Planta de Tratamiento de Agua Residual en Chorizo

UNIVERSIDAD AUTNOMA DEL ESTADO DE HIDALGO INSTITUTO DE CIENCIAS BSICAS E INGENIERA

Planta de Tratamiento de Agua ResidualesQumica en alimentosCatedrtico: Luis Guillermo Gonzlez Olivares Alumnos: Aguilar Guzmn Miguel ngel Flores Anaya Estrella Hernndez Hdez Aldahir Alberto Jimnez Garca Irving Jonathan Pelcastre Garca Elihu Josafat

Universidad Autnoma del Estado de Hidalgo Elaboracin de una planta de tratamiento de aguas residuales SYMPRA Aprob:

No. Revisin No. Hoja 2

ndiceIntroduccin..3 Proceso de elaboracin de chorizo..4 Fuentes y caracterizacin de residuos.5 Normatividad.6



IntroduccinEl chorizo es un embutido de corta o mediana maduracin de consistencia

blanda que se elabora con carne de res o de cerdo, grasa de cerdo, vsceras y condimentos. Se embute en tripas de origen natural o artificial, lo que le da forma, le ayuda a su consistencia. Es sometido a deshidratacin parcial por ahumado o por secado. El chorizo de pollo es la mezcla de carne picada o troceada de pollo y grasa de cerdo, adicionada de sal y otras especies, condimentos y aditivos autorizados, amasada en tripas naturales, que ha sufrido un proceso de desecacin, con un sabor y olor caractersticos, de consistencia firme y compacta al tacto. Durante el proceso de elaboracin se generarn residuos provenientes del lavado y desinfeccin de los equipos y durante la maduracin de nuestro producto, los cuales tienen efectos perjudiciales en el ambiente. La legislacin actual exige el tratamiento de aguas residuales, industriales y domesticas, con el fin de cumplir con los estndares de calidad establecidos por las autoridades ambientales. Una solucin a este problema consiste en el tratamiento de aguas residuales y su reutilizacin en un nmero de diferentes aplicaciones en los lmites de la propia industria. El presente trabajo tiene como objetivo el diseo de una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales generados de la elaboracin de choripollo.



Proceso de elaboracin de chorizoEl siguiente diagrama de bloques nos presenta el proceso de elaboracin del chorizo, adems se presentan las etapas donde se generan residuos en la elaboracin de nuestro productoMateria Prima (Lardo y carne de pollo deshuesada y sin piel)

Picado

Molienda

Mezclado

Embutido

Tripas

Pesaje y dosificacin Residuos embalaje Especies y aditivos Residuos de la limpieza de equipos

Residuos por tripas rotas

Almacenamiento

Envasado

Maduracin

Residuos embalaje

Una de las etapas donde se genera la mayor cantidad de residuos de nuestro producto es en la limpieza y desinfeccin los equipos, aunque tambin se generan residuos durante la formacin del embutido y otros provenientes del embalaje.



Fuentes y caracterizacin de los residuosResiduos lquidos: En general, las aguas residuales que se producen durante el lavado y desinfeccin contienen altas cantidades de protenas y grasas, adems de tener detergentes y desinfectantes. Como resultado de los contaminantes antes mencionados tendremos una alta concentracin de DBO y DQO, una elevada concentracin de salidos suspendidos, de grasa y pH distinto.

Emisiones atmosfricas: Las emisiones al aire no constituyen una preocupacin ambiental importante en las procesadoras de carne. Las

principales fuentes generadoras de emisiones atmosfricas se relacionan con la generacin de olores molestos, provenientes del agua residual. Generacin de ruidos: En las plantas procesadoras de carne, los equipos se encuentran ubicados al interior de los edificios. Si estas plantas estn lejos de zonas pobladas, no debieran generar problemas de ruidos molestos.



Normatividad La planta de tratamiento de aguas residuales tendr como objetivo cumplir con las siguientes normas. Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996, Que establece los lmites mximos permisibles de contaminantes en las aguas residuales en aguas y bienes nacionales. Vase Anexo 1. Norma Oficial Mexicana NOM-002-SEMARNAT-1996, Que establece los lmites mximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal. Vase Anexo 2. Norma Oficial Mexicana NOM-003-ECOL-1997, Que establece los lmites mximos permisibles de contaminantes para aguas residuales tratadas que se resen en servicios pblicos. Vase Anexo 3.



Planta de tratamiento de aguas residualesUna planta de tratamiento para residuos lquidos, requiere ser diseada para remover los niveles de contaminantes, tales como: DBO, aceites y grasas, slidos suspendidos, DQO y microorganismos patgenos, entre otros. Lo ms recomendable es disear un sistema de tratamiento que considere un pretratamiento (rejas y trampas de grasas), un tratamiento primario (fsico o fisicoqumico) y un tratamiento secundario (biolgico). A continuacin, se describe brevemente los procesos de tratamientos que se realizaran al agua residual. El contenido de aguas residuales provenientes de la industria de choripollo (tabla1) cuenta con las siguientes caractersticas: Parmetros DQO DBO Slidos suspendidos pH Nitrgeno Fosforo mg/l mg/l Unidades mg/l mg/l mg/l Valores aproximados 1683.6 863.4 640.2 5.1 2743.6 328.4

Tabla 1. Contenido del agua residual a tratar



Recepcin y envo de efluentesConsiste en la interconexin de las descargas a un sistema de bombeo del cual se envan los efluentes a la planta de tratamiento mediante bombas, los cuales se controlan mediante un sensor de nivel. Esto evitara los periodos de bajo flujo en el sistema de bombeo, el flujo es regulado por una vlvula de control, la cual recibe la seal de nivel. Grupo SYMPRA-Alimentos solo cubrir 1% de la demanda del mercado meta, lo cual nos lleva a tener una produccin de 1,623 kg/da para el ao de 2008, pero con el aumento de la demanda de nuestro producto se cubrir el 5 % de la demanda del mercado meta y se obtendr una produccin 9,529 kg/da. Para la planta de tratamiento de aguas residuales se Para el tratamiento de aguas residuales se tendr un caudal de aproximadamente de 10,000 m3/da, el rea de recepcin de aguas residuales depender del caudal y de la velocidad de este. Para el clculo del rea se utilizara la ecuacin de Manning que se presenta a continuacin: ( )

Donde A representa el rea mojada (rea de la seccin del flujo de agua) en m 2, P es el permetro mojado en m, n depende de la rugosidad de la pared, V es la velocidad media del agua en m/s, Q corresponde al caudal del agua en m 3/s y S es la pendiente de la lnea del agua en m/m. Se utilizaran tuberas circulares, para el clculo del rea hidrulica y el permetro mojado se har uso de las siguientes formulas:



A valores inferiores de de caudal de 20m 3/s se recomienda utilizar un radio pequeos por lo que se utilizara un radio de 0.1 m y un ngulo de 90 donde hay una mxima eficiencia en la descarga de efluentes. Sustituyendo los valores en las anteriores formulas tendremos un valor de rea mojada de 0.45 m2 y un permetro mojado de 0.45 m. El material de las tuberas a utilizar ser concreto teniendo un factor de rugosidad de 3. Sustituyendo en la formula de velocidad se obtendr un velocidad de 4.13 m/s, este valor nos sirve para determinar la capacidad de nuestro tanque de recepcin con la ayuda de la siguiente frmula: ( ) ( ) ( )

Sustituyendo la velocidad de caudal de 4.13 m/s, un dimetro de 0.1 m y un largo de 1 m requerimos un tanque con una capacidad de 0.410 m3 o 413 litros.



PretratamientoEs la primera operacin a que se someten los residuos lquidos. Consiste en retener los slidos y grasas que arrastra el agua y que podran, por su tamao y caractersticas, entorpecer el normal funcionamiento de las plantas de tratamiento. Para esta operacin se utilizara rejas y trampas de grasas Rejas: Dispositivo con aberturas de tamao uniforme, donde quedan retenidas las partculas gruesas del efluente. El paso libre entre barras es de 50 a 100 mm para los slidos gruesos y de 12 a 20 mm para los slidos finos (figura 1). Trampas de grasas: Consisten en un estanque rectangular, en el cual la sustancia grasa es empujada hacia la superficie y atrapada por un baffle.

Figura 1. Sistema de rejillas inclinadas

Tratamiento primarioConsiste en la remocin de una cantidad importante de los slidos suspendidos, contenidos en las aguas residuales, mediante procesos fsicos y/o qumicos. Para el cual se utilizara un estanque de flotacin por aire inducido (figura 2).

Figura 2. Estanque de flotacion.



El estanque de flotacin por aire inducido se utiliza para remover slidos suspendidos y grasas remanentes; tiene mayor eficiencia que las rejas y las trampas. En este estanque se aplica aire mediante difusores concetados a

sopladores de aire, a fin de mantener la mezcla y el oxigeno requerido para el tratamiento biologico posterior. El lodo de la flotacin tiene un alto contenido de protenas y grasas y puede ser usado para alimento de animales, despus de pasteurizarlo.

Neutralizacin del agua residualEn esta etapa se ajusta el pH del efluente a valores requeridos para una buena operacin en el reactor anaerobico (figura 3). Los residuos genereados por nuestro producto son de carcter acido por lo que se llevara a cabo una neutralizacion con dioxido de carbono debido a que es un componente amigable con el ambiente, barato y no aumenta la carga del agua a tratar.

Figura 3. Neutralizacin del agua residual

Tratamiento secundarioSe realizara un tratamiento con bacterias desnitrificantes para eliminar el contenido de nitrgeno en el agua residual. El tratamiento de desnitrificacion se



realizara con Pseudomonas; para llevar a cabo este proceso es necesario que nuestro efluente tenga un pH de 7 y una concentracion de oxgeno de 4.2 mg/l. Para comprobar que existi en el sistema una desnitrificacin, se realizara un balance de masa tomando en cuenta las transformaciones que sufre los eliminacin. Para el balance se

compuestos de nitrgeno y su forma de

considerara que el nitrgeno total que entra al reactor, solo puede salir por tres vas: nitrgeno desnitrificado (gas), nitrgeno utilizado por los microorganismos para mantenerse y crecer y el nitrgeno que sale con el efluente. Por lo que el balance queda representado de la siguiente manera:

(( ( )

))

La masa de nitrgeno asimilado por los microorganismos se obtuvo multiplicando el factor (0.05), este factor relaciona nitrgeno y DBO que se maneja en los procesos biolgicos. Considerando una DBO de 172.88 mg/l y un contenido de nitrgeno de 1097.44 mg/l el NDesnitrificado tendra un valor de 1,007.78 mg/l.

DesinfeccinEl efecto que se busca en esta etapa es el abatamiento significativo de grmenes coliformes tales como Salmonella o Shigella mediante el empleo de cloro. La adicion de cloro se realiza mediante tanques dosificadores en un tanque de contacto para asegurar la retencion de cloro con el efluente procedente del tratamiento secundario. El clculo de la cantidad de cloro se realiza con la siguiente formula: ( )( ( )) ( )



Se asume una retencion aproximada de 8 mg/l recomendados para una agua residual pretratada mediante un lodo activado convencional. La cantidad de cloro que se requiere al da es de 0.096 al da.

Diagrama de flujo del Tratamiento de Aguas Residuales

Pretratamiento

Sistema de Rejas

Sistema de Desengrase

Eliminacin de Partculas

Eliminacin de Grasas

Neutralizacin

Desinfeccin

Desnitrificacin

Eliminacin de Patgenos

Eliminacin del contenido de nitrgeno



CostosTRATAMIENTO PRIMARIO

Dentro de este tratamiento se realizaran la separacion solidos suspendidos y desengrasado mediante la flotacion, ademas de que se ajustara el pH mediante la neutralizacion por dioxido de carbono para su posterior pretratamiento. En esta fase se considerara un tanque con sistema de rejillas, un tanque desengrasador y un tanque con inyeccion de CO2 para la neutralizacin de pH. en la tabla 2 podemos observar el costo de los equipos. Equipos Tanque con sistema de rejillas Desengrasante Tanque neutralizador Tabla 2. Costos del tratamiento primario El costo total del equipo para la el tratamiento primario es de $42, 300.00, la instalacion de los equipos puede ser subterranea afuera de las instalaciones de la empresa.TRATAMIENTO SECUNDARIO

Costo ($) 12, 500.00 14, 800.00 15, 000.00

Para el tratamiento secundario se utilizara un equipo biodeg bsico este equipo permite consta de 5 modulos de 2,000 litros adems de que es un equipo pequeo facilitando la instalacion del mismo, cuenta con el equipo necesario para el tratamiento secunddario y permite la reutilizacin del agua tratada.



El costo del equipo para el tratamiento secundario de $49,957.00. El costo de instalacion ser de $7,000.00 dando un coste final para el tratamiento de aguas residuales de $99,257.00. Con el tratamiento que se realizar se espera eliminar un elevado porcentaje de contaminantes como se muestra en la tabla 3.Tratamiento Denominacin comn DBO % DQO % Nitrogeno % Slidos suspendidos % Mecnico Mecnico+Fsico Mecnico+Fsico+Bio. Filtracin Flotacin Biolgico 5-15 30-45 95-99 5-15 30-45 95-99 5-15 85-97 25-40 80-85 >95 5-10 >90 >95 Aceites y grasas %

Tabla 3. Eficiencia del tratamiento de aguas residuales Al termino del tratamiento de aguas residuales se espera que estas contengan los valores mostrados en la tabla 4. Cumpliendo as con la normatividad (vease anexos) impuesta por el gobierno mexicano. Parmetros DQO DBO Slidos suspendidos pH Nitrgeno Fosforo mg/l mg/l Unidades mg/l mg/l mg/l Valores aproximados 84.16 43.17 32.17 7 82.31 9.85

Tabla 4. Contenido del agua una vez tratada

Reutilizacion de Aguas ResidualesEl re-uso de aguas residuales, tratadas a nivel primaria o secundaria, para la agricultura puede ser una forma de prevenir la contaminacin de aguas

superficiales con nutrientes, y presenta la oportunidad de minimizar el uso de fertilizantes por los agricultores.



Mantenimiento de la Planta de tratamiento de agua residual

Figura 4. Actividades de mantenimiento en la planta de tratamiento de agua En la figura 4, pueden observarse ejemplos de actividades a desarrollar como la limpieza de rejillas, la limpieza de las trampas de grasa y la limpieza de natas formadas durante el tratamiento biolgico, notese que se presenta al operador con uniforme y equipo de proteccin completo. A continuacin se describe el equipo a utilizar, se hace nfasis en que los operadores verifiquen el buen estado de los mismos antes de usarlos y que informen al supervisor si ste esta daado o deteriorado. El Equipo de Proteccin Personal (figura 5) est compuesto por: 1. Gorra 2. Mascarilla 3. Guantes 4. Uniforme completo 5. Botas de hule



Costo del mantenimientoEl mantenimiento de los equipos se realizar con frecuencia, para la realizacion de esta etapa se necesitara el equipo y los reactivos adecuados, los costos al mes procedentes de esta operacin se presentan en la siguiente tabla. Mantenimiento Desinfectantes Equipos Sueldos de los operarios Lodos Servicios Tabla 5. Costos del mantenimiento La ventaja de este tipo de tratamiento es que no representa un gasto elevado en cuanto a energeticos, la limpieza del equipo es facil y es un equipo resistente de operacin sencilla. Costo $ 500.00 1,000.00 1,500.00 1,500.00 500.00



Croquis de la planta de tratamiento de agua



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http://www.bvsde.paho.org/bvsAIDIS/PuertoRico29/cuevas.pdf http://www.asipsa.com/



AnexosAnexo 1. Limites permisibles segn la NOM-001-SEMARNAT-1996



Anexo 2. Limites permisibles segn la NOM-002-SEMARNAT-1996

Anexo 3. . Limites permisibles segn la NOM-003-ECOL-1997

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