Este documento describe el sistema de tratamiento biológico de vertimientos producidos en fermentaciones industriales mediante lodos activados y compostaje. Explica el funcionamiento del reactor de lodos activados y compostaje, incluyendo objetivos, etapas, factores clave y beneficios. El resumen proporciona una visión general de los procesos de tratamiento de aguas residuales y desechos orgánicos descritos en el documento.

1. SISTEMA DE TRATAMIENTO BIOLOGICO DE LOS VERTIMIENTOS PRODUCIDOS EN LAS FERMENTACIONES INDUSTRIALES PROCESOS BIOTECNOLOGICOS APLICADOS A LA INDUSTRIA (87051)

2. INTRODUCCIÓN En el CENTRO DE BIOTECNOLOGÍA INDUSTRIAL se desarrolla el proyecto denominado SISTEMA DE TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE LOS VERTIMIENTOS PRODUCIDOS EN LAS FERMENTACIONES INDUSTRIALES a cargo del TGO EN PROCESOS BIOTECNOLOGICOS APLICADOS A LA INDUSTRIA, con el ánimo de resarcir los impactos ambientales de las producciones industriales, realizando prácticas de campo y actividades de laboratorio en el área de BIORREMEDIACIÓN, cumpliendo con ensayos de monitoreo y tratamiento en las plantas piloto de BIOINSUMOS Y AGUAS RESIDUALES.

4. REACTOR DE LODOS ACTIVADOS (esteban Hernández, Kevin Benítez)

5. EL REACTOR DE LODOS ACTIVADOS El lodo activado es un proceso de tratamiento por el cual el agua residual y el lodo biológico (microorganismos) son mezclados y aireados en un tanque denominado reactor. Los materiales orgánicos se oxidan, y las partículas en suspensión tienden a coagularse y formar un precipitado que se sedimenta.

6. El cultivo biológico, denominado licor de mezcla, está formado por gran número de microorganismos agrupados en flóculos conjuntamente con materia orgánica y sustancias minerales. Dichos microorganismos transforman la materia orgánica mediante las reacciones de oxidación biológica.

7. FUNCIONAMIENTO En el proceso de lodos activados los microorganismos son completamente mezclados con la materia orgánica en el agua residual de manera que ésta les sirve de alimento para su producción. la mezcla o agitación se efectúa a través de aireadores los cuales tienen la función de mezclar y agregar oxigeno al medio.

8. MONTAJE

9. PRINCIPIOS DEL PROCESO DE LODOS ACTIVADOS I. Instalación Típica Los elementos básicos de las instalaciones del proceso de lodos activados son: Tanque de recibo: contiene el agua residual a tratar. Tanque de lodos activados: en él los microorganismos y el agua residual son mezclados.

10. PRINCIPIOS DEL PROCESO DE LODOS ACTIVADOS Tanque Sedimentador: El desagüe mezclado procedente del tanque al reactor es sedimentado separando los sólidos suspendidos (lodos activados), obteniéndose un desagüe tratado clarificado. Tanque de agua tratada: luego de tener el agua clarificada producto de la sedimentación de los solidos y del proceso de descontaminación desarrollado por los microorganismos, el agua tratada es depositada en éste tanque.

12. OPERACIÓN BÁSICA En algunos casos los vertimientos producidos en las fermentaciones deben tener un acondicionamiento antes de aplicar el tratamiento con lodos activados , debido a que ciertos elementos inhiben el proceso biológico (grandes cantidades sólidos, aguas residuales con valores anormales de pH, etc.).

13. REMOCIÓN DE DBO Remoción de DBO en un Tanque de Aeración: Las aguas residuales crudas mezcladas con el lodo activado retornado del tanque de sedimentación final es aireado hasta obtener 2mg/L de oxígeno disuelto o más, en donde una parte de materia orgánica contenida en los desagües es mineralizada y gasificada, y la otra parte, es asimilada como nuevas bacterias.

14. RELACIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO La operación Sólido-Líquido en el tanque de sedimentación tiene como finalidad conseguir un efluente clarificado con un mínimo de sólidos suspendidos, y, asegurar el retorno del lodo.

15. METODOLOGIA Toma de muestras para análisis físico-químicos y microbiológicos Tanque de recibo Reactor de lodos activados Tanque sedimentador Tanque de agua tratada Toma de parámetros de campo: PH Temperatura Análisis en el laboratorio Acidez Alcalinidad Sólidos totales Dureza Oxigeno disuelto Sólidos Sedimentables DBO Cumplimiento del decreto 3930 Cumplimiento del RAS

17. TEMPERATURA

18. OXIGENO DISUELTO (METODO WINKLER)

19. D.B.O

20. ACIDEZ

21. ALCALINIDAD

22. DUREZA

23. SOLIDOS SEDIMENTABLES

25. COMPOSTAJE (angelaquiceno)

26. COMPOSTAJE Es un proceso controlado y acelerado de descomposición de las partes orgánicas de los residuos totalmente aerobio , dando lugar a un producto estable llamado “compost”.

27. CONDICIONES REQUERIDAS HUMEDAD TEMPERATURA OXIGENO NUTRIENTES ELEMENTOS Humedad El agua, en nuestro caso vinaza es necesaria para facilitar que los nutrientes estén disponibles a los microbios y para que estos puedan realizar sus procesos reproductivos, metabólicos y asimilativos

28. TEMPERATURA Cuando el material se está compostando pasa por un ciclo de temperaturas que es ocasionado por la actividad microbiológica. Nutrientes Para el crecimiento microbiano en la pila de compost, es necesario que haya un balance entre carbono y nitrógeno que son los macro nutrientes más importantes, los materiales ricos en carbono son color café y secos y los ricos en nitrógeno son verdes y húmedos.

29. ETAPAS DEL COMPOSTAJE El proceso de compostaje se divide en cuatro periodos con respecto a la evaluación de la temperatura: Mesolítico: (10° a 40°) Termofílico: (40º a los 75º) De enfriamiento: (60º a los 40º) De maduración

30. QUE COMPOSTAR los residuos. Todo residuo se puede compostar siempre y cuando sean de origen orgánico, se refiere a todos aquellos que tienen su origen en los seres vivos, animales o vegetales. pueden ser de diferentes fuentes como son: Actividad agropecuaria Industria de la pesca Actividad agroindustrial Industria forestal Industria láctea Industria cerealera Industria frigorífica Residuos Urbanos (R.U)

31. FACTORES A TENER EN CUENTA Relación Carbono-Nitrógeno (C/N) La relación C/N, expresa las unidades de Carbono por unidades de Nitrógeno que contiene un material. Humedad El contenido en humedad de los desechos orgánicos es muy variable, Si la humedad inicial de los residuos crudos es superior a un 50 %, necesariamente debemos buscar la forma de que el material pierda humedad, antes de conformar las pilas.

32. EL pH El rango de pH tolerado por las bacterias en general es relativamente amplio, existen grupos fisiológicos adaptados a valores extremos. No obstante pH cercano al neutro (pH 6,5-7,5,) Oxigeno por medio de Aireación La aireación es conjuntamente con la relación C/N uno de los principales parámetros a controlar en el proceso de Compostaje Aeróbico. Como hemos mencionado al comienzo de este capítulo nuestro objetivo es favorecer los metabolismos de respiración aeróbica.

33. INOCULANTES MICROBIANOS Tiene el objetivo de disminuir el tiempo de elaboración del abono orgánico y obtener un material microbiológica y nutricionalmente mejorado. Hongos como Trichoderma harzianum, Paecilomyces Lillacinus, Aspergillius Níger, Aspergillius Orizae, Bacterias como Bacillus Subtilis y Bacillus Thuringiensis fueron cultivados a escala de 4 litros por los aprendices del Tecnólogo en Procesos Biotecnológicos Aplicados a la Industria con el fin de proporcionar a las pilas de compost inoculantes microbianos como ensayo para estudiar los resultados

34. MICROBIOLOGÍA DEL PROCESO Este proceso es llevado a cabo por una amplia gama de microorganismos que actúan dependiendo de las variaciones que existen en el medio. Cuando una materia orgánica se oxida por microorganismos, una porción de la energía liberada es capturada y usada para la síntesis de nueva materia celular. Tipos De Microorganismos: Bacterias, Actinomicetos,Hongos y Protozoos,

35. BENEFICIOS DEL COMPOST El compost se agrega al suelo para abonarlo y mejorar la textura. Al abonarlo se vuelve más eficiente, los nutrientes se continúan desprendiendo por un período largo de tiempo y las plantas lo van utilizando a medida que van creciendo. El compost es un abono uniforme y dura más que el abono químico. La textura se mejora porque se agregan materiales fibrosos que permiten que el aire y la humedad entren al suelo. El suelo con compost es ligero y no compacto, permitiendo que las raíces de las plantas crezcan mejor y más rápido. Una mejor estructura del suelo aumenta su capacidad para almacenar agua y facilita el transporte de nutrientes a las plantas. Agregar compost al suelo se considera la forma natural para abonarlo y reconstruir la calidad del suelo.

36. COMPOSTAJE A ESCALA INDUSTRIAL

37. CAPACIDAD DE PLANTA AREA TOTAL: 5.2 Hectáreas CAPACIDAD DE BLOQUES: 56 Espacios EDAD PROMEDIO AL DESPACHO: 70 Días HUMEDAD PROMEDIO: 30%

38. MATERIAS PRIMAS CACHAZA CENIZA MINERAL

39. MATERIAS PRIMAS BAGAZO DE CAÑA HOJA PICADA DE CAÑA Y FALDAS

40. MATERIAS PRIMAS CACHAZA DIRECTAMENTE DE FABRICA

41. MAQUINARIA PLANTA DE COMPOSTAJE TAMBOR ALIMENTADOR MAQUINA COMOSTADORA BACKHUS

42. ARMADO DE PILAS CARGADOR VOLVO 120E

43. ARMADO DE PILAS

44. LIMPIEZA DE PILAS MINICARGADOR BOCAT

45. MEZCLADO DE LAS PILAS

46. CONTROL DEL PROCESO TOMA DIARIA DE TEMPERATURAS

47. CONTROL DEL PROCESO MUESTRAS DE LABORATORIO PARA CONTROL DE Ph y HUMEDAD

48. CONTROL DEL PROCESO APLICACIÓN DE VINAZA

49. AIREACION Y MADURACION

50. COMPOST ESTABILIZADO

51. BIOFERTILIZANTES

53. FERTILIZANTE Producto que aplicado al suelo o a las plantas, suministra a éstas uno o más nutrientes necesarios para su crecimiento y desarrollo.

54. FERTILIZANTE Los biofertilizantes son productos a base de microorganismos benéficos del suelo, en especial bacterias y/o hongos, que viven asociados o en simbiosis con las plantas y ayudan de manera natural a su nutrición y crecimiento, además de ser mejoradores de suelo.

55. FUNCIONES DE LOS BIOFERTILIZANTES Los fertilizantes biológicos, con base en bacterias y hongos benéficos tienen las siguientes funciones principales: Fijadores de nitrógeno del medio ambiente para la alimentación de la planta. Protectores de la planta ante microorganismos patógenos del suelo. Estimulan el crecimiento del sistema radicular de la planta. Mejoradores y regeneradores del Suelo. Incrementan la solubilización y la absorción de nutrientes, como el fósforo, que de otra forma no son asimilables por la planta.

56. VENTAJAS Los biofertilizantes son de fácil transportación, inocuos y baratos. Permiten reducir entre un 30 y 50 % la cantidad de fertilizante químico. Las bacterias y los hongos aumentan la velocidad de absorción de nutrientes por las plantas por un efecto directo en el mayor desarrollo del sistema radical, aumentando además la formación de pelos radicales. Estos microorganismos (Bacterias y hongos), aportan nitrógeno, fitohormonas y convierten en asimilables por las plantas principalmente K, P, Ca y Mg entre de otros nutrientes. Incrementan la absorción de agua debido al mayor volumen de exploración y dan resistencia al estrés.

57. RECOMENDACIÓN PARA EL MANEJO DEL BIOFERTILIZANTES No exponerlo a los rayos ultravioleta del sol. Evitar el contacto directo con productos químicos. El almacenamiento debe ser en lugar fresco y seco.

58. ANALISIS FISICOS, QUIMICOS Y MICROBIOLÓGICOS Determinación de pH. Cuantificación de cenizas. Enriquecimiento, aislamiento y detección de salmonella. Recuento total de microorganismos mesófilos facultativos. Recuento total de hongos y levaduras.

59. CONCLUSIONES La conversión de residuos sólidos en abonos o enmiendas, reduce el impacto ambiental por la adopción de PML. Las enmiendas difieren de los abonos en su objetivo principal pues la enmienda se encarga de corregir alguna de las características del suelo, mientras que el abono enriquece los nutrientes del suelo, en favor de las plantas.

60. ENMIENDAS

62. ¿ QUÉ ES UNA ENMIENDA? Las enmiendas son aquellas que se encargan de corregir algunas de las características del suelo.

63. ENMIENDA HÚMICA SÓLIDA ENMIENDA HÚMICA LÍQUIDA ENMIENDA ORGÁNICA NO HÚMICA ENMIENDAS O ACONDICIONADOR ACONDICIONADOR DE SUELO: Es toda sustancia cuya acción fundamental consiste en el mejoramiento de por lo menos, una característica física, química o biológica del suelo.

64. ENMIENDAS (ACONDICIONADOR DE SUELO) ENMIENDA HÚMICA SÓLIDA Producto sólido obtenido a partir de la estabilización de residuos de animales, vegetales o residuos sólidos urbanos(separados en la fuente) o mezcla de los anteriores, que contiene porcentajes mínimos de materia orgánica expresada como carbono orgánico oxidable total y los parámetros que se indican.

65. ENMIENDAS (ACONDICIONADOR DE SUELO) ENMIENDA HÚMICA LÍQUIDA Producto orgánico líquido obtenido mediante solubilización en medio alcalino o por oxidación química, de un material de origen pedogenético que aporta ácidos húmicos y fúlvicos, destinado preferentemente a la fertirrigación y que cumple con las especificaciones que se indican.

66. CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA

67. METODOLOGÍA GENERAL EN PLANTA DE PRODUCCIÓN DE BIOINSUMOS Las instalaciones mínimas recomendadas para iniciar un proceso de compostaje son: Techo o cubierta, evitando el exceso de agua y calor sobre el material compostado.

68. DISEÑO PARALELEPÍPEDO Método en piso

69. Método en plataforma

71. Las enmiendas son importantes para corregir las características físicas del suelo (Limos, Arenas, Arcillas)