Ingeniera Ambiental - IWQ364 Tratamiento de RILes en Industrias Vitivincolas. Alternativas de Tratamiento Integrantes:AdolfoCabreraPalacios27510248NataliaMorenoMorales27510450FelipeNorambuenaSols27510396FranciscoSandovalQuidel26110424Profesor:HenrikHansenK.Ayudantes:AnnaEspinozaTofalos RodrigoSolsHernndezFechadeentrega:16/09/2011 Tratamiento de RILes en Industrias Vitivincolas. Alternativas de Tratamiento. 2Resumen Ejecutivo ElpresenteproyectopresentaalternativasdetratamientodeRILesprovenientesde industriasvitivincolas.Serealizaunanlisiscuantitativoparadeterminarlaalternativa mseconmicaparatrataruncaudalde150[m3/da]deRILparaobteneraguapara regado que cumpla con la normativa vigente de la NCh 1.333 y la gua SAG. Dado que la elaboracin devinosesestacionalseconsiderarn60dasdeproduccin,generndose as9000[m3/ao]deRIL.Laproduccinanuales4.500.000litrosdevinoCabernet Sauvignon, cuyo valor agregado se calcul en $ 2.101,14. LosRILesvitivincolaspresentanunaelevadacargademateriaorgnicaquese caracteriza por presentar valores promedios entre 2000 y 3000 [mg/L] en DBO5, mientras que para slidos suspendidos totales el promedio oscila entre 200 y 500 [mg/L]. ElproyectosesitaenlaviaLosVascosubicadaenlaprovinciadeColchaguaenla sextaregin.Laproduccinanualdevinoesde4500[ton/ao]paralocualseemplean 6000[ton/ao]demateriaprimabruta,esdecir,lauvaylosdesechoscomopepitasy ramas.LascaractersticasprincipalesdelRILsintratarson:2000[mg/L]deDBO5,650 [mg/L]deSST,38[mg/L]deNTKy4depH.ElRILtratadocumpleconlassiguientes caractersticas91[mg/L]deDBO5,42.25[mg/L]deSST,16.72[mg/L]deNTKy7.5de pH,valoresobtenidosapartirdeclculosdeeficienciaderemocindecontaminantes paralaconfiguracindeequiposseleccionada.Conlosdatospresentados,laeficiencia de remocin de SST es de 93.5%, la de DBO5 es 95.4% y la de NTK es de 56%, valores con los cuales se cumplen las normas ambientales de RILes. Lacuantificacindelvaloragregadopreliminarserealizoempleandolosdatosdeun documentodelaCORFOtituladoESTUDIODECOSTOSCOMPARATIVOSENLA INDUSTRIA VITIVINICOLA EN LA REGIN DEL MAULE. Segn este informe los costos de inversin de bodega y produccin para 1 milln de litros son de US$ 2.2 millones cada uno.Laproduccindenuestraviaesdeaproximadamente4.5millonesdelitrosy considerando el precio de dlar actual en$ 478 pesos chilenos, el costo de inversin es de$4.732.200.000yelcostodeproduccinanualesde$4.732.200.000.Si consideramosunplazode20aospararecuperarlainversinsetienequeanualmente sedescuentadelainversin$236.610.000.Elcostodeformacindeunahectreade via se estima en US$ 20.479. Este costo puede recuperarse en 20 aos a un precio de US$0,42 por kilogramo de uva, lo que equivale a decir que el costo promedio del kilo de uva es $200.76 y se requieren 6000 [ton/uva] por ao, entonces el costo anual de uva es de$1.204.560.000.Elpreciodeventaparavinotintolotomamosdelestudio DeterminantesdelPreciodelVinoenelMercadoChileno:UnEstudiodePrecios Hednicos..SeleccionamoselCabernetSauvignon,puessupreciohacerentableuna inversinenunaviadecalidad.Considerandolamedianadelospreciosparaelao 2004 que fue de$ 3.473y que el formato de venta son botellas de 1 litro, eltotal de las ventasanualesmedioesperadoes$15.628.500.000.Conlosvalorespresentadosse puedecalcularlagananciafinancieraanualrestandodelalasventaselvalordela materiaprima,costosdeproduccineinversin,obtenindoseasquelasganancias medias anuales ascienden a $ 9.455.130.000. Recordando que la produccin anual es de 4.500.000 litros de vino y este se vende en botellas de 1litro, entonces, el valor agregado de nuestro producto es de $ 2.101,14. Tratamiento de RILes en Industrias Vitivincolas. Alternativas de Tratamiento. 3Habiendo visto la rentabilidad del proyecto presentamos las caractersticas del proceso de tratamiento de RILes que autorizaran su realizacin. Elsistemadetratamientosecomponeinicialmentedefiltrosqueretienepartculas mayores a 1[mm] para continuar con una cmara neutralizadora de pH,luego continua un sistema de sedimentacin para proceder a un tratamientobiolgico de una etapa (Lodos Activados).Finalmenteelefluenteesalmacenadoenestanquesounembalseaireado para su disponibilidad como agua de riego. Elpresenteproyectosientraenlacategoradeproyectosoactividadessusceptiblesa causar impacto ambiental segn la Ley N 19.300 debido que coincide con la letra o) del artculo 10 de la presente Ley. Enlaactualidadsolosefiscalizaladescargaaaguassuperficiales,debidoaqueeste procedimiento puede filtrar y afectar napas subterrneas, las cuales se conectan con otros cuerpos de agua mayor pudiendo resultar perjudicial para la poblacin. Sibienelpresenteproyectoplanteaestablecerunaplantadetratamientoparapoder generar, a partir de RILes, agua de regado conllevando claramente una mayor inversin debido alas bajas concentracin exigidas en comparacin con tratamiento de agua para descargaalalcantarilladoestecostoesamortizadoporelhechoenelahorrodel suministro de agua de regado que sera autogenerada. Las etapas de tratamiento del RIL en este proyecto comprenden las etapas de tamizado, neutralizacin,homogeneizacin,tratamientobiolgicoconlodosactivados, sedimentacin y embalsamiento. Segnloexpuestoenlatabla6eltratamientomnimodelRILdebeseguiruna configuracindetratamientoprimariocompuestaporlaseparacindeslidosy neutralizacin,mientrasqueeltratamientosecundariocorrespondeasistemadelodos activados. Tratamiento de RILes en Industrias Vitivincolas. Alternativas de Tratamiento. 4ndice de Contenidos Resumen Ejecutivo2 Introduccin9 Objetivos...11 Antecedentes...12 Alcance.14 Desarrollo.18 Captulo 1: Anlisis de Mercado..18 Captulo 2: Descripcin del Proceso.21 Captulo 3: Estimacin de Costo de Inversin y Operacin.....33 Captulo 4: Impacto Ambiental del Proyecto36 Captulo 5: Discusin..39 Conclusiones41 Recomendaciones..42 Tratamiento de RILes en Industrias Vitivincolas. Alternativas de Tratamiento. 5ndice de Tablas Tabla 1. Contaminantes principales presentes en el RIL.12 Tabla 2. Caracterizacin del RIL vitivincola via Los Vascos.13 Tabla 3. Comparacin Normas para la disposicin de RILes en suelo va riego.15 Tabla 4. Exportaciones vino Chile 2010..18 Tabla 5. Exportaciones vino embotellado Chile 2010...19 Tabla 6. Tratamiento mnimos requeridos para RILes del sector vitivincola25 Tabla7.EficienciasporequipoparaeltratamientorequeridoenRILesdelsector vitivincola.25 Tabla8.PresentacindelosRegistrosdePrecipitacinyEvaporacinPotencialdela Zona de Peralillo.29 Tabla 9. Clculo de Demanda Hdrica y Tasa de Riego Unitaria para Vid Vinfera, variedad Tinta, en la Macrozona Centro30 Tabla 10. Clculo de Uso y Requerimiento de Embalse..30 Tabla 11. Costos de operacin proceso de produccin...33 Tabla 12. Sistema de bombas del proceso.35 Tratamiento de RILes en Industrias Vitivincolas. Alternativas de Tratamiento. 6ndice de Diagramas Diagrama 1. Proceso de produccin vino tinto...24 Diagrama 2. Balance de masa molineta rotatoria..26 Diagrama 3. Balance de masa etapa de neutralizacin...27 Diagrama 4. Balance de masa tratamiento secundario, lodos activados..27 Diagrama 5. Esquematizacin de la gua de uso de agua de RILes en riego agrcola...28 Diagrama 6. Proceso de tratamiento de RILes industria vitivincola..32 Tratamiento de RILes en Industrias Vitivincolas. Alternativas de Tratamiento. 7ndice de Grficos Grfico 1. Exportaciones vino por valor Chile 2010..19 Grfico 2. Exportaciones vino por volumen Chile 201020 Grfico 3. Exportaciones vino embotellado por valor Chile 201020 Grfico 4. Exportaciones vino embotellado por volumen Chile 2010.20 Tratamiento de RILes en Industrias Vitivincolas. Alternativas de Tratamiento. 8ndice de Figuras Figura 1. Uva aprobada y uva descartada......21 Figura 2. Despalilladora/Maceradora...21 Figura 3. Membrana abierta, Membrana cerraday canasta...23 Figura 4. Molineta Separador de Slidos...34 Figura 5. Lagunas de aireacin consistema de aireacin. Al fondo laguna de sedimentacin..34 Figura 6. Estanque bioreactor...35 Figura 7. Espesador de Lodos......35 Tratamiento de RILes en Industrias Vitivincolas. Alternativas de Tratamiento. 9Introduccin Este proyectoapunta al tratamiento de RILes producidos por la industria vitivincola, para luego ser utilizados como agua de regado dentro de la misma via, es por esto que solo seconsideraraelmonitoreoytratamientodeDBO5 ySS,paralocualesnecesario tratamientos primarios y secundarios. Antesdeiniciareldesarrollodeltema,sedebeespecificarclaramentealgunostrminos de importancia crucial para lo que sigue: Residuos Industriales Lquidos (RILes):LosRILessonaguasdedesechogeneradasenestablecimientosindustriales como resultado de algn proceso, actividad o servicio. Residuo Industrial Lquido Contaminante: SeconsideraqueunRILescontaminantecuandoesunefluenteindustrialque contiene compuestos qumicos o especies biolgicas, que produzcan en los cursos receptorescondicionesinadecuadasparalosusosdefinidosparaelrecurso hdrico, o en su defecto, que contenga materia orgnica que, al descomponerse en eltrayecto,reduzcaelcontenidodeoxgenodisueltoenelaguahastaungrado queimpidalavidaacuticayseafuentedecondicionesdesagradablesparalos vecinos cercanos a ella. DemandaBioqumicadeOxgeno(DBO5):esquizselparmetromsconocido detodos,juntoconelpHyelcolor,paraelanlisisderesiduosindustriales lquidos.LaDBO5 midelacantidaddemateriaorgnicabiodegradablecapazde consumir oxgeno en una muestra de agua. DemandaQumicadeOxgeno(DQO):Esunparmetroquemidelamateria orgnicaeinorgnicaoxidable.Estamidelamateriaorgnicatotalynolaque realmenteeslaqueconsumeoxgenoparalosorganismosexistentesenlos cursos de agua. SlidosSuspendidos(SS):puedenpronosticarlapresenciadeobstrucciones,de reduccin en la penetracin de luz, adems de efectos en la fotosntesis. NitrgenoKjeldahlTotal(NKT):eslasumadelnitrgenoorgnicoyelnitrgeno amoniacal. ExistendiversostiposdetratamientosdeRILes,sinembargoenesteproyectose utilizaran los siguientes: 1.Tratamientos primarios: SedenominanasporquesonlosqueserealizancuandoelRILingresaparasu tratamiento,estossonprocesosfsicosqueinvolucranoperacionesgravitacionales, manualesomecnicasquepermitenremoverlosslidosdedistintagranulometray Tratamiento de RILes en Industrias Vitivincolas. Alternativas de Tratamiento. 10densidaddelefluente.Sonempleadosparalaeliminacindeslidosensuspensiny materiales flotantes, entre los cuales se encuentran: Sedimentacin: Es una operacin que permite realizar la separacin de los slidos presentes en el RIL de carctersedimentable;estoselograatravsdeequipossedimentadoresdondeelRIL queda detenido por un lapso de tiempo para luego ser retirados. Filtracin: Esteprocedimientopermiteretirarlosflculosformadosenlasfasesanteriorescon partculas de tamao medio. Neutralizacin: En esta etapa se requiere la accin de una base o cido fuerte para neutralizar el pH que contiene el RIL. Este proceso es muy importante, por el desgaste que se tiene al dejar el RIL por mucho tiempo con caractersticas tanto cidas o bsicas. 2.Tratamientos secundarios: EstostratamientosconsistenentratarqumicamenteelRILdemaneradereducirla cantidad de sustancias txicas o de materia biodegradable presentes en el RILy que no fueron retiradas por los procesos anteriores (tratamientos primarios). Lagunas Aireadas: EstaslagunaspermitenqueelRILpuedatenerunagranpenetracindeluzenella,lo cual permite que el agua se oxigene y pueda perder turbiedad. Lodos Activados: En esta etapa los RILes son llevados a un estanque donde son adsorbidos por unos lodos quepermitenlaoxigenacindelagua,alatraparlaspartculasdegrasaydegranpeso molecular, permitiendo que el RIL est ms limpio y con menos olores. Tratamiento de RILes en Industrias Vitivincolas. Alternativas de Tratamiento. 11Objetivos Objetivo General -AnalizarlasdiferentesopcionesdesistemastratamientodeRILesenindustrias vitivincolasydisearelsistemadetratamientodeRILesmsadecuadopara descontaminar un caudal de 150 [m3/da]. Objetivos Especficos -Analizarelmercadonacionaleinternacionaldelaindustriavitivincolapara interiorizarnos con el desarrollo actual de esta. -Investigar sobre los actuales mtodos de tratamiento de RILes vitivincolas con la finalidad de interiorizarnos con la tecnologa disponible en la actualidad. -Investigarsobrenormativaylegislacinambientalnacionaleinternacional atingentealaproduccinvitivincolayeltratamientodeRILesvitivincolaspara establecer los lmites del proyecto. -Analizarycuantificarloscostosasociadosalainversinyoperacindelsistema de tratamiento de RILes vitivincolas elegido para verificar la factibilidad econmica del proyecto. Objetivos Transversales -Desarrollo organizacin, colaboracin y trabajo en equipo. -Desarrollo de discusin y debate grupal en toma de decisiones. Tratamiento de RILes en Industrias Vitivincolas. Alternativas de Tratamiento. 12Antecedentes ElconsumodeaguayenconsecuencialageneracindeRILenlaindustriavitivincola vara entre 2.9 y 4.8 [L] de RIL por litro de vino producido. Adems, se presenta una fuerte estacionalidad en la produccin y por ende en la generacin del RIL, esta puede aumentar por un factor de 3 a 5 durante la vendimia con respecto al resto de ao. La generacin del RILseconcentraprincipalmenteenlapocadevendimiaconimportantes concentracionesdemateriaorgnica.Laexperienciainternacionaldemuestra,quese puedebajarlacargaespecificaen un95%,empleandomedidasdeproduccinlimpiay retencinsobretodoenlosprocesosdelavado,yaquelamayorcantidaddeRILesse generan en las distintas actividades de lavado como: Aguas de lavado de la despalilladora y prensa (solo durante la vendimia). Lavado de filtros. Lavado de cubas. Lavado de barricas. Aguas de lavado de la embotelladora. Aseo general de la bodega, rea de embotellado y equipos. LosRILesdelaagroindustriavitivincolaestncaracterizadosprincipalmenteporsu contaminacin orgnica, derivada del contenido de azucares, cidos, fructosas, alcohol, y compuestosorgnicosconaltocontenidodenitrgeno,provenientesdeprdidasde producto, mosto y orujo. Contaminante ParmetroOrigen EscobajoSlidos sedimentablesMolienda Slidos sedimentablesDescube y prensado despus deOrujosSlidos suspendidosfermentacin de vino tinto; Demanda Bioqumica deOxgenoMolienda de cepas blancas Slidos sedimentablesBorrasSlidos suspendidosDescube y lavado de cubas y Demanda Bioqumica deOxgenobarricas pHTierra Filtrante Slidos sedimentablesOperacin de Slido suspendidosfiltracin Prdidas de producto, AcidezpHempleo de detergente yagente salitizantes Slidos sedimentablesPrcticamente en todosMateria orgnicaSlidos suspendidosprocesos productivos Demanda Bioqumica deOxgenoTabla 1. Contaminantes principales presentes en el RIL. LacomposicindelosRILessintratarconsideraunaaltacargademateriaorgnica (DBO5,conunpromedio,deentre2.000y3.000[mg/L],llegandohastasobre6.000 Tratamiento de RILes en Industrias Vitivincolas. Alternativas de Tratamiento. 13[mg/L]), slidossuspendidos (con un promediode 200 a 500 [mg/L],yen algunoscasos sobre 1.000 [mg/L]) y un pH normalmente cido. EsteproyectosesituarenlaplantadetratamientodeRILesdelavitivincolaLos Vascos, ubicada en la provincia de Colchagua, regin del Libertador Bernardo OHiggins, enestaplantaserealizaraeltratamientodelRILparaluegoserutilizadocomoaguade regado dentro de la misma via. Lavia se caracteriza por ser estacional, donde lamayor actividad ocurre entemporada devendimia(febrero-abril),dondeserecibeyprocesalauvaparalaelaboracinde vinos, y disminuye en tiempo de no vendimia (mayo enero). Durante el ao se procesan 6000[ton/ao]demateriaprimalograndounaproduccinde4500[m3/ao]devino, especficamentevinotinto,locualgenera150[m3/da]deRILpromedioloquealao ser 9000 [m3/ao], ya que se considera solo 60 das de produccin al ao. Las diferentes actividades generan los siguientes m3 de RIL. Recepcin y despalillado 4.0 m3/ 10.000 L vino. Manipulacin de jugo 3.0 m3/ 10.000 L vino. Primer descube 7.0 m3/ 10.000 L vino. Segundo descube 4.0 m3/ 10.000 L vino. Almacenamiento y embotellado 20.0 m3/ 10.000L vino. ElusodelRILparaelregadodebecumplirconlaNCh1.333ylaguaSAG.Hayque considerarademselalmacenamientodelefluenteenembalseduranteperiodossin posibilidadderiego,loquepuedetardarmeses,porlocualelmismoembalsedebeser aireadoparaevitarlageneracindeoloresyporlotantopuedeserutilizadoparala degradacin de la materia orgnica. A continuacin se expondr la especificacin del RIL proveniente de la via Los Vascos: Parmetro Unidaddemedicin ConcentracinenRILDBO5mg/l2000 SSTmg/l650 NKTmg/l38 pHupH4-6 Tabla 2. Caracterizacin del RIL vitivincola via Los Vascos. Tratamiento de RILes en Industrias Vitivincolas. Alternativas de Tratamiento. 14Alcances Elpresenteproyectoconsisteenelanlisisyelposteriordiseodeunsistemade tratamientodeResiduosLquidosIndustrias(RILes)producidosporlaindustria vitivincola, especficamente procedentes de la via Los Vascos, ubicada en la VI regin. Sufinalidadestratarlosresiduoslquidosgeneradosenelprocesodeproduccin obteniendo un RIL til para riego segn Noma Chilena N 1333, implicando una solucin tangiblea la eliminacin del RIL generado,adems unaminimizacin de los costospara suministro de riego y tambin una ayuda al medioambiente. A lo sealado anteriormente se debe adicionar que el uso del RIL para riego, requiere que ciertosparmetrosfsicosqumicosestnregulados,parasatisfacerlasnecesidades hdricasdeloloscultivos,ascomocondicionestcnicasenlossistemasderiego,por esto resulta necesario un sistema de tratamiento de RILes, para obtener lacalidad optima de agua para riego. Enlaactualidadel85%delaindustriavitivincolanacionalcuentaconplantade tratamientodeRILesdebidoalaincorporacindelacuerdodeproduccinlimpia, industria vitivincola (APL, industria vitivincola) en la cual se comprometen a cumplir con 5 puntos que garanticen la preservacin del medio ambiente: (i) minimizacin y consumo eficiente de los insumos, agua y energa; (ii) minimizacin de uso de insumos txicos; (iii) minimizacindelvolumenytoxicidaddetodaslasemisionesquegenereelproceso productivo; (iv) reciclaje de la mxima proporcin de residuos en la planta o fuera de ella; (v) reduccin del impacto ambiental de los productos en su ciclo de vida. Marco Legal Respecto al Marco Legal aplicable al proyecto a nivel nacional se consideran: - Ley N 19.300, Aprueba ley sobre bases generales del medio ambiente. -LeyN18.455,Fijanormassobreproduccin,elaboracinycomercializacinde alcoholes etlicos, bebidas alcohlicas y vinagres. -N78,ReglamentaLeyN18.455quefijanormassobreproduccin,elaboraciny comercializacin de alcoholes etlicos, bebidas alcohlicas y vinagres. - N 464, Zonificacin vitcola y denominacin de origen. -NormaChilenaN1333,Normachilenasobrerequisitosdecalidaddelaguapara diferentes usos. - Gua, condiciones bsicas para la aplicacin de RILes de Agroindustrias en riego. Respecto al Marco Legal aplicable al proyecto a nivel internacional se consideran: - ISO 14001:2004 Sistemas de gestin ambiental. Requisitos con orientacin para su uso. - OHSAS 18001:2007 Seguridad y Salud Laboral. Tratamiento de RILes en Industrias Vitivincolas. Alternativas de Tratamiento. 15- ISO 14004, ISO 14005, ISO 140014, ISO 14020, ISO 14023, entre otros. Acontinuacinsepresentaunanlisiscomparativoentrelosvaloresnormados,porla Norma Chilena Oficial NCh 1.333 Requisitos de Calidad del Agua para Diferentes Usos - RequisitosdeAguaparaRiegoyaquellosrecomendadosenlaGuaCondiciones BsicasparalaAplicacindeRILesdeAgroindustriasenRiego,paraladisposicinde RILes agroindustriales en suelos, va riego. ParmetroUnidad Valores MximosNCH 1.333RecomendadosAceites y Grasas (A&G)mg/l-10 Cloruros (Cl-)mg/l200300 Demanda Biolgica de Oxigeno (DBO5)mg/l-410 Detergentesmg/l-0,5 Fenolesmg/l-41 Fsforosmg/l-4,3-7,9 Nitrgeno Total (orgnico + inorgnico)mg/l-30 pHupH5,5-9,05,5-8,5 Slidos suspendidosmg/l8080 Salinidadumhos/cm 750-75002250 Slidos disueltos totalesmg/l500-50001500 Sulfatosmg/l2501000 Sodio (Na)%