Trabajo de Investigación presentado en República Dominicana, AIDIS 2010. Sobre tratamiento de aguas, Efluentes Industriales.

1. BIENVENIDOS ... XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL

2. EVALUACIÓN Y ESTABLECIMIENTO DE ALTERNATIVAS DE PRE-TRATAMIENTO DE LOS EFLUENTES DE UNA LÍNEA DE PRODUCCIÓN DE JABÓN Ing. Adrián Sierra Ing. Jeanet Finol AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL UNIVERSIDAD DE CARABOBO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA TECNOLÓGICA VENEZUELA

4. Planteamiento del Problema Lejías Alcalinas o Aguas Glicerinosas Capacidad Máxima PTAR: 720 m 3 /día Capacidad Utilizada PTAR: 300 m 3 /día AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL Mezcla Lodos / Grasa

5. Objetivos OBJETIVO GENERAL Evaluar y establecer alternativas de pre-tratamiento de los efluentes de una línea de producción de jabón para mejorar sus parámetros físico-químicos y asegurar la calidad del agua a la salida de la planta de tratamiento de aguas residuales. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.- Caracterizar los efluentes provenientes del proceso de elaboración de jabón, para la determinación de los parámetros que se requieren ajustar para su posterior tratamiento. 2.- Generar alternativas para reducir el grado de contaminación de los efluentes y así disminuir el volumen de lodos generados en la PTAR. 3.- Seleccionar la alternativa más adecuada de acuerdo a las características técnicas para obtener el sistema más conveniente. 4.- Diseñar los equipos necesarios para la alternativa seleccionada y realizar un análisis costo – beneficio para su implementación. AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL

6. Metodología Realización del diagnóstico de operaciones y procesos involucrados en la elaboración del jabón. Realización de muestreo de efluentes. Caracterización de efluentes. Propuesta y selección de alternativas de pre-tratamiento Realización de corridas experimentales para establecer condiciones y dosificaciones óptimas de pre-tratamiento Caracterización de efluentes una vez aplicado el pre-tratamiento Dimensionamiento de equipos para el pre-tratamiento Evaluación económica del procedimiento seleccionado AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL

7. Diagnóstico de Operaciones Producción Actual de Jabón: 154,58 Tm/mes Producción Actual de Lejía: 55,27 Tm/mes Limitante para aumentar la producción de jabón, ya que no puede ser procesada en la PTAR AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL Producción de Jabón: 200 a 350 Tm/mes Producción de Lejía: 105 Tm/mes PROYECCIÓN A 10 AÑOS

8. Toma de Muestras Procedimiento Norma COVENIN (2709:2002) 1.- Seleccionar tanques principales de recolección de efluentes 2.- Seleccionar tipo de muestra: puntuales y simples captadas manualmente 4.- Mantener las muestras aisladas y a condiciones ambiente para mantener las propiedades originales 3.- Seleccionar frecuencia de muestreo: semanal por tres meses consecutivos AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL

9. PARÁMETROS PROMEDIO EN EL MES DE MUESTREO PROMEDIO TOTAL PRIMER MES SEGUNDO MES TERCER MES Alcalinidad (%) 3.40 3.18 2.98 3.18 Color (Pt –Co) 126.25 126.00 118.79 123.68 pH (adim) 11.72 12.00 12.09 11.93 Sólidos Totales (%) 12.07 13.17 13.20 12.81 Cloruros (%) 5.16 5.14 4.96 5.09 Conductancia (μmho/cm) 620.00 625.00 614.00 619.66 DBO 5 (mgDBO/L) 1606.62 1184.20 1433.15 1407.99 Demanda Iónica (μeq/g) 0.04 0.03 0.04 0.036 DQO (mgDQO/L) 3418.34 2519.57 3215.64 3051.18 Turbiedad (NTU) 8.68 8.75 8.70 8.71 Aceites y Grasas (mg/L) 595.5 576.8 594.8 589.0

10. Propuestas DBO/DQO = 0,31 Lejía poco biodegradable y orientada a tratamientos fisicoquímicos OPCIÓN 1: Neutralización a base de grasas y filtrado intensivo OPCIÓN 2: Degradación anaeróbica de compuestos orgánicos AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL

11. VARIABLE OPCIÓN 1 OPCIÓN 2 Aplicación Neutralización con ácidos grados pesados con posterior eliminación de sólidos Proceso microbiológico para eliminación de materia orgánica y reducción de la DQO por formación de biogás. Reactivos Ácidos grasos pesados, coagulante catiónico, floculante polielectrólito con ayuda filtrante, sal industrial. Exo-enzimas orgánicas, ácido acético, metanol, coagulante catiónico, floculante polielectrólito con ayuda filtrante. Vertidos Residuos sólidos de las etapas de filtración y almacenamiento, lodo primario de la etapa de coagulación – floculación. Sólidos de las etapas de filtración y almacenamiento, Lodo primario de coagulación – floculación, agua de lavado de filtros, lodo remanente de las etapas de metanogénesis y acidogénesis. Costos Inversión inicial promedio Elevada inversión inicial Desventajas A mayor cantidad de efluente, mayor será la dosis del coagulante – floculante. Alto consumo de energía eléctrica, emisiones de CH 4 y CO 2 , proceso lento, requiere gran cantidad de producto a degradar para lograr buen rendimiento.

13. Neutralización a Base de Grasas y Filtrado Intensivo AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL

14. Prueba de Jarras ASTM D2035-80 (ASTM 80) AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL COAGULANTE POLICLORURO DE ALUMINIO ALUMINATO DE SODIO DOSIS (ppm) 4800 4600 2800 2500 FLOCULANTE DOSIS (ppm) 12.16 11.90 9.12 6.78 Color (Pt – Co) 52 54 46 49 Conductancia (μmho/cm) 672 655 663 659 pH (adim) 5.25 5.23 5.22 5.30 Sólidos Disueltos Totales (mg/L) 1826 1947 1963 1925 Sólidos Suspendidos Totales (mg/L) 46 54 66 61 Sólidos Totales (mg/L) 1872 2001 2029 1986 Turbiedad (NTU) 7.41 7.57 4.53 4.85

15. Caracterización Final AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL Parámetros Lejía Alcalina Lejía Neutra Coag. – Floc. Filtrado Lejía Limpia Reducción (%) Alcalinidad (%) 3.4 0.06 0.10 0.12 1.1 67.65 pH (adim) 11.72 11.16 5.22 5.20 6.25 46.67 Sólidos Disueltos totales (mg/L) 1726 1701 2322 216 98 94.32 Sólidos Suspendidos Totales (mg/L) 66 56 45 23 6 90.91 Sólidos Totales (mg/L) 1792 1757 2367 228 104 94.19 Aceites y Grasas (mg/L) 603.5 194.0 203.2 124.3 106.5 82.35

16. Diseño de Equipos Capacidad Máxima Instalada: 1058,4 Tm/año Carga de Alimentación Estimada: 424 Kg/día AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL

17. Evaluación Económica ACTIVOS Y CAPITAL FIJO COSTOS DE REACTIVOS A UTILIZAR AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL ACTIVOS FIJOS TANGIBLES ($) 97913.86 ACTIVOS FIJOS INTANGIBLES ($) 34269.85 CAPITAL FIJO ($) 132183.71 GASTOS DE MANTENIMIENTO ($/AÑO) 29374.16 DEPRECIACIÓN DE EQUIPOS ($/AÑO) 9791.39 CANTIDAD DE EFLUENTE PROCESADA (Kg) HCl (Kg) SODA CÁUSTICA (Kg) POLICLORURO DE ALUMINIO (Kg) POLÍMERO ANIÓNICO (Kg) 88192 317.96 201.56 419.71 244.83 COSTO ($) 139.9 100.78 92.34 2117.38

18. Evaluación Económica Relación Costo – Beneficio: 1,57 AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL FLUJO MONETARIO EGRESOS INGRESOS Capital Fijo ($) 132.183,71 - Gastos de Mantenimiento ($/año) 29.374,16 - Costo HCl ($/año) 1.399,00 - Costo Soda Cáustica ($/año) 1.007,80 - Costo Policloruro de Aluminio ($/año) 923,40 - Costo Polímero Aniónico ($/año) 21.173,80 - Traslado y Disposición de Lodos ($/año) - 84.000 Reembolso por Recuperación de Grasas ($/año) - 386,64 TOTAL (PRIMER AÑO) ($) 186.061,87 84.386,64

19. Conclusiones 1.- La lejía alimentada a la PTAR es altamente alcalina y con valores de parámetros físico-químicos sumamente altos que dificultan su procesamiento para obtener un vertido dentro de la normativa legal establecida. 2.- La relación DBO/DQO en las lejías es aprox. 0.31, lo que indica que son poco biodegradables y requieren tratamientos fisicoquímicos. 3.- La alternativa seleccionada para el pre-tratamiento es la neutralización a base de grasas con filtrado intensivo. 4.- Al adicionar en la etapa de coagulación – floculación una dosis de 4800 ppm de PAC (coagulante) y 12.16 ppm de floculante se obtiene una reducción en todos los parámetros de calidad superior al 45%. 5.- La relación costo – beneficio resultante es 1.57, por lo que se considera favorable y necesaria de aplicar la propuesta explicada para poder incrementar la producción de jabón. AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL

20. ¿ PREGUNTAS ? Y ¡ RESPUESTAS ! EFLUENTES INDUSTRIALES / AIDIS, PUNTA CANA 2010 XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL EFLUENTES INDUSTRIALES / AIDIS, PUNTA CANA 2010 XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL

21. XXXII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL CERREMOS EL GRIFO !!! “ LOS INVITO AL USO ADECUADO Y EL CUIDADO EXTREMADO DE NUESTROS RECURSOS HÍDRICOS…”, NUESTROS HIJOS TAMBIEN LOS MERECEN