INTRODUCCIÓN - Repositorio Universidad de Guayaquil...
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1 INTRODUCCIÓN El presente estudio fue realizado en la Empresa FACCROM S.A., ubicado en el Km 16.5 de la Vía Daule, Avenida Pascuales y Bronce. Su Actividad Económica es la producción y venta al por mayor y menor de bebidas no alcohólicas. Su CIIU es 3134, que corresponde a la actividad de Industria de bebidas no alcohólicas y aguas gaseosas. La empresa inicia sus actividades haciendo bebidas carbonatadas de las marcas Tropical y Manzana, en los actuales momentos la empresa realiza las actividades de comercializar, envasar, transportar y distribuir a los cantones de la provincia del Guayas, Libertad y Quevedo las bebidas carbonatadas de las marcas Tropical, Manzana y bolos Tropical. En su proceso de producción se generan aguas residuales industriales que la empresa FACCROM S.A. por su compromiso con el medio ambiente, ha decidido optimar su proceso de tratamiento para lo cual esta tesis tendrá como propósito rediseñar las unidades de pre tratamiento y tratamiento físico químico que procesan las aguas residuales industriales de la Empresa FACCROM S.A., para normalizar la remoción de la contaminación. Las actividades operacionales en las unidades de pre tratamiento y tratamiento físico químico, no alcanzan los niveles esperados, la eficiencia operativa de estas unidades es insuficiente, genera un alto consumo de reactivos, un alto nivel de horas improductivas en la operación de la unidad, alto consumo de energía eléctrica, descargas sin cumplimiento de los niveles de calidad establecidos, lo que convierte a esta operación en improductiva.
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INTRODUCCIÓN
El presente estudio fue realizado en la Empresa FACCROM S.A., ubicado en el Km 16.5 de
la Vía Daule, Avenida Pascuales y Bronce. Su Actividad Económica es la producción y venta
al por mayor y menor de bebidas no alcohólicas. Su CIIU es 3134, que corresponde a la
actividad de Industria de bebidas no alcohólicas y aguas gaseosas.
La empresa inicia sus actividades haciendo bebidas carbonatadas de las marcas Tropical y
Manzana, en los actuales momentos la empresa realiza las actividades de comercializar,
envasar, transportar y distribuir a los cantones de la provincia del Guayas, Libertad y
Quevedo las bebidas carbonatadas de las marcas Tropical, Manzana y bolos Tropical. En
su proceso de producción se generan aguas residuales industriales que la empresa
FACCROM S.A. por su compromiso con el medio ambiente, ha decidido optimar su
proceso de tratamiento para lo cual esta tesis tendrá como propósito rediseñar las
unidades de pre tratamiento y tratamiento físico químico que procesan las aguas
residuales industriales de la Empresa FACCROM S.A., para normalizar la remoción de la
contaminación.
Las actividades operacionales en las unidades de pre tratamiento y tratamiento físico
químico, no alcanzan los niveles esperados, la eficiencia operativa de estas unidades es
insuficiente, genera un alto consumo de reactivos, un alto nivel de horas improductivas en
la operación de la unidad, alto consumo de energía eléctrica, descargas sin cumplimiento
de los niveles de calidad establecidos, lo que convierte a esta operación en improductiva.
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CAPÍTULO I
PRESENTACIÓN
1.1 Antecedentes
1.2 El Problema
1.3 Diagnóstico del Problema
1.4 Objetivos a alcanzar
1.4.1 Objetivo General
1.4.2 Objetivos Particulares
1.5 Objeto de la Investigación
1.6 Hipótesis
1.7 Alcance
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1.1 ANTECEDENTES
El motivo por el cual nos encontramos en la Empresa Faccrom S.A. se debe a la necesidad
de la empresa en mejorar su Tratamiento de Aguas Residuales Industriales por el cual
pone a disposición de la comunidad el presente trabajo. Nosotros como estudiantes de la
Facultad de Ingeniería Química y nuestra necesidad de realizar nuestra tesis de grado y
poner en práctica los conocimientos adquiridos en clases, presentamos el proyecto ante
las autoridades de la empresa para realizar un Rediseño y operación del sistema de pre-
tratamiento y tratamiento físico químico de las aguas residuales industriales generadas en
el proceso de la elaboración de las bebidas carbonatadas. (ANEXO 2)
1.2 EL PROBLEMA
En la empresa de bebidas carbonatadas FACCROM S.A., la planta de tratamiento de aguas
residuales necesita mejorar su sistema de depuración de las aguas residuales industriales
para ser descargadas según la norma. Para lo cual, se necesita realizar un rediseño de la
planta con un estudio técnico, que permita desarrollar un pre-tratamiento y tratamiento
físico químico efectivo para depurar de manera eficiente las aguas residuales industriales
que se generan de la actividad de embotellado de las bebidas carbonatadas. Este tipo de
industrias generan grandes cantidades de aguas residuales con un alto contenido de
sólidos suspendidos y disueltos, que al ser descargados sin un tratamiento adecuado
producirían un grave impacto ambiental, por lo que incrementaría el costo de tratamiento
convirtiendo la actividad de embotellado en improductiva.
1.3 DIAGNÓSTICO DEL PROBLEMA
En la unidad de producción de bebidas de FACCROM S.A., no existe un óptimo pre-
tratamiento que permita separar los residuos sólidos gruesos, los mismos que impiden
desarrollar una depuración adecuada en el tratamiento primario. Actualmente, se
desconoce los caudales reales que se generan en cada una de las actividades que
producen como subproducto agua residual industrial, así como también la ausencia de
ensayos que permitan caracterizar el tipo de agua residual que se va a tratar y los
estándares de consumo requeridos de los productos químicos con dosificación automática
para desarrollar un óptimo proceso de tratamiento físico químico, debido a esto la
operación de la planta de tratamiento no es ejecutada correctamente. A esto se suma la
falta de asesoría técnica adecuada que le permita realizar correctivos en la operación de la
unidad, además de la falta de preparación en el personal operativo de la unidad, lo que
acarrea un elevado costo de operación.
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1.4 OBJETIVOS A ALCANZAR
1.4.1 Objetivo General
El objetivo del estudio será rediseñar la planta de tratamiento de aguas residuales de la
empresa FACCROM S.A. con el fin de cumplir con las normas de descarga.
1.4.2 Objetivos Particulares
Identificar los niveles de caudal y carga contaminante del agua residual industrial
generada como subproducto de las actividades de producción de FACCROM S.A.
Caracterización de las Aguas Residuales.
Rediseñar el tratamiento Físico Químico.
Tablas de dosificación por la calidad del agua residual.
Elaborar registros de control adecuados para la operación del tratamiento Físico
Químico.
Determinar los ensayos requeridos para una óptima caracterización del agua a
depurar.
1.5 OBJETO DE LA INVESTIGACIÓN
Rediseño y operación del sistema de pre-tratamiento y tratamiento físico químico de las
aguas residuales industriales generadas en el proceso de la elaboración de las bebidas
carbonatadas.
1.6 HIPÓTESIS
Si se rediseña adecuadamente la planta de tratamiento de aguas, el agua de descarga
cumplirá con las normas establecidas.
1.7 ALCANCE
a. Realizar una perfecta operación del tratamiento físico-químico.
b. Reducción de los niveles de carga contaminante en las aguas que se generan
mediante una dosificación exacta.
c. Identificar el caudal de las aguas que se generan.
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CAPITULO II
MARCO TEORICO
2.1 Definiciones
2.2 Metodología
2.3 Tratamiento de Aguas Residuales
2.3.1 Pre-tratamiento
2.3.2 Tratamiento Primario
2.4 Test de Jarra
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2.1 DEFINICIONES
La generación de aguas residuales es un producto inevitable de la actividad humana. El tratamiento y disposición apropiada de las aguas residuales supone el conocimiento de las características físicas, químicas y biológicas de dichas aguas; de su significado y de sus efectos principales sobre la fuente receptora.
Las aguas residuales son las aguas usadas y los sólidos que por uno u otro medio se introducen en las cloacas y son transportados mediante el sistema de alcantarillado.
Se denominan aguas residuales industriales a las aguas residuales provenientes de descargas de industrias de manufactura.
La expresión de las características de un agua residual puede hacerse de muchas maneras, dependiendo de su propósito específico; sin embargo, vale la pena anotar que toda caracterización de aguas residuales implica un programa de muestreo apropiado para asegurar representatividad de la muestra y un análisis de laboratorio de conformidad con normas estándar que aseguren precisión y exactitud en los resultados. En general, un programa de muestreo para caracterización y control de calidad de aguas supone un análisis cuidadoso del tipo de muestras, número de ellas y parámetros que se deben analizar.
2.2 METODOLOGÍA
En los estudios de diseño, rediseño y operación de sistemas de tratamiento de aguas
residuales domésticas, municipales e industriales, es necesario aplicar una metodología
que permita identificar cada problema específico, caracterizarlo, definir los criterios de
tratamiento y establecer las operaciones y procesos de tratamiento óptimo para lograr los
requerimientos definidos y concretar el diseño correspondiente.
Se entiende por Investigación de Campo, el análisis sistemático de problemas en la
realidad, con el propósito bien sea de describirlos, interpretarlos, entender su naturaleza y
factores constituyentes, explicar sus causas y efectos, o predecir su ocurrencia haciendo
uso de métodos característicos.
La metodología que vamos a utilizar para la investigación de nuestro proyecto de tesis
será:
Método de Investigación de Campo
Investigación experimental de laboratorio
Rediseño de la unidad de tratamiento de aguas residuales
Pruebas experimentales
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La investigación se realiza en los mismos lugares donde acontecen los hechos, fenómenos
o situaciones que se pretenden investigar. La investigación de campo obliga al
investigador a movilizarse al sitio o escenario donde se ubica el objeto o sujeto motivo de
la investigación que aspira emprender.
En relación con esta definición, se puede afirmar que este trabajo de investigación se
corresponde con dicho diseño, ya que la recopilación de la información se realizara
enmarcada dentro del ambiente específico en el que se presenta el hecho a estudiar, a fin
de dar una propuesta de solución que se corresponda con el contexto y adecúe con las
posibilidades de implantación que se proporcionen de la comunidad.
2.3 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
El objetivo básico del tratamiento de aguas es proteger la salud y promover el bienestar de los individuos miembros de la sociedad.
El retorno de las aguas residuales a nuestros ríos o lagos nos convierte en usuarios directos o indirectos de las mismas, y a medida que crece la población, aumenta la necesidad de proveer sistemas de tratamiento o renovación que permitan eliminar los riesgos para la salud y minimizar los daños al ambiente.
En la concepción clásica del problema de la polución del agua, los ríos se consideran los receptores naturales de las aguas residuales, con su correspondiente carga de contaminantes y nutrientes. Las cargas, o concentración de contaminantes y nutrientes, constituyen el objeto de la regulación, por parte de las leyes, decretos y normas, para establecer la calidad apropiada del agua, de acuerdo con los diferentes usos aplicables a ella.
La selección de un proceso de tratamiento de aguas residuales, o de la combinación adecuada de ellos, depende principalmente de:
Las características del agua cruda
La calidad requerida del efluente
La disponibilidad de terreno
Los costos de construcción y operación del sistema de tratamiento
La confiabilidad del sistema del tratamiento
La facilidad de optimización del proceso para satisfacer requerimientos futuros más exigentes.
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2.3.1 PRE TRATAMIENTO
La función del pre-tratamiento es extraer de las aguas brutas la mayor cantidad posible de
la materias que arrastran, y que posteriormente ocasionarían problemas en los
tratamientos posteriores (tales como obstrucción de tuberías, formación de costras,
enarenado de digestores anaerobios, etc.)
Las operaciones de pre-tratamiento que se incorporan en la cabecera de la línea de agua
de la E.D.A.R. serán en función de:
La calidad del agua bruta (presencia de mayor o menor cantidad de sólidos, arenas,
grasas, etc.).
El tipo de tratamiento posterior en la línea de agua.
El sistema de tratamiento de fangos empleado.
La importancia de la instalación.
Las operaciones que se pueden incorporar en un pre-tratamiento son las siguientes:
Desbaste
Desarenado
Desengrasado
Desbaste
El objetivo general de un desbaste es eliminar los residuos sólidos que arrastra el agua
residual, haciendo pasar esta a través de barrotes verticales o ligeramente inclinados, con
una cierta separación entre ellos en función del tamaño del material a retener.
Rejilla desbaste grueso: Cuya separación entre barras está entre 50 - 100 mm y
grosor de barrotes 12 – 25 mm.
Rejilla desbaste fino: Las que tienen espacios entre barras entre 10 - 25 mm y
grosor de barrotes 6 - 12 mm.
Actualmente se tiende al uso de tamices tanto en cabecera de la línea de agua como en la
de fango. La luz de malla de un tamiz oscila entre 0,5 mm – 1 mm. El rendimiento del
proceso con esta solución es muy elevado.
Tamices
El tamizado consiste en una filtración sobre soporte delgado perforado. En función de las
dimensiones de los orificios tenemos los siguientes tipos:
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Macrotamizado: Con paso superior a 0,3 mm. Se usa para retener la materia en
suspensión, flotantes, semiflotantes, residuos vegetales o animales, ramas, etc.
Microtamizado: Con malla inferior a 100 micras. Se usan para eliminar materia en
suspensión de aguas naturales o aguas residuales pre-tratadas.
Desarenado
Tiene por objetivo eliminar materias pesadas que sean superiores a 200 micras, para
evitar que se produzcan sedimentos en los canales y conducciones, proteger las bombas y
otros equipos contra la abrasión, y para evitar sobrecargas en procesos posteriores.
La operación ésta diseñada para eliminar (arenas), partículas, minerales, también se
eliminan otros elementos de origen orgánico, como granos de café, semillas, cascaras de
huevos, fragmentos de metal, etc. La llegada de material de tipo inorgánico, arenas y
gravas, a la E.D.A.R. es mayor cuando la red es unitaria, ya que las aguas de lluvia
arrastran gran cantidad de sedimentos y deposiciones de las calles. También hay gran
aportación de áridos cuando acceden a la red unitaria drenajes de escombreras o parques
de almacenamiento de minerales.
El pozo de gruesos y el desbaste previo a los desarenadores evita la llegada de materiales
de gran tamaño, de trapo, plástico, etc, que empeorarían el rendimiento del proceso.
Desengrasado
No siempre aparece el desengrasado en los pre-tratamientos de una E.D.A.R. Su objetivo
es eliminar grasas, aceites, espumas y demás materias flotantes que podrían perturbar
procesos posteriores.
El desengrasado suele ser estático o mediante insuflación de aire para desemulsionar las
grasas y conseguir una mejor flotación de estas.
En los desengrasadores estáticos son necesarios tiempos de retención altos. Los flotantes
se cogen en la parte superior. Se usa en talleres.
La separación con aire podría realizarse en los decantadores primarios, que poseen
rasquetas para flotantes, pero cuando el volumen de grasas es importante este sistema de
recogida es deficiente y hay que emplear otros.
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El desengrasado se puede efectuar de forma combinada en el mismo depósito del
desarenador aireado. Se crea una zona tranquilizada en la superficie en donde se
concentran las grasas y flotantes de donde se evacuan mediante rasquetas. Las partículas
tienden a acercarse a las burbujas de aire y a flotar.
2.3.2 TRATAMIENTO PRIMARIO
El objetivo del tratamiento primario es reducir los sólidos en suspensión del agua
residual.
Los sólidos suspendidos de un agua residual se determinan filtrando ésta y pesando el
material sólido retenido por el filtro. Se mide en mg/lt. El filtro utilizado retiene partículas
superiores a una micra.
Los sólidos en suspensión incluyen:
Los sólidos sedimentables (que sedimentan al permanecer el agua residual en
reposo durante una hora).
Los flotables (definibles por la contraposición a los sedimentables) y parte de los
sólidos coloidales (tamaño entre 10-3 y 10 micras). Los tamaños superiores a 200
micras ya fueron eliminados en el desarenador.
Tipos de procesos
Se los puede clasificar así:
Procesos de separación sólido – líquido:
1. Sedimentación ( Decantación primaria)
2. Flotación
3. Proceso mixto (Decantación - Flotación)
Procesos complementarios de mejora :
1. Floculación
2. Coagulación ( Proceso Físico - Químico)
Etapas del Tratamiento Físico - Químico
Para romper la estabilidad de las partículas coloidales y poderlas separar, es necesario realizar tres operaciones: Coagulación, floculación y decantación.
Coagulación
La coagulación consiste en desestabilizar los coloides por neutralización de sus cargas, dando lugar a la formación de un coágulo.
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La coagulación de las partículas coloidales se consigue añadiéndole al agua un producto químico (electrolito) llamado coagulante. Normalmente se utilizan las sales de hierro y aluminio.
Se pueden considerar dos mecanismos básicos en este proceso:
a) Neutralización de la carga del coloide.
El electrolito al solubilizarse en agua libera iones positivos con la suficiente densidad de carga para atraer a las partículas coloidales y neutralizar su carga.
Se ha observado que el efecto aumenta marcadamente con el número de cargas del ión coagulante. Así pues, para materias coloidales con cargas negativas, los iones Ba y Mg, bivalentes, son en primera aproximación 30 veces más efectivos que el Na, monovalente; y a su vez, el Fe y Al, trivalentes, unas 30 veces superiores a los divalentes.
Para los coloides con cargas positivas, la misma relación aproximada existe entre el ión cloruro, Cl- monovalente, el sulfato, (SO4)-2, divalente, y el fosfato, (PO4)-3, trivalente.
b) Inmersión en un precipitado o floculo de barrido.
Los coagulantes forman en el agua ciertos productos de baja solubilidad que precipitan. Las partículas coloidales sirven como núcleo de precipitación quedando inmersas dentro del precipitado. Los factores que influyen en el proceso de coagulación: a) pH
El pH es un factor crítico en el proceso de coagulación. Siempre hay un intervalo de pH en el que un coagulante específico trabaja mejor, que coincide con el mínimo de solubilidad de los iones metálicos del coagulante utilizado.
Siempre que sea posible, la coagulación se debe efectuar dentro de esta zona óptima de pH, ya que de lo contrario se podría dar un desperdicio de productos químicos y un descenso del rendimiento de la planta.
Si el pH del agua no fuera el adecuado, se puede modificar mediante el uso de coadyuvantes o ayudantes de la coagulación, entre los que se encuentran:
Cal viva Cal apagada Carbonato sódico Sosa Cáustica Ácidos minerales
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b) Agitación rápida de la mezcla
Para que la coagulación sea óptima, es necesario que la neutralización de los coloides sea total antes de que comience a formarse el coágulo.
Por lo tanto, al ser la neutralización de los coloides el principal objetivo que se pretende en el momento de la introducción del coagulante, es necesario que el reactivo empleado se difunda con la mayor rapidez posible, ya que el tiempo de coagulación es muy corto (1seg).
c) Tipo y cantidad de coagulante
Los coagulantes principalmente utilizados son las sales de aluminio y de hierro. Las reacciones de precipitación que tienen lugar con cada coagulante son las siguientes:
Sulfato de aluminio (también conocido como sulfato de alúmina) (Al2(SO4)3)
Cuando se añade sulfato de alúmina al agua residual que contiene alcalinidad de carbonato ácido de calcio y magnesio, la reacción que tiene lugar es la siguiente: Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 --- 2 Al(OH)3 + 3 CaSO4 + 6 CO2 La reacción es análoga cuando se sustituye el bicarbonato cálcico por la sal de magnesio. Rango de pH para la coagulación óptima: 5 - 7,5.
Dosis: En tratamiento de aguas residuales, de 100 a 300 gr/mt³, según el tipo de agua residual y la exigencia de calidad.
Con cal
Al2(SO4)3 +3 Ca(OH)2 --- 2 Al(OH)3 + 3 CaSO4
Dosis: Se necesita de cal un tercio de la dosis de sulfato de alúmina comercial.
Floculación
La floculación trata la unión entre los flóculos ya formados con el fin de aumentar su volumen y peso de forma que pueden decantar. Consiste en la captación mecánica de las partículas neutralizadas dando lugar a un entramado de sólidos de mayor volumen. De esta forma, se consigue un aumento considerable del tamaño y la densidad de las partículas coaguladas, aumentando por tanto la velocidad de sedimentación de los flóculos.
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Básicamente, existen dos mecanismos por los que las partículas entran en contacto:
Por el propio movimiento de las partículas (difusión browniana). En este caso se habla de Floculación pericinética o por convección natural. Es muy lenta.
Por el movimiento del fluido que contiene a las partículas, que induce a un movimiento de éstas. Esto se consigue mediante agitación de la mezcla. A este mecanismo se le denomina Floculación ortocinética o por convección forzada.
Existen además ciertos productos químicos llamados floculantes que ayudan en el proceso de floculación. Un floculante actúa reuniendo las partículas individuales en aglomerados, aumentando la calidad del flóculo (flóculo más pesado y voluminoso).
Hay diversos factores que influyen en la floculación:
a) Coagulación previa lo más perfecta posible
b) Agitación lenta y homogénea
La floculación es estimulada por una agitación lenta de la mezcla puesto que así se favorece la unión entre los flóculos. Un mezclado demasiado intenso no interesa porque rompería los flóculos ya formados.
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c) Temperatura del agua.
La influencia principal de la temperatura en la floculación es su efecto sobre el tiempo requerido para una buena formación de flóculos.
Generalmente, temperaturas bajas dificultan la clarificación del agua, por lo que se requieren periodos de floculación más largos o mayores dosis de floculante. d) Características del agua Un agua que contiene poca turbiedad coloidal es, frecuentemente, de floculación más difícil, ya que las partículas sólidas en suspensión actúan como núcleos para la formación inicial de flóculos. e) Tipos de floculantes según su naturaleza, los floculantes pueden ser:
Minerales: Por ejemplo la sílice activada. Se le ha considerado como el mejor floculante capaz de asociarse a las sales de aluminio. Se utiliza sobre todo en el tratamiento de agua potable.
Orgánicos: Son macromoléculas de cadena larga y alto peso molecular, de origen natural o sintético.
Coadyuvantes
Tienen la función de mejorar la actuación de los coagulantes y floculantes. Los objetivos de los coadyuvantes pueden ser varios:
Corrección de pH
Cada coagulante tiene un pH óptimo de trabajo. Por ejemplo, el sulfato de aluminio tiende acidificar el agua tratada empeorando las condiciones de coagulación, ya que actúa mejor a pH neutro. Para corregir el pH se le añade bases o sales alcalinas al agua (Cal, Hidróxido sódico, Carbonato sódico, etc).
Oxidación de Compuestos
Se cree que el proceso de coagulación floculación mejora si se elimina por oxidación algunos compuestos orgánicos que pueden interferir en los procesos. Se pueden utilizar como oxidantes el cloro, el permanganato potásico, el ozono, etc. Cuando se emplea cloro, pre cloración, la dosis utilizada es generalmente la necesaria para llegar al break point.
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Dar peso a las partículas
Se utilizan los llamados agentes gravimétricos. Se utilizan en aguas con baja turbidez inicial. Se busca mejorar las velocidades de sedimentación. Se puede usar carbón activado en polvo, cal, arcillas, polímeros, etc. La adición de productos tales como la bentonita aumenta la densidad de las partículas y el peso global de la suspensión, al tiempo que proporciona una superficie importante para la adsorción de compuestos orgánicos.
La sílice activada y los polímeros se podrían también considerar como coadyuvantes de la coagulación y la floculación.
Sedimentación
La sedimentación consiste en la separación, por la acción de la gravedad, de las partículas
suspendidas cuyo peso específico es mayor que el del agua. Es una de las operaciones
unitarias más utilizadas en el tratamiento de las aguas residuales. Los términos
sedimentación y decantación se utilizan indistintamente.
Esta operación se emplea para la eliminación de los flóculos químicos cuando se emplea la
coagulación química. En la mayoría de los casos el objetivo principal es la obtención de un
efluente clarificado.
2.4 TEST DE JARRA
El aparato de pruebas de jarras fue desarrollado entre 1918 y 1921 por Langelier y Baylis, separadamente. Consta básicamente de un agitador múltiple de velocidad variable que puede crear turbulencia simultáneamente en 6 vasos de precipitado y una lámpara de iluminación como se destaca en la figura.
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En el mismo se trata de reproducir las condiciones en las cuales se produce la floculación
en la planta de tratamiento.
Hay que tener en cuenta, sin embargo, que el hecho de que la prueba de jarras sea un
ensayo rutinario en la operación de las plantas, no significa que puede ejecutarse
descuidadamente, lo que por desgracia suele ser bastante común.
Turbidímetro
La medición de turbiedad del agua después de floculada y sedimentada durante un cierto
tiempo (turbiedad residual) suele considerarse como el parámetro más importante para
caracterizar el proceso. Puede hacerse con un turbidímetro de transmisión como el Hellige
o con uno de diseminación como el Hach o el Fisher. Cuando se trata de evaluar pequeños
valores de turbiedad es preferible el uso de turbidímetros de diseminación, por ser más
precisos y no depender del criterio del observador.
Los métodos Normales de los Estados Unidos recomiendan registrar la turbiedad,
redondeando las cifras, como se indica a continuación:
En la actualidad, para medir la turbiedad del agua se han establecido las Unidades
Nefelométricas de Turbiedad (UNT) que se correlacionan con las Unidades Jackson (UJ)
utilizadas anteriormente.
Comparador de Color
Con frecuencia existe más interés en tratar de remover el color que la turbiedad. En estos
casos la medición del color residual del agua después de floculada y sedimentada puede
servir para caracterizar el ensayo. El color puede medirse mediante comparación con el
método del platino-cobalto o con equipos especiales, como el Aquatester, y se expresa en
unidades de color.
Las cifras se redondean de acuerdo con los Métodos Normales así:
Turbiedad (UNT) Utilizar intervalos de:
0 – 10 0.05
1 – 10 0.1
10 – 40 1.0
40 – 100 5
100 – 400 10
400 – 1000 50
1000 100
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Medidor de pH
La medición de pH antes y después de la floculación tiene una importancia básica. Por
tanto, debe disponerse siempre de un sistema de medida del pH, ya sea por colorimetría o
con electrodos. Este último es preferible porque es el único método que puede medir
pequeñas variaciones.
Reactivos
El reactivo principal es la solución de sulfato de aluminio, o cloruro o sulfato férrico. Se
prepara agregando agua destilada a 100 gr de coagulante hasta completar un volumen de
1000 ml, con lo que se obtiene una solución del 10% que se puede conservar como
solución patrón por uno o dos o tres meses.
El ensayo de pruebas de jarras se hace diluyendo 10 ml de la solución patrón hasta
completar 100 ml con agua destilada. Queda una solución al 1% que no se puede
conservar por más de 24 horas pues corre el riesgo de hidrolizarse y perder buena parte
de su capacidad de coagulación.
Cuando es necesario, debido a la baja alcalinidad de la muestra, hay que preparar una
suspensión de cal añadiendo agua destilada a 10 gr de dicho material hasta completar un
volumen total de 1000 ml. Debe anotarse el compuesto de cal que se ha utilizado: CaO o
Ca (OH)2 y evitarse el contacto de la suspensión así preparada con aire, cuyo contenido de
CO2 puede reaccionar con el óxido de calcio para formar carbonato que precipita. Antes
de usarla hay que agitar la suspensión.
Termómetro
La prueba de jarras debe realizarse, en lo posible, a la misma temperatura que la que tiene
el agua en la planta de tratamiento. Dejar los vasos sobre el iluminador de la base
prendido o sobre un objeto caliente afecta la temperatura y produce resultados variables
e inconsistentes. Por eso, es conveniente tener un termómetro para medir la temperatura
del agua antes de iniciar los ensayos y en la planta de tratamiento.
Color Utilizar intervalos de:
1 – 50 1
51 – 100 5
101 – 250 10
251 – 500 20
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Procedimiento del ensayo
1. Determinar la temperatura del agua cruda, el color, la turbiedad, el pH y la alcalinidad.
También el hierro y/o el manganeso si son significativos.
2. Añadir los coagulantes al agua en dosis progresivas en cada vaso de precipitado en
cualquiera de las tres formas siguientes:
a. Se coloca el agua de la muestra en las 6 jarras, las cuales se introducen debajo de los
agitadores, los cuales se ponen a funcionar a 100 rpm. Luego, se inyecta el coagulante con
una pipeta de 2 a 10 ml, profundamente dentro del líquido junto a la paleta. No debe
dejarse caer la solución del coagulante en la superficie del agua, pues esto desmejora la
eficiencia de la mezcla rápida. El tiempo de mezclado suele ser entre 30 y 60 segundos. El
uso de pipetas puede producir errores en la dosificación, en más o menos, cuando no se
hace con mucho cuidado.
b. Por medio de una pipeta o bureta se colocan las cantidades de coagulantes que se
van a agregar, en seis vasos pequeños de precipitado. El contenido de cada vaso se
succiona con una jeringa médica provista de su aguja hipodérmica. Se retira dicha aguja de
la jeringa y esta última, con su dosis completa, se pone junto a la jarra correspondiente. Se
hacen girar las paletas del aparato a 100 rpm y se inyecta el contenido de cada jeringa en
la jarra que le corresponde, cuidando que la solución penetre profundamente para que la
dispersión sea más rápida.
c. Se pone previamente en las jarras la dosis de coagulantes requeridas y se vierte
rápidamente el agua de la muestra en los mismos, mientras se hacen girar las paletas a
100 rpm. Esto produce una mezcla completísima, muy semejante a la que se obtiene en
un salto hidráulico. Una vez hecha la mezcla rápida se disminuye la velocidad de rotación
de las paletas a 30 – 60 rpm (promedio de 40 rpm) y se deja flocular el agua durante 15 –
30 min, o durante el tiempo teórico de detención que exista en la planta de tratamiento.
Luego se suspende la agitación, se extraen las paletas y se deja sedimentar el agua.
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CAPÍTULO III
MARCO LEGAL
3.1 Legislación Ambiental Ecuatoriana
3.2 Normativa Ambiental Específica
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3.1 LEGISLACIÓN AMBIENTAL ECUATORIANA
LIBRO VI
ANEXO 1
NORMA DE CALIDAD AMBIENTAL Y DE DESCARGA DE EFLUENTE: RECURSO AGUA
INTRODUCCIÓN
La presente norma técnica ambiental es dictada bajo el amparo de la Ley de Gestión
Ambiental y del Reglamento a la Ley de Gestión Ambiental para la Prevención y Control de
la Contaminación Ambiental y se somete a las disposiciones de éstos, es de aplicación
obligatoria y rige en todo el territorio nacional.
La presente norma técnica determina o establece:
a) Los límites permisibles, disposiciones y prohibiciones para las descargas en
cuerpos de agua o sistemas de alcantarillado;
b) Los criterios de calidad de las aguas para sus distintos usos; y,
c) Método y procedimientos para determinar la presencia de contaminantes en el
agua.
OBJETO
La norma tiene como objeto la Prevención y Control de la Contaminación Ambiental, en lo
relativo al recurso agua.
El objetivo principal de la presente norma es proteger la calidad del recurso agua para
salvaguardar y preservar la integridad de las personas, de los ecosistemas y sus
interrelaciones y del ambiente en general.
Las acciones tendientes a preservar, conservar o recuperar la calidad del recurso agua
deberán realizarse en los términos de la presente norma.
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3.2 NORMATIVA AMBIENTAL ESPECÍFICA
22
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24
CAPITULO IV
DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA Y SUS OPERACIONES
4.1 Descripción de las áreas de la planta
4.1.1 Diagrama esquemático de las instalaciones
4.2 Diagrama de Flujo de las fuentes de generación de aguas residuales y proceso de
tratamiento en la empresa Faccrom S.A.
4.3 Descripción del Proceso
4.3.1 Sistema de Recolección de Aguas Residuales Industriales
4.3.2 Sistema de Pre Tratamiento
4.3.3 Sistema de Tratamiento Primario
25
4.1 DESCRIPCIÓN DE LAS ÁREAS DE LA PLANTA
La Empresa FACCROM S.A., es una empresa dedicada a la actividad de producción de
bebidas gaseosas, y sus áreas están distribuidas de la siguiente manera:
CUADRO DE DISTRIBUCION DE LAS AREAS DE LA EMPRESA FACCROM S.A.
AREAS METROS CUADRADOS (mt2) PORCENTAJE
Guardianía 12 0.20 %
Parqueo empleados 60 1.01 %
Administrativa 72 1.21 %
Producción 1200 20.14 %
Control de Calidad 35 0.59 %
Bodegas 2500 41.95 %
Sala de máquinas y taller 360 6.04 %
Planta de tratamiento de aguas residuales
720 12.08 %
Área de parqueo de camiones
1000 16.78 %
Cuadro No 1. Distribución de las áreas de la empresa
Guardianía
Los guardias de la empresa TEVCOL S.A. son los encargados de velar por la seguridad del
personal que labora en la empresa FACCROM S.A.
Los guardias propios de la empresa tienen a su cargo controlar la entrada y salida de
camiones y personas a las instalaciones de la fábrica.
Parqueo de empleados
Los vehículos siempre tienen que estar parqueados en posición de salida para apresurar la
salida en caso de emergencia. Estos parqueos son únicos y exclusivos de los empleados de
Faccrom y constan de señalización de espacio para cada vehículo.
Administración
En esta área se encuentran algunos departamentos vitales de la empresa como:
Recursos Humanos
Compras
Logística
Ventas
Sistemas
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Contabilidad
Caja
Facturación
Gerencia Administrativa
Recepción
Dispensario Médico
Producción
Recepción de materia prima
La Empresa Faccrom tiene un área de 200 mt2 para la recepción de su materia prima, sus
principales proveedores son:
CUADRO DE PROVEEDORES CON SUS RESPECTIVOS PRODUCTOS
Materia Prima Proveedores
Botellas Agricominsa S.A. y Amcor s.A
Tapas Fastplast S.A.
Etiquetas Fastqplast S.A. Plastigomes S.A. , Plastlit
S.A. Ecuainvescorp S.A.
Goma de Etiqueta Fultrading S.A.
Azúcar Ecudos S.A. , Ingenio San Carlos, Ingenio La
Troncal
Acido Cítrico Adisol S.A.
Benzoato de Sodio Adisol S.A.
Carbón Activado Adisol S.A.
Tierra Diatomeas Adisol S.A.
Concentrados Baloru S.A. Cuadro No.2 Proveedores con sus respectivos productos
Recepción de Botellas
Este es el inicio del proceso de la fabricación de bebidas carbonatadas aquí se recepcionan
las botellas y son trasladadas al rinseador por medio de un transporte aéreo.
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Proveedor Envases Cantidad
Agricominsa S.A. 3000 cm3 80 unidades/bulto
Amcor S.A. 3000 cm3 85 unidades/bulto
Amcor S.A. 3000 cm3 475 unidades/pallet
Agricominsa S.A. 2000 cm3 120 unidades/bulto
Amcor S.A. 2000 cm3 635 unidades/pallet
Agricominsa S.A. 1500 cm3 170 unidades/bulto
Amcor S.A. 1500 cm3 815 unidades/pallet
Amcor S.A. 625 cm3 2023 unidades/pallet
Agricominsa S.A. 360 cm3 150 unidades/bulto
Amcor S.A. 360 cm3 3060 unidades/pallet Cuadro No.3 Proveedores con sus respectivas cantidades de envases/bulto o pallet
Área de Rinseado, Llenado y Cierre de Tapas
Las botellas llegan al rinseador por medio de una banda transportadora y son lavadas con
agua tratada con un flujo de agua de acuerdo al tamaño de la botella. Las botellas son
llenadas por medio de válvulas con la bebida gaseosa según su presentación con un flujo
igual para las 8 llenadoras. Las tapas se encuentran colocadas en un cajón receptor de
tapas y son transportadas por una aspiradora para el posterior cierre de las botellas.
Presentación Velocidad de Llenado
3000 cm3 3108 Botellas/ Hora
2000 cm3 6100 Botellas/Hora
1500 cm3 5498 Botellas/Hora
625 cm3 4542 Botellas/Hora
360 cm3 10500 Botellas/Hora Cuadro No.4 Velocidad de Llenado/Presentación
Visor
Sirve para observar el volumen de llenado de cada una de las botellas, el cierre de las
tapas y ver si la botella contiene alguna basura u objeto en su interior, o si la botella ha
sufrido alguna deformación. Este equipo consta de 4 tubos fluorescentes. Trabaja con dos
fluorescentes cuando la botella es de presentación 625 y 360 cm3, y trabaja con cuatro
fluorescentes cuando la botella es de presentación 1500,2000 y 3000 cm3.
Etiquetadora
Las botellas llegan a la etiquetadora por medio de la banda transportadora, y son
etiquetadas por un rollo de etiqueta que se encuentra colocado en un tambor.
28
Presentación Etiquetas/Kilo
3000 cm3 456
2000 cm3 526
1500 cm3 821
625 cm3 1320
360 cm3 1960 Cuadro No.5 Unidades de Etiqueta/Kilo
Codificación Laser
Codifica la fecha de elaboración y expiración del producto, el número de lote, la hora y
precio de venta al público en que este fue envasado.
Empaquetado
Se empaca un juego de botellas en un plástico termoencogible de acuerdo a la
presentación.
Presentación Unidades/caja
3000 cm3 6 botellas
2000 cm3 6 botellas
1500 cm3 6 botellas
625 cm3 12 botellas
360 cm3 24 botellas
Cuadro No. 6 Empaquetado/Presentación
Elaboración de las Bebidas Carbonatadas
Preparación de Jarabe
La preparación de jarabe se lo hace mezclando Agua, Azúcar, Acido Cítrico, Benzoato de
Sodio, Carbón Activado y Tierra Diatomeas. La preparación comienza en el disolvedor de
azúcar, donde se disuelve el azúcar y el resto de ingredientes, luego este jarabe pasa a una
marmita a recircular y después pasa a un intercambiador de calor para posteriormente
ser almacenado en tanques.
Sala de Tanques
En esta área tenemos 4 tanques para jarabe en donde se mezcla el jarabe simple con el
concentrado y se almacena para luego ser enviado mediante tuberías a la llenadora.
29
Preparación de Bolos
La fabricación de bolos es un producto secundario de la empresa Faccrom. Este es un
proceso aparte de la producción bebidas carbonatadas en la cual también se produce su
respectivo jarabe y proceso de pausterización, para luego ser llenado y empaquetado.
Control de Calidad
En este departamento se controla parámetros de calidad del producto como:
temperatura, presión, CO2, °Brix, pH y acidez de la gaseosa. Adicionalmente se mide el
volumen de llenado de las botellas de acuerdo a la presentación y el torque en el cierre de
las tapas.
Se hacen análisis del sistema de tratamiento de agua como: cisterna, filtro carbón, filtro
arena, filtro pulidor y ablandador de agua; y del agua de algunos equipos de la sala de
máquinas como: condensador evaporativo, torre de enfriamiento y caldero.
Stock
El producto terminado que sale del área de envasado y bolos es puesto en pallets y
almacenado en racks para su posterior distribución.
De acuerdo al pedido solicitado se selecciona las cantidades y productos que se van a
despachar. Se arma los pallets de acuerdo a la capacidad de carga del camión, estos
pallets armados son envueltos con stretch film (plástico) para asegurar el correcto
transporte del producto.
Los pallets son subidos a los camiones por medio de montacargas.
Presentación Botellas/ Caja Cajas/Pallet
3000 cm3 6 48
2000 cm3 6 63
1500 cm3 6 78
625 cm3 12 140
360 cm3 24 126 – 98 Cuadro No.7 Almacenado de producto en Stock
Sala de Máquinas y taller
En esta área se realizan diferentes tareas como soldaduras, arreglar piezas de equipos
averiados, dar mantenimiento a las máquinas.
30
Planta de Tratamiento de Aguas Residuales
En esta área se recogen todas las aguas residuales industriales que van hacer tratadas en
una estación depuradora de aguas residuales para luego ser descargadas a un cuerpo de
agua dulce o ría.
Área de Parqueo de Camiones
Aquí se estacionan los camiones que vienen a recoger y dejar los productos que se
distribuyen dentro y fuera de la ciudad. Los camiones salen de las instalaciones de la
fábrica con su respectiva orden de salida y destino donde va hacer entregado el producto.
31
4.1.1 DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE LAS INSTALACIONES
32
4.2 DIAGRAMA DE FLUJO DE LAS FUENTES DE GENERACIÓN DE AGUAS RESIDUALES Y
PROCESO DE TRATAMIENTO EN LA EMPRESA FACCROM S.A.
Elaboración
de Bolos
Sala de Llenado Sala de Jarabe
Sala de Tanques
Agua Residual
Malla
Reservorio de Almacenamiento
Coagulación - Floculación - Sedimentación
F
Reactor Biológico
Sedimentación
Filtro de Grava
Áreas
Agua Residual Tratada
33
4.3 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
El proceso que se emplea en la empresa Faccrom S.A. para el Tratamiento de sus Aguas
Residuales tiene las siguientes etapas:
4.3.1 LÍNEAS DE RECOLECCIÓN DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES
Las líneas de recolección de aguas residuales provenientes del área de producción se unen
a una tubería principal que descarga esta agua al reservorio de almacenamiento de agua
residual industrial.
Las líneas de recolección de aguas residuales provenientes del área de producción tiene
una longitud de 180,95 metros y se divide en dos secciones, la de canales de concreto
tapados por una reja metálica con una longitud de 128,85 metros con un área de 255cm² y
otra de tubería plástica (pvc) que mide 52,1 metros con un diámetro de 8 pulgadas. La
diferencia de altura de los canales en el área de producción es de 12 cm, debido a que la
altura en su punto más bajo es de 6 cm y en su punto más alto es de 18 cm. La diferencia
de altura de la tubería plástica es de 6 cm, debido a que la altura en su punto más bajo es
de 17 cm y la altura en su punto más alto es 23 cm. Estas aguas son descargadas al
reservorio de almacenamiento del agua residual industrial.
4.3.2 PRE TRATAMIENTO
El sistema de pre tratamiento de aguas residuales industriales cuenta únicamente con una
malla de sólidos gruesos.
La malla cumple con la función de recolectar todos los sólidos gruesos que desembocan
de la tubería de descarga de las aguas residuales provenientes del área de producción de
las bebidas carbonatadas.
La malla tiene forma rectangular, de acero inoxidable, consta de un tamiz de 5 micras y
sus medidas son: 1,20 mt de altura, 0,89 mt de ancho y 1mt de largo; con un área de
retención de 1,2 mt2. La malla presenta tres caras, debido a que en el fondo cuenta con
una plancha de acero inoxidable y en la cara lateral de entrada no existe malla. El espesor
de la malla es de 0,2 mm.
La entrada a la unidad de pre tratamiento es por un costado mediante caída libre, debido
a que el reservorio de almacenamiento se encuentra en el subsuelo a una profundidad de
1,20 metros de altura.
34
4.3.3 TRATAMIENTO PRIMARIO (FÍSICO – QUÍMICO)
Reservorio de Almacenamiento de Agua Residual Industrial
El sistema de tratamiento primario de las aguas residuales cuenta con un reservorio de
almacenamiento, en el que se acumula el agua proveniente de la línea de recolección de
agua residual industrial del área de producción.
El reservorio de almacenamiento tiene forma rectangular, con un área de 9,05 mt2 y
puede contener un volumen de 8.61 mt3 de agua residual industrial para su posterior
tratamiento físico químico.
Tanque Coagulación - Floculación - Sedimentación
El sistema de tratamiento primario de las aguas residuales cuenta con un tanque de
coagulación floculación, de plástico (pvc), con capacidad de contener 3 metros cúbicos de
agua residual para su tratamiento físico químico. La velocidad de agitación en el tanque
es de 30 rpm.
El agua residual es subida al tanque de coagulación floculación con una bomba centrífuga
de 5 HP de potencia.
Para este tratamiento se emplea cal como coadyuvante, sulfato de aluminio para flocular
y coagular y polímero para ayudar la coagulación.
El proceso es por batch y comienza con un pre tratamiento en donde se retienen los sólidos grandes (tapas, etiquetas, botellas o cualquier otro objeto) por medio de una malla.
El agua residual pasa a un reservorio de almacenamiento, para luego ser subida a un tanque de coagulación floculación.
Primeramente el agua residual sube por medio de una bomba centrífuga de 5 HP de potencia al tanque de coagulación floculación, que está provisto de un sistema de agitación de tipo hélice para que se homogenice, luego se procede a medir el pH. Este proceso tiene lugar en la misma cámara donde se realiza la coagulación floculación.
El coadyuvante (Cal) se prepara en un dispositivo aparte (balde) en donde es agitado manualmente con una paleta. De igual manera se lo agrega de forma manual al tanque, se realiza este proceso para obtener un pH óptimo para comenzar con el tratamiento físico químico.
35
El coagulante (sulfato de aluminio) se prepara en un recipiente aparte (balde) en donde es agitado manualmente con una paleta. Debe ser dosificado al vertido en forma de disolución a una concentración determinada, luego se lo agrega de manera manual al tanque en donde se produce la coagulación floculación. Para que se de este efecto el agua residual debe tener un pH 6-5 – 7,5.
Una vez coagulado, pasa a la siguiente etapa, denominada floculación. En esta etapa, se le añade al agua residual un producto químico llamado floculante (polímero), cuya función fundamental es favorecer la agregación de las partículas individuales o flóculos formados durante la coagulación. Se originan flóculos de mayor tamaño, los cuales, debido a su aumento de peso, decantan en la última etapa del tratamiento físico-químico.
La floculación tiene lugar en el interior de un sedimentador. El tiempo de retención en este sistema es de 30 minutos.
El proceso de coagulación-floculación y sedimentación lo hacemos en una sola unidad.
La dosificación de polímero también se hace en forma de disolución, debido a las características propias del reactivo (alta viscosidad), su preparación requiere un especial cuidado.
36
CAPÍTULO V
CARACTERÍSTICAS Y EVALUACIÓN DEL PROCESO DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES 5.1 Fuentes de generación de aguas residuales
5.2 Determinación de flujos diarios
5.3 Características físico químicas de las aguas residuales industriales
5.3.1 Características Físico Químicas de las Aguas Residuales Industriales de la
Empresa Faccrom S.A. antes de las pruebas de tratabilidad
5.3.2 Características Físico Químicas de las Aguas Residuales Industriales de la
Empresa Faccrom S.A. después de la implementación del rediseño del proceso de
tratamiento
5.4 Diagnóstico y evaluación del sistema de recolección de las aguas residuales
5.5 Diagnóstico y evaluación del sistema de pre tratamiento
5.6 Diagnóstico y evaluación del sistema de tratamiento primario
37
5.1 FUENTES DE GENERACIÓN DE AGUAS RESIDUALES
En la planta FACCROM S.A. se genera agua residual de las siguientes actividades: Producción:
Sala de Jarabe
Sala de Tanques
Sala de Llenado
Elaboración de Bolos Tropical
Empacadora de Bolos
Gavetas vacías para Bolos
Llenadora de bolos
Intercambiador
Intercambiador
Producción: Sala de Llenado Bodega
Cisterna Control de Calidad
Sala de Tanques
Sala de Jarabe
Marmita
Rinseador
Cana
l de
agua
38
5.2 DETERMINACIÓN DE FLUJOS DIARIOS
Caudales
Tabla # 1
Día Caudal
Número (mt³/día)
1 24,86
2 23,84
3 21,34
4 17,71
5 21,18
6 17,28
7 19,78
8 19,58
9 16,91
10 18,53
05
1015202530
0 5 10 15
Cau
dal
(mt3
/día
)
Tiempo (días)
Caudal Vs Tiempo
Caudal Vs Tiempo
Lineal (Caudal Vs Tiempo)
39
5.3 CARACTERÍSTICAS FÍSICO – QUÍMICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES
Para la realización de la caracterización de las aguas residuales de la Empresa Faccrom S.A., se
contrato los servicios profesionales del laboratorio acreditado: Unidad de Control de Calidad
Laboratorios de Aguas Petróleo y Medio Ambiente de la Facultad de Ingeniería Química de la
Universidad de Guayaquil.
5.3.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICO QUÍMICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES DE LA
EMPRESA FACCROM S.A. ANTES DE LAS PRUEBAS DE TRATABILIDAD
Los resultados de las caracterizaciones del agua residual a la entrada y salida de la Unidad de
Tratamiento Físico Químico antes de las Pruebas de Tratabilidad fueron los siguientes:
Tabla No. 1 Resultados de las caracterizaciones de los afluentes y efluentes de la Unidad de Tratamiento Físico
Químico de Aguas Residuales antes de las Pruebas de Tratabilidad
Parámetros Expresado
Unidad Resultados U (k=2) Límites Máximos
Método Como Entrada Salida Incertidumbre Permisibles
Potencial de Hidrógeno pH - 4,73 4,32 +/- 0,30 6 -9 4500-HB PEE/UCC/LA/02
Demanda Bioquímica D.B.O.5 mg/l 1080 1520 - 100 2510 B
de Oxígeno (5 días)
Demanda Química de D.Q.O. mg/l 4750 8060 - 250 8000 HACH
Oxígeno
Aceites y Grasas Solubles hexano mg/l 2 1 - 0,3 5520 D
Sólidos Suspendidos - mg/l 105 45 +/- 1 100 2540 D PEE/UCC/LA/05
Fuente: Datos de la Unidad de Control de Calidad Laboratorios Aguas Petróleo y Medio Ambiente, Facultad de Ingeniería
Química Universidad de Guayaquil Anexo # 4
Como hemos podido apreciar por los resultados del análisis de la Unidad de Control de Calidad
Laboratorios Aguas Petróleo y Medio Ambiente de la Facultad de Ingeniería Química de la
Universidad de Guayaquil, que se encuentra en la tabla anterior, se puede determinar que la
Unidad de Tratamiento Físico Químico de las Aguas Residuales Industriales de la Empresa Faccrom
S.A., no se encuentra operando de manera efectiva lo cual se refleja en la poca o ninguna
remoción de la contaminación que ingresa.
5.3.2 CARACTERÍSTICAS FÍSICO QUÍMICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES DE LA
EMPRESA FACCROM S.A. DESPUÉS DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL REDISEÑO DEL PROCESO DE
TRATAMIENTO
Los resultados del agua residual a la entrada y salida de la Unidad de Tratamiento Físico Químico
después de la implementación del rediseño del proceso de Tratamiento de las Aguas Residuales
fueron los siguientes:
40
Tabla No. 2 Resultados de los afluentes y efluentes de la Unidad de Tratamiento Físico Químico después de la
implementación del rediseño del proceso de Tratamiento de las Aguas Residuales
Parámetros Expresado
Unidad Resultados U (k=2) Límites Máximos
Método como Entrada Salida incertidumbre Permisibles
Potencial de Hidrógeno pH - 3.70 7.53 No aplica 4500-HB PEE/UCC/LA/02
Color real Color real Pt/Co 470 32 - No aplica 8025 HACH
Turbidez - NTU 171 11.7 - No aplica 2130 B
Demanda Química de D.Q.O. mg/l 7205 5755 - No aplica 5220 D PEE/UCC/LA/03
Oxígeno
Sólidos Suspendidos - mg/l 310 25 - - 2540 D PEE/UCC/LA/05
Fuente: Datos de la Unidad de Control de Calidad Laboratorios Aguas Petróleo y Medio Ambiente, Facultad de Ingeniería
Química Universidad de Guayaquil Anexo # 4
Como hemos podido apreciar por los resultados del análisis de la Unidad de Control de
Calidad Laboratorios Aguas Petróleo y Medio Ambiente de la Facultad de Ingeniería
Química de la Universidad de Guayaquil, que se encuentra en la tabla anterior, se puede
determinar que la Unidad de Tratamiento Físico Químico de las Aguas Residuales
Industriales de la Empresa Faccrom S.A., se encuentra operando de manera efectiva lo
cual se refleja en la remoción de la contaminación que ingresa.
5.4 DIAGNÓSTICO Y EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE LAS AGUAS
RESIDUALES
El sistema de recolección de aguas residuales en ocasiones muy aisladas ha sufrido
taponamientos debido a la acumulación de las láminas de plástico que se desprenden por
la fricción de las tapas con el pico de las botellas al momento que la selladora enrosca la
tapa a la botella.
El sistema de recolección del tratamiento de aguas residuales industriales de la empresa
Faccrom, no tiene inconvenientes significativos con el caudal promedio que presenta al
momento. Los que se han presentados han sido por falta de limpieza, atrasos en la
operación de la unidad de tratamiento físico químico; por lo que en el reservorio de
almacenamiento se acumula el agua residual proveniente del área de embotellado de las
bebidas carbonatadas tropical y manzana.
Es importante indicar que tanto las aguas residuales industriales, las aguas de lluvia y las
aguas domésticas cuentan con sus propios canales de recolección de agua, por lo tanto en
ningún tramo de los sistemas se mezclan.
41
Al momento la capacidad del sistema para transportar los flujos de agua hacia la unidad
de pre tratamiento cubre las necesidades del proceso. Es importante indicar que en el
evento que se necesite ampliar la capacidad de producción, esto generara un mayor
caudal de agua residual, por lo que se deberá también considerar la ampliación del
sistema de recolección de las aguas residuales.
El sistema de drenaje del área de producción es satisfactorio, lo cual ha quedado
demostrado porque no se ha presentado acumulación de agua en los canales. Los
taponamientos aislados que han ocurrido en la tubería se han debido al descuido de no
retirar las láminas de plástico de la línea de embotellado que luego se descargan al
reservorio de almacenamiento de aguas residuales.
5.5 DIAGNÓSTICO Y EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE PRE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS
RESIDUALES
La unidad de pre tratamiento enfocada en la malla posee la problemática de una abertura
lateral (entre los costados de la malla con la pared del reservorio de almacenamiento de
las ARI) que permiten el paso de sólidos gruesos por lo que su eficiencia de retención no
es el óptimo.
Es necesario cambiar el diseño de la malla recolectora de sólidos, debido a que existe un
paso significativo de sólidos finos y sólidos gruesos.
5.6 DIAGNÓSTICO Y EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO PRIMARIO DE LAS
AGUAS RESIDUALES
El reservorio de almacenamiento de agua residual no funciona como homogenizador,
debido a que no existen agitadores o un soplador de aire para agitar el agua residual y la
homogenice. Esto se refleja en los resultados de análisis cuando en muchas ocasiones las
concentraciones de salida son superiores a la de entrada.
Al no haber agitación los sólidos sedimentables se depositan en el fondo del reservorio y
dificultan la limpieza del mismo. No existe un diseño apropiado para la limpieza, teniendo
el carbón activado ser sacado con palas.
La bomba centrífuga sufre taponamientos debido al paso de los sólidos finos (carbón
activado y tierra diatomeas) y algunos sólidos gruesos (láminas de plástico de las botellas)
que se acumulan en el fondo del reservorio de almacenamiento, que no son retenidos en
42
la malla de pre tratamiento de las aguas residuales provenientes del área de producción.
Este inconveniente sucede con mucha frecuencia.
La preparación de las soluciones de cal y sulfato de aluminio, y polímero se realizan
manualmente. No hay control en la adición de las cantidades teóricamente requeridas
para la realización de la coagulación floculación, no hay medida en los recipientes en los
que se realizan las soluciones de cal, sulfato de aluminio y polímero.
La transportación de los recipientes que contienen las soluciones de cal y sulfato de
aluminio es insegura, debido a que los escalones para subir al tanque son angostos y no
existe la manera de subir la carga mecánicamente. Esta carga es subida manualmente por
el operario.
La evacuación de los lodos (flóculos sedimentados) se realiza en tanques y la
transportación de estos se realiza con un yale (hand hydraulic pallet truck).
En función de toda esta cantidad de inconvenientes se requiere implementar cambios en
los procedimientos y en la operación debido a que como resultado de todas estas
anomalías la remoción de la contaminación es mínima. Por lo cual es necesario un
rediseño de la unidad de tratamiento primario.
43
CAPITULO VI
REDISEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
6.1 Sistema de Recolección de Aguas Residuales
6.2 Sistema de Pre-tratamiento
6.3 Sistema de Tratamiento Primario
6.4 Diagrama de Flujo Rediseñado de las fuentes de generación de aguas residuales y
proceso de tratamiento en la Empresa Faccrom S.A.
6.5 Pruebas a nivel de Laboratorio
44
6.1 SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE AGUAS RESIDUALES
No aplica un rediseño, ya que el sistema de recolección de las aguas residuales (canales)
no sufre acumulamiento de agua en ninguno de sus tramos. Siempre y cuando se realice la
limpieza semanal.
6.2 SISTEMA DE PRE - TRATAMIENTO
(Libro: Jácome A., T28/P17)
El sistema de pre tratamiento que recomendamos es el desbaste y desengrasado. Los
mismos que tendrán las siguientes características:
45
Desbaste
(Libro: A. Jácome T 28/P3 - P5)
Diámetro de la tubería = 8 Pulgadas
Área Externa = L x L
Área Externa = 0,22 x 0,22 = 0,048 mt²
Área Útil = L x L
Área Útil = 0,20 x 0,20 = 0,04 mt²
Espacio entre reja y reja
Se considera:
Desbaste grueso: 50 – 100 mm
Desbaste fino: 10 – 25 mm
Donde:
Espacio entre reja y reja = 9,5 mm x
Largo =
= 21 № de rejas
Rejas: Espesor
Se considera:
Rejas Gruesas: 12 – 25 mm
0.22 mt
0.20 mt
46
Rejas Finas: 6 – 12 mm
Donde:
Espesor = 12 mm x
Ancho = 1 cm
Cálculo de pérdida de carga
hL = (w/b)4/3
Sen
en donde:
hL : pérdida de carga (mt)
: factor de forma de la barra w: espesor máximo de las barras transversal a la dirección de la corriente (mt) b: separación mínima entre barras (mt) V: velocidad horizontal (mt/seg) g: aceleración de la gravedad (mt2/seg)
: ángulo de la reja respecto a la horizontal Velocidad de paso máxima: 0,6 – 1,0 mt/seg (Siempre valores mayores a 0,4 mt/seg para evitar que se depositen arenas).
Valores de de Kirschmer
TIPO DE REJA Rectangular con bordes agudos 2,42
Rectangular con la cara de aguas arriba semicircular 1,83
Circular 1,79
Rectangular con ambas caras semicirculares 1,67
0,95 cm
= 0,0095 mt
1,2 cm
= 0,012 mt
hL = 2,42 (0,012/0,0095)1.33
Sen 80°
hL = (2,42) (1,3654) (0.0502)
47
hL = 0,1658 mt 0,2
Desengrasador
(Libro: A. Jácome T 28/P16)
Volumen de Aire a Inyectar = 4 – 8 mt³ aire/ hr mt³ Agua
Tiempo de Retención Hidráulico = Mayor a 10 min
Seguridad = 10 min + 5 min = 15 min
Velocidad Ascensional = Menor a 35 mt/hr
Q = Volumen/tiempo
0.82 mt
1.20 mt
0.20 mt
0.10 mt
Entrada
Agua Salida
Agua
0.20 mt de seguridad
Difusores: 4 - 5 mt3 aire / mt3 agua
0.82 mt Difusores
0,33 mt
mmm5mt
mm mt
mmt
48
Q = 20
x
= 0,83
= 1
Q = 1
x 5
= 5 mt³ aire/hora
Volumen = Caudal x Tiempo de Retención
Tiempo de Retención Hidráulico = 15 min
(0,25 hr)
Velocidad Ascensional =
Superficie Horizontal =
Superficie Horizontal =
= 0,4 mt²
=
=0,210
0,210 x 3 = 0,63
Tanteo:
0,21 x 0,63 = 0,132
0.33 x 1.2 = 0,4
0,45 x 1,6 = 0,72
V = A x h
h =
=
= 0,62 mt = 62 cm + 20 cm (Seguridad) = 82 cm
49
6.3 SISTEMA DE TRATAMIENTO PRIMARIO
Reservorio de Igualación
a: 1.00 mt
1.30 mt
1.00 mt
3.75 mt3.64 mt
0.90 mt
V: 8.61 mt3
Equipo de aireación mecánica tiene una capacidad nominal de transferencia de oxígeno de: 1,8 – 2,4 kg O2/ kWh.
Parámetro de Diseño = 2 mt³ Aire/hr mt³
2
x 8
= 16 mt³ Aire/hr
Q =
= 0,83
1
Por cuestiones de diseño trabajar con 1
№ de Difusores =
=
= 16
№ de Difusores = 16
DOSIFICACIONES
Sulfato de Aluminio
Concentración: 1000 gr de Sulfato de Aluminio en 3 mt3 de Agua Residual
Tiempo de llenado = 9 min
Q =
= 333,33 lt/min
Flujo Másico =
= 111,11 gr/min
50
Tanque de Preparación
Capacidad del tanque de Sulfato de Aluminio 100 lt/sol
111,11 gr Sol 1 lt
X 100 lt
X = 11,111 gr 11 Kg en 100 lt de solución
Hidróxido de Calcio
Concentración: 2000 gr de cal en 3 mt3 de agua residual Tiempo = 9 min
Q =
= 333,33 lt/min
Flujo Másico =
= 222,22 gr/min
Capacidad del Tanques = 100 lt/sol
222 gr sol 1 lt
X 100 lt
X = 22,200 gr 22 kg en 100 lt de solución
11 kg de Sulfato
de Aluminio
100 lt
111 gr
51
Polímero
Cantidad que se coloca en el tanque = 200 ml
Tiempo de llenado = 9 min
Concentración =
= 1,5 mg Polímero
1,5
x 200 ml = 300 mg Polímero
Flujo Másico =
= 33,33
0,033 gr Polímero
0,033 gr Polímero 1 lt
X 100 lt
X = 3,3 gr
100 lt
22 kg de Cal
222 gr
52
BOMBAS
Hidróxido
de Calcio
Sulfato de
AluminioPolímero
100 lt 100 lt 100 lt
Se necesitan 3 bombas de las siguientes características:
M-R Dosif L MI serie U U041-281
RANGO: 3 a 30 GPD
PRESION: 80 PSI
MILTON ROY USA
100 lt
33
3,3 gr de
Polímero
53
TANQUE COAGULACIÓN FLOCULACIÓN Y SEDIMENTACIÓN
No aplica rediseño debido a que el tanque tiene la suficiente capacidad para tratar las
aguas residuales que llegan al sistema de tratamiento primario.
1.34 mt0.90 mt
0.90 mt V: 3.00 mt3
REDISEÑO TOTAL DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Hidróxido
de CalcioSulfato de
Aluminio Polímero
100 lt 100 lt 100 lt
Coagulación
DesbasteDesengrasado Tanque de Igualación
Mezcla completa de aire
Reactor
Biológico
Floculación
SedimentaciónDifusores
54
6.4 DIAGRAMA DE FLUJO REDISEÑADO DE LAS FUENTES DE GENERACIÓN DE AGUAS
RESIDUALES Y PROCESO DE TRATAMIENTO EN LA EMPRESA FACCROM S.A.
Elaboración
de Bolos
Sala de Llenado Sala de Jarabe
Sala de Tanques
Agua Residual
Desbaste
Reservorio de Igualación
Coagulación - Floculación - Sedimentación
F
Reactor Biológico
Sedimentación
Filtro de Grava
Áreas
Desengrasado
Agua Residual Tratada
55
56
57
Jarras con ARI tratada sedimentada
Muestra Inicial y Final
58
CAPITULO VII
RESULTADOS
7.1 Tablas de Resultados
7.2 Resultados en las etapas del Tratamiento de Aguas Residuales
7.2.1 Sistema de Recolección de Aguas Residuales
7.2.2 Sistema de Pre-tratamiento
7.2.3 Sistema de Tratamiento Primario
59
60
61
62
7.2 RESULTADOS EN LAS ETAPAS DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
7.2.1 SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE AGUAS RESIDUALES
Tabla de Análisis
Tabla # 2
Día Caudal Caudal Acumulado
Probabilidad
Número (mt³/día) mt³/día
1 16,91 16,91 9,090909091
2 17,28 34,19 18,18181818
3 17,71 51,9 27,27272727
4 18,53 70,43 36,36363636
5 19,58 90,01 45,45454545
6 19,78 109,79 54,54545455
7 21,18 130,97 63,63636364
8 21,34 152,31 72,72727273
9 23,84 176,15 81,81818182
10 24,86 201,01 90,90909091
Tabla # 3
Día Caudal Volumen Parcial Volumen Acumulado
Número (mt³/día) mt³ mt³
0 0
1 16,91 0,7045 0,7045
2 17,28 0,72 1,4245
3 17,71 0,7379 2,1624
4 18,53 0,7721 2,9345
5 19,58 0,8158 3,7503
6 19,78 0,8242 4,5745
7 21,18 0,8825 5,457
8 21,34 0,8892 6,3462
9 23,84 0,9933 7,3395
10 24,86 10,358 8,3753
63
16,91 9,090909091
17,28 18,18181818
17,71 27,27272727
18,53 36,36363636
19,58 45,45454545
19,78 54,54545455
21,18 63,63636364
21,34 72,72727273
23,84 81,81818182
24,86 90,90909091
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Cau
dal
mt3
/día
Probabilidad ( % )
Caudal vs Probabilidad
Caudal
Probabilidad
Caudal Probabilidad
64
SEMILOG
CAUDAL VS PROBABILIDAD
1
10
100
0 5 10 15 20 25 30
Cau
dal
( m
t3/d
ía)
Probabilidad ( % )
65
LOG – LOG
CAUDAL VS PROBABILIDAD
1
10
100
1 10 100
Cau
dal
mt3 /
día
Probabilidad ( % )
66
Determinación de los Parámetros Estadísticos
Caudal (x-x media) (x-x media)² (x-x media)³ (x-x media)⁴
mt³/día
16,91 -3,19 10,1761 -32,461759 103,553011
17,28 -2,82 7,9524 -22,425768 63,2406658
17,71 -2,39 5,7121 -13,651919 32,6280864
18,53 -1,57 2,4649 -3,869893 6,07573201
19,58 -0,52 0,2704 -0,140608 0,07311616
19,78 -0,32 0,1024 -0,032768 0,01048576
21,18 1,08 1,1664 1,259712 1,36048896
21,34 1,24 1,5376 1,906624 2,36421376
23,84 3,74 13,9876 52,313624 195,652954
24,86 4,76 22,6576 107,850176 513,366838
201,01
66,0275 90,747421 918,325592
1. Media
X =
x =
= 20,10
2. Mediana
Mediana =
Mediana =
= 19,68
3. Moda
Moda = 3 Mediana – 2 ( x )
Moda = 3 ( 19,68 ) – 2 ( 20,10 )
Moda = 18,84
67
4. Desviación Típica
S =
S =
= 2,71
5. Coeficiente de Apuntamiento
CV=
CV =
= 13,48 %
6. Coeficiente de Asimetría
α₃ =
α₃ =
= 0,5066
7. Coeficiente de Curtosis
α₄=
α₄=
= 1,8918
68
7.2.2 SISTEMA DE PRE - TRATAMIENTO
Sólidos removidos y no removidos en la malla recolectora de sólidos
Días Sólidos Totales
Sólidos Removidos
Sólidos No Removidos
Diferencia de S.N.R. con S.R. Remoción
# Kg Kg Kg Kg %
1 0,12 0,04 0,08 0,04 33,3333
2 0,11 0,04 0,07 0,03 36,3636
3 0,21 0,08 0,13 0,05 38,0952
4 0,18 0,07 0,11 0,04 38,8889
5 0,13 0,05 0,08 0,03 38,4615
6 0,11 0,04 0,07 0,03 36,3636
7 0,15 0,06 0,09 0,03 40
8 0,23 0,1 0,13 0,03 43,4783
9 0,17 0,06 0,11 0,05 35,2941
10 0,14 0,05 0,09 0,04 35,7143
7.2.3 SISTEMA DE TRATAMIENTO PRIMARIO
Porcentajes de Remoción
% de Remoción Turbidez
X 100 =93,15 %
% de Remoción DQO
X 100 = 20,62%
% de Remoción Color Real
X 100 = 93,19%
% de Remoción de Sólidos Suspendidos
X 100 = 91,93%
69
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
pH
Tiempo (días)
pH vs Tiempo
Entrada
Salida
0
50
100
150
200
250
300
350
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Turb
ide
z
Tiempo (días)
Turbidez vs Tiempo
Entrada
Salida
70
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Co
lor
Tiempo (días)
Color vs Tiempo
Entrada
Salida
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
DQ
O
Tiempo (días)
DQO vs Tiempo
Entrada
Salida
71
CAPITULO VIII
ANÁLISIS DE RESULTADOS
8.1 Análisis de resultados
8.2 Conclusiones y Recomendaciones
8.3 Bibliografía
8.4 Glosario
8.5 Nomenclatura
72
8.1 ANÁLISIS DE RESULTADOS
Antes de las Pruebas de Tratabilidad
La D.B.O.5 ingresa con un valor de 1080 mg O2/lt y sale con un valor de 1520 mg O2/lt lo
cual está evidenciando que la operación y el proceso requiere una revisión, este resultado
expresa claramente la ausencia de procedimientos para la operación de la Unidad de
Tratamiento Físico Químico de las aguas residuales.
La D.Q.O. ingresa con un valor de 4750 mg O2/lt y sale con un valor de 8060 mg O2/lt lo
cual está evidenciando que la operación amerita una revisión en virtud que los valores son
incongruentes, resultado de la ausencia de formación y preparación adecuada del
personal en la operación.
Los valores de Sólidos Suspendidos se encuentran de entrada 105mg/lt y de salida
45mg/lt. La disminución de la contaminación es insuficiente, lo cual refleja que esta
operación requiere de una auditoría para identificar aquellas oportunidades de mejora
significativa que permitan mejorar la eficiencia de la unidad de tratamiento de las aguas
residuales de la empresa Faccrom S.A.
El valor de pH de entrada es de 4,73 y de salida 4,32, lo que refleja una situación crítica
debido a que prácticamente no ha sufrido variación, lo cual indica que la unidad de
mezclado no está cumpliendo su función además que tampoco se está realizando
adecuadamente las dosificaciones de los reactivos químicos(cal y sulfato de aluminio).
Los valores de entrada de aceites y grasas es 2mg/lt de entra da y 1mg/lt de salida, lo que
evidencia que la disminución no es lo suficiente significativa, lo cual es producto de la
mala operación y la ninguna retención de la unidad de pre tratamiento de aguas
residuales.
Luego de la implementación del rediseño
La D.Q.O. ingresa con un valor de 7205 mg O2/lt y sale con un valor de 5755 mg O2/lt lo
cual está evidenciando que la operación y el proceso presentan una remoción de la
demanda química de oxígeno de un 20,13%, lo cual representa una mejora en la
operación de la unidad de tratamiento físico química de las aguas residuales.
El valor de pH de entrada es de 3,70 y de salida 7,53, lo que refleja que el pH pasa de estar
en medio ácido a un estado neutro que es el óptimo para el tratamiento físico químico del
agua residual, lo cual indica que la unidad de mezclado está cumpliendo su función
además que también se está realizando adecuadamente las dosificaciones de los reactivos
químicos (cal y sulfato de aluminio).
73
El color real es de 470 Pt/Co de entrada y 32 Pt/Co de salida; lo que refleja que la
operación y el proceso presentan una remoción del 93,19% del color real, lo que
representa una mejora satisfactoria en la operación del tratamiento físico químico.
La turbidez de entrada es de 171 NTU y de salida es de 11,7 NTU; lo que demuestra que la
operación y el proceso presentan una remoción del 93,16% de turbidez, que significa que
la unidad de mezclado del tratamiento físico químico cumple con su función.
Los Sólidos Suspendidos se encuentran de entrada 310 mg/lt y de salida 25 mg/lt; lo que
evidencia que la operación y el proceso presentan una remoción de los sólidos
suspendidos de un 91,93%, lo cual representa una mejora significativa en la operación del
tratamiento físico químico de las aguas residuales.
En las gráficas de turbidez, color y DQO vs tiempo se observa que los valores de salida son
menores a los de entrada; lo que nos indica que los parámetros físicos químicos están
siendo removidos en el tratamiento primario.
En la gráfica de pH vs tiempo se observa que los valores de salida (7 – 7,7) son mayores a
los de entrada (4 – 5,6), lo que demuestra que la dosificación de los químicos es la
adecuada y el tratamiento del agua residual tratada cumple con un pH óptimo.
74
8.2 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
Con la ampliación del reservorio de almacenamiento de agua residual se logro que
éste no rebosara frecuentemente agua residual industrial al canal de aguas lluvia.
Con la ampliación del reservorio de almacenamiento se evito que bajara el pH de
las aguas residuales después del tratamiento físico químico debido a la oxidación.
Se determino que el caudal medio de la planta de Tratamiento de Aguas
Residuales es de 20,10 mt3/día.
Con las dosificaciones recomendadas de cal y sulfato de aluminio, se logro una
mejora significativa del tratamiento físico químico del agua residual industrial.
Se implemento el uso del equipo Digestor Hach DRB 200 para determinar el DQO
de las aguas residuales.
Se comprobó mediante una prueba piloto de lodos activados que el agua residual
tratada es óptima para continuar con un proceso biológico, es decir las bacterias
crecen y se alimentan con esta agua.
Se rediseño el Formato de Hoja de Control del Tratamiento Físico Químico de la
Planta de Tratamiento de Aguas Residuales.
Se aporto con Formatos de Hojas de Control para el Tratamiento Biológico.
Recomendaciones
Construcción de un reservorio paralelo para almacenamiento de las aguas
residuales industriales con su respectiva unidad de recirculación que permita
homogenizar el agua que se va a tratar.
Implementar sistema de mezcla completa de las aguas residuales en el reservorio
de almacenamiento con la finalidad que el agua a tratarse tenga características
físico químicas homogéneas, y evitar de esta manera diferentes niveles de
75
concentración, lo que impide aplicar una dosificación acorde con la carga
contaminante.
Elaborar un programa de limpieza y mantenimiento en las unidades de pre
tratamiento, reservorio de almacenamiento y tanque de coagulación floculación
sedimentación, pertenecientes al sistema de tratamiento de las aguas residuales.
Se recomienda que se realicen de manera permanente los test de jarras para
precisar la dosis de reactivos químicos requeridos, para que la floculación
coagulación sea realizada de manera efectiva y evitar consumos inapropiados que
dificultaran el proceso de separación de la carga contaminante.
Se recomienda llevar hojas de registros de la operación de la unidad depuradora
de aguas residuales, en las que se precise la cantidad de agua residual tratada, la
dosificación de sustancias químicas, tiempos de operación, el nombre del técnico
responsable de la operación, tiempo de velocidad rápida y lenta, características
físico químicas del agua residual, tanto la que ingresa y la que sale, nombre del
profesional que revisa y aprueba las hojas de registro de cada proceso.
Se recomienda la adquisición de dos bombas sumergibles para la evacuación de los
lodos que se sedimentan en la unidad de igualación.
Se recomienda un tiempo de sedimentación al concluir el tratamiento Físico
Químico de por los menos 30 minutos.
Es necesario disponer de los equipos e instrumentos de laboratorio para ejecutar
el control de calidad en el tratamiento de las aguas residuales.
Es necesario dar la responsabilidad de la administración y operación técnica de la
unidad de tratamiento de aguas residuales a un profesional con la experiencia y el
conocimiento en el manejo eficiente de plantas de unidades de tratamiento de
aguas residuales.
Es necesario capacitar y entrenar a los operadores técnicos responsables de la
operación del sistema de tratamiento para que puedan tener un mejor desempeño
en el desarrollo de sus actividades diarias.
76
8.3 BIBLIOGRAFÍA
Cajigas, A. 1995 “Ingeniería de Aguas Residuales: Tratamiento, vertido y
reutilización” Volumen I. Metcalf & Eddy, Inc. Ed. Mc Graw Hill, tercera edición.
Tejero, I; Suárez, J; Jácome, A; J, Temprano.2001. “Introducción a la Ingeniería
Sanitaria y Ambiental”, Volumen II.
Romero, J.A. 2001. “Tratamiento de Aguas Residuales, teoría y principios de
diseño”. Ed. Escuela Colombiana de Ingeniería.
Nemerow,N.L. 1975“ Aguas Residuales Industriales. Teorías, Aplicaciones y
Tratamiento”. Ed. H. Blume Ediciones.
Hach DR/890 Datalogging Colorimeter Handbook .DR/890 Colorimeter Procedures
Manual.
Texto Unificado Legislación Ambiental Secundaria, Norma de Calidad Ambiental y
de Descarga de Efluentes: Recurso Agua (Libro VI Anexo 1).
Instituto Ecuatoriano de Normalización, Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 2
176:98. Agua. Calidad del Agua. Muestreo. Técnicas de Muestreo.
Kemmer, F.N.; J. McCallion. 1989. “Manual del Agua: Su naturaleza, tratamiento y
aplicaciones”. Ed. Mc Graw Hill. Tomo I. Nalco Chemical Company.
Arboleda, J. 2000 “Teoría y práctica de la Purificación del agua”. Ed. Mc Graw Hill,
tercera edición. Tomo 1.
es.wikibooks.org/wiki/Ingeniería_de.../Tratamiento_físico-químico
77
8.4 GLOSARIO
Afluente: Agua, agua residual u otro líquido que ingresa a un reservorio, o a algún proceso
de tratamiento.
Agua Cruda: Agua residual que no ha sido sometida a proceso de tratamiento.
Aguas Residuales: Agua que contiene material disuelto y en suspensión, luego de ser
usada por una comunidad o industria.
Aguas Residuales Domésticas: Son los líquidos provenientes de las viviendas o
residencias, edificios comerciales e institucionales.
Aguas Residuales Industriales: Son las aguas provenientes de las descargas de industria
de manufactura.
Aguas Residuales Municipales: Son los residuos líquidos transportados por el
alcantarillado de una ciudad o población y tratados en una planta de tratamiento
municipal.
Caudal: Es el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de
tiempo.
Coadyuvante: Tiene la función de mejorar la actuación de los coagulantes y floculantes.
Coagulación: Consiste en introducir en el agua un producto que sea capaz de neutralizar la
carga de los coloides y formar un precipitado.
Coagulante: Un coagulante son sales metálicas que reaccionan con la alcalinidad del agua,
para producir un flóculo de hidróxido del metal, insoluble en agua, que incorpore a las
partículas coloidales
Coeficiente Asimétrico: Si la curva presenta valor más hacia la izquierda o más hacia la
derecha. Si es igual a cero es normal.
Coeficiente de Apuntamiento: Describe los picos o planos que hay de una distribución.
78
Coeficiente de Curtosis: Es una medida del pico más elevado de la distribución y el valor
normal es tres.
Coloide: Puede definirse como una partícula mantenida en suspensión a causa de su
tamaño extremadamente pequeño (1 a 200 milimicrones), su estado de hidratación y su
carga eléctrica superficial.
Color Aparente: Es el color debido a las sustancias disueltas y a las materias en suspensión
y se determina en la muestra de agua de origen sin centrifugarla y sin filtrarla.
Color Real: Es el color debido únicamente a las sustancias disueltas que se determina tras
filtrar la muestra de agua a través de una membrana de 0,45 micrómetros de poro.
Decantación: La separación de partículas sólidas del agua puede hacerse mediante dos
técnicas:
La acción directa del propio peso de la partícula, por simple decantación en
función del tamaño y peso específico, o por flotación, pudiendo fijar a ellas
burbujas de aire.
Filtración o tamizado.
Con la decantación se consigue la separación sólida - líquido por gravedad. Para describir
este proceso se utilizan los términos de sedimentación o clarificación.
Demanda Bioquímica de Oxígeno: Cantidad de oxígeno usado en la estabilización de la
materia orgánica carbonácea y nitrogenada por acción de los microorganismos en
condiciones de tiempo y temperatura especificados (generalmente 5 días y 20°C). Mide
indirectamente el contenido de materia orgánica biodegradable.
Demanda Química de Oxígeno: Se usa para medir el oxígeno equivalente a la materia
orgánica oxidable químicamente mediante un agente químico oxidante fuerte, por lo
general dicromato de potasio, en un medio ácido y a alta temperatura.
Desarenado: Consiste en eliminar materias pesadas que sean superiores a 200 micras,
para evitar que se produzcan sedimentos en los canales y conducciones, proteger las
bombas y otros equipos contra la abrasión, y para evitar sobrecargas en procesos
posteriores.
79
Desbaste: Consiste en eliminar los residuos sólidos que arrastra el agua residual, haciendo
pasar esta a través de barrotes verticales o ligeramente inclinado, con una cierta
separación entre ellos en función del tamaño del material a retener.
Desengrasado: Consiste en eliminar grasas, aceites, espumas y demás materias flotantes
que podrían perturbar procesos posteriores.
Desviación típica: Es la raíz cuadrada de la varianza.
Efluente: Líquido proveniente de un proceso de tratamiento, proceso productivo o de una
actividad.
Flóculo: Es un grumo de materia orgánica formado por agregación de sólidos en
suspensión.
Floculación: Es el fenómeno por el cual las partículas chocan (por medio de agitación)
unas con otras para formar coágulos mayores.
Flotación: Es el proceso de convertir los sólidos en suspensión y algunas sustancias
coloidales y emulsionadas en materias flotantes.
Grasas y aceites: Se definen como sustancias solubles en hexano, cuando el ensayo se
realiza por extracción con hexano.
Media: Valor promedio de la distribución.
Mediana: Es un valor de tendencia central, es el valor del dato que supera y, a la vez, es
inferior a la mitad de todos los datos.
Moda: Es un promedio de posición o valor de tendencia central, definido por el valor de
ocurrencia más común o más frecuente en un conjunto de datos.
Muestra Compuesta: Es la formada por dos o más muestras o sub-muestras, mezcladas en
proporciones conocidas, de la cual se puede obtener un resultado promedio de una
característica determinada. Las proporciones para la mezcla se basan en las mediciones
del tiempo y el flujo.
80
Muestra Simple o instantánea: Es la muestra tomada al azar con relación al tiempo y/o
lugar de un volumen de agua.
Muestreo: Es el proceso de tomar una porción, lo más representativa, de un volumen de
agua para el análisis de varias características definidas.
Neutralización: Es la reacción mediante la cual una base neutraliza las propiedades de un
ácido.
Oxígeno Disuelto: Concentración de oxígeno medida en un líquido, por debajo de la
saturación. Normalmente se expresa en mg/lt.
Partes por millón: Son las partes de soluto en 1 millón de partes de la solución. Las ppm
se calculan para soluciones líquidas o sólidas.
Peso Específico: Se define como el peso de un cuerpo por unidad de volumen.
Polímeros: Son compuestos orgánicos e inorgánicos que tienen un gran peso molecular,
forman cadenas largas y pueden tener carga eléctrica.
Potencial de Hidrógeno (pH): Medida de la concentración de ion hidrógeno en el agua,
expresada como el logaritmo negativo de la concentración molar de ion hidrógeno.
Probabilidad: Mide la frecuencia con la que se obtiene un resultado (o conjunto de
resultados) al llevar a cabo un experimento aleatorio, del que se conocen todos los
resultados posibles, bajo condiciones suficientemente estables.
Sedimentación: Proceso de clarificación de las aguas residuales mediante la precipitación
de la materia orgánica o la materia putrescible.
Sólidos no Sedimentables: Materia sólida que no sedimenta en un período de 1 hora,
generalmente.
Sólidos Sedimentables: Son una medida del volumen de sólidos asentados al fondo de un
cono Imhoff, en un período de una hora, y representan la cantidad de lodo removible por
sedimentación simple; se expresan comúnmente en ml/lt.
Tamizado: Consiste en una filtración sobre soporte delgado perforado.
81
Test de Jarra: Es una prueba de laboratorio con diferentes dosis químicas, mezcla a
velocidad, tiempo de asentamiento, para estimar el mínimo o la dosis ideal de coagulante
requerida para alcanzar los objetivos de calidad en un agua.
Tiempo de Retención Hidráulico: Tiempo medio que se demoran las partículas de agua en
un proceso de tratamiento. Usualmente se expresa como la razón entre el caudal y el
volumen útil.
Turbiedad: Constituye una medida óptica del material suspendido en el agua.
Varianza: Es la media aritmética del cuadrado de las desviaciones con respecto a la media.
Velocidad Ascensional: Caudal del fluido dividido por la superficie del depósito de
sedimentación.
82
8.5 NOMENCLATURA
Q: caudal
V: volumen
t: tiempo
T: temperatura
A: área
h: altura
hL: pérdida de carga (metros)
factor de forma de la barra
w: espesor máximo de las barras transversal a la dirección de la corriente (metros)
b: separación mínima entre barras (metros)
V: velocidad horizontal (mt/seg)
g: aceleración de la gravedad (mt2/seg)
: ángulo de la reja respecto a la horizontal
p: probabilidad
n: número total de datos
m: número de orden del dato correspondiente
X: media
S: desviación típica
CV: coeficiente de apuntamiento
α3: coeficiente de asímetría
α4: coeficiente de curtosis
lt: litros
ml: mililitros
kg: Kilogramos
gr: gramos
mg: miligramos
mt: metros
mt2: metros cuadrados
mt3: metros cúbicos
cm: centímetros
cm2: centímetros cuadrados
cm3: centímetros cúbicos
mm: milímetros
seg: segundos
min: minutos
hr: horas
83
rpm: Revoluciones por minuto
ppm: Partes por millón
NTU: Unidades nefelométricas de turbiedad
Pt Co: Unidades cobálticas de color
DQO: Demanda química de oxígeno
DBO5: Demanda bioquímica de oxígeno (5 días)
pH: Potencial de hidrógeno
ARI: Agua Residual Industrial
EDAR: Estación Depuradora de Aguas Residuales
CIIU: Código Internacional de Empresas Unificadas
84
ANEXOS ANEXO 1 Fotografías
ANEXO 2 Oficios referentes al proyecto
ANEXO 3 Cálculos
ANEXO 4 Análisis de Laboratorio
ANEXO 5 Formatos de Hojas de Control
ANEXO 6 Especificaciones Técnicas de Equipos de Planta y Laboratorio
85
1. FOTOGRAFÍAS
Tanque de Coagulación – Floculación - Sedimentación
86
Equipos de Planta
Balanza
pHmetro
87
Materia Prima
Saco de Cal Saco de Sulfato de Aluminio
Polímero
88
Soluciones de Cal, Sulfato de Aluminio y Polímero
Hoja de Registro del Tratamiento Primario
89
Línea de Recolección del ARI
Reservorio de almacenamiento del ARI
90
Descarga al reservorio de almacenamiento del ARI
Abertura entre malla y pared de reservorio de almacenamiento
91
Bomba Centrífuga del Reservorio de Almacenamiento
Evacuación de los lodos (flocs sedimentados)
92
Recolección de Sólidos Gruesos
Láminas de Plástico
93
Equipos de Laboratorio
Peso de Sólidos Gruesos
Test de Jarra con diferentes dosis de químicos
94
Jarras # 1 y # 2
Jarras # 3 y # 4
95
Jarras # 5 y # 6
Observación de formación de los flocs en las Jarras
96
Jarra # 1: ARI tratada sedimentada Jarra # 2: ARI tratada sedimentada
Jarra # 3: ARI tratada sedimentada Jarra # 4: ARI tratada sedimentada
97
Jarra # 5: ARI tratada sedimentada Jarra # 6: ARI tratada sedimentada
Balanza Analítica
l
98
HACH DR/890 Colorimeter
DIGESTOR HACH DRB 200
99
Determinación de la DQO
Determinación de Turbidez
100
Prueba Piloto Tratamiento de Lodos Activados
101
102
2. OFICIOS REFERENTES AL PROYECTO
103
104
105
106
3. CÁLCULOS
Caudales: conversiones
107
Conversión de Volúmenes
V1
í
V2
V3
V4
V5
V6
V7
V8
V9
V10
108
Probabilidades
p= [m/(n+1)] 100
p = [1/(10+1)] 100
p = 9,09
p = [2/(10+1)] 100
p = 18,18
p = [3/(10+1)] 100
p = 27,27
p = [4/(10+1)] 100
p = 36,36
p = [5/(10+1)]100
p = 45,45
p = [6/(10+1)] 100
p = 54,54
p = [7/(10+1)] 100
p = 63,63
p = [8/(10+1)] 100
p = 72,72
p = [9/(10+1)] 100
p = 81,81
p = [10/(10+1)] 100
p = 90,90
109
TEST DE JARRA
ppm =
Cal = 4 gr x
= 4000 mg
Sulfato de Aluminio = 2 gr x
= 2000 mg
Polímero = 0,250 gr x
= 250 mg
ppm Cal =
= 4000 mg/lt
ppm Sulfato de Aluminio =
= 2000 mg/lt
ppm Polímero =
= 250 mg/lt
110
PRUEBA PILOTO DE LODOS ACTIVADOS
Pesos Moleculares
Nitrato de Sodio
NaNO3 = 85 gr/mol
Tri - Poli Fosfato de Sodio
Na5P3O10 = 368 gr/mol
Características del Agua Residual luego del Tratamiento Físico Químico
DBO = 6930 mg/lt
N =1,5 mg/lt
P = 1,0 mg/lt
Dosificación de Nutrientes
(Libro: J. Romero pg. 444 - 446)
La relación deseable, para tratamiento biológico óptimo, supuestamente es:
DBO/N/P = 100/5/1
La cantidad de agua residual que hay que tratar es de 5 lt/día y los compuestos
disponibles para dosificación de nutrientes son:
NaNO3
Na5P3O10
Se debe determinar la cantidad de cada uno de los suplementos nutricionales requeridos.
N requerido =
=
= 346,5 mg/lt
P requerido =
=
= 69,3 mg/lt
N necesario = 346,5 – 1,5 = 345 mg/lt
P necesario = 69,3 – 1,0 = 68,3 mg/lt
111
Para 5 LT/día se necesitan:
N requerido =
x
= 1,725 gr/día
P requerido =
x
= 0,3415 gr/día
Por tanto hay que dosificar:
NaNO3 =
= 10,47 gr/día
Na5P3O10 =
= 4,05 gr/día
112
4. ANÁLISIS DE LABORATORIO
Caracterizaciones de las Aguas Residuales antes de las Pruebas de Tratabilidad
113
Después de la Implementación del Rediseño del Proceso de Tratamiento de las Aguas
Residuales
114
5. FORMATOS DE HOJAS DE CONTROL
Control de Proceso de Tratamiento de Aguas Residuales
Fecha pH 1 Cal ( kg ) Sulfato de Aluminio
(kg) pH 2 Polímero (gr) pH 3 Operador
115
Tabla de Monitoreo del Reactor
Fecha pH Inicial Temperatura Oxigeno Disuelto pH Final Operador
116
Tabla de Control de Aumento de pH del Reactor
Fecha Número de Batch pH Fís/Quí salida pH Reactor Operador
117
6. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE EQUIPOS DE PLANTA Y LABORATORIO
EQUIPOS DE PLANTA
BOMBA CENTRÍFUGA
Reliance duty master
A – C Motor
FRAME: 184 TC
TYPE: P
DESIGN: B
IDENTIFICATION NO: P18G51440 SK
HP: 5
VOLTS: 230/460
HZ: 60
PHASE: 3
RPM: 3480
AMP: 136/6.8
RELIANCE ELECTRIC COMPANY CLEVELAND
118
TANQUE COAGULACIÓN - FLOCULACIÓN - SEDIMENTACIÓN
Descarga agua tratada
Tubería: pvc 2 pulgadas
Llave compuerta: 2 pulgadas acero inoxidable
Llave compuerta: 2 pulgadas acero inoxidable
Llave cierre rápido: 2 pulgadas pvc
Descarga de lodos
Tubería: pvc 3 pulgadas
Llave compuerta: 3 pulgadas acero inoxidable
Agitador
Marca: SIEMENS
3– MOTOR 1 LA 7 096 – 4 YAGO
3.0 HP
Ta 15/40 °C
FS 1.15
HZ: 60
RPM: 1708
BALANZA
Marca: CAMRY
Peso: 0 – 44 lbs
119
EQUIPOS DE LABORATORIO
EQUIPO DE TEST DE JARRA
PHIPPS & BIRD
Richmond, Virginia USA 23230
Catalog # 7790 – 901 B
Serial # 204091325
Volts 120
Amps 8
Hz 60
BALANZA ANALÍTICA
Sartorius AG Gottingen Germany
CP 224 S
16306394
Max 220 gr
d = 0.1 mg
120
