efluentes

1. GESTION SUSTENTABLE EN EL TRATAMIENTO DE EFLUENTES DE LA
INDUSTRIA LECHERA EN URUGUAY
Diseño, construcción y manejo productivo de humedales
artificiales de tratamiento de efluentes
Federico Quintans
Sección limnología, Depto. de Ecología
Facultad de Ciencias, Universidad de la República
Uruguay
“Gestión Sostenible del Agua: Nuevas Tendencias en Reutilización, Tratamiento y Evaluación de la Calidad” 2
a 4 de julio – Barcelona y Terrassa – TECSPAR - DETECTRADE

2. Producción lechera en Uruguay
Alrededor de 1500 millones de litros de
leche/año
Producción: 50% destinada a la exportación
Crecimiento promedio 5 -7 % anual en
los últimos 20 años
Uruguay es uno de los principales países productores, exportadores y consumidores
de productos lácteos por habitante de América Latina.
49% crecimiento entre 1994 y 2003
Ocupa el 4º lugar en exportaciones, con 203
millones de dólares americanos (2006)
80% utilizada para la elaboración de
productos lácteos

3. Características de la industria láctea en Uruguay
•Quesos
•Yogures y bebidas lácteas
•Leche en polvo
1. Principales productos
2. Principales mercados
•Regionales (A del S)
•América del Norte
•Asia
3. Forma de producción
•Altamente industrializada (>90% de la producción)
•Artesanal

4. •DQO: 2000 – 3500 mg/L
•DBO5: 1000 – 2200 mg/L
•NTK: 100 - 200 mgN/L
•NH4
+: 10 – 20 mg/L
•Relación DBO5/DQO: 0,75
•Principal forma de nitrógeno: formas orgánicas (proteínas)
•PT: 5 - 200 mg/L
Algunos componentes del efluente de industrias lácteas en Uruguay
Gran variabilidad según productos y tecnología aplicada
•SST: 200 – 1000 mg/L

5. 60(mg/L)DBO5
5(mg/L)PT
5000Ufc/100mlColi totales
5(mg/L)N - NH4
+
150(mg/L)SST
150(mg/L)DQO
6 - 9pH
MáximoUnidades
Estándares de vertido (Decreto 253/979 – “Código de Aguas”)
Valores máximos de descarga en cuerpos de agua naturales de efluentes de
origen agropecuario o agroindustriales

6. Proyecto en ejecución
“INCORPORACIÓN DE HUMEDALES ARTIFICIALES PARA MEJORAR LA
EFICIENCIA DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO DEL EFLUENTE DE UNA
INDUSTRIA LACTEA Y APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS”.
•Incorporación de humedales artificiales para el tratamiento terciario del
efluente.
•Aprovechamiento de subproductos generados en el tratamiento del
efluente que pueden ser empleados en otras actividades productivas.
Objetivos
Financiación: dicyt - PDT. Fondo jóvenes investigadores

7. EVALUACIÓN del SISTEMA de DEPURACIÓN de EFLUENTES de la PLANTA
LÁCTEA de SEGLAR S.A.
SOLUCIÓN de PROBLEMÁTICAS de CALIDAD de AGUA y FACTIBILIDAD
de USOS PRODUCTIVOS ALTERNATIVOS
2004 - 2005
Financiación: CSIC/UDELAR - VINCULACIÓN con el SECTOR
PRODUCTIVO-II
Sección Limnología
DEPARTAMENTO de ECOLOGÍA - INSTITUTO de BIOLOGÍA
FACULTAD de CIENCIAS - UNIVERSIDAD de la REPUBLICA
Antecedentes

8. Evaluación de la eficiencia del sistema
Caracterización físico-química del efluente
Estudio de problemas y recomendaciones
en escenarios de mayor producción
Plan de manejo
10 muestreos estacionales entre Nov-03 a Marzo 2005
Objetivos
Antecedentes

9. Antecedentes
Planta industrial

10. 340102“Oxidación”
1266021798Total
58549811Maduración
45838207Facultativa
18833678Anaeróbica
área (m2
)Volumen (m3
)Laguna
Características del sistema de tratamiento
Q: 26000 L/día (12000 – 34000)
Antecedentes

11. 0
10000
20000
30000
Anaeróbica
Facultativa
Maduración
Arroyo
N D E F M A M J J A S O N D E F M
0
3000
6000
9000
Anaeróbica
Facultativa
Maduración
Arroyo
NitrógenoTotal(!gl-1)FósforoTotal(-1)
Resultados – efluente
Características físico–químicas
Antecedentes

12. Resultados - efluente
Características físico–químicas
0
2000
4000
6000
8000
10000
0
1500
3000
4500
6000
0
8000
16000
24000
32000
40000
0
2000
4000
6000
8000
10000
NH4(!gl-1)
NT(!gl-1)
PRS(!gl-1)
PT(!gl-1)
Anaer. Facult. Oxidac. Madur. Arroyo Anaer. Facult. Oxidac. Madur. Arroyo
Antecedentes

13. 0
50
100
150
200
250
300
Diciembre 2004
Febrero 2005
Marzo 2005
DBO5(mgl-1)
Piletas
Anaeróbica Oxidación Maduración
Resultados – efluente
Variación de la demanda biológica de oxígeno (DBO5)
Antecedentes

14. Parámetro Características efluente Límites según normativa
pH 8.3 (6.5 – 8.5) 6.0 - 9.0
Oxígeno disuelto mínimo (mg/L) 7.7 (5.1 – 11.5) -
DBO5 (mg/L) 10 60
Amoníaco libre (mg N/L) 0.62 (0 – 1.85) 5
Nitratos (mg N/L) 1.28 (0.34 – 4.27) -
Nitrógeno Total (mg N/L) 1.9 (0.6 – 2.9) 5
Fósforo total (mg P/L) 0.5 (0.1 – 0.9) 5
Sólidos suspendidos totales (mg/L) 80 (35 – 130) 150
Antecedentes
Calidad del efluente final

15. Conclusiones - efluente
La calidad del efluente final cumple con la normativa vigente (Decreto 253/79)
para vertidos en cuerpos de agua Clase II.
No obstante, hubo picos puntuales altos de DBO5, nitrógeno y fósforo, que si
bien no sobrepasaron la normativa, denotaron que el sistema disminuye la
eficiencia cuando la producción aumenta
En un escenario futuro de mayor producción y de mayor exigencia en la
normativa, el sistema podría llegar a sobrepasar los límites de vertido.
Antecedentes

16. Antecedentes
Principales especies y productividad de macrófitas
Potamogeton pectinatus
Spirodella intermedia - 18 g PF m-2 d-1 Azolla sp. - 20 g PF m-2 d-1
Eichornia crassipes - 100 g PF m-2 d-1

17. Características de asimilación de nitrógeno (N) y fósforo (P) y ventajas y desventajas de
manejo, del Camalote (Eichhornia crassipes), el Helecho de agua (Azolla sp.) y la Lenteja
de agua (Spirodela intermedia).
Características
Asimilación de
nutrientes
Manejo
N P
Especie
kg ha
-1
año
-1 Ventajas Desventajas
Eichornia
crassipes 1
(Camalote)
730 160
Incorpora nutrientes
en gran cantidad
Muere en invierno.
Cosecha compleja
Azolla sp.2
(Helecho de agua)
255 44
Se utiliza cuando el N
es escaso.
Cosecha sencilla .
Incorpora N atmosférico; si
no se cosecha, lo aporta al
agua. Incorpora menos
nutrientes que el camalote.
Spirodela
intermedia
3
(Lenteja de agua)
285 20
No muere en
invierno.
Cosecha sencil la
Incorpora menos nutrientes
que el camalote
Resultados – macrófitas
Antecedentes

18. Resultados
Macrófitas – Valor Nutricional
Análisis de materia seca (MS), cenizas totales (C), fibra detergente neutro corregida por
cenizas (FDN cc), fibra detergente ácido corregida por cenizas (FDA cc), lignina detergente
ácido (LDA), etéreo (EE) y proteína cruda (PC), expresados como porcentaje de la materia
seca.
Spirodela
intermedia
Azolla spp. Eichhornia crassipes
Análisis
Promedio Promedio Promedio tallos y hojas Promedio Raíz
MS % 105 °C 94.29 91.45 94.85 97.74
C % 14.95 27.74 22.02 56.95
FDN cc 54.86 48.50 56.24 32.26
FDA cc 39.84 42.52 27.86 19.80
LDA % 18.51 21.85 7.19 7.32
Cenizas insolubles en
H2SO4 72% %
1.32 11.93 5.77 40.96
EE % 3.56 2.86 3.14 2.19
PC % 24.39 19.21 18.53 15.72

19. Conclusiones – macrófitas
•Adecuado manejo de la cobertura vegetal para disminuir las probabilidades de
floraciones de microalgas en la laguna de maduración, y a su vez contribuir a la
reducción de los nutrientes vertidos al arroyo.
Antecedentes
•Potencial como alimento de animales

20. Recomendaciones - macrófitas
•Monitoreo periódico
•Cosecha parcial de plantas flotantes
•Incorporación de humedales artificiales
Antecedentes

21. Recomendaciones - Gestión del sistema de tratamiento
•Manejo del humedal
Uso racional del
agua
•Recirculación de parte del agua para:
Riego
Uso del efluente final para limpieza de
corrales de cría de cerdos
Biomasa aprovechable
Mejora de la calidad del agua
Antecedentes

22. Incorporación de Humedales artificialesRecomendaciones
Los humedales son ecosistemas
naturales altamente diversos y
productivos. Incorporan nutrientes
presentes en el agua (fósforo y
nitrógeno).
•Tratamiento secundario - terciario
•Remoción de nutrientes
•Retención de SST
Su principal componente biológico
son las plantas acuáticas y el
biofilm asociado a su rizósfera,
compuesto por una comunidad
de hongos, bacterias, algas y
protozoarios
Bajos costos de construcción,
funcionamiento y mantenimiento;
alcanzan niveles de tratamiento
adecuados con un bajo costo de
energía y mantenimiento.
Antecedentes

23. 1 – VF
2- 4 – SSF
5 y 6 - FWS
1
23
4
5
6

24. Sistema de humedales concatenados, construidos en terrazas consecutivas
Principios
•Adaptación a la topografía del terreno
•Adaptación al entorno
•Costo mínimo
Primera serie de humedales de tipo sub-superficial (SSF)
Segunda serie de humedales superficiales (SF)
Combinación de sistemas: SSF (vertical y horizontal) y FWS
Diseño del sistema de humedales
Alternancia de ambientes aeróbicos y anaeróbicos nitrificación/desnitrificación

25. SSF: flujo vertical (VF) y flujo
horizontal (HF)
(Cyperus papirus, Typha sp., Canna sp. e Iris
sp.).
•4 terrazas en serie
1º VF (6 m2) (80 cm prof.)
2º – 4º HF (94 m2) (50 cm prof)
Diseño del sistema de humedales

26. FWS: 2 piletas aprox. 340m2
Juncus sp., Azolla sp., Pistia stratiotes, Spirodella intermedia y Eichornia crassipes
• 1º - 120 m2, 30 cm prof. máx.
plantas enraizadas
• 2º - 220 m2, 50 cm prof. máx.
plantas flotantes
Diseño del sistema de humedales

31. Co
= e(-KT.t)
Ce
Cálculo de parámetros del efluente del humedal
T crítica: 10 ºC
Modelo de cinética de 1º orden de flujo pistón

32. 1,2
3,8
15
42
141
Valores
esperados@
SF (mg/L)
0,8
1,8
8,0
33
112
Valores
esperados@
FWS
(mg/L)
0,00,8NO3
-
1,425NH4
+
4,070SST
3,460DBO52+
11,4200DBO51+
Tasa de carga
total* (g/m2/d)
Concentración
entrada
(mg/L)
* caudal promedio de 26000 L/día
+ Según distintos escenarios de DBO5, basados en valores reales
@ Asumiendo una eficiencia del 50%
Tasas de carga y valores de salida esperados
Cálculo de parámetros del efluente del humedal

33. Foco de interés: eliminación de nitrógeno
•Composición de comunidades bacterianas nitrificantes y denitrificantes
•Efecto del efluente y las plantas (fuente de C) en dichas comunidades
Perspectivas
Incorporación de estudios de la comunidad microbiana

34. Agradecimientos
CSIC – Universidad de la República
PDT – Ministerio de Educación y Cultura
Sección limnología – Facultad de Ciencias
Quesos Maia S.A.