DISTINTAS TECNOLOGDISTINTAS TECNOLOGÍÍAS DE TRATAMIENTO PARA AS DE TRATAMIENTO PARA LOS RESIDUOS GANADEROS Y DE LAS INDUSTRIAS LOS RESIDUOS GANADEROS Y DE LAS INDUSTRIAS

AGROALIMENTARIAS APLICADOS AL CASO AGROALIMENTARIAS APLICADOS AL CASO CONCRETO DE CASTILLA Y LECONCRETO DE CASTILLA Y LEÓÓNN

Cristina LeCristina Leóón Cn Cóófrecesfreces

JORNADA DE JORNADA DE TRATAMIENTO DE TRATAMIENTO DE

RESIDUOS GANADEROS Y RESIDUOS GANADEROS Y DE LA INDUSTRIA DE LA INDUSTRIA

AGROALIMENTARIAAGROALIMENTARIA

Cuellar, 26 de junio de 2007Cuellar, 26 de junio de 2007

ÍNDICE

Línea de Tratamiento de Residuos Ganaderos y de la Industria Agroalimentaria.

Pasos a seguir para elaborar un buen sistema de tratamiento de los residuos.

Revisión de tecnologías de tratamiento:

Purines porcinos/aguas de la industria agroalimentaria.

Ejemplos de proyectos del itacyl trabajando en esas tecnologías

Gallinaza, residuos sólidos agroalimentarios.

Ejemplos de proyectos del itacyl trabajando en esas tecnologías

Línea de Tratamiento de Residuos Ganaderos y de la industria

agroalimentaria

Difusión al sector de tecnologías de tratamiento de residuos orgánicos existentes en el mercado y susceptibles de ser adaptadas a Castilla y León.

Evaluación continúa de las nuevas tecnologías desarrolladas y se puedan adaptar a sus necesidades. Asesoramiento y formación.

Establecer relaciones de colaboración con otros centros de investigación/empresaspara:

La petición de proyectos de investigación a convocatorias públicas.

Realización de asistencias técnicas.

Línea de investigación pionera sobre tratamiento de residuos orgánicos: soluciones novedosas, fáciles de manejar y económicas para los usuarios.

LAB. DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS DEL ITACYL

Sistema de Gestión de la Calidad en el laboratorio según la Norma 17025.

Analíticas físico-químicas completas de residuos.pH, conductividad, humedadST, SV, SST, SSVDQO, DBO5

NKT, N-NH4+, N-NO3

-,N-NO2-

P-PO43-

Cu, Zn, K, Cl -, SO32-

Montajes experimentales:Versátiles: posibilidad de integrar los diferentes módulos para evaluar y estudiar diversas tecnologías.

Reactores biológicos: aerobio/anóxico/anaerobio. Reactor SBR – MBR.Digestión anaerobia.

Pasos a seguir para elaborar un buen sistema de

tratamiento de los residuos

Visita a la empresa/granja: valoración de la situación.

Analíticas de las aguas residuales/residuos sólidos: Materia orgánica (MO, DQO), Nitrógeno (NKT, NH4

+, NO3-, NO2

-), Fósforo, Potasio, otros macro o microelementos, metales pesados, otros productos químicos tóxicos.

Producción (Caudal/Toneladas): estacional, todo el año?

Uso del efluente final: fertirrigado, fertilización, colector publico, cauce (permiso de vertido: CHD), otros usos (obtención de nuevos productos, valorización para digestión anaerobia, etc).

Empresas, granjas cercanas con un problema similar. Sistema individual/colectivo.

Planteamiento del sistema. Tratamientos unitarios → Tecnología.

Propuesta de la Ingeniería. Revisión del proyecto. Aceptación.

Construcción y puesta en marcha. Formación del personal.

¡¡¡SEGUIMIENTO Y OPTIMIZACIÓN DE LA PLANTA!!!

SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS ORGÁNICOS

Sistemas utilizados en el tratamiento del purín o aguas residuales agroalimentarias líquidas:

Separación sólido-líquido (primario).Tratamiento del purín íntegro (secundario): Digestión anaerobia.Tratamientos de la fracción líquida (secundario): Tratamientos biológicos aerobios y/o combinados.Tratamientos terciarios

Sistemas de tratamiento de la gallinaza / residuos sólidos agroalimentarios:

CompostajePeletizaciónDigestión anaerobiaProcesos térmicos

Sistemas separación sólido-líquido:

Físicos Físico-químicos

Electroflotación Aeroflotación

Floculante - coagulante

Fracción Líquida

Fracción Sólida

Sistemas separación sólido-líquido:

ELIMINACIÓN (%) Sólidos DQO NTK P Tamices

(estáticos/vibratorios) 0-50 hasta 30% 0-10 0- 70

Centrífugas decantadores centrífugos

20-60 30-60 10-40 40-80

Adicción floculantes/coagulantes

hasta un 98%

hasta un 75%

¿hasta un 45%?

30-50

Luz de malla del tamiz:- óptimo inicial: 1-0,5 mm. Mínimo: 0,3 mm …

Floculantes: realizar pruebas (coste/eliminación) para cada purín/agua residual.

Aeroflotación: muy buen funcionamiento en las aguas residuales de mataderos. ¿Electrofloculación?Sopesar cantidad de sólidos a eliminar, dependiendo de posteriores tratamientos.

Tratamientos de aguas residuales/sólidos:

DIGESTIÓN ANAEROBIA

Proceso biológico por el cual la materia orgánica húmeda, en ausencia de O2 y por medio de bacterias específicas, se descompone para producir:

Un gas combustible: BIOGÁS (CH4, CO2)

Aprovechamiento energético.

Rentabilidad!!

Evita emisión gases de efecto invernadero.

Digestato con los sólidos, donde se encuentran la mayor parte de los componentes minerales (N, P, K, Ca,…).

Alto poder fertilizante, menos volumen que los sistemas aerobios, estabilizado.

Tratamientos de aguas residuales/sólidos:

DIGESTIÓN ANAEROBIALimitantes del proceso para tratamiento de purines/aguas residuales

Debidas a la composición

• Variabilidad temporal y heterogeneidad composición.• Estado de descomposición almacenamiento: + edad -potencial energético.• Baja relación C/N (nitrógeno amoniacal elevado) purines. Alta relación C/N residuos agroalimentarios.• Presencia de sustancias inhibidoras (productos limpieza).

Debidas a condiciones del entorno

• El proceso anaerobio no disminuye el contenido en N• Alto contenido en agua (purín, aguas residuales).• Uso eficiente de la energía en condiciones frías.

Se mejora el proceso con

CO-DIGESTIÓN DE RESIDUOS:

Residuos agroalimentarios, purines, gallinaza, etc

Tratamientos fracción líquida:PROCESOS BIOLÓGICOS

PRINCIPAL FUNCIÓN: tratamiento para reducir la carga de nutrientes (N, P) y materia orgánica.

Su alcance dependerá de las exigencias de vertido.Tipos:

Tratamiento con oxígeno: aerobio. Se produce una nitrificación (N) del nitrógeno existente.

NH4+ → NO3

-

Tratamiento sin oxígeno: anaerobio, anóxico. Se produce un paso de los nitratos a gas N2: Denitrificación (DN).

NO3- → N2

Tratamientos mixtos (se alternan tratamientos con/sin oxígeno):

NH4+ → NO3

- → N2

Tratamientos fracción líquida:PROCESOS BIOLÓGICOS

CLÁSICOS

Fangos activos: tratamiento convencional con:Mezcla y/o aireación del agua residual con la biomasa.Se degrada la M.O en condiciones aeróbicas.Tratamiento nitrificante-desnitrificante para eliminar N, P y patógenos.

Diversas configuraciones de sistemas nitrificantes – denitrificantes:

SBR (reactor secuencial discontínuo): Requerimientos de espacio mínimo: únicotanque.Menor capital y costes de mantenimiento.Mejor tolerancia a variaciones Q, MO y nutrientes.Excelente control on-line.Menor producción fango.

TRATAMIENTOS CON MEMBRANAS:

Muy utilizados en aguas residuales.

Efluentes libres de bacterias y gérmenes.

MBR: reactores biológicos con filtración de membranas (externas o sumergidas).

Desventajas: colmatación.

DN

Tratamientos fracción líquida:OTROS

PROCESOS BIOLÓGICOS

ORP, DO, T, N-NO3-, pH

PLANTA DE TRATAMIENTO DE PURINES CON SBR Y MBR

RESULTADOS PLANTA DE TRATAMIENTO DE PURINES

CON SBR Y MBR

TABLA 1. Características de la alimentación al SBR, efluente and permeado para la Fase I (THR = 8días), Fase II (THR = 6.5días) y Fase III (THR = 4.7 días)

Influente SBR

(mg/L) Media % Media % Media % Media % Media %pH 7.54(0.29) 8.34(0.14) - 8.26(0.23 - 8.45(0.33) - 8.36(0.17 - 8.60 - SST 6260 0.82(0.62) 87 0.06(0.03 99 0.89(0.56) 86 0.04(0.01 99 1440 77

CODs 8960 644(203) 92 301(166) 97 1233(279) 86 474(212) 95 1569 82NKT 2068 (470) 89.2(51.5) 96 18.5(15.9 99 104.7(38.7 95 45.5(13.9 98 85.3 98

N-NH4+ 1498.2 13.4(7.9) 99 18.0(10.9 99 16.1(10.6) 99 27.3(10.5 98 16.7 99

N-NO3- - 11.41(8.06

)- 7.30(4.37

)- 5.36(3.90) - 5.57(3.24

)- 18.2(15.6) -

(uF/100mL)Coliformes

totales6,83 E 05 1,21 E 04 97 n.d. 100

Coliformes fecales

2,48 E 05 0,48 E 04 96 n.d. 100

Estreptococos 3,23 E 05 1,27 E 04 95 n.d. 100

Fase III (TRH 4.7 días)Efluente SBR

Fase I (TRH 8 días)

Fase II (TRH 6.5 días)

Efluente SBR Permeado Efluente SBR Permeado

SBRExcelente tecnología instalación en granja. Altas eficiencias de eliminación, sencillo manejo a pesar:

Grandes variaciones de influente.El uso de Tiempos Hidráulicos de Retención bajos (THR).Usar pretratamientos de bajo coste.

Control del proceso mediante variables muy sencillas y con sondas de medida muy robustas cómo pH, potencial Redox.

RESULTADOS PLANTA DE TRATAMIENTO DE PURINES

CON SBR Y MBR

Procesos con membranas (SBR+filtración/MBR)Permeado de mejor calidad y menores variaciones que para SBR (SST, DQO, NKT, patógenos, etc). La retención de iones dependerá del tamaño del poro: NO3

-/NH4+.

Necesaria optimización variables y coste. Coste de limpieza membrana+bombeo bajo comparado con calidad efluente.

Antes de las membranas Después de las membranas

RESULTADOS PLANTA DE TRATAMIENTO DE PURINES

CON SBR Y MBR

PROYECTOS ITACYL: FINANCIACIÓN INIA/PEA

Iniciativa de la granja San Antonio, ubicada en Pajares de Adaja (Ávila) y con financiación INIA. Granja de 300 madres en ciclo cerrado. Depuradora con mal funcionamiento.

Estudio de la viabilidad del sistema de tratamiento de purines propuesto por ITACyL:

Reactor Biológico SBR.Estudio de eliminación de la purga de fangos en exceso de la planta mediante:

•Floculación – coagulación•Membranas.

PRODUCTOS FINALES DEL SISTEMA:

LÍQUIDO PARA FERTIRRIGAR óLIMPIAR EN LAS GRANJASSÓLIDO PARA APLICAR A LA TIERRA

Tratamientos terciariosde la fracción líquida

Tratamientos con plantas/ALGAS.Puede ser tratamiento secundario y/o terciario.Las plantas utilizan los microorganismos y la M.O. del agua para su crecimiento. Las algas utilizan además el CO2 atmosférico (Kyoto).La biomasa retirada puede usarse para fines posteriores.¿Es necesaria una dilución del efluente? Rendimientos bajos en plantas. EN ALGAS: PROYECTO CON LA UNIVERSIDAD DE LEÓN – VALLADOLID.

Tratamientos terciarios. Eliminación de patógenosTipos:

Adicción de cloro o compuestos clorados.Luz ultravioleta.Ozonización.Tratamiento con membranas cómo la ósmosis inversa

TRATAMIENTO GALLINAZA,RESIDUOS AGRÍCOLAS,

FRACCIÓN SÓLIDA PURINES

COMPOSTAJE PELETIZACIÓN

DIGESTIÓN ANAEROBIA

PROCESOS TÉRMICOS

COMPOSTAJE

Ventajas

Reducción de volumen del residuo. Fácil almacenaje y durante un mayor tiempo.

Destrucción de patógenos y sustancias fitotóxicas mediante una buena estabilización.

Reduce el mal olor

Utilización de maquinaria simple.

Desventajas

Necesidad grande de espacio.

Perdida de amoniaco durante el proceso.

Parámetros a controlar:TemperaturaHumedadTiempo de retenciónRelación de C/N (se solventa con una buena mezcla de residuos)

Escaso mercado actualmente ¿Y SI LO UTILIZARAN LOS AGRICULTURES? SOLO DE RESIDUOS ORGÁNICOS

Definición: Descomposición aeróbica de materia orgánica, controlada. Se añade un material estructurante.

Aplicación: Fertilizante

Convenio Marco con las Universidades de Castilla y León

“Biodegradación en fase sólida de residuos producidos en las explotaciones intensivas de ganado porcino y aviar”.•Coordinadora: Mercedes Sánchez Báscones.

•Duración: 2005 – 2009.

•Compostaje cadáveres en sistema cerrado:

• cerdos + gallinaza,

• gallinas + gallinaza

• gallinas+gallinaza+residuos ovoproductos

• Producción residuo sólido, estable y libre de patógenos, gérmenes y otros elementos de riesgos para la salud.

•Alternativa a la incineración de cadáverespresentada ante:

• Comisión Nacional de Subproductos Animales

• Comisión Europea.

PELETIZACIÓN(CON SECADO)

VentajasReducción de volumen del residuo. Fácil almacenajeBuena homogeneizaciónHigiénicoIndependencia de los fertilizantes inorgánicos.¿Individual o colectivo?

DesventajasParámetros a controlar:• Temperatura• Humedad• Aireación• Composición del material fresco

Gasto energético¿Mercado mayor para grandes viveros? USO EN AGRICULTURA!

Definición: Aglomeración natural de los residuos o materiales en bolas o pellets.

Aplicación: Fertilizante – alimentos para el ganado

¿SOCIOS PARA FUTUROS PROYECTOS?

DIGESTIÓN ANAEROBIA

VentajasAprovechamiento energético. Producción de electricidad.Mezclado con purín u otros residuos para correcta C/N produce mayor cantidad de biogás.

DesventajasControl de parámetros más exhaustivo. Instalaciones y proceso complicados.Para granjas grandes o tratamientos colectivos. ¿Costoso?• Infraestructura• Mano de obra

Definición: proceso biológico en el que se producción de un biogás (30-40 % CO2 y 50-70% CH4) y un digestato o fertilizante líquido estabilizado.

Aplicación: Residuo sólido como fertilizante + producción energética

PROCESOS TÉRMICOS

Ventajas

Producción de energía: gran rentabilidad.

capacidad calorífica:13.5 GJ/tn

Proceso robusto y fiable

Desventajas

Control de parámetros más exhaustivo

Costoso• Infraestructura• Mano de obra

Rentable colectivamemente

Definición: combustión directa del material para producir energía ógasificación para producir un gas que se aprovechará posteriormente.

Aplicación: cenizas para material de construcción, además de buen fertilizante (potasio y fosfato como en el material fresco en el caso de la gallinaza)

Cristina LeCristina Leóón Cn Cóófrecesfrecesleocofma@itacyl.esleocofma@itacyl.es

TelTel. 983414793 . 983414793 –– Fax 983414780Fax 983414780

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