
40
Según publicación José L Sanz tratamiento biológico aguas
residuales realizo una publicación en la cual realiza una clasificación de los
tipos y características reactores anaeróbicos
Los reactores biológicos utilizados para el tratamiento de aguas
residuales pueden ser divididos en dos grandes grupos en base a tipo de
crecimiento microbiano:
1. de lecho fijo, formando biopelículas,
2. de crecimiento libre o suspendido.
En los primeros la biomasa está constituida por bacterias formando
una película sobre un soporte inerte, mientras que los segundos dependen
de que los microorganismos formen gránulos o flóculos en el reactor. Las
bacterias que crecen en suspensión deben de formar estructuras que las
permitan permanecer en el reactor y no ser lavadas con el efluente, y la
eficiencia del proceso depende en buena parte de la capacidad del inóculo
(lodos/residuos) para formarlas.
2.3.1. REACTORES CON LA BIOMASA NO UNIDA A SOPORTE
2.3.1.1. Reactor de mezcla completa (CSTR)
Es el digestor anaerobio más simple. Viene a ser un cultivo
microbiano continuo, con una entrada continua de medio y una salida
continua de residuos (agua tratada) y exceso de biomasa.
2.3.1.2. Reactor de contacto (ACP).
Se trata de un reactor de mezcla completa y un posterior decantador
para separar sólidos de líquidos, lo que permite reciclado de parte de la
biomasa.
41
2.3.1.3. Reactor anaerobio de flujo ascendente con lecho/manto de lodos (UASB)
La innovación técnica de este tipo de reactores reside en un
dispositivo situado en la parte superior del reactor (separador de tres fases-
GSS) que permite separar internamente la biomasa, el efluente tratado y el
biogás. Con ello se consigue acumular grandes cantidades de biomasa - muy
activa - que adopta la estructura de gránulos compactos con una elevada
capacidad de sedimentación. Es el más extendido a escala industrial.
2.3.1.4.Reactor anaerobio por lotes en serie (ASBR)
Tanto la alimentación como la decantación tienen lugar por lotes en
series discontinuas en un único reactor. La secuencia cíclica incluye cuatro
etapas: alimentación, reacción, sedimentación y vaciado.
2.3.1.5. Reactor anaerobio con deflectores (ABR)
Conceptualmente se podría considerar como una serie de reactores
UASB conectados en serie. Está formado por un único tanque con una serie
de deflectores o paneles internos verticales que fuerzan el paso del agua
entre ellos.
2.3.2. REACTORES CON LA BIOMASA UNIDA A UN SOPORTE
En ellos la biomasa se encuentra inmovilizada en, o alrededor de,
partículas o superficies inertes formando biopelículas.
2.3.2.1. Filtros anaerobios (AF)
La biomasa se encuentra unida a un medio inerte o atrapado en él. El
afluente atraviesa el reactor con flujo vertical, bien ascendente o
descendente. El tamaño de dichas partículas es relativamente grande y su
42
tasa de colonización por parte de las bacterias depende de la rugosidad,
porosidad, tamaño de poro, etc.
2.3.2.2. Biodiscos (ARBC)
En los RBC los microorganismos están unidos a un soporte ligero
formando una película. El soporte, constituido por una serie de discos
paralelos, se encuentra casi totalmente sumergido y gira lentamente sobre
un eje horizontal dentro del tanque cerrado por el que fluye el medio a tratar.
2.3.2.3. Reactores de contacto con soporte (CASBER)
Estos reactores son, en esencia, idénticos a los sistemas de contacto
pero con la incorporación de un medio inerte en el reactor. La cantidad de
material soporte es pequeña, sus dimensiones también lo son y tienen baja
velocidad de sedimentación.
2.3.2.4. Reactores de lecho fluido y lecho expandido (FB/EB)
Técnicamente, un reactor FEB es una estructura cilíndrica,
empaquetada hasta un 10% del volumen del reactor con un soporte inerte de
pequeño tamaño lo que permite la acumulación de elevadas concentraciones
de biomasa que forman películas alrededor de dichas partículas. La
expansión del lecho tiene lugar gracias al flujo vertical generado por un
elevado grado de recirculación. La velocidad ascensional es tal que el lecho
se expande hasta un punto en el que la fuerza gravitacional de descenso es
igual a la de fricción por arrastre.
De igual forma A Rodríguez, P Letón, R Rosal, M Dorado y Otros en
el libro tratamientos avanzados de aguas residuales industriales realizan una
revisión de la investigación según las líneas científicas abordadas, las
43
publicaciones se han divido en cuatro grupos: tratamientos convencionales,
tratamientos emergentes, determinación y cuantificación analítica de
contaminantes y otros (Fig. 2), correspondiendo a este último grupo,
fundamentalmente, aquellos artículos que analizan los impactos
socioeconómicos del tratamiento de aguas residuales
Figura 2 tratamientos convencionales, tratamientos emergentes tratamiento
avanzado de aguas residuales industriales
Como se puede observar en los últimos años es superior el número
de trabajos publicados sobre tecnologías emergentes (40,50%) que sobre
tecnologías convencionales (28,10%). Las publicaciones correspondientes a
tecnologías convencionales (Fig. 4.7) tratan principalmente sobre procesos
biológicos anaerobios (44,12%) mientras que las de procesos biológicos
aerobios son muy escasas (8,82%).
44
Figura 3 publicaciones tratamiento avanzado de aguas residuales industriales
En cuanto a la distribución de las publicaciones sobre tecnologías
avanzadas (Fig. 3), se puede observar como la gran mayoría de ellas
abordan las técnicas de oxidación avanzada (73,47%). El aporte para la
investigación es la proyección del crecimiento de la tecnología anaeróbica lo
cual brinda una oportunidad para la recuperación de los lodos generado en
exceso luego de alcanzar su producción máxima dentro del reactor,
generando una oportunidad para el desarrollo e implantación de la tecnología
en el Venezuela
2.4. Requerimiento para la recuperación de los lodos
2.4.1 Humano
45
El talento huma es necesario para alcanzar los objetivos planteada
en esta investigación en tal sentido que el personal seleccionado este
formado y capacitado bajo las siguientes definiciones
2.4.2. Gestión
Desde un punto de vista generalizado gestionar significa ejecutar,
lograr un éxito con medios adecuados (Corominas, 1995). Sin embargo,
desde un enfoque más empresarial Uribe (1997) la define como el manejo
estratégico de la organización para lo cual el gerente se encuentra con dos
variables, políticas y tecnológicas, y requiere de instrumentos tales como
visión sistemática de la organización, información, creatividad e innovación.
En cuanto a Chiavenato (1998), la define como aquella que se
encuentra en todo el proceso de toma de decisiones empresariales, y en un
aspecto critico de ella. Es el logro de un equilibrio entre las oportunidades y
el riesgo generados por los cambios en el entorno y la competencia de
manera que la empresa alcance la eficiencia y la eficacia al mismo tiempo.
En base a los conceptos anteriores, se puede decir que la gestión es
la toma de decisiones y el manejo estratégico dentro de un sistema u
organización que aseguren que los procesos generen resultados
satisfactorios (Logrando eficiencia y eficacia), dichos resultados se logran a
través del conocimiento, el ingenio y creatividad en conjunto con el manejo
del riesgo y entorno, comprometiendo al personal a líneas estratégicas de
planes ambientales de la empresa
2.4.3. Tecnológico
Gestión Tecnológica por Escorza y Valls (2005), señalan que la
gestión de la tecnología comprende todas las actividades de gestión
46
referentes a la identificación y obtención de tecnologías, la investigación, el
desarrollo y la adaptación de las nuevas tecnologías en la empresa, y
también la explotación de las tecnologías para la producción de bienes y
servicios. La gestión tecnológica incluye las tecnologías de productos y de
procesos, pero también las tecnologías utilizadas en las funciones de
dirección.
En resumen, como indica Gaynor (1999), la gestión de la tecnología
es la aplicación de un conjunto de prácticas que permiten establecer una
estrategia en materia de tecnología congruente con los planes de negocio. y
en complemento se toma a Vasconcello (1990) quien expone la gestión
tecnológica como el uso de las técnicas de administración con la finalidad de
asegurar que la tecnología sea utilizada como instrumento para el logro de
los objetivos de la organización.
A partir de lo expuesto por dichos autores, se pude señalar que la
gestión tecnológica en una empresa tiene por finalidad asegurar el uso de la
tecnología como instrumento para aumentar su eficiencia y eficacia, en este
sentido, la gestión tecnológica no solo se basa en asegurar que la tecnología
con la que se cuenta se utilice de forma adecuada, sino de la constante
evaluación y adquisición de nuevas tecnologías que promuevan la
competitividad.
El aporte de estas definiciones permite en inferir sobre la tecnología
de los lodos anaeróbicos y el manejo adecuado de su tecnología atreves de
análisis de control establecidos por los fabricantes de los reactores
anaeróbico como solido suspendido volátiles (ssv), actividad metanogenica,
DQO, PH , observación a través del microscopio para sus operaciones entre
otros, tal el que el personal que realice las operaciones posea asimilación
tecnológica de las variables operacionales
47
Según experiencia en la aplicación de esta definición en una
publicación de la Revista Iberoamericana de Ciencias con el artículo
Arranque de un reactor anaerobio, con aguas residuales de destilería de
alcohol de caña C. Villalobos de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros
de Caminos, Canales y Puertos en la Universidad Politécnica de Madrid
Madrid, España efectuó un trabajo en el cual se puede observar el
comportamiento de crecimiento de los floculo Lo expuesto Villalobos en su
trabajo permite establecer una de las dimensión atreves de los indicadores
de control establecidos el cual se encuentra de forma cónsona para esta
técnica y su implantación de la metodología para la recuperación de los lodos
anaeróbico bajo el aporte de estas definiciones
2.4.4. Asimilación tecnológica
La Asimilación Tecnológica es la actividad intencional y sistemática
de captación, difusión y aplicación de información tecnológica. Cuando el
aprendizaje implique un acto intencional, planificado y sistemático, por medio
del aprender contratando, buscando o cambiando, que conlleve a la inversión
de recursos para generar capacidad tecnológica, estaremos en presencia de
un proceso de asimilación tecnológica (Neuman. 2002).
Por su parte, Paredes (2007) define la asimilación de la tecnología
como " El proceso de aprendizaje y de aprovechamiento racional del recurso
tecnológico con el que se cuenta". Bajo esta concepción. Cabrera (2007)
define la asimilación tecnológica como un proceso de aprovechamiento
racional y sistemático del conocimiento por el cual el que adquiere una
tecnología.
Por lo tanto, se puede decir que hay asimilación cuando el que
cuenta con una tecnología profundiza en su conocimiento y la maneja con
48
mayor rapidez y seguridad. La asimilación tecnológica permite a los
individuos ser más productivos al manejar de forma óptima las tecnologías.
Todo estos proceso se requieren que el personal que esté involucrado dentro
de las operaciones de los reactores anaeróbico la pongan en práctica al
momento de la transferencia tecnología que realizan los fabricantes durante
el arranque y manejo de operación luego de la puesta en marcha
2.4.5. Definición de Adaptación tecnológica
La adaptación tecnológica es una de las funciones básicas de la
gestión tecnológica, entendiéndose como función las operaciones esenciales
que se realizan dentro de la gerencia de tecnología. El término adaptación se
refiere a la modificación de una tecnología para ser utilizada bajo condiciones
distintas de operación de las que determinaron el diseño original. Medellín
(1994)
La adaptación tecnológica, como la refiere Pérez (1995), es el
proceso a través del cual se adecua la tecnología a una serie de condiciones
como la capacidad, la situación física del lugar de instalación, recursos
humanos y materiales disponibles distintos a los que determina su diseño
original; es decir, se modifica una tecnología para ser utilizada bajo
condiciones distintas de operación de las que determinaron el diseño original.
La eficiente adaptación de tecnología se realiza a través de las
siguientes actividades: apoyo a la ingeniería inversa; al rediseño de equipos,
proceso o producto; a la adecuación de ingeniería básica o de detalle; a la
capacitación del personal; a la elaboración de planes y programas de calidad
y la optimización de procesos. El éxito de una adaptación depende del
conocimiento de las diferencias básicas entre las condiciones locales y las ya
49
existentes en el lugar de origen de la tecnología. Espinoza, Mujica y Rincón
(2006)
En este sentido, la adaptación tecnológica se da lugar cuando una
tecnología existente se somete a modificaciones con el objetivo de adaptarla
a un entorno o necesidad específica, la misma parte del principio de que un
sistema no solo en capaz de cumplir objetivos propuestos en su diseño, sino
también objetivos potenciales que se deriven de uso o modificación.
2.4.6. Económico
La Guía de los Fundamentos de la Dirección de Proyectos (Guía del
PMBOK®) en su Tercera Edición 2004 Project Management Institute, Four
Campus Boulevard, Newtown Square establece en lo económico que los
costes de las actividades del cronograma se estiman para todos los recursos
que sea cargarán al proyecto. Esto incluye, entre otros, la mano de obra, los
materiales, los equipos, los servicios y las instalaciones, así como categorías
especiales tales como una asignación por inflación o un coste por
contingencia.
La estimación de costes de una actividad del cronograma es una
evaluación cuantitativa de los costes probables de los recursos necesarios
para completar la actividad del cronograma. Si la organización ejecutante no
tiene estimadores de costes de proyectos formalmente formados, el equipo
del proyecto deberá proporcionar los recursos y la experiencia para llevar
acabo las actividades de estimación de costes del proyecto.
Con afinidad a la postura de la guia de PMBOK se requiere a la
asignación de recursos económico a partidas establecida en las estructura
50
de costo de las actividades económicas de la elaboración de bebidas para el
tratamiento de sus vertidos líquidos durante un ejercicio fiscal establecido,
enfocando como un proyecto donde los recursos son asignado apartidas y
controles de gasto para cubrir la necesidades del tratamiento de las aguas
residuales
Vera Puerto (1999) establece un indicador económico en la
recuperación a partir de la transformación de la materia orgánica contenida
en el agua residual a metano, subproducto del tratamiento anaeróbico, en
este sentido, se estima que se pueden producir 0,35 m3 de metano por
kilogramo de material orgánico medido como DQO (Demanda Química de
Oxígeno). El metano producido posee un poder energético de 36.500 KJ por
metro cúbico, el que puede ser aprovechado para calefaccionar o para
producir energía eléctrica generando un ahorro económico
2.4.7. Legales
A continuación se establece algunos basamento legales, los cuales
brinda un marco jurídico donde se pueda soportar la investigación sin excluir
otros que pudiesen aportar un valor agregado para la metodología para la
recuperación de lodos activados anaeróbicos generados durante el
tratamiento de agua residuales industriales de la bebida en Venezuela
2.4.7.1. LEY ORGÁNICA DE CIENCIA, TECNOLOGÍA E INNOVACIÓN
Establece como objeto de esta Ley los lineamientos y el maraco
jurídico para la implantación, ejecución y supervisión; en tal sentido el aporte
para la investigación metodología y recuperación de lodos activados en la
51
industria de bebidas en Venezuela forma parte fundamental los siguientes
artículos
Artículo 1.
La presente Ley tiene por objeto desarrollar los principios
orientadores que en materia de ciencia, tecnología e innovación y sus
aplicaciones, establece la Constitución de la República Bolivariana de
Venezuela, organizar el Sistema Nacional de Ciencia, Tecnología e
Innovación, definir los lineamientos que orientarán las políticas y estrategias
para la actividad científica, tecnológica, de innovación y sus aplicaciones, con
la implantación de mecanismos institucionales y operativos para la
promoción, estímulo y fomento de la investigación científica, la apropiación
social del conocimiento y la transferencia e innovación tecnológica, a fin de
fomentar la capacidad para la generación, uso y circulación del conocimiento
y de impulsar el desarrollo nacional.
Interés Público
Artículo 2.
Las actividades científicas, tecnológicas, de innovación y sus
aplicaciones son de interés público y de interés general.
Sujetos de esta Ley
Artículo 3.
Forman parte del Sistema Nacional de Ciencia Tecnología e
Innovación, las instituciones públicas o privadas que generen y desarrollen
conocimientos científicos y tecnológicos, como procesos de innovación y las
personas que se dediquen a la planificación, administración, ejecución y
aplicación de actividades que posibiliten la vinculación efectiva entre la
52
ciencia, la tecnología y la sociedad. A tal efecto, los sujetos que forman parte
del Sistema son:
1. El Ministerio de Ciencia y Tecnología, sus organismos adscritos y las
entidades tuteladas por éstos, o aquéllas en las que tengan participación.
2. Las instituciones de educación superior y de formación técnica, academias
nacionales, colegios profesionales, sociedades científicas, laboratorios y
centros de investigación y desarrollo, tanto públicos como privados.
3. Los organismos del sector privado, empresas, proveedores de servicios,
insumos y bienes de capital, redes de información y asistencia que sean
incorporados al Sistema.
4. Las unidades de investigación y desarrollo, así como las unidades de
tecnologías de información y comunicación de todos los organismos
públicos.
5. Las personas públicas o privadas que realicen actividades de ciencia,
tecnología, innovación y sus aplicaciones.
Ámbito de Acción
Artículo 4.
De acuerdo con esta Ley, las acciones en materia de ciencia,
tecnología, innovación y sus aplicaciones, estarán dirigidas a:
1. Formular, promover y evaluar planes nacionales que en materia de
ciencia, tecnología, innovación y sus aplicaciones, se diseñen para el corto,
mediano y largo plazo.
2. Estimular y promover los programas de formación necesarios para el
desarrollo científico y tecnológico del país.
53
3. Establecer programas de incentivos a la actividad de investigación y
desarrollo y a la innovación tecnológica.
4. Concertar y ejecutar las políticas de cooperación internacional requeridas
para apoyar el desarrollo del Sistema Nacional de Ciencia, Tecnología e
Innovación.
5. La coordinación intersectorial de los demás entes y organismos públicos
que se dediquen a la investigación, formación y capacitación científica y
tecnológica, requeridas para apoyar el desarrollo y adecuación del Sistema
Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación.
6. Impulsar el fortalecimiento de una infraestructura adecuada y el
equipamiento para servicios de apoyo a las instituciones de investigación y
desarrollo y de innovación tecnológica.
7. Estimular la capacidad de innovación tecnológica del sector productivo,
empresarial y académico, tanto público como privado.
8. Estimular la creación de fondos de financiamiento a las actividades del
Sistema Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación.
9. Desarrollar programas de valoración de la investigación a fin de facilitar la
transferencia e innovación tecnológica.
10. Impulsar el establecimiento de redes nacionales y regionales de
cooperación científica y tecnológica.
11. Promover mecanismos para la divulgación, difusión e intercambio de los
resultados de investigación y desarrollo y de innovación tecnológica
generados en el país.
12. Crear un Sistema Nacional de Información Científica y Tecnológica.
54
13. Promover la creación de instrumentos jurídicos para optimizar el
desarrollo del Sistema Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación.
14. Estimular la participación del sector privado, a través de mecanismos que
permitan la inversión de recursos financieros para el desarrollo de las
actividades científicas, tecnológicas, de innovación y sus aplicaciones.
Actividades de Ciencia, Tecnología, Innovación y sus Aplicaciones
Artículo 5.
Las actividades de ciencia, tecnología, innovación y sus aplicaciones,
así como, la utilización de los resultados, deben estar encaminadas a
contribuir con el bienestar de la humanidad, la reducción de la pobreza, el
respeto a la dignidad, a los derechos humanos y la preservación del
ambiente.
Ética, Probidad y buena Fe
Artículo 6.
Los organismos públicos o privados, así como las personas naturales
y jurídicas, deberán ajustar sus actuaciones y actividades inherentes a la
presente Ley, a los principios de ética, probidad y buena fe que deben
predominar en su desempeño, en concordancia con la salvaguarda de los
derechos humanos y al logro de los fundamentos enunciados en el artículo 5
de esta Ley.
Principios Bioéticos
Artículo 7.
El Ejecutivo Nacional, mediante los organismos competentes, velará
por el adecuado cumplimiento de los principios bioéticos y ambientales en el
desarrollo de la investigación científica y tecnológica, de conformidad con las
55
disposiciones de carácter nacional y los acuerdos internacionales suscritos
por la República.
Comisiones de Ética, Bioética y Biodiversidad
Artículo 8
El Ministerio de Ciencia y Tecnología propiciará la creación de
comisiones multidisciplinarias de ética, bioética y biodiversidad, que se
ocuparán de definir los aspectos inherentes a los artículos 6 y 7 de esta Ley,
a través de la propuesta de códigos de ética, bioética y de protección del
ambiente, relativos a la práctica científica, tecnológica y de innovación
2.4.7.2. LEY ORGÁNICA DEL AMBIENTE
Capítulo I Disposiciones Generales
Artículo 1
Esta Ley tiene por objeto establecer las disposiciones y los principios
rectores para la gestión del ambiente, en el marco del desarrollo sustentable
como derecho y deber fundamental del Estado y de la sociedad, para
contribuir a la seguridad y al logro del máximo bienestar de la población y al
sostenimiento del planeta, en interés de la humanidad.
De igual forma, establece las normas que desarrollan las garantías y
derechos constitucionales a un ambiente seguro, sano y ecológicamente
equilibrado.
Gestión del Ambiente
Artículo 2
A los efectos de la presente Ley, se entiende por gestión del
ambiente el proceso constituido por un conjunto de acciones o medidas
56
orientadas a diagnosticar, inventariar, restablecer, restaurar, mejorar,
preservar, proteger, controlar, vigilar y aprovechar los ecosistemas, la
diversidad biológica y demás recursos naturales y elementos del ambiente,
en garantía del desarrollo sustentable
Artículo 3
A los efectos de la presente Ley, se entenderá por:
Ambiente: Conjunto o sistema de elementos de naturaleza física, química,
biológica o socio cultural, en constante dinámica por la acción humana o
natural, que rige y condiciona la existencia de los seres humanos y demás
organismos vivos, que interactúan permanentemente en un espacio y tiempo
determinado.
Ambiente seguro, sano y ecológicamente equilibrado: Cuando los elementos
que lo integran se encuentran en una relación de interdependencia armónica
y dinámica que hace posible la existencia, transformación y desarrollo de la
especie humana y demás seres vivos.
Aprovechamiento sustentable: Proceso orientado a la utilización de los
recursos naturales y demás elementos de los ecosistemas, de manera
eficiente y socialmente útil, respetando la integridad funcional y la capacidad
de carga de los mismos, en forma tal que la tasa de uso sea inferior a la
capacidad de regeneración.
Auditoría ambiental: Instrumento que comporta la evaluación sistemática,
documentada, periódica y objetiva realizada sobre la actividad sujeta a
regulación, para verificar el cumplimiento de las disposiciones establecidas
en esta Ley y demás normas ambientales.
57
Bienestar social: Condición que permite al ser humano la satisfacción de sus
necesidades básicas, intelectuales, culturales y espirituales, individuales y
colectivas, en un ambiente sano, seguro y ecológicamente equilibrado.
Calidad del ambiente: Características de los elementos y procesos naturales,
ecológicos y sociales, que permiten el desarrollo, el bienestar individual y
colectivo del ser humano y la conservación de la diversidad biológica.
Capacidad de carga: Máximo valor posible de elementos o agentes internos
o externos, que un espacio geográfico o lugar determinado puede aceptar o
soportar por un período o tiempo determinado, sin que se produzcan daños,
degradación o impida la recuperación natural en plazos y condiciones
normales o reduzca significativamente sus funciones ecológicas.
Compensación: Trabajos realizados o por realizar por el responsable de una
afectación de carácter permanente o temporal, con el propósito de
compensar los daños o alteraciones ocasionadas a los recursos naturales.
Contaminación: Liberación o introducción al ambiente de materia, en
cualquiera de sus estados, que ocasione modificación al ambiente en su
composición natural o la degrade.
Contaminante: Toda materia, energía o combinación de éstas, de origen
natural o antrópico, que al liberarse o actuar sobre la atmósfera, agua, suelo,
flora, fauna o cualquier otro elemento del ambiente, altere o modifique su
composición natural o la degrade.
Control ambiental: Conjunto de actividades realizadas por el Estado
conjuntamente con la sociedad, a través de sus órganos y entes
competentes, sobre las actividades y sus efectos capaces de degradar el
ambiente.
58
Daño ambiental: Toda alteración que ocasione pérdida, disminución,
degradación, deterioro, detrimento, menoscabo o perjuicio al ambiente o a
alguno de sus elementos.
Desarrollo sustentable: Proceso de cambio continuo y equitativo para lograr
el máximo bienestar social, mediante el cual se procura el desarrollo integral,
con fundamento en medidas apropiadas para la conservación de los recursos
naturales y el equilibrio ecológico, satisfaciendo las necesidades de las
generaciones presentes sin comprometer las generaciones futuras.
Diagnóstico: Determinación, en un momento dado del estado del ambiente,
las especies, poblaciones, ecosistemas, de la diversidad biológica y demás
recursos naturales y elementos que lo integran, sus restricciones y
potencialidades de uso.
Ecosistema: Sistema complejo y dinámico de componentes biológicos,
abióticos y energía que interactúan como una unidad fundamental.
Educación ambiental: Proceso continuo, interactivo e integrador, mediante el
cual el ser humano adquiere conocimientos y experiencias, los comprende y
analiza, los internaliza y los traduce en comportamientos, valores y actitudes
que lo preparen para participar protagónicamente en la gestión del ambiente
y el desarrollo sustentable.
Estudio de impacto ambiental y socio cultural: Documentación técnica que
sustenta la evaluación ambiental preventiva y que integra los elementos de
juicio para tomar decisiones informadas con relación a las implicaciones
ambientales y sociales de las acciones del desarrollo.
Evaluación de impacto ambiental: Es un proceso de advertencia temprana
que opera mediante un análisis continuo, informado y objetivo que permite
identificar las mejores opciones para llevar a cabo una acción sin daños
59
intolerables, a través de decisiones concatenadas y participativas, conforme
a las políticas y normas técnicas ambientales.
Gestión del ambiente: Todas las actividades de la función administrativa, que
determinen y desarrollen las políticas, objetivos y responsabilidades
ambientales y su implementación, a través de la planificación, el control, la
conservación y el mejoramiento del ambiente.
Guardería ambiental: Acción de vigilancia y fiscalización de las actividades
que, directa o indirectamente, puedan incidir sobre el ambiente para la
verificación del cumplimiento de las disposiciones relativas a la conservación
de un ambiente sano, seguro y ecológicamente
Equilibrado.
Restablecer: Aplicación de un conjunto de medidas y acciones a objeto de
restaurar las características de los elementos del ambiente que han sido
alteradas o degradadas, por un daño ambiental de origen antrópico o natural.
Artículo 4
1. Corresponsabilidad: Deber del Estado; la sociedad y las personas de
conservar un ambiente sano, seguro y ecológicamente equilibrado.
2. Prevención: Medida que prevalecerá sobre cualquier otro criterio en la
gestión del ambiente.
3. Precaución: La falta de certeza científica no podrá alegarse como razón
suficiente para no adoptar medidas preventivas y eficaces en las actividades
que pudiesen impactar negativamente el ambiente.
4. Participación ciudadana: Es un deber y un derecho de todos los
ciudadanos la participación activa y protagónica en la gestión del ambiente.
60
5. Tutela efectiva: Toda persona tiene derecho a exigir acciones rápidas y
efectivas ante la administración y los tribunales de justicia, en defensa de los
derechos ambientales.
6. Educación ambiental: La conservación de un ambiente sano, seguro y
ecológicamente equilibrado debe ser un valor ciudadano, incorporado en la
educación formal y no formal.
7. Limitación a los derechos individuales: los derechos ambientales
prevalecen sobre los derechos económicos y sociales, limitándolos en los
términos establecidos en la Constitución de la República Bolivariana de
Venezuela y las leyes especiales.
8. Responsabilidad en los daños ambientales: La responsabilidad del daño
ambiental es objetiva y su reparación será por cuenta del responsable de la
actividad o del infractor.
9. Evaluación de impacto ambiental: Todas las actividades capaces de
degradar el ambiente deben ser evaluadas previamente a través de un
estudio de impacto ambiental y socio cultural.
10. Daños ambientales: Los daños ocasionados al ambiente se consideran
daños al patrimonio público.
TÍTULO VIII, INCENTIVOS ECONÓMICOS Y FISCALES
Capítulo I
Disposiciones Generales
Establecimiento de los incentivos
Artículo 102
El Estado establecerá los incentivos económicos y fiscales que se
otorgaran a las personas naturales y jurídicas que efectúen inversiones para
61
conservar el ambiente en los términos establecidos en la presente Ley, en
las leyes que la desarrollen y en las normas técnicas ambientales, a fin de
garantizar el desarrollo sustentable.
Fines de los incentivos
Artículo 103
Los incentivos económicos y fiscales estarán dirigidos a:
1. Estimular aquellas actividades que utilicen tecnologías limpias o
mecanismos técnicos que generen valores menores que los parámetros
permisibles, modifiquen beneficiosamente o anulen el efecto de
contaminantes al ambiente.
2. Promover el empleo de nuevas tecnologías limpias, sistemas de gestión
ambiental y prácticas conservacionistas.
3. Fomentar el aprovechamiento integral de los recursos naturales.
4. Establecer programas y proyectos de reforestación y aforestación.
5. Todas aquéllas que determinen las leyes especiales.
Identificación de los incentivos económicos y fiscales
Artículo 104
Los incentivos económicos y fiscales a que se refiere este Título son:
1. Sistema crediticio financiado por el Estado.
2. Exoneraciones del pago de impuestos, tasas y contribuciones.
3. Cualquier otro incentivo económico y fiscal legalmente establecido.
Otorgamiento de exoneraciones
62
Artículo 105
El Presidente o Presidenta de la República Bolivariana de Venezuela,
mediante decreto, oída la opinión favorable de la Autoridad Nacional
Ambiental y de la Administración Tributaria Nacional, podrá otorgar las
exoneraciones a que se refiere el Artículo anterior.
Promoción de incentivos y reconocimientos
Artículo 106
El Estado promoverá el establecimiento de incentivos y,
reconocimientos a los esfuerzos emprendidos por la población, en forma
colectiva o particular, relativa a la generación de información orientada a la
conservación de un ambiente sano, seguro y ecológicamente equilibrado.
Incentivos estadales y municipales
Artículo 107
Las autoridades estadales y municipales, dentro del ámbito de sus
competencias, podrán establecer incentivos fiscales y económicos en función
de lo establecido en el presente Título.
2.5. Pasos de la metodología
2.5.1 Proyección de generación de lodo anaeróbico
Durante la ejecución de un proyecto industrial de construcción de una
planta de tratamiento de lodo anaeróbico o en las operaciones normales de
la misma se debería plantear la generación la proyección de lodo anaeróbico,
a través de la Gestión de los Riesgos ya que podemos definir la generación
de lodos con un proyecto a largo del tiempo debido a su lenta producción y
63
evaluar través de una comparación de lo estimado a generar con la
producción real de lodo
El Pmbok (2008) define La Gestión de los Riesgos del Proyecto,
incluye los procesos relacionados con llevar a cabo la planificación de la
gestión, la identificación, el análisis, la planificación de respuesta a los
riesgos, así como su monitoreo y control en un proyecto. Los objetivos de la
Gestión de los Riesgos del Proyecto son aumentar la probabilidad y el
impacto de eventos positivos, y disminuir la probabilidad y el impacto de
eventos negativos para el proyecto.
2.5.2. Planificar la Gestión de Riesgos
Es el proceso por el cual se define cómo realizar las actividades de
gestión de los riesgos para un proyecto.
2.5.3. Identificar los Riesgos
Es el proceso por el cual se determinan los riesgos que pueden
afectar el proyecto y se documentan sus características.
2.5.3.1. Realizar el Análisis Cualitativo de Riesgos
Es el proceso que consiste en priorizar los riesgos para realizar otros
análisis o acciones posteriores, evaluando y combinando la probabilidad de
ocurrencia y el impacto de dichos riesgos.
2.5.3.2. Realizar el Análisis Cuantitativo de Riesgos
Es el proceso que consiste en analizar numéricamente el efecto de
los riesgos identificados sobre los objetivos generales del proyecto.
2.5.4. Planificar la Respuesta a los Riesgos
64
Es el proceso por el cual se desarrollan opciones y acciones para
mejorar las oportunidades y reducir las amenazas a los objetivos del
proyecto.
2.5.5. Monitorear y Controlar los Riesgos
Es el proceso por el cual se implementan planes de respuesta a los
riesgos, se rastrean los riesgos identificados, se monitorean los riesgos
residuales, se identifican nuevos riesgos y se evalúa la efectividad del
proceso contra riesgos a través del proyecto. Estos procesos interactúan
entre sí y con los procesos de las otras áreas de conocimiento.
Cada proceso puede implicar el esfuerzo de una o más personas,
dependiendo de las necesidades del proyecto. Cada proceso se ejecuta por
lo menos una vez en cada proyecto y en una o más fases del proyecto, en
caso de que el mismo esté dividido en fases. Aunque los procesos se
presentan aquí como elementos diferenciados con interfaces bien definidas,
en la práctica se superponen e interactúan de formas que no se detallan
aquí. Las interacciones de los procesos se abordan en detalle en el Capítulo
3, Procesos de Dirección de Proyectos para un Proyecto.
Los riesgos de un proyecto se ubican siempre en el futuro. Un riesgo
es un evento o condición incierta que, si sucede, tiene un efecto en por lo
menos uno de los objetivos del proyecto. Los objetivos pueden incluir el
alcance, el cronograma, el costo y la calidad. Un riesgo puede tener una o
más causas y, si sucede, uno o más impactos.
Una causa puede ser un requisito, un supuesto, una restricción o una
condición que crea la posibilidad de consecuencias tanto negativas como
positivas. Por ejemplo, las causas podrían ser el requisito de obtener un
permiso ambiental para realizar el trabajo, o contar con una cantidad limitada
65
de personal asignado para el diseño del proyecto. El evento de riesgo es que
la agencia que otorga el permiso puede tardar más de lo previsto en emitir el
permiso o, en el caso de una oportunidad, que la cantidad limitada de
personal disponible asignado al proyecto pueda terminar el trabajo a tiempo
y, por consiguiente, realizar el trabajo con una menor utilización de recursos.
Si alguno de estos eventos inciertos se produce, puede haber un
impacto en el costo, el cronograma o el desempeño del proyecto. Las
condiciones de riesgo podrían incluir aspectos del entorno del proyecto o de
la organización que pueden contribuir a poner en riesgo el proyecto, tales
como prácticas deficientes de dirección de proyectos, la falta de sistemas de
gestión integrados, la concurrencia de varios proyectos o la dependencia de
participantes externos que no pueden ser controlados.
Los riesgos del proyecto tienen su origen en la incertidumbre que
está presente en todos los proyectos. Los riesgos conocidos son aquéllos
que han sido identificados y analizados, lo que hace posible planificar
respuestas para tales riesgos.
Los riesgos desconocidos específicos no pueden gestionarse de
manera proactiva, lo que sugiere que el equipo del proyecto debe crear un
plan de contingencia. Un riesgo del proyecto, que ha ocurrido, también puede
considerarse un problema. Las organizaciones perciben los riesgos como el
efecto de la incertidumbre sobre los objetivos del proyecto y de la
organización. Las organizaciones y los interesados están dispuestos a
aceptar diferentes niveles de riesgo.
Esto se conoce como tolerancia al riesgo. Los riesgos que
constituyen una amenaza para el proyecto pueden aceptarse si se
encuentran dentro de los límites de tolerancia y si están en equilibrio con el
beneficio que puede obtenerse al tomarlos. Por ejemplo, la adopción de un
66
cronograma de ejecución rápida (Sección 6.5.2.7) es un riesgo que se corre
para obtener el beneficio de una fecha de finalización más temprana.
Las personas y los grupos adoptan actitudes frente al riesgo que
influencian la forma en que responden a ellos. Estas actitudes frente al riesgo
son motivadas por la percepción, las tolerancias y otras predisposiciones,
que deben hacerse explícitas siempre que sea posible. Debe desarrollarse
un método coherente en materia de riesgos para cada proyecto, y la
comunicación sobre el riesgo y su gestión debe ser abierta y honesta. Las
respuestas a los riesgos reflejan el equilibrio percibido por una organización
entre tomar y evitar los riesgos.
Para tener éxito, la organización debe comprometerse a tratar la
gestión de riesgos de una manera proactiva y consistente a lo largo del
proyecto. Debe hacerse una elección consciente a todos los niveles de la
organización para identificar activamente y perseguir una gestión eficaz
durante la vida del proyecto.
Los riesgos existen desde el momento en que se concibe un
proyecto. Avanzar en un proyecto sin adoptar un enfoque proactivo en
materia de gestión de riesgos aumenta el impacto que puede tener la
materialización de un riesgo sobre el proyecto y que, potencialmente, podría
conducirlo al fracaso
El aporte del Pmbok (2008) en su capítulo análisis del riesgo brinda
a la investigación la formulación de un procedimiento el cual permitirán
establecer los riesgos asociado a la metodología para la utilización de los
lodos anaeróbicos generado el tratamiento de agua residual en la industria
de la bebida como un proyecto , estos lodos son de crecimiento muy lento y
susceptible a perturbaciones pero vitales para el tratamientos de los
efluentes industriales generado en los procesos productivo dentro de la
67
industria de la bebida en Venezuela; en tal sentido su disponibilidad se
traduce como una limitante para las operaciones de la PTAR
2.6. Cinética de crecimiento biológico
2.6.1. Reproducción de los microorganismos
Las características de las bacterias y microorganismos y el porqué de
la importancia de tener un medio ambiente adecuado para su desarrollo y
crecimiento. El control de parámetros como pH, temperatura, nutrientes,
elementos traza, son determinantes para este fin.
Una vez que los microorganismos se han aclimatado y disponen de
todos los medios que se requieren para su crecimiento, estos consumen la
materia orgánica que se encuentra presente en las aguas residuales a
depurar. Cuanto mayor sea el número de microorganismos, mayor es la
velocidad a la cual es utilizado el alimento o sustrato. Para óptimos
resultados, debe tenerse un control en la velocidad de crecimiento y
reproducción de las bacterias, para lo cual es necesario estudiar la cinética
de crecimiento biológico.
2.6.1.1. Crecimiento logarítmico en cultivos por lotes
En cultivos por lotes, tal y como se ha descrito con anterioridad,
existe una fase de crecimiento, llamada fase de crecimiento logarítmico. La
velocidad de crecimiento para esta fase es directamente proporcional a la
concentración de las células y está dada por la siguiente Ec:
68
rg =Velocidad o tasa de crecimiento bacteriano en la fase de crecimiento
logarítmico
µ =Velocidad específica de crecimiento
X=concentración de microorganismos
2.6.1.2. Crecimiento con sustrato limitado
Si el sistema tiene un limitante y este es el sustrato, una vez que éste
empiece a escasear el cultivo de microorganismos termina de crecer, por lo
que su crecimiento tiene un límite. En un cultivo continuo su crecimiento
también es limitado, y el comportamiento del cultivo de microorganismos,
sigue experimentalmente la siguiente relación propuesta por Monod en la Ec.
9:
µ = Velocidad especifica de crecimiento
µm = máxima velocidad de crecimiento
Ks = Constante promedio de velocidad. Concentración de sustrato a la mitad
del máximo de velocidad de crecimiento. masa/unidad de volumen
S=Concentración del sustrato. masa/unidad de volumen
Sustituyendo (1) en (2) tenemos: en la Ec.10
69
2.6.1.3. Crecimiento celular y utilización del sustrato
En un cultivo celular por lotes, tal como el que se ha descrito
anteriormente, una porción del sustrato es empleado en la producción de
más material celular y el resto es oxidado a productos terminales orgánicos e
inorgánicos. Para un medio específico, ha sido observado que para un
sustrato determinado, la producción de nuevas células tiene un valor
constante y este valor es reproducible, por lo que la siguiente ecuación
relaciona la velocidad de utilización de sustrato y la velocidad de crecimiento
de la Ec. 11
Y=Coeficiente de máximo rendimiento medido durante un periodo finito
en la fase de crecimiento logarítmico. Se define como la masa de células
formadas/masa de sustrato consumidos.
rsu=Velocidad de utilización del sustrato. Masa/unidad de volumen × tiempo.
70
Figura 4: Velocidad de crecimiento celular y concentración de sustrato para determinación de las constantes de crecimiento biológico de la ecuación de Monod.
Sustituyendo (4) en (3) por la Ec. 12
El término µm/Y=k, donde k es definida como la máxima velocidad de
utilización de sustrato por unidad de masa de microorganismos. La ecuación
(5) queda de la forma:
2.7. Extracción de lodo
Pacheco J. et al / Ingeniería 7-1 (2003) pag (21-25) Arranque de un
reactor anaerobio En este estudio se midieron las relaciones de
71
AGV/Alcalinidad, la relación alfa que es la alcalinidad a diferentes valores de
pH y la relación alimento microorganismos (A/M) como parámetros
indicadores de la marcha del arranque y los resultados obtenidos nos
indicaron que los dos primeros indicadores se mantuvieron en rangos
óptimos,
No así la relación A/M que tuvo valores demasiado altos cuando su
valor debía ser cercano a uno, lo que nos condujo a concluir que se requería
mucho más inóculo del usado para un arranque exitoso
El arranque de cualquier reactor anaerobio es lento, debido a la baja
producción de biomasa en relación al sustrato consumido, (Y = 0.18 Kg SSV
/Kg DQO removida) por lo que es conveniente la inoculación. Sin embargo la
inoculación y el arranque pueden requerir un alto grado de experiencia y
conocimiento. Lo anterior es particularmente cierto cuando no se cuenta con
inóculos adecuados o adaptados, caso muy común en México (López et al,
2000).
Desde que se inicia el arranque hasta que se considera se ha
alcanzado la estabilidad del proceso, lo más importante es la retención de
biomasa viable dentro del reactor y su posterior acumulación, aspecto que
tiene mucho que ver con la formación de gránulos o “pellets” con tamaños
ideales entre 1 y 3 mm de diámetro. La formación de estos gránulos es una
característica que distingue a los sistemas de fermentación metanogénica de
flujo ascendente, de los otros sistemas anaerobios (Castro et al, 1999; López
et al 2000).
El aporte de Pacheco J. et al / Ingeniería 7-1 (2003) en el cual define
a los reactor anaerobio en su característica de crecimiento lento de los lodos,
debido a la baja producción de biomasa en relación al sustrato consumido,
en la ecuación (Y = 0.18 Kg SSV /Kg DQO removida) donde permite ver el
comportamiento de crecimiento de lodos anaeróbicos bajo la relación
72
propuesta por Monod definiendo un valor a la constate K = 0,18. El cual
permite ver el crecimiento con respecto al sustrato de alimentación a lo largo
del tiempo permitiendo proyectar en condiciones operacionales definida el
momento de extracción de los lodos para su venta o sin afectar el tratamiento
operación de los reactores; la semejanza con la investigación es La
extracción la cual está sujeta a la experiencia y formación del personal bajo
estos criterios.
2.8. Almacenamiento temporal
Las empresa PaQues y GWE brinda asesoría de diseño en la
construcción de planta nuevas y actualizaciones tecnológica a planta en
operaciones, realizan los diseños bajo el requerimiento de la necesidades de
la industria requiera o exigencia específica para un caso especifico. Para el
caso de almacenamiento temporal de lodo anaeróbico generado en exceso
en la industria de la bebida venezolana la capacidad defina esta de 10.000
lts a 30.000 lts esto esta vasado a una altura en el crecimiento del manto de
lodo flotante de 10 a 20 cm con un área de 150 m2 el requerimiento de
alimentación de los mismo no se ve afectada ya que puede permanecer largo
periodo sin la alimentación de nutriente si facetarlos el cual permitiría un a
fuente alternativa para su utilización
2.9. Traslado
Es indicador está sustentado a través de todo lo antes expuesto ya
que está inmerso bajo los indicadores de legal y accesibilidad de los lodos
anaeróbicos donde el traslado se realizaría bajo las normas ambientales
venezolana que rigen la materia ya que existe un marco legal del mismo el
cual esta concatenado bajo la operaciones técnicas de extracción y bombeo
73
de los fluidos de tal forma que no sea afectado el lodo durante su extracción
para su posterior recuperación.
74
74
Objetivo general : Proponer una metodología para la recuperación de los lodos anaeróbicos generado durante el tratamiento de agua residuales en la industria de bebidas en Venezuela
Objetivo especifico Variable Dimensiones Indicadores
Diagnosticar la situación actual de los proceso de recuperación de lodos anaeróbicos generados durante el tratamiento de agua residual en industria de bebidas
Met
odol
ogía
par
a la
recu
pera
ción
de
los
lodo
s an
aeró
bico
s
situación actual de los lodos anaeróbicos
Accesibilidad de los lodos anaeróbicos
Generación de los lodos anaeróbicos
Control de los lodos anaeróbicos
Describir el tratamiento aplicado a las aguas residuales en la industria de bebidas para la recuperación de los lodos anaeróbico
Tratamientos aplicados a las aguas residuales
Carga de entrada del efluente
Carga de DQO
Calculo de tiempo de residencia del reactor
Selección del reactor
Determinar los requerimientos de los métodos para la recuperación de los lodos anaeróbico generados en la industria de bebida
Requerimientos para la recuperación de los lodos anaeróbicos
Humanos
Tecnológico
Económico
Legal
Establecer los pasos de la metodología para recuperación de los lodos anaeróbicos en la industria de bebidas
Paso de la metodología
Proyección de generación de lodo anaeróbico
Extracción de lodo
Almacenamiento temporal
Traslado y utilidad del lodo
Diseñar la metodología para la utilización de los lodos anaeróbicos en la industria de bebida
Metodología para la utilización de los lodos anaeróbicos en la industria de bebidas en Venezuela
Fuente: Rincón (2016)
Cuadro 2. Metodología para la recuperación de los lodos anaeróbicos
