Tratamiento Agua Rastro

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UNIVERSIDAD VERACRUZANA UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA ANALISIS DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO ANALISIS DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO BIOTECNOLOGICO DE LOS RESIDUOS GENERADOS EN BIOTECNOLOGICO DE LOS RESIDUOS GENERADOS EN LA INDUSTRIA CÁRNICA. LA INDUSTRIA CÁRNICA. TRABAJO PRACTICO TECNICO TRABAJO PRACTICO TECNICO QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO QUIMICO INGENIERO QUIMICO PRESENTA: PRESENTA: BENJAMIN CASTAÑEDA GALVAN BENJAMIN CASTAÑEDA GALVAN ASESORES: ASESORES: I.B. MARCO FABRICIO CASTILLO RIVERA I.B. MARCO FABRICIO CASTILLO RIVERA M.A. RAFAEL GOMEZ RODRIGUEZ M.A. RAFAEL GOMEZ RODRIGUEZ

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UNIVERSIDAD VERACRUZANAUNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICAFACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA

ANALISIS DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO ANALISIS DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO BIOTECNOLOGICO DE LOS RESIDUOS GENERADOS BIOTECNOLOGICO DE LOS RESIDUOS GENERADOS

EN LA INDUSTRIA CÁRNICA.EN LA INDUSTRIA CÁRNICA.

TRABAJO PRACTICO TECNICOTRABAJO PRACTICO TECNICO

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO QUIMICOINGENIERO QUIMICO

PRESENTA:PRESENTA:

BENJAMIN CASTAÑEDA GALVANBENJAMIN CASTAÑEDA GALVAN

ASESORES:ASESORES:

I.B. MARCO FABRICIO CASTILLO RIVERAI.B. MARCO FABRICIO CASTILLO RIVERAM.A. RAFAEL GOMEZ RODRIGUEZM.A. RAFAEL GOMEZ RODRIGUEZ

Page 2: Tratamiento Agua Rastro

INDUSTRIA CÁRNICAINDUSTRIA CÁRNICA

La ganadería es la base de la industria cárnica, esta se encarga del desarrollo de animales aptos para el

consumo humano.

GANADERIA

RASTROS MUNICIPALES Y FRIGORIFICOS

FABRICAS DE EMBUTIDOS Y CARNICERIAS

GANADERIA

RASTROS MUNICIPALES Y FRIGORIFICOS

FABRICAS DE EMBUTIDOS Y CARNICERIAS

Los rastros son establecimientos donde se realiza la matanza de animales y actividades posteriores para la obtención de carne, al conjunto de estas acciones se le denomina proceso de carnización.

Son lugares donde la carne y los subproductos comestibles son empacados, envasados y clasificados para su posterior

comercialización.

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RASTROS MUNICIPALES Y FRIGORIFICOSRASTROS MUNICIPALES Y FRIGORIFICOS

Una problemática ambiental mundial circula alrededor de los rastros, las aguas y solidos residuales del proceso son descargados sin tratamiento alguno al medio ambiente. En México existen 2200 rastros, la mayoría son municipales que se caracterizan por la escasez de tratamiento a los desechos generados.

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Las aguas residuales del proceso de matanza están altamente contaminadas con materia orgánica, que puede traducirse en: grasa, estiércol, pelo, sangre, trozos de carne y vísceras.

AGUAAGUA

500 - 1000 500 - 1000 Lt/animalLt/animal

Corte en canal

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SISTEMA DE TRATAMIENTO CONVENCIONALSISTEMA DE TRATAMIENTO CONVENCIONAL

EFLUENTE SEPERADORSOLIDOS

Contenido estomacal, grasa,

pelo, etc.

Aguas residuales

LAGUNAS FACULTATIVAS

SECADO AL AMBIENTE

Tratamiento obsoleto, emisión de olores

putrefactos y gases de efecto invernadero.

Page 6: Tratamiento Agua Rastro

PROBLEMÁTICA AMBIENTAL

TRATAMIENTOS CONVENCIONALES OBSOLETOS

RASTROS MUNICIPALES Y FRIGORIFICOS

Es necesario desarrollar una propuesta tecnológica general, que permita mejorar la eficiencia de los procesos productivos en los rastros municipales y frigoríficos. Que a la larga busque economizar y simplificar los procesos de tratamiento y aprovechamiento de los residuos (Uicab y Sandoval, 2003).

Debido a que muchas propuestas tecnológicas quedan en simples demostraciones y no llegan a implantarse a escala real por las inercias de ingeniería y temor de los empresarios en aceptar nuevas tecnologías, se presenta el siguiente trabajo.

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OBJETIVOSOBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

•Evaluar el funcionamiento de un sistema de tratamiento biotecnológico de los residuos generados en la industria cárnica (rastros municipales y frigoríficos) a escala real.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

•Revisión bibliográfica de las investigaciones realizadas en la aplicación de sistemas biotecnológicos en el tratamiento de aguas residuales y sólidos generados en los rastros municipales y frigoríficos.

•Describir las características del sistema de tratamiento biotecnológico aplicado a los efluentes generados en un rastro municipal o frigorífico a escala real.

•Evaluar la eficiencia del sistema de tratamiento biotecnológico aplicado a las aguas residuales generadas en un rastro municipal o frigorífico a escala real.

Page 8: Tratamiento Agua Rastro

RASTROS MUNICIPALES

Servicio que presta la administración del municipio a los

comerciantes del lugar. Generalmente procesan ganado

bovino y porcino.

RASTROS FRIGORIFICOS

Planta especializada en el proceso de producción de carne y derivados.

Cumplen con las normas establecidas en seguridad e higiene

y son propiedad de ganaderos.

PROCESO DE CARNIZACIÓN

Page 9: Tratamiento Agua Rastro

Entrada

CorralesInspección

Pesado

Sala de matanzaSacrificio

DesangradoDescuerado

DepiladoEviscerado

Corte en canalPesado

RefrigeraciónSalida

PROCESO DE CARNIZACIÓN O PROCESO DE CARNIZACIÓN O PRODUCCIÓNPRODUCCIÓN

Mano de obra

Energía

Agua

SUBPRODUCTOSSUBPRODUCTOS

ComerciablesComerciables

Residuales Residuales

•Sangre

•Contenido ruminal

•Desperdicios de matanza

•Aguas residuales

Page 10: Tratamiento Agua Rastro

RESIDUOS GENERADOS EN LOS RASTROSRESIDUOS GENERADOS EN LOS RASTROS

Los subproductos y desechos generados en los rastros municipales se dividen en dos partes, que son las aguas residuales del proceso y residuos sólidos, como estiércol, vísceras, partes de grasa, sangre, entre otros.

AGUAS RESIDUALES

RESIDUOS SOLIDOS

Generadas durante el lavado de los corrales, actividades en la sala de matanza y baños del personal.

Partes de los animales no apropiadas para el consumo humano y que necesitan un tratamiento para ser depositados al medio ambiente.

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AGUAS RESIDUALESAGUAS RESIDUALES

El principal contaminante disuelto en las aguas residuales de los rastros es la sangre, con una demanda química de oxigeno de 375 000 mg/L DQO (Tritt and Schuchardt, 1992).

Características promedio de las aguas residuales generadas en los rastros.

4000 – 120001200 – 7000300 – 2500100 – 600200 - 7506.8 – 7.8

Demanda química de oxigenoDemanda biológica de oxigeno

Solidos suspendidos totalesGrasas

NitrógenopH

Concentración (mg/L)Parámetro

Fuente: Jarauta Rovira, 2005.

Las aguas residuales de los rastros son de carga orgánica alta, ricas en nutrientes biológicos, temperatura relativamente calida, pH neutro y libres de material toxico.

Page 12: Tratamiento Agua Rastro

LAS PROPIEDADES DE LAS AGUAS RESIDUALES DE LOS RASTROS DEPENDEN DE LOS

SIGUIENTES FACTORES:

La eficiencia durante la retención de sangre durante el desangrado del animal, es considerada la medida mas importante para reducir la demanda biológica de oxigeno (DBO) (Tritt and Schuchardt, 1992).

El uso moderado del agua se convierte en aumentar la concentración del efluente, aunque el total de la DBO podría permanecer constante (Massé and Masse, 2000).

La carga orgánica es mayor en mataderos de vacas que de cerdos, generalmente en los rastros municipales se sacrifican ambos tipos de animales (Tritt and Schuchardt, 1992).

Los establecimientos que solo realizan matanza de animales (rastros municipales) producen aguas residuales mas concentradas que aquellas plantas donde existe un manejo de los subproductos (frigoríficos) (Johns, 1995).

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RESIDUOS SÓLIDOSRESIDUOS SÓLIDOS

Desechos generados en los rastros municipales.

Sangre, grasa, huesos, fragmentos tisulares,orejas, cuernos, cascos, contenido ruminal, vísceras abdominales y torácicas.Sangre, grasa, huesos,fragmentos tisulares,cascos, pelos, vísceras abdominales.

Bovino

Porcino

Desecho producidoEspecie

Fuente: Uicab y Sandoval, 2003

La sangre y el contenido ruminal son los desechos generados en mayor cantidad en cualquier planta (rastro municipal o frigorífico) donde se realiza el sacrificio de ganado bovino.

Page 14: Tratamiento Agua Rastro

RESIDUOS SÓLIDOSRESIDUOS SÓLIDOS

La sangre y el contenido ruminal son los desechos generados en mayor cantidad en cualquier planta (rastro municipal o frigorífico)

donde se realiza el sacrificio de ganado bovino.

Cantidades promedio de subproductos por animal sacrificado (en porcentaje respecto al peso vivo).

95

6.83.0

5.52.6

2.5

450

1.780.441.444.0

6.220.550.440.4410

500

1.60.41.33-46.0

0.50.40.412

500

1.60.41.33-46.0

0.50.90.412

PV (peso vivo) promedio en kilogramos

HuesosVísceras torácicas

Vísceras abdominalesSangre en litros

Cabeza con cuernosCabeza sin cuernosPatas con cascosÓrganos genitales

Grasa Contenido ruminal

Porcino adulto

Bovino joven

Bovino hembra adulto

Bovino macho adulto

Fuente: Uicab y Sandoval, 2003.

Page 15: Tratamiento Agua Rastro

AGUAS RESIDUALESAGUAS RESIDUALES RESIDUOS SÓLIDOSRESIDUOS SÓLIDOS

BIODEGRADACION NATURALBIODEGRADACION NATURAL

BIODEGRADACIÓNBIODEGRADACIÓNANAEROBIAANAEROBIA

BIODEGRADACIÓNBIODEGRADACIÓNAEROBIAAEROBIA

Page 16: Tratamiento Agua Rastro

Materia orgánica compleja(carbohidratos-proteínas-grasas)

Materia orgánica solubles(glucosa-aminoácidos-ácidos volátiles)

Ácidos grasos volátiles

Ácido acético H2, CO2

CH4 + CO2

1

2

3

44

1. Hidrólisis

2. Fermentación

3. Acetogénesis

4. Metanogénesis

DIGESTION ANAEROBIADIGESTION ANAEROBIA

1. Hidrólisis

2. Fermentación

3. Acetogénesis

4. Metanogénesis

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Fermentación Fermentación bacterianabacteriana

Bacterias Bacterias acetogénicasacetogénicas

Bacterias Bacterias metanogénicasmetanogénicas

Materia orgánica compleja(carbohidratos-proteínas-grasas)

Materia orgánica solubles(glucosa-aminoácidos-ácidos volátiles)

Ácidos grasos volátiles

Ácido acético H2, CO2

CH4 + CO2

1

2

3

44

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DIGESTORES ANAEROBIOSDIGESTORES ANAEROBIOS

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

REACTORES ANAEROBIOS DE ALTA

VELOCIDAD O DE SEGUNDA GENERACIÓN

RETENCIÓN DE BIOMASA

Page 19: Tratamiento Agua Rastro

REACTOR CON ARREGLO DE REACTOR CON ARREGLO DE BIOPELICULABIOPELICULA

FILTRO ANAEROBIO

Page 20: Tratamiento Agua Rastro

REACTOR ANAEROBIO MANTO DE REACTOR ANAEROBIO MANTO DE LODOS ASCENDENTELODOS ASCENDENTE

U A S B

“Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor”

Page 21: Tratamiento Agua Rastro

REACTOR ANAEROBIO DE CAMA REACTOR ANAEROBIO DE CAMA FLUIDIZADAFLUIDIZADA

CAMA FLUIDIZADA

Page 22: Tratamiento Agua Rastro

REACTOR ANAEROBIO HIBRIDOREACTOR ANAEROBIO HIBRIDO

REACTOR ANAEROBIO HIBRIDO DE FLUJO

ASCENDENTE “RAHFA”

Page 23: Tratamiento Agua Rastro

REACTORES ANAEROBIOS EN EL TRATAMIENTO DE REACTORES ANAEROBIOS EN EL TRATAMIENTO DE EFLUENTES DE RASTROSEFLUENTES DE RASTROS

Lettinga et al. (1982)Zheng-Wu (1985)

Sabed et al. (1987)Polprasert et al. (1992)

Johns (1995)Ruiz et al. (1997)

Johns (1995)Johns (1995)

Ruiz et al. (1997)Banks y Wang (1999)

87 a 91778575

92.6908585

87 a 9187

6 a 102.77

0.9 a 4.73

1 a 6.52.311

1 a 6.51.4 a 7

UASBUASBUASBABR

CSTRAFAF

UASBUASBTPAD

ReferenciaRemociónDQO (%)

Carga Orgánica (Kg-DQO/m3-día)

Reactor

Fuente: Ke, S. et al., 2005.

Page 24: Tratamiento Agua Rastro

Los sistemas anaerobios representan una solución eficiente Los sistemas anaerobios representan una solución eficiente al tratamiento de las aguas residuales de los rastros:al tratamiento de las aguas residuales de los rastros:

1. Alta eficiencia en la remoción de DQO (materia orgánica).

2. Baja producción de lodos (del 5 al 20% del que produce un sistema aerobio).

3. Producción de energía renovable en forma de biogás (metano).

4. No consume energía para aireación.

5. No se utilizan químicos.

6. La biomasa puede permanecer sin alimentarse por largo periodos de tiempo y no deteriorarse.

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PRODUCTOSPRODUCTOS

Agua apropiada para la agricultura.

Energía

Abono orgánico

Page 26: Tratamiento Agua Rastro

EL PROCESO DE COMPOSTEOEL PROCESO DE COMPOSTEO

(BIODEGRADACIÓN AEROBIA)(BIODEGRADACIÓN AEROBIA)

PILA DE COMPOSTAJ

E

Material orgánicoMinerales

AguaMicroorganismos

Material orgánicoMinerales

AguaMicroorganismos

OXIGENO

Dióxido de carbonoAguaCalor

Materia prima Composta

En términos generales se puede definir al compostaje como una En términos generales se puede definir al compostaje como una biotécnica donde pueden participar lombrices, insectos biotécnica donde pueden participar lombrices, insectos microorganismos, entre otros, para obtener un producto inocuo, microorganismos, entre otros, para obtener un producto inocuo, químicamente estable, aplicado como mejorador de suelos, ya que químicamente estable, aplicado como mejorador de suelos, ya que puede incrementar su fertilidad y productividad del mismo. puede incrementar su fertilidad y productividad del mismo.

Page 27: Tratamiento Agua Rastro

FUNDEMENTOS DEL PROCESOFUNDEMENTOS DEL PROCESO

Parámetros OperaciónParámetros Operación

Relación C/N, humedad, Relación C/N, humedad, granulometría, aireación, granulometría, aireación,

temperatura, pH, temperatura, pH, microbiología.microbiología.

Page 28: Tratamiento Agua Rastro

SISTEMAS DE COMPOSTAJESISTEMAS DE COMPOSTAJE

COMPOSTAJE EN PILAS O CAMELLONESCOMPOSTAJE EN PILAS O CAMELLONES

COMPOSTAJE EN REACTORESCOMPOSTAJE EN REACTORES

Existen muchos sistemas de compostaje, no obstante el objetivo de todos Existen muchos sistemas de compostaje, no obstante el objetivo de todos de transformar los residuos en composta, es conseguir las condiciones de transformar los residuos en composta, es conseguir las condiciones letales para los organismos patogenos, parasitos y elementos letales para los organismos patogenos, parasitos y elementos germinativos (semillas y esporas).germinativos (semillas y esporas).

Page 29: Tratamiento Agua Rastro

COMPOSTAJECOMPOSTAJE

MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS ORGANICOSORGANICOS

ASENTAMIENTOS HUMANOS

MERCADOS

JUGUERAS

BENEFICIOS DE CAFÉ

RASTROS

INGENIOS AZUCAREROS

GRANJAS LECHERAS

Page 30: Tratamiento Agua Rastro

ENERGIA PROVENIENTE DE LAS AGUAS ENERGIA PROVENIENTE DE LAS AGUAS RESIDUALESRESIDUALES

El metano se obtiene a partir de diferentes compuestos orgánicos El metano se obtiene a partir de diferentes compuestos orgánicos (carbohidratos, proteínas y grasas), este se forma en conjunto con dióxido (carbohidratos, proteínas y grasas), este se forma en conjunto con dióxido de carbono en proporción 2:1 aproximadamente, entre otros gases. Esta de carbono en proporción 2:1 aproximadamente, entre otros gases. Esta mezcla gaseosa producida por la biodegradación anaerobia de la materia mezcla gaseosa producida por la biodegradación anaerobia de la materia orgánica es la que se denomina orgánica es la que se denomina biogás.biogás.

AGROINDUSTRIAAGROINDUSTRIADIGESTIONDIGESTIONANAEROBIAANAEROBIA

AGUASAGUAS RESIDUALES RESIDUALES

PRODUCCIÓN DE ENERGÍAPRODUCCIÓN DE ENERGÍA

BIOMASABIOMASA

Page 31: Tratamiento Agua Rastro

Composición del biogás obtenido de diversas fuentesComposición del biogás obtenido de diversas fuentes

combustibleácido,

asfixiantecorrosivo

combustiblecorrosivo, olor,

toxicocorrosivo

toxicoinerte

corrosivocorrosivo,

olores

45-65%34-55%

saturación0-1%

0.5-100ppm

trazastrazas0-20%0-5%

5.0ppm

50-70%30-50%

saturación0-2%0-8%

trazas0-1%0-1%0-1%trazas

50-80%20-50%

saturación0-5%0-1%

trazas0-1%0-3%0-1%trazas

50-80%30-50%

saturación0-2%

100-700ppm

trazas0-1%0-1%0-1%trazas

MetanoCO2

Vapor aguaHidrogeno

H2S

AmoniacoCO

NitrógenoOxigeno

Orgánicos

Propiedades Rellenos Sanitarios

Residuos Industriales

Lodos Cloacales

Residuos Agrícolas

Gases

Fuente: Carrillo L., 2003.

Un metro cúbico de biogás con 60% de metano en promedio contiene unos 5000 Un metro cúbico de biogás con 60% de metano en promedio contiene unos 5000 Kcal (6Kwh), aproximadamente la mitad de energía del gas natural.Kcal (6Kwh), aproximadamente la mitad de energía del gas natural.

Page 32: Tratamiento Agua Rastro

GENERADOR ELECTRICO A BIOGASGENERADOR ELECTRICO A BIOGAS

60Kwh – 40% de eficiencia60Kwh – 40% de eficiencia

MOPESA. Toluca, Estado de México. MOPESA. Toluca, Estado de México.

Page 33: Tratamiento Agua Rastro

La industrialización rápida tiene como La industrialización rápida tiene como resultado la generación de grandes resultado la generación de grandes cantidades de efluentes con alta cantidades de efluentes con alta concentración de materia orgánica, los concentración de materia orgánica, los cuales si son tratados apropiadamente cuales si son tratados apropiadamente pueden resultar en una fuente pueden resultar en una fuente constante de energía constante de energía (Kansal A. et al., (Kansal A. et al., 1998; Rajeshwari et al., 2000).1998; Rajeshwari et al., 2000).

Imagen Imagen

industriasindustrias

Page 34: Tratamiento Agua Rastro

DEPURACION DE AGUAS RESIDUALES CON DEPURACION DE AGUAS RESIDUALES CON PLANTAS ACUATICASPLANTAS ACUATICAS

El uso de las plantas acuáticas es desarrollado como tratamiento El uso de las plantas acuáticas es desarrollado como tratamiento secundario o terciario de las aguas residuales y demuestra ser muy secundario o terciario de las aguas residuales y demuestra ser muy eficiente en la remoción de contaminantes orgánicos, patógenos, eficiente en la remoción de contaminantes orgánicos, patógenos, nutrientes y metales pesados.nutrientes y metales pesados.

Page 35: Tratamiento Agua Rastro

SISTEMAS TIPO “WENTLAND” O HUMEDALES CONSTRUIDOSSISTEMAS TIPO “WENTLAND” O HUMEDALES CONSTRUIDOS

Jacinto o lirio acuático Jacinto o lirio acuático

Juncos y espaldañasJuncos y espaldañas

El sistema de tratamiento con plantas, consiste en el paso sucesivo del agua El sistema de tratamiento con plantas, consiste en el paso sucesivo del agua por una serie de canales, con un lecho artificial de grava o arena en los que se por una serie de canales, con un lecho artificial de grava o arena en los que se desarrollan las plantas. Los canales pueden ser de 2 a 4 metros de ancho, de desarrollan las plantas. Los canales pueden ser de 2 a 4 metros de ancho, de 0.5 a 1 metro de profundidad y 100 metros de longitud, por los cuales el agua 0.5 a 1 metro de profundidad y 100 metros de longitud, por los cuales el agua residual circula horizontalmente.residual circula horizontalmente.

Page 36: Tratamiento Agua Rastro

SISTEMA DE TRATAMIENTO EN DOS ETAPASSISTEMA DE TRATAMIENTO EN DOS ETAPAS

Digestor anaerobioDigestor anaerobio Humedal construidoHumedal construido

Este sistema en dos etapas para tratamiento de efluentes con una Este sistema en dos etapas para tratamiento de efluentes con una carga orgánica alta fue probado por Rivera et al. 1997. El sistema carga orgánica alta fue probado por Rivera et al. 1997. El sistema consiste de un digestor anaerobio seguido por un humedal consiste de un digestor anaerobio seguido por un humedal construido. La eficiencia del tratamiento fue alta, alcanzando una construido. La eficiencia del tratamiento fue alta, alcanzando una remoción de DQO y DBO del 87% y 88% respectivamente. La remoción de DQO y DBO del 87% y 88% respectivamente. La reducción de los solidos suspendidos fue de 89%, y el 99% de los reducción de los solidos suspendidos fue de 89%, y el 99% de los coliformes fecales fueron eliminados.coliformes fecales fueron eliminados.

Page 37: Tratamiento Agua Rastro

RASTRO MUNICIPAL DE CIUDAD DEL CARMEN, RASTRO MUNICIPAL DE CIUDAD DEL CARMEN, CAMPECHECAMPECHE

Page 38: Tratamiento Agua Rastro

Capacidad de matanza de 50 cerdos y 50 reses por díaCapacidad de matanza de 50 cerdos y 50 reses por día

Temporada alta 40 cerdos y 30 reses por díaTemporada alta 40 cerdos y 30 reses por día

RASTRO MUNICIPALRASTRO MUNICIPALDE CIUDAD DEL CARMENDE CIUDAD DEL CARMEN

Aguas residuales 50 a 60 m3/díaAguas residuales 50 a 60 m3/día

Contenido ruminal 1500 kg/díaContenido ruminal 1500 kg/día

Sangre 450 L/díaSangre 450 L/día

Desperdicios de matanza 1 m3Desperdicios de matanza 1 m3

Page 39: Tratamiento Agua Rastro

Entrada

CorralesInspeccionado

Pesado

Sala de matanzaSacrificio

DesangradoDescuerado

DepiladoEviscerado

Corte en canalPesado

Salida

Aguas residuales

Contenido ruminal

Sangre

Desperdicios de Matanza

Contenedor

Reactor Anaerobio

Biogás

Pila de Composteo

Horno Secador

Composta

Harina de sangre

Ciénega Construid

a

Descarga

Abono orgánico

SISTEMA DE TRATAMIENTO APLICADOSISTEMA DE TRATAMIENTO APLICADO

Page 40: Tratamiento Agua Rastro

EVALUACION DE LA LINEA DE TRATAMIENTO DE EVALUACION DE LA LINEA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESAGUAS RESIDUALES

Aguas residuales

Reactor Anaerobi

o

Biogás

Ciénega Construid

a

Descarga

pH-metro con sensor de temperatura, dos hieleras, 15 garrafas de dos pH-metro con sensor de temperatura, dos hieleras, 15 garrafas de dos litros, dos vasos de precipitados de 50ml y soluciones buffer;litros, dos vasos de precipitados de 50ml y soluciones buffer;

Mediciones al momento de muestrear pH y T °C;Mediciones al momento de muestrear pH y T °C;

Sólidos suspendidos (SS), sólidos sedimentables (Ssed), demanda Sólidos suspendidos (SS), sólidos sedimentables (Ssed), demanda química de oxigeno (DQO), grasas y aceites (GyA), nitrógeno (NT) y química de oxigeno (DQO), grasas y aceites (GyA), nitrógeno (NT) y fosfora total (FT). Contaminantes básicos en las aguas residuales fosfora total (FT). Contaminantes básicos en las aguas residuales según la NOM-001-SEMARNAT-1996, estos parámetros se según la NOM-001-SEMARNAT-1996, estos parámetros se determinaron posteriormente en un laboratorio.determinaron posteriormente en un laboratorio.

11

22 33

Page 41: Tratamiento Agua Rastro

REACTORES ANAEROBIOS HIBRIDOS DE 75 REACTORES ANAEROBIOS HIBRIDOS DE 75 mm33

50 50 mm33/día/día

12gr/L DQO12gr/L DQO

VCO 4Kg DQO/VCO 4Kg DQO/mm33-día-día

TRH 3 díasTRH 3 días

ALIMENTACIONALIMENTACION

Page 42: Tratamiento Agua Rastro

CIENEGA CONSTRUIDA 315 CIENEGA CONSTRUIDA 315 mm33

50 50 mm33/día/día

2.4gr/L DQO2.4gr/L DQO

VCO 0.4kg DQO/VCO 0.4kg DQO/mm22-día-día

TRH 2 díasTRH 2 días

ALIMENTACIONALIMENTACION

Page 43: Tratamiento Agua Rastro

AREA DE COMPOSTAJE, HORNO SECADOR Y GASOMETROAREA DE COMPOSTAJE, HORNO SECADOR Y GASOMETRO

Page 44: Tratamiento Agua Rastro

CARACTERISTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES DE CARACTERISTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES DE LA SALA DE MATANZALA SALA DE MATANZA

Comportamiento de las aguas residuales.Comportamiento de las aguas residuales.

Entrada al reactor

0100020003000400050006000700080009000

10000110001200013000

0 1 2 3 4 5 6

Muestra

SST-mg/L

DQO-mg/L

GyA-mg/L

NT-mg/L

Page 45: Tratamiento Agua Rastro

PARAMETROS DE OPERACIÓN APROPIADOSPARAMETROS DE OPERACIÓN APROPIADOS

Temperatura y pH

47

101316192225283134

0 1 2 3 4 5 6

pH

T°C

Temperatura calida y pH neutro.Temperatura calida y pH neutro.

Entrada al reactor anaerobio hibrido.Entrada al reactor anaerobio hibrido.

Page 46: Tratamiento Agua Rastro

Entrada al reactor

050

100150200250300350400450500550600650700750800850900950

1000

0 1 2 3 4 5 6

Muestra

GyA-mg/L

NT-mg/L

FT-mg/L

ALTA CONCENTRACION DE NUTRIENTESALTA CONCENTRACION DE NUTRIENTES

Concentración de nitrógeno, fósforo y grasas.Concentración de nitrógeno, fósforo y grasas.

Page 47: Tratamiento Agua Rastro

Ciclo del nitrógenoCiclo del nitrógeno

BIODIGESTORES Y LOS CICLOS DE NUTRIENTESBIODIGESTORES Y LOS CICLOS DE NUTRIENTES

Page 48: Tratamiento Agua Rastro

Aguas residuales

Contenido ruminal

Sangre

Desperdicios de Matanza

Contenedor

ReactorAnaerobio

Biogás

Pila de Composteo

Horno Secador

Composta

Harina de sangre

Ciénega Construid

a

Descarga

Abono orgánico

40m3/día

500kg/día

89.75kgSST

23.1kgNT

250.2kgDQO

500kg/día

100lt/día

20kg/día

14.5kgNT

22.2kgSST

36.4kgDQO

6.48kgNT

0.46kgSST

8.64kgDQO

106.8m3/díaBiogás

COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA DURANTE EL COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA DURANTE EL PERIODO DE EVALUACIONPERIODO DE EVALUACION

20 CERDOS 20 CERDOS 10 RESES10 RESES

Page 49: Tratamiento Agua Rastro

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESTRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Entrada al sistema de tratamiento

38.0724.46FT-mg/L

823.9577.5NT-mg/L

398.5227.26GyA-mg/L

129606256DQO-mg/L

72002243.884SST-mg/L

4016.7Ssed-ml/L

29.928.438T°C

7.547.416pH

VALOR PUNTAPROMEDIOUNIDAD

40 40 mm33/día/día

Page 50: Tratamiento Agua Rastro

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESPLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Page 51: Tratamiento Agua Rastro

REACTOR ANAEROBIO HIBRIDO REACTOR ANAEROBIO HIBRIDO DE FLUJO ASCENDENTEDE FLUJO ASCENDENTE

Salida del reactor

0100200300400500600700800900

10001100

0 1 2 3 4 5 6

Muestra

SST-mg/L

DQO-mg/L

GyA-mg/L

NT-mg/L

FT-mg/L

De acuerdo con Massé - Masse (2000), la digestión anaerobia muestra ser De acuerdo con Massé - Masse (2000), la digestión anaerobia muestra ser muy eficiente en el tratamiento de aguas residuales de rastros, presentando muy eficiente en el tratamiento de aguas residuales de rastros, presentando una alta eficiencia en la remoción de la DQO, producción de energía una alta eficiencia en la remoción de la DQO, producción de energía renovable en forma de biogás, no consume energía para aeración y no se renovable en forma de biogás, no consume energía para aeración y no se utilizan químicos. El reactor híbrido trabaja eficientemente y demuestra ser utilizan químicos. El reactor híbrido trabaja eficientemente y demuestra ser estable a grandes cambios en la velocidad de carga (Kansal A. et al; 1998). estable a grandes cambios en la velocidad de carga (Kansal A. et al; 1998).

Page 52: Tratamiento Agua Rastro

REACTORES ANAEROBIOS EN EL TRATAMIENTOREACTORES ANAEROBIOS EN EL TRATAMIENTO DE EFLUENTES DE RASTROSDE EFLUENTES DE RASTROS

Lettinga et al. (1982)Zheng-Wu (1985)

Sabed et al. (1987)Polprasert et al. (1992)

Johns (1995)Ruiz et al. (1997)

Johns (1995)Johns (1995)

Ruiz et al. (1997)Banks y Wang (1999)

Presente trabajo

87 a 91778575

92.6908585

87 a 9187

85.4

6 a 102.77

0.9 a 4.73

1 a 6.52.311

1 a 6.51.4 a 7

1.67

UASBUASBUASBABR

CSTRAFAF

UASBUASBTPAD

*RAHFA

ReferenciaRemociónDQO (%)

Carga Orgánica (Kg-DQO/m3-día)Reactor

Remoción 213.76 KgDQO/díaRemoción 213.76 KgDQO/día

Producción de metano 0.33 m3CH4/KgDQOProducción de metano 0.33 m3CH4/KgDQOremovidoremovido

Producción de biogás 113.29 m3/díaProducción de biogás 113.29 m3/día

*Escala real*Escala real

Page 53: Tratamiento Agua Rastro

SALIDA DEL REACTOR Y ENTRADA A LA CIÉNEGASALIDA DEL REACTOR Y ENTRADA A LA CIÉNEGA

18.6217.61FT-mg/L

376.99364.428NT-mg/L

152.3126.14GyA-mg/L

1040912DQO-mg/L

721.4556.42SST-mg/L

7.54.48Ssed-ml/L

3029T°C

7.287.2pH

VALOR PUNTAPROMEDIOUNIDAD Efluente del reactor

47

101316192225283134

0 1 2 3 4 5 6

Muestra

pH

T°C

Instalación de un reactor en serie que trabaje por carga hidráulica.Instalación de un reactor en serie que trabaje por carga hidráulica.

Condiciones apropiadas para el tratamiento;Condiciones apropiadas para el tratamiento; Mejorar la calidad del agua tratada;Mejorar la calidad del agua tratada; Mayor producción de biogás, mas energía;Mayor producción de biogás, mas energía; Necesidad de una mayor inversión.Necesidad de una mayor inversión.

75m375m3 75m375m3

40m340m3

Page 54: Tratamiento Agua Rastro

CIENEGA CONSTRUIDACIENEGA CONSTRUIDA

CARGA ORGANICACARGA ORGANICA

0.146 Kg-DQO/0.146 Kg-DQO/mm33-día-día

TRH 2.5 díasTRH 2.5 días

PROCESOS DE DEPURACIÓNPROCESOS DE DEPURACIÓN

Filtración y sedimentación de sólidos;Filtración y sedimentación de sólidos;

Degradación de materia orgánica por Degradación de materia orgánica por bacterias;bacterias;

Adsorción y absorción de nutrientes y Adsorción y absorción de nutrientes y metales pesados. metales pesados.

Page 55: Tratamiento Agua Rastro

Eficiencia del sistema en la remoción de contaminantes (en %)Eficiencia del sistema en la remoción de contaminantes (en %)

63,0748,8628FT-mg/L

71,9555,4936,89NT-mg/L

83,670,4644,49GyA-mg/L

96,5488,1585,42DQO-mg/L

99,4897,975,2SST-mg/L

99,497,7673,17Ssed-ml/L

TOTALCIENEGADIGESTOR UNIDAD

Salida cienega

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

275

0 1 2 3 4 5 6

Muestra

SST

DQO

GyA

NT

FT

Page 56: Tratamiento Agua Rastro

CARACTERISTICAS DEL EFLUENTE DE LA CARACTERISTICAS DEL EFLUENTE DE LA PLANTA DE TRATAMIENTOPLANTA DE TRATAMIENTO

Máximos permisibles en la descarga de aguas tratadas

no excede309.032mg/LFT

102.00460162.004mg/LNT

12.262537.26mg/LGyA

no excede150108mg/L**DBO

no excede12511.64mg/LSST

no excede20.1ml/LSsed

no excede4027.6°CT

no excede5.5-107.602unidadpH

RESULTADO*CANTIDAD PERMISIBLE

CANTIDAD PROMEDIOUNIDADPARAMETRO

*NOM-001-SEMARNAT-1996, MUESTRA INSTANTANEA, PROMEDIO DIARIO TIPO “B”.**EN AGUAS COMPLETAMENTE DEGRADABLES LA DQO SE ENCUENTRA EN PROPORCION 2:1 CON LA DBO.

Page 57: Tratamiento Agua Rastro

Descarga del sistema

SST-mg/L

DBO-mg/L

GyAmg/L

NT-mg/L

FT-mg/L

SST-mg/L

DBO-mg/L

GyAmg/L

NT-mg/L

FT-mg/L

0

25

50

75

100

125

150

175

0 1 2 3 4 5 6

Parametro

Efluente

Norma

Comportamiento del efluente con la norma ambientalComportamiento del efluente con la norma ambiental

ENTRADAENTRADA SALIDASALIDA

Page 58: Tratamiento Agua Rastro

RECIRCULACION EN LA CIENEGA CONSTRUIDARECIRCULACION EN LA CIENEGA CONSTRUIDA

Homogenizar el sistema;Homogenizar el sistema;

Terminar con las condiciones Terminar con las condiciones anaerobias (apagar la reacción);anaerobias (apagar la reacción);

Alcanzar los parámetros en la Alcanzar los parámetros en la descarga.descarga.

Page 59: Tratamiento Agua Rastro

SISTEMA DE COMPOSTAJESISTEMA DE COMPOSTAJE

500 Kg/día500 Kg/día

60% humedad60% humedad

CONTENIDO RUMINALCONTENIDO RUMINAL

1 MES1 MES 150 Kg/día150 Kg/día

10% humedad10% humedad

285 Kg agua285 Kg agua

15 Kg de Composta por 15 Kg de Composta por bovino adulto sacrificado.bovino adulto sacrificado.

Page 60: Tratamiento Agua Rastro

HORNO SECADORHORNO SECADOR

SANGRE VACUNASANGRE VACUNA

105 Kg/día105 Kg/día

80% humedad80% humedad20 HORAS20 HORAS

20 Kg/día20 Kg/día

<5% humedad<5% humedad

84 Kg agua84 Kg agua

3 Kg de harina de 3 Kg de harina de sangre por bovino sangre por bovino adulto sacrificado.adulto sacrificado.

Page 61: Tratamiento Agua Rastro

QUEMADOR DE BIOGASQUEMADOR DE BIOGAS

1m3 biogás con 60% CH4 contiene 5000 Kcal1m3 biogás con 60% CH4 contiene 5000 Kcal

Secar 100Lt de sangre se consumen 65500 KcalSecar 100Lt de sangre se consumen 65500 Kcal

25% de eficiencia del proceso se queman 23 25% de eficiencia del proceso se queman 23 mm33 de biogás de biogás

Page 62: Tratamiento Agua Rastro

CONCLUSION Y RECOMENDACIONESCONCLUSION Y RECOMENDACIONES

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESTRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

La configuración de un sistema de tratamiento en dos etapas digestor La configuración de un sistema de tratamiento en dos etapas digestor anaerobio-humedal de flujo subsuperficial demostró trabajar bien en el anaerobio-humedal de flujo subsuperficial demostró trabajar bien en el tratamiento de aguas residuales del rastro, el sistema es muy flexible a tratamiento de aguas residuales del rastro, el sistema es muy flexible a modificaciones en la operación y permite adaptar otras etapas como las modificaciones en la operación y permite adaptar otras etapas como las propuestas anteriormente.propuestas anteriormente.

El sistema genera costos muy bajos de operación al no requerir de insumos El sistema genera costos muy bajos de operación al no requerir de insumos químicos y energía para aeración. Para alcanzar la normatividad en la químicos y energía para aeración. Para alcanzar la normatividad en la descarga se propone un pretratamiento en el carcamo de bombeo, ya que en descarga se propone un pretratamiento en el carcamo de bombeo, ya que en este lugar tiende a formarse una “torta” de solidos en la parte superior, por lo este lugar tiende a formarse una “torta” de solidos en la parte superior, por lo cual se recomienda retirarlos manualmente y trasladarlos al área de cual se recomienda retirarlos manualmente y trasladarlos al área de compostaje.compostaje.

El tratamiento anaerobio de este tipo de efluentes permite la obtención de El tratamiento anaerobio de este tipo de efluentes permite la obtención de cantidades significativas de energía en forma de biogás, diferentes ingenieros cantidades significativas de energía en forma de biogás, diferentes ingenieros mencionan que para el aprovechamiento del biogás lo mas eficiente es un mencionan que para el aprovechamiento del biogás lo mas eficiente es un proceso de cogeneración de energía (energía eléctrica+energía calorífica), proceso de cogeneración de energía (energía eléctrica+energía calorífica), donde se alcanzan rendimientos del 85% en la producción de energía. donde se alcanzan rendimientos del 85% en la producción de energía.

Page 63: Tratamiento Agua Rastro

Aguas residuales

Contenido ruminal

Sangre Desperdicios de

Matanza

Contenedor

ReactorAnaerobi

o

Biogás

Pila de Composte

o

Secador

Composta

Harina de sangre

Ciénega Construid

a

Descarga

Abono orgánicoPre

Compostaje

Generaciónde energía

Energía eléctrica Energía calorífica

RASTRO MUNICIPAL O FRIGORIFICO

(100 m3/día)

RASTRO AUTOSUFICIENTE EN ENERGIARASTRO AUTOSUFICIENTE EN ENERGIA

Page 64: Tratamiento Agua Rastro

GENERACION DE ENERGIAGENERACION DE ENERGIA

Flujo de biogás = (Flujo de agua) X (Carga orgánica) X (Eficiencia) X (Coeficiente)

Flujo de agua= 1.16 L/seg= 100 m3/díaCarga orgánica= 6000 mg/L DQO= 6 Kg/m3Eficiencia= 80%Coeficiente=0.5m3 biogás/Kg DQOremovido

Flujo de biogás= 240m3 biogás/día

Energía eléctrica= (Flujo de biogás) X (Energía contenida) X (Eficiencia del generador)

Flujo de biogás= 20m3/hrEnergía contenida 60% de CH4 = 6Kwhr/m3

Eficiencia= 40%

Energía eléctrica= 48 Kwhr o 48 KVA

EL RASTRO MUNICIPAL CIUDAD DEL CARMEN EL RASTRO MUNICIPAL CIUDAD DEL CARMEN CUBRE SU DEMANDA ENERGETICA CON 30KVACUBRE SU DEMANDA ENERGETICA CON 30KVA

Page 65: Tratamiento Agua Rastro

TRATAMIENTO DE SOLIDOSTRATAMIENTO DE SOLIDOS

La producción de abono orgánico a partir de los desechos del sacrificio de La producción de abono orgánico a partir de los desechos del sacrificio de ganado bovino, es una de las principales ventajas, ya que este puede ser ganado bovino, es una de las principales ventajas, ya que este puede ser comercializado para obtener otros ingresos. Convirtiendo al sistema en una comercializado para obtener otros ingresos. Convirtiendo al sistema en una pequeña planta de elaboración de fertilizante orgánico.pequeña planta de elaboración de fertilizante orgánico.

PERSPECTIVA DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESPERSPECTIVA DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Como la base del sistema de tratamiento es la digestión anaerobia, este se Como la base del sistema de tratamiento es la digestión anaerobia, este se puede adaptar para depurar diferentes efluentes agroindustriales, a un muy puede adaptar para depurar diferentes efluentes agroindustriales, a un muy bajo costo y generando considerables beneficios. Industrias donde se bajo costo y generando considerables beneficios. Industrias donde se generan efluentes con grandes concentraciones de materia orgánica que se generan efluentes con grandes concentraciones de materia orgánica que se puede explotar para cubrir diferentes necesidades en el proceso de puede explotar para cubrir diferentes necesidades en el proceso de producción.producción.

Con el tratamiento apropiado a los residuos, los mataderos municipales y Con el tratamiento apropiado a los residuos, los mataderos municipales y frigoríficos pueden considerase como una fuente de abonos orgánicos para frigoríficos pueden considerase como una fuente de abonos orgánicos para combatir los problemas causados por los fertilizante químicos al suelo, combatir los problemas causados por los fertilizante químicos al suelo, mejorando la calidad del ganado y de las cosechas. Además de obtenerse mejorando la calidad del ganado y de las cosechas. Además de obtenerse una fuente constante de energía renovable, reduciendo el consumo de una fuente constante de energía renovable, reduciendo el consumo de combustibles fósiles y bajando los costos de producción al mínimo al combustibles fósiles y bajando los costos de producción al mínimo al disponer de una fuente de energía en las instalaciones.disponer de una fuente de energía en las instalaciones.

Page 66: Tratamiento Agua Rastro