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CURSO DE FORMACIÓN ESPECÍFICA PARA TÉCNICOS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA

Gestión y Mantenimiento de Depuradoras en Industrias

Agroalimentarias

SESIÓN 1: INTRODUCCIÓN

D. Andrés Pascual

Jefe Dpto. Calidad y Medio Ambiente, ainia centro tecnológico.

Andres Pascual Gestión y Mantenimiento de Depuradoras en Industrias Agroalimentarias SESIÓN 1: Introducción

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ÍNDICE 1. Características principales de las aguas residuales en la industria

agroalimentaria .......................................................................................................4

2. Ejemplos de las características de las aguas residuales generadas por varios

sectores agroalimentarios significativos ..................................................................6

2.1 Ejemplo 1: Vegetales y Frutas ......................................................................... 6

2.2 Ejemplo 2: Pescado, productos del mar............................................................. 7

2.3 Ejemplo 3: Industrias Lácteas.......................................................................... 9

2.4 Ejemplo 4: Mataderos y Elaborados Cárnicos ....................................................10

2.5 Ejemplo 5: Otros sectores (cervecera, aceite de oliva, azucarera, bodega,..) .........12

3. Estrategias de actuación ....................................................................................15

3.1 Estrategias preventivas: minimización .............................................................15

3.2 Estrategias correctivas: depuración .................................................................17

Bibliografía ............................................................................................................23

ANEXOS .................................................................................................................25


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1 Características principales de las aguas residuales en la industria agroalimentaria

La industria alimentaria es una gran consumidora de agua como ingrediente, agente de limpieza, medio de transporte, refrigeración, calor para tratamientos térmicos, etc. Este gran consumo lleva asociado la producción de grandes cantidades de aguas residuales ya que salvo cuando se incorpora al producto o se evapora la mayor parte se vierte tras ser aprovechada en alguno de los usos mencionados anteriormente. Se trata por tanto del aspecto medioambiental más importante de este sector. Los efluentes de la industria alimentaria pueden clasificarse por su origen en los siguientes grupos: Aguas de proceso, que pueden definirse como aguas que intervienen en el proceso de fabricación y suelen estar en contacto con la materia prima, el producto o los semiproductos. En las industrias agroalimentarias se emplea habitualmente el agua tanto en operaciones de acondicionado de materias primas (lavados, escaldados, etc.), como en tratamientos térmicos de conservación en forma de vapor o agua caliente, transporte de productos semiterminados, etc. Aguas de limpieza de equipos e instalaciones (estas operaciones son muy importantes en la industria alimentaria, pues son necesarias para garantizar al salubridad de los alimentos elaborados). Es uno de los principales focos de consumo y generación de aguas residuales de las industrias agroalimentarias. Aguas de servicio (aguas de refrigeración, purgas de calderas, regeneración de intercambiadores, etc.). Suelen estar menos cargadas que las anteriores y debe ser optimizado su consumo mediante un buen mantenimiento de las instalaciones y la reutilización de las aguas hasta que sea posible. Aguas sanitarias (utilizadas en los servicios de empleados duchas, aseos, lavabos, etc.). Son similares a las aguas domésticas. Las aguas de proceso y las de limpieza son las más importantes y suelen caracterizarse por su contenido en materia orgánica y sólidos en suspensión, con la aportación, según tipo de industria, de otros contaminantes procedentes de la materia prima (sales disueltas, aceites y grasas, fenoles, nitratos, fosfatos, potasio, etc.) de productos químicos que intervienen en los procesos de fabricación (ácidos, álcalis, salmueras, etc.…) o de productos de limpieza. Estos efluentes son los que diferencian a las industrias de las distintas familias, puesto que las restantes son similares en todos los vertidos industriales. Las aguas de servicios se caracterizan por su alta temperatura (aguas de refrigeración y purgas de calderas), concentración de sales disueltas y/o ácidos o bases (regeneración de ablandamiento) y eventualmente trazas de aditivos químicos. Entre los distintos subsectores agroalimentarios existen grandes diferencias en consumo y volumen y carga de las aguas residuales. La siguiente tabla muestra las diferencias entre varios subsectores respecto a los principales parámetros de contaminación de las aguas. Se puede observar como en todos ellos la característica común es el marcado carácter orgánico expresado en forma de DQO o DBO5. Las aguas residuales agroalimentarias contienen una carga orgánica entre 10-100 veces mayor que las aguas residuales urbanas. Tienen valores elevados tanto en DQO como en DBO5. Casi todos los vertidos agroalimentarios presentan altos niveles de biodegradabilidad. La siguiente tabla muestra algunos ratios de interés:

Kg DBO5/Kg de componente Carbohidratos 0.65 Grasas 0.89 Proteínas 1.03 Kg DBO5/l o Kg de alimento Leche 0.07-0.10 Carne 0.18-0.37 Frutas y vegetales 0.06-0.09


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En muchos de los sectores agroalimentarios se trabaja por campañas (conserveras, almazaras, bodegas, azucareras, etc.) lo que produce vertidos estacionales de distintas características. Esta circunstancia debe tenerse en cuenta cuando se diseña una instalación de depuración. Además de la variación estacional en la producción de efluentes, generada por el trabajo en campañas, los vertidos de la industria alimentaria suelen presentar una considerablemente variabilidad diaria durante la producción. Estos ritmos intermitentes se deben, en muchos casos, a la operación discontinua de los procesos de fabricación y al carácter intermitente de la mayoría de los procesos de limpieza. Para corregir estas variaciones de caudal y de composición de los efluentes, se recurre frecuentemente a una homogeneización previa, en balsas aireadas para evitar fermentaciones de materia orgánica. De lo contrario, deben utilizarse procesos con una gran inercia (conseguida normalmente aumentando los tiempos de retención del efluente en las fases críticas del proceso). En un mismo subsector agroalimentario, incluso entre industrias con tecnologías similares, los caudales de agua utilizados y vertidos varían considerablemente, en función de la gestión que se haga de este recurso, que depende, a su vez, de su disponibilidad y precio, del grado de concienciación del personal y de las medidas internas adoptadas para evitar su despilfarro. Es importante considerar la conveniencia de que las empresas dispongan de medios y sistemas de control adecuados que permitan conocer los caudales de agua consumidos y los caudales vertidos, así como el poseer equipos propios de toma de muestras capaces de obtener de forma periódica muestras integradas de una jornada laboral (ver anexos I y II). La utilización de éstos equipos junto con una serie de métodos analíticos semicuantitativos que permitan determinar los principales parámetros de un vertido (pH, DQO y SS) ofrecerán una valiosa información relativa a las características analíticas del vertido, su evolución temporal, los caudales vertidos, la efectividad de sus sistemas de tratamiento y, finalmente, si la empresa ha adoptado medidas de minimización podrá conocer los avances realizados en este sentido.


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2 Ejemplos de las características de las aguas residuales generadas por varios sectores agroalimentarios significativos

A continuación se describen las características generales de las aguas residuales generadas en varios sectores de la industria agroalimentaria, concretamente de los siguientes sectores: Ejemplo 1: Conservas vegetales y zumos Ejemplo 2: Pescado, productos del mar Ejemplo 3: Leche y derivados lácteos Ejemplo 4: Mataderos e industrias cárnicas Ejemplo 5: Otros sectores (cerveceras, aceite de oliva, azucareras, bodegas,...) 2.1 Ejemplo 1: Vegetales y Frutas El sector de las conservas vegetales y zumos se caracteriza por trabajar en la mayoría de casos “por campaña” aprovechando la disponibilidad de las distintas materias primas a lo largo del año (tomate en agosto-septiembre, espárrago en abril-junio, champiñón en octubre-junio, melocotón en julio-septiembre, etc.). En cada campaña se trabaja con diferentes frutas y/o verduras necesitando en ocasiones etapas fabriles distintas y produciendo por tanto un cambio significativo en los niveles de consumo de agua así como en las características de las aguas residuales producidas. Así pues, se trata de uno de los sectores agroalimentarios con mayor variabilidad y estacionalidad de sus aguas residuales. El consumo de agua depende principalmente del tipo de proceso empleado, y en menor medida, del producto que se elabora (ej. espinaca 27-31 m3/T, melocotón 8,2-13,7 m3/T o albaricoque 11-15,2 m3/T). En promedio, se puede considerar que el consumo de agua en este sector es bastante elevado. El principal punto de consumo de agua suele ser el lavado de la materia de prima a su recepción en fábrica que puede suponer el 30-50% del total. Otros consumos importantes son las aguas de transporte, escaldado, limpieza y refrigeración. El uso de buenas prácticas por parte de los operarios y la utilización de sistemas de limpieza eficientes permiten alcanzar importantes ahorros de agua. Existen varios puntos del proceso en los que es posible reutilizar el agua (lavados, esterilización, etc.) aunque siempre es recomendable realizar estudios para comprobar que la higiene y calidad de los productos no se ve comprometida. La mayoría del agua consumida en el proceso es vertida una vez utilizada (una o varias veces) y tan solo en algunos casos se incorpora al producto final (líquido de gobierno). Así pues el volumen de agua residual de esta actividad industrial es también importante: espinaca 25-50 m3/T, guisante 30-35 m3/T, pera 5-10 m3/T. Respecto a carga contaminante, las aguas residuales de las industrias de conservas vegetales y de zumos y concentrados presentan las siguientes características generales: • Presencia de sólidos en suspensión, procedentes de las operaciones de calibrado, pelado y

acondicionamiento del producto. Los sólidos presentes en las aguas residuales son partículas sólidas como piedras, tierra o restos vegetales (recortes, pieles, huesos, materias primas no conformes, etc.) generados principalmente durante la selección y acondicionado de las materias primas.

• Marcado carácter orgánico por la disolución de componentes de las materias primas en los procesos

de lavado y escaldado principalmente. Es por tanto recomendable evitar la incorporación al vertido de restos orgánicos ya que una vez presentes en el medio acuoso incrementa los niveles de DQO y DBO5. Los niveles de DQO y DBO5 se incrementan significativamente en operaciones como el escaldado y la limpieza de las instalaciones. En el escaldado, el agua se carga de sustancias como azúcares, almidones y productos orgánicos solubles procedentes de frutas y hortalizas. Los detergentes y desinfectantes añaden también DQO al vertido por lo que deben ser utilizados en dosis adecuadas.

• Alta biodegradabilidad.


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• Ocasionalmente pueden tener pH extremos, debidos a operaciones de limpieza o a la utilización de sistemas de pelado químico. Cuando se emplea el pelado químico se producen efluentes con valores elevados de pH debido a la alta concentración de sosa. En ocasiones se producen también vertidos ácidos.

El nivel de carga contaminante de un vertido puede estar influenciado por varios aspectos:

- El tipo de alimento procesado (pimiento, alcachofa, melocotón, tomate, etc.). - El sistema de producción empleado (lavado con duchas o por inmersión, escaldado con agua o

con vapor, pelado térmico, mecánico o químico, etc.). - La presentación final que se quiera dar a ese producto (congelado, en salmuera, en su jugo,

concentrado, etc.). - El nivel de producción (sistemas continuos o por cargas). - El tipo de industria (si procesa un solo producto o es multi-producto). - Si se mezclan las aguas de proceso con las de refrigeración (vertidos más diluidos o más

concentrados). - Si se han implantado buenas prácticas de gestión medioambiental (menor consumo de agua

produce vertidos más concentrados). - Si la empresa tiene implantado un plan de minimización de residuos o un sistema de gestión

ambiental. A modo de ejemplo, en la tabla 1 se indican algunos valores de referencia de contaminación de las aguas residuales del sector de conservas de vegetales y zumo según el tipo de operación y producto. Tabla 1. Características de las aguas residuales generadas en distintas unidades de procesado de varios productos del sector de conservas vegetales y zumos (adaptado de Best Available Techniques Reference Document on Food, Drink and Milk European Commission).

--27008600-Zanahorias

2126.525005500-Zumo de manzana

30200250060001100Pelado de patatas

200150300010000700Procesado de patatas

3015030005000700Vegetales, vegetales congelados,

conservas, fruta y zumos

Ptot(mg/l)

Ntot(mg/l)

DBO5(mg/l)

DQO (mg/l)

SS (mg/l)

Tipo de operación

--27008600-Zanahorias

2126.525005500-Zumo de manzana

30200250060001100Pelado de patatas

200150300010000700Procesado de patatas

3015030005000700Vegetales, vegetales congelados,

conservas, fruta y zumos

Ptot(mg/l)

Ntot(mg/l)

DBO5(mg/l)

DQO (mg/l)

SS (mg/l)

Tipo de operación

2.2 Ejemplo 2: Pescado, productos del mar

La generación de aguas residuales es el principal aspecto ambiental en la mayoría de las instalaciones de transformación de productos del mar, el cual, guarda relación directa con el nivel de consumo de agua, que, a su vez, es otro aspecto de gran relevancia. La mayor parte del agua que se utiliza en las instalaciones de elaboración de productos del mar pasa a formar parte de las aguas residuales. El resto se puede incorporar al producto final, perderse por evaporación o abandonar la instalación embebida en la matriz sólida de los residuos y subproductos generados. El volumen total de vertido final en las industrias del sector oscila en el rango de 2,0-21,64 m3/T de producto acabado, siendo el promedio de 10,89 m3/T (1,8-30,0 m3/T de materia prima, con un promedio de 12,29 m3/T). En el conjunto de las operaciones más habituales de transformación, las fuentes de generación de efluentes más importantes suelen ser: • el lavado de materia prima y producto a lo largo de la línea de procesado,


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• en general, el agua de proceso debido al aporte constante de los equipos automáticos provistos de difusores de agua de lubricación y arrastre de materia residual, la descongelación, cocción y acondicionamiento de producto,

• la limpieza y desinfección de equipos e instalaciones tanto al final de la jornada como entre las

distintas etapas del proceso, • el transporte de materia prima y producto mediante canalizaciones de agua a través de la planta, en

los casos en que existan estos sistemas. La carga contaminante del efluente depende fuertemente, entre otros factores, del tipo de pescado que se está procesando. La carga que se genera a partir de la transformación de especies de pescado azul es, en general, mayor que la generada a partir de especies de pescado blanco, debido al alto contenido en grasas de las primeras y a que las especies de pescado azul normalmente no se evisceran en los barcos de pesca. Las aguas residuales contienen altos niveles de materia orgánica debido a la presencia de aceites y grasas, proteínas y sólidos en suspensión. También puede contener niveles altos de fosfatos, nitratos y detergentes. Una característica de la actividad de transformación de pescado que influye considerablemente en la carga contaminante del efluente es la alta velocidad de deterioración del pescado y sus productos derivados. Conforme se deteriora la calidad de la materia prima con el tiempo, el rendimiento desciende y las pérdidas de producto contribuyen a las cargas residuales. Estas perdidas de materia a veces acaban uniéndose a la corriente de agua residual si no se toman las medidas de segregación oportunas. La corriente de agua residual puede contener recortes carnosos, espinas, y sustancias solubles de las vísceras. Estas aguas residuales también pueden presentar concentraciones elevadas de grasas y proteínas de los baños de cocción. Las aguas residuales también pueden verse incrementadas con la eliminación de los fluidos corporales, como la sangre y otros constituyentes líquidos de los órganos internos del pescado. Obviamente la existencia de estas sustancias en el efluente dependerá de si el pescado ha sido eviscerado en los buques de captura y de la precisión con la que se haya hecho esta operación, de manera que aunque el pescado llegue a las instalaciones de tierra descabezado y eviscerado, aún puede contener restos de los órganos internos y sangre. El aporte al efluente final de este conjunto de corrientes líquidas (sangre, fluidos internos, etc.) es insignificante en términos de caudal si se tiene en cuenta los grandes volúmenes que aportan otras operaciones. No obstante, su aportación en términos de contaminación es muy elevada, ya que cada uno de estos vertidos por separado tiene concentraciones de DQO muy altas. Respecto a la operación de atemperación, en función de la técnica utilizada, el agua residual generada puede ser significativa, más por su aporte de volumen que por su carga contaminante. La operación de salazón y posterior lavado de las piezas saladas es una de las que mayor incidencia tiene en las posibilidades de depuración del efluente final. Esta operación puede aportar elevadas concentraciones de sal a las aguas residuales con la dificultad que este hecho plantea para su eliminación y la influencia negativa que la sal tiene sobre los sistemas de depuración biológicos. En la tabla 2 se presenta una relación de los principales parámetros que definen las aguas residuales del sector del pescado con las principales fuentes que los generan. A modo de ejemplo, en la tabla 3 se indican algunos valores de referencia de contaminación de las aguas residuales del sector según tipo de producción.


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Tabla 2. Principales parámetros y fuentes de contaminación de las aguas residuales (adaptado de la Guía de MTD en España del sector de productos del mar. Ministerio de Medio Ambiente)

Productos detergentes y desinfectantes de la limpieza y desinfección

Detergentes y desinfectantes

Salazón y posterior lavado y peladoSal

Vísceras, sangre, productos detergentes y desinfectantesFosfatos y nitrógeno

Aguas de cocción, lavado de piezas …Aceites y grasas

Vísceras, espinas, restos de pescado …Sólidos en suspensión

Sangre, aguas de cocción, vísceras, aguas de lavado …Materia orgánica (DQO,COT)

Principales fuentesParámetros

Productos detergentes y desinfectantes de la limpieza y desinfección

Detergentes y desinfectantes

Salazón y posterior lavado y peladoSal

Vísceras, sangre, productos detergentes y desinfectantesFosfatos y nitrógeno

Aguas de cocción, lavado de piezas …Aceites y grasas

Vísceras, espinas, restos de pescado …Sólidos en suspensión

Sangre, aguas de cocción, vísceras, aguas de lavado …Materia orgánica (DQO,COT)

Principales fuentesParámetros

Tabla 3. Características de las aguas residuales del sector del pescado según tipo de producción (adaptado de Best Available Techniques Reference Document on Food, Drink and Milk European Commission).

4 – 4630 – 18000 – 70-Descongelación pescado

--2 – 15Congelación pescado

24 – 18001000 – 170014 – 845Aprox. 8Pescado ahumado

46 – 25001000 – 6250170 – 3650Aprox. 8Pescado fresco

190 -4502300 – 4000220 – 152017 – 40Arenque

Aceites y grasas (mg/l)

DBO5(mg/l)

SS (mg/l)

Volumen (m3/ ton. prod.)

Tipo de Producción

4 – 4630 – 18000 – 70-Descongelación pescado

--2 – 15Congelación pescado

24 – 18001000 – 170014 – 845Aprox. 8Pescado ahumado

46 – 25001000 – 6250170 – 3650Aprox. 8Pescado fresco

190 -4502300 – 4000220 – 152017 – 40Arenque

Aceites y grasas (mg/l)

DBO5(mg/l)

SS (mg/l)

Volumen (m3/ ton. prod.)

Tipo de Producción

Las concentraciones presentadas en la tabla 3 son simplemente orientativas, ya que como se puede deducir a tenor de los amplios rangos, pueden variar enormemente de una instalación a otra y en ciertos casos presentar valores bastante diferentes a los anteriores. Las causas de la variabilidad en la concentración de los parámetros de los efluentes son múltiples, entre los cuales pueden destacarse:

- las medidas preventivas orientadas a evitar la entrada de residuos en la corriente de aguas residuales,

- el grado de optimización del consumo de agua, - los procedimientos de limpieza y productos químicos utilizados, - la tecnología utilizada en las operaciones que consumen agua.

2.3 Ejemplo 3: Industrias Lácteas El problema ambiental más importante de la industria láctea es la generación de aguas residuales, tanto por su volumen como por la carga contaminante asociada, fundamentalmente de carácter orgánico. La mayor parte del agua consumida en el proceso productivo se convierte finalmente en agua residual. Las industrias lácteas pueden producir leche pasteurizada o esterilizada así como productos lácteos como la nata, la mantequilla, el queso, el yogur o la leche en polvo entre otros. La fabricación de algunos de estos productos produce vertidos más contaminantes que los producidos únicamente con la producción de leche de consumo. Así pues, el tipo de productos elaborados por la planta productiva determina las características de las aguas residuales. Las que fabrican queso suelen tener mayor carga debido a la generación del lactosuero con una elevada DQO y salmueras con alta conductividad. Las operaciones de limpieza y desinfección son fundamentales para garantizar la higiene alimentaria. Son frecuentes y consumen un elevado volumen de agua produciendo vertidos de alta carga. Tales operaciones se realizan tras la finalización de lotes de producción o en determinados momentos del día. Dependiendo del tipo de instalación y del sistema y prácticas de limpieza y desinfección el agua consumida en el proceso puede alcanzar varias veces el volumen de leche procesada. El consumo es


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normalmente 1,3-3,2 litros de agua/litro de leche recibida pero puede alcanzar consumos mayores de hasta 10 litros y también niveles muy bajos de 0,8-1,0 litros cuando se dispone de equipamiento moderno y una gestión correcta. El mayor consumo de agua corresponde a las operaciones de limpieza y desinfección, del orden del 25-40% del total consumido. Otros puntos importantes de consumo son las etapas de pasterización y esterilización del producto (agua caliente o vapor) y en la producción de queso, el agua utilizada para la elaboración de salmueras. Los efluentes de las industrias lácteas presentan una elevada carga orgánica debido a la presencia de los componentes de la leche (grasa, lactosa, proteínas, nutrientes, etc.). Presentan fluctuaciones en el pH debido a la presencia de sosa cáustica y agentes ácidos de limpieza así como otros productos químicos. Es importante destacar también la presencia de nitrógeno y fósforo. Por último, pueden darse también fluctuaciones de la temperatura. En un estudio llevado a cabo en Dinamarca entre 72 industrias lácteas modernas se obtuvo una media de 1,3 m3 de efluente por tonelada de leche procesada. Esta media se ha podido alcanzar como resultado de años de introducción de medidas de minimización de la carga contaminante que, además, redujeron la carga en un 30-50%. La tabla 4 presenta el perfil medio de contaminación de los vertidos relacionado por tonelada de leche recibida. Tabla 4. Rango de los parámetros de contaminación de aguas residuales más significativos expresados por tonelada de materia prima en el sector de la industria láctea (adaptado de la Guía de MTD en España del sector de productos del mar. Ministerio de Medio Ambiente)

4,19 - 0Cloruros

0,22 - 0Pt

0,86 - 0Nt

0,63 - 0Aceites y Grasas

1,25 – 0,02Sólidos en Suspensión

2,08 – 0,01DBO5

37,46 – 0,04DQO

Max-Min kg/t leche recibidaParámetros

4,19 - 0Cloruros

0,22 - 0Pt

0,86 - 0Nt

0,63 - 0Aceites y Grasas

1,25 – 0,02Sólidos en Suspensión

2,08 – 0,01DBO5

37,46 – 0,04DQO

Max-Min kg/t leche recibidaParámetros

Un factor clave en la carga contaminante del vertido son las pérdidas de leche durante el proceso ya que un litro de leche equivale a 210.000 mg/l de DQO. Las pérdidas de leche que van a parar al efluente final pueden variar desde un 0,5 hasta el 4% de la leche recibida cuando no se gestiona adecuadamente este factor. Las pérdidas pueden producirse en casi todos las etapas del proceso, por reboses, goteos, filtraciones, fondos de depósitos, vaciado de conducciones y mangueras, superficie de depósitos y demás equipos, etc. También debe tenerse en cuenta que el lactosuero supone el 80-90% de la leche utilizada para la fabricación de queso y presenta una DQO de aproximadamente 60.000 mg/l. Cuando el lactosuero no se emplea como subproducto descargándose junto con el resto de aguas residuales, la carga orgánica del vertido se incrementa significativamente. 2.4 Ejemplo 4: Mataderos y Elaborados Cárnicos Este es uno de los sectores más importantes de la industria agroalimentaria tanto por número de establecimientos como por su facturación. Comprende tanto los mataderos como las salas de despiece y fábricas de elaborados (frescos, curados o cocidos). En España se encuentran habitualmente dos tipos de instalaciones productivas: el binomio matadero-sala de despiece y la industria de elaborados. El matadero-sala de despiece produce canales, medias canales y/o piezas para el consumo en fresco o fabricación de productos cárnicos. Los productos elaborados cárnicos son el resultado de la transformación de la carne y otros ingredientes mediante distintas técnicas de conservación, entre las que se destacan por su importancia, el tratamiento térmico (productos cárnicos cocidos: jamón, paleta,


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chopped, mortadela, salchichas, etc.) o el secado-maduración (jamón, paleta, salchichón, chorizo, lomo, etc.). La producción de este sector es bastante constante a lo largo del año salvo algunos sub-sectores como la industria del jamón curado y los embutidos que tienen un pico de producción al año para cubrir las necesidades de la campaña de Navidad. Desde el punto de vista ambiental, los mataderos consumen más agua y producen vertidos más contaminantes que las fábricas de elaborados ya que las operaciones de limpieza y desinfección son complejas y frecuentes además de incorporarse grasas, sangre y otros contaminantes en el vertido. En las industrias cárnicas se emplea agua para remojar y lavar al ganado, para el lavado de camiones, lavado de canales y subproductos y sobre todo para la limpieza y esterilización del equipo y las áreas de proceso. Los ratios de consumo pueden variar considerablemente en función del tamaño de la planta, la antigüedad de la instalación, el tipo de proceso, el nivel de automatización y las prácticas de limpieza. El sistema y prácticas de limpieza son las que más determinan la eficiencia de una instalación. Un rango aproximado de consumo es de 2-15 m3/T de animal vivo. El volumen de efluente generado es un reflejo de los volúmenes de agua utilizados. Hasta un 80-95% del agua consumida en los mataderos es vertida como efluente final. La diferencia se incorpora a subproductos y residuos o se pierden por evaporación. El volumen producido varía considerablemente pero puede estimarse una media de aguas residuales, entre pequeños y grandes animales de 1 m3 por cabeza. Las industrias cárnicas presentan efluentes con las siguientes características: - Presencia de sólidos en suspensión, - alta carga orgánica debido a la presencia de sangre, grasa, purines y contenidos estomacales, - niveles altos de grasas, - fluctuaciones de pH debido a la presencia de sosa y ácidos como agentes de limpieza, - niveles elevados de nitrógeno, fósforo y sal, - alta temperatura. Las aguas residuales generadas pueden contener sólidos procedentes de restos de materias primas como huesos, pelos, fragmentos de piel, tejido muscular, adiposo, conjuntivo, contenidos intestinales, etc. La materia orgánica de los efluentes se origina en todas las áreas de la planta donde el agua entra en contacto con las canales, los purines o estiércol, vísceras, sangre, etc. Las aguas de limpieza pueden contener cantidades significativas de detergentes y desinfectantes. De todos los componentes contaminantes del vertido, el que más contribuye es la sangre, seguido de la grasa. Por lo tanto, resulta clave realizar unas correctas prácticas de recuperación de la sangre tanto para evitar su impacto ambiental como por la posibilidad de valorizarla posteriormente si se conserva adecuadamente. La cantidad de sangre obtenida es de 4-6 litros por cerdo, y de 20-35 litros para animales mayores. Siempre se producen pérdidas en la recogida, de unos 0,5 litros en el cerdo y de unos 2 litros en las reses mayores. Las grasas animales presentes en los vertidos son biodegradables y aportan una gran cantidad de DBO5

a los vertidos, más de 2g DBO5/g de grasa. El nitrógeno del matadero se presenta en forma de amonio debido a la rotura de las proteínas cárnicas en aminoácidos y, amoniaco, además de la urea aportada en la zona de los establos principalmente. Las concentraciones pueden variar ampliamente de una instalación a otra y en ciertos casos presentar valores bastante diferentes. Las causas de la variabilidad en la concentración de los parámetros de los efluentes de mataderos son múltiples, entre los cuales se destaca: - la existencia o no de una zona dedicada al acondicionamiento de la tripería/casquería y

subproductos, - las medidas preventivas orientadas a evitar la entrada de sangre, estiércol y otros residuos en la

corriente de aguas residuales, - el grado de optimización del consumo de agua, - los procedimientos de limpieza y productos químicos utilizados, - la tecnología utilizada en las operaciones que consumen agua. En la tabla 5, se presentan los rangos de variación y el valor promedio de concentración de los principales parámetros físico-químicos de las aguas residuales de matadero.


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Tabla 5. Características de las aguas residuales generadas por los mataderos en España (adaptado de la Guía de MTD en España del sector cárnico. Ministerio de Medio Ambiente)

Parámetros Max Min Promedio

DQO (mg O2/L) 35.000 774 10.259

DBO (mg O2/L) 5.350 500 2.550

SS (mg/L) 5.000 220 2.102

Ac. yGr. (mg/L) 1.200 23 474

NT (mg N/L) 750 48 252

PT (mg P/L) 90 10 40

Cl (mg Cl/L) 1.000 649 825

pH 8 6 7

Destacan las elevadas concentraciones de materia orgánica, sólidos en suspensión, aceites y grasas, así como la elevada biodegradabilidad de la materia orgánica presente. Las naves de salazón originan vertidos con un elevado contenido en cloruros y conductividad que en combinación con la materia orgánica y las grasas forma un vertido difícil de depurar. Las aguas de los mataderos pueden contener microorganismos patógenos como salmonellas y en ocasiones bacilos de disentería y gérmenes anaerobios patógenos. Por ello es recomendable que las aguas sean desinfectadas a continuación de su depuración. 2.5 Ejemplo 5: Otros sectores (cervecera, aceite de oliva, azucarera, bodega,..) → Cerveceras Las características de las aguas residuales de las cervecerías pueden variar considerablemente de unas instalaciones a otras, dependiendo entre otras cosas del: - grado de optimización del consumo del agua, - tipo de limpieza y productos químicos utilizados, - la gestión de los residuos realizada (aporte o no de levadura, tierra de diatomeas, turbios o cerveza

residual a las aguas residuales), - la necesidad o no de preparar el agua de proceso. Este tipo de industrias consumen grandes volúmenes de agua, fundamentalmente en las operaciones de limpieza de equipos e instalaciones y las operaciones de envasado. También es importante el agua que se incorpora al producto (el 95% del peso de la cerveza es agua que se añade durante el proceso de elaboración). En función del grado de optimización de las limpiezas, la necesidad o no de preparar el agua de proceso, el porcentaje de envases retornables utilizados o el tamaño de la planta, los consumos de agua pueden oscilar entre 4,5 y 10 litros de agua/litro de cerveza.

En la industria cervecera se produce un gran volumen de aguas residuales, especialmente en las operaciones de limpieza y envasado. El vertido de aguas residuales puede representar el 65-80% del total del agua consumida. Estas aguas residuales presentan una carga orgánica elevada y fácilmente biodegradable, sólidos en suspensión y vertidos puntuales de la limpieza y vaciado de los baños de la lavadora de botellas con pH fuertemente alcalinos. Aunque existe una gran variabilidad en las características de las aguas residuales generadas en la industria cervecera, podemos encontrar algunas características comunes, como son: - Volumen de generación elevado. - Marcado carácter orgánico (elevada DQO y DBO5). - Biodegradabilidad elevada (DBO5/DQO >0,6). - Gran parte de la materia orgánica está en forma soluble.


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- Presencia de sólidos en suspensión. - Ocasionalmente, pueden tener pH extremos debidos a las operaciones de limpieza.

Las características de las aguas residuales generadas dependen en gran medida del grado de optimización en el consumo de agua y de la gestión dada a los residuos. En general, las características de aguas residuales generadas hacen necesario su tratamiento previo al vertido a la red de alcantarillado o a cauce natural. → Aceite de oliva La producción de aceite de oliva se realiza en almazaras y su principal problema ambiental son sus aguas residuales conocidas con el nombre de alpechín. En la obtención del aceite de oliva se producen tres tipos de productos o fases: 1) aceite, 2) huesos, pulpa, piel, etc. (orujos) y 3) agua residual (alpechín). Cuando la almazara obtiene por separado estos tres productos se denomina tecnología 3 fases. Sin embargo, lo más habitual es la tecnología a 2 fases en la que el orujo y el alpechín van unidos formando una pasta conocida con el nombre de alpeorujo. El alpeorujo y/o el orujo se suelen llevar a la orujera para obtener aceite de orujo. El alpechín esta formado por agua vegetativa del fruto (aceituna) y en ocasiones contiene agua añadida a la masa para mejorar la separación de las fases. Se trata de un líquido que lleva en suspensión tejidos, mucílagos, sustancias pécticas, aceite residual, partes del hueso no separadas, residuos de la fermentación natural, etc. Tiene una toxicidad directa para ciertos peces como Chondrostona polypepsi y Cyprinus carpio tal como demuestran algunos ensayos realizados en el rio Guadalquivir. El alpechín tiene una DBO5 muy elevada del orden de 100.000 mg/l produciendo un gran efecto de desoxigenación en las aguas donde pudiera ser vertido. La depuración de estas aguas residuales es muy compleja y especialmente comprometida para explotaciones de pequeño tamaño en las que las inversiones necesarias son limitantes para la viabilidad económica de su negocio. La aplicación al suelo es posible, aunque debe ser realizada de forma muy controlada ya que se debe tener en cuenta la dosis, tipo de cultivo, modo de aplicación, etc. Actualmente existen sistemas de concentración de alpechines por evaporación que aprovechan la energía en forma de biomasa que tienen los orujos. Existen empresas que se están constituyendo en gestoras de alpeorujos y que explotan de forma centralizada los recursos potenciales valorizables: aceite residual, pulpa para el ganado, hueso para combustión, abonos líquidos enriquecidos para su uso agrícola,... → Azucareras Las industrias azucareras procesan remolacha azucarera utilizando agua, principalmente en las etapas de transporte y lavado. El agua requerida para el transporte es sobre el 500-800% del volumen de remolacha. Para el lavado se necesita un 150-200%. El agua se clarifica mecánicamente y se reutiliza así que solo es necesario añadir un 25-30% de agua industrial para el último enjuague de las remolachas después del lavado. Es importante destacar que la remolacha contiene un 75-78% de agua que es recuperada como condensado durante el proceso. Así pues, mientras que el total de consumo medio de agua es de aproximadamente 15 m3/T de remolacha procesada, el consumo de agua fresca es 0,25-0,40 m3/T, o incluso menos en fábricas con tecnología moderna. Las aguas de transporte contienen una elevada carga debido a la presencia de tierra, restos orgánicos y remolachas partidas o deterioradas. La cantidad de tierra adherida a la remolacha puede variar mucho en función de si la remolacha es lavada en el campo o en la fábrica. En una producción de remolacha de 50.000 T de remolacha se acumula una media de 60.000 T de tierra. La DQO suele estar en un rango de 5.000-10.000 mg/l que hace obligado el uso de tratamientos anaerobios para reducir esta elevada carga. → Bodegas En una bodega el agua se utiliza para la refrigeración y limpieza de equipos, depósitos e instalaciones. De los dos puntos de consumo, la limpieza es lógicamente la que produce vertidos más cargados. Se producen durante las vinificaciones, trasiegos, filtrado de los vinos, embotellado, etc. Además, se incorporan al vertido materias primas y productos acabados tipo mosto, vino o fangos en el curso de los


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lavados o por pérdidas accidentales. También se incorporan productos utilizados para el aclarado, filtrado, eliminación de tartratos de los recipientes. Las lías de vinificación contiene unos 250 g/l de materias en suspensión, entre las que se incluyen 100 g/l de sales tartáricas, 100 g/l de semillas y películas y 50 g/l de levaduras. Estas lías representan el 4% del vino total que se produce y si se tiene en cuenta la dilución que se verifica en la destilación cada m3 de vino producirá de 150 a 200 litros de vinazas de lías. Los productos contaminantes indicados son fácilmente biodegradables, excepto las sustancias colorantes y los taninos (polifenoles) que tienen una relación DBO/DQO del orden de 0,150.


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3 Estrategias de actuación Las aguas residuales son uno de los aspectos ambientales más significativos de la industria agroalimentaria, por lo que existen diversas estrategias de actuación para disminuir su impacto, tanto a nivel de volumen de generación como de carga contaminante. El conjunto de estrategias de actuación pueden clasificarse en (véase figura 1): • Estrategias PREVENTIVAS: Tal y como su nombre indica, se refieren a aquellas estrategias cuyo

objetivo principal se centra en minimizar las aguas residuales que van a ser generadas y vertidas. • Estrategias CORRECTIVAS: tales estrategias tienen en común su aplicación una vez ya se han

generado las aguas residuales, es decir, son todas aquellas estrategias dirigidas a depurar las aguas residuales generadas, previamente a su descarga final a alcantarillado, colector o cauce público.

Materias primasEnergía

Procesosproductivos Productos

Vertidos

MINIMIZACIÓN

DEPURACIÓN / GESTIÓN

Materias primasEnergía

Procesosproductivos Productos

Vertidos

MINIMIZACIÓN

DEPURACIÓN / GESTIÓN

Figura 1. Esquema de las dos estrategias principales (minimización / depuración) para reducir las aguas residuales de una industria.

3.1 Estrategias preventivas: minimización

La minimización como concepto, es una filosofía de trabajo orientada a la disminución del impacto ambiental de una empresa mediante la búsqueda y adopción de medidas orientadas a prevenir, reutilizar, recuperar o valorizar. Las técnicas utilizadas para implantar estrategias de minimización pueden dividirse en tres grupos: − Técnicas de prevención: dichas técnicas están orientadas a la reducción en origen de las aguas

residuales (volumen y/o carga contaminante) a partir de cambios de materias primas en la producción, modificación de procesos productivos partir de cambio de procedimientos, equipos..., cambios en los equipos y procesos auxiliares, etc.

− Técnicas de reciclaje interno: tal y como su nombre indica son técnicas basadas en la reutilización

de las distintas corrientes de aguas dentro de la empresa (siempre y cuando se cumpla con las normas de calidad e higiene), o bien en la recuperación de las aguas residuales como subproductos, etc.

− Técnicas de reciclaje externo: dichas técnicas se basan en la recuperación de las corrientes

residuales mediante la venta a otras empresas o la gestión externa, etc.


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Las estrategias preventivas tienen principalmente dos ventajas: reducción de la contaminación a la vez que se consigue un ahorro económico en distintos ámbitos como una disminución del consumo de agua, una disminución del canon de saneamiento así como la reducción de la cantidad de aguas residuales que necesitan de un tratamiento previo de depuración antes de ser vertidas así como, en general, una disminución de la necesidad del tratamiento correctivo (tanto a nivel de complejidad como de dimensiones). → Ejemplo de estrategias de prevención en la industria cárnica Para iniciar programas de reducción del consumo de agua es conveniente realizar un buen diagnóstico apoyándose en contadores parciales en sectores o puntos de mayor consumo. A continuación se pueden identificar prácticas ineficientes. Es complejo establecer el mínimo consumo de agua necesario para mantener los estándares de higiene. Para ello es recomendable realizar estudios específicos y pruebas que combinen la variable ambiental y la variable de seguridad alimentaria. La reutilización de agua para operaciones no críticas es otra opción de ahorro de agua. Por ejemplo, el agua de descongelación de los sistemas de refrigeración y de la bomba de vacío está generalmente limpia y puede ser reutilizada para ciertas aplicaciones. Sin embargo, es siempre necesario realizar estas operaciones de acuerdo con la ley, de forma segura y controlada para evitar problemas de contaminación cruzada. Existen un gran número de prácticas dirigidas a minimizar la generación de aguas residuales en las industrias. A continuación, se presenta una lista de opciones de minimización que pueden ser aplicadas en las industrias del sector cárnico:

1 Adecuado control de los animales en recepción 2 Dotar a las duchas de apertura mediante electroválvulas comandadas por detectores de presencia 3 Desangrado eficiente del animal4 Recogida y almacenamiento adecuado de la sangre5 Limpieza previa del animal antes del escaldado6 Sustitución del escaldado por inmersión por el escaldado con duchas o escaldado con vapor7 Retirada higiénica del paquete intestinal8 Optimización del sistema de higiene del proceso9 Sustitución del transporte hidráulico de residuos/subproductos por sistemas mecánicos o neumáticos

10 Planificar adecuadamente la producción de elaborados picados para minimizar las limpiezas11 Envasado de los perniles en bolsas especiales previamente a su cocción12 Hornos de cocción a vapor frente a cocción en baños13 Eliminación en seco de sal previo al lavado de perniles14 Recirculación de agua utilizada en la desalación de los perniles15 Segregación de las aguas residuales con elevada conductividad o elevada grasa 16 Retirada en seco del estiércol de los camiones y establos previo a la limpieza en húmedo17 Limpieza de establos y camiones con agua a alta presión 18 Pistolas de cierre instantáneo en mangueras de agua19 Proceder a una limpieza en seco antes de realizar la limpieza en húmedo de las superficies20 Sistemas avanzados de limpieza de superficies abiertas21 Técnicas avanzadas de limpieza de utensilios y pequeños equipos22 Instalación de contadores de agua en las áreas de mayor consumo23 Recirculación del agua del circuito de calderas y de circuito de refrigeración24 Reutilización de las purgas de los sistemas de calefacción o refrigeración

En un matadero, tal y como ya se ha mencionado previamente, la sangre es uno de los componentes contaminantes orgánicos que más contribuye al vertido de aguas residuales por lo que es esencial realizar prácticas de recuperación de sangre que además, si se conserva correctamente, puede ser valorizada posteriormente. En la figura 2 se muestra un diagrama de un sistema de recuperación y tratamiento de la sangre comestible.


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Figura 2. Diagrama de recogida de sangre y posterior tratamiento para consumo humano. Por otro lado, las operaciones de limpieza también conllevan un elevado consumo de agua por lo que es importante incidir en la implementación de buenas prácticas ambientales, como pueden ser: - Establecer un sistema documentado de limpieza. - Evitar al máximo incorporar residuos que confieran toxicidad (productos de limpieza, ácidos o bases,

grasas, etc.) a las aguas residuales. - Evitar la entrada de residuos sólidos al sistema de saneamiento. No utilizar las arquetas de recogida

de agua como basurero. - Realizar las limpiezas con agua a presión. - Realizar limpiezas en seco siempre que sea posible. - Respetar las instrucciones de limpieza. También es imprescindible llevar un buen mantenimiento de las instalaciones y controlar la generación de las aguas residuales, algunas medidas que pueden tomarse al respecto pueden ser: - Dar aviso de las fugas de agua inmediatamente, y repararlas lo antes posible. - Dotar a las instalaciones con contadores o caudalímetros que permitan conocer los consumos de

agua. - Dotar los grifos y mangueras con dispositivos automáticos de cierre (pistolas, pulsadores,…). - Ajustar los caudales de consumo a los estrictamente necesarios. - En caso de realizarse un vertido accidental, notificarlo de inmediato. - No dejar grifos o mangueras innecesarios abiertos al finalizar una operación. - No incorporar restos de producción a las aguas residuales. - Utilizar agua de la calidad adecuada para cada operación (agua descalcificada, osmotizada,

desmineralizada,etc.). Los diferentes tipos de agua tienen diferentes costes de producción. 3.2 Estrategias correctivas: depuración Implementadas las estrategias preventivas, es necesario proceder a la corrección de las aguas residuales generadas antes de su vertido final a alcantarillado, colector o cauce público, con el objetivo de minimizar su impacto ambiental así como cumplir con la normativa vigente en materia de vertidos. Varias operaciones y procesos unitarios son necesarios para tratar adecuadamente tales aguas residuales. Según la tipología del agua residual, diferentes combinaciones de estos procesos unitarios conformaran el diagrama de de un sistema de depuración concreto. Un sistema de depuración puede presentar las siguientes unidades (véase figura 3):


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- Unidades de desbaste para la eliminación de sólidos particulados gruesos presentes en el agua (rejas, tamices) y evitar obturaciones en unidades de tratamiento posteriores y eliminar los efectos abrasivos sobre bombas y válvulas que se encuentran a lo largo del sistema posterior de tratamiento . En primer lugar se procede a la instalación de rejas de gruesos para retener los sólidos de mayor tamaño y posteriormente se debe colocar un sistema de separación de finos para los sólidos en suspensión de pequeña granulometría. El paso de la reja de gruesos dependerá del tipo de residuos sólidos groseros que se presente en los vertidos de cada empresa. En cuanto al sistema de separación de finos se recomienda un paso de luz entre 0,25 y 1 mm. Los sistemas de desbaste de finos más utilizados para la separación de sólidos en suspensión son tamices rotativos y tamices de escalera, ambos con sistemas autolimpiantes, para evitar la obstrucción de los mismos. Estos sistemas deben llevar acoplados equipos de recogida de los sólidos separados para que puedan ser recuperados, a ser posible, como subproductos. También deben de llevar un sistema de drenaje para evacuar el agua contenida en estos restos y facilitar así su gestión al tener menor contenido en humedad.

- Unidades de homogeneización para laminar el vertido y así evitar puntas de caudal y carga. Este

tipo de unidad debe de estar agitada para mantener condiciones aerobias y evitar sedimentaciones. La aireación de este tipo de unidades evita olores y consigue alcanzar interesantes rendimientos en DQO haciendo en algunos casos innecesarios otras etapas de depuración posteriores según los requerimientos de la normativa de vertido aplicables. La necesidad de este tipo de unidad surge de la heterogeneidad de los productos tratados por las empresas a lo largo de una jornada y de la variabilidad de las características analíticas de los vertidos que surgen de esta heterogeneidad de productos y de los distintos acabados de los mismos. Un tanque de homogeneización también sirve de depósito de seguridad ante vertidos accidentales ocurridos en la industria, ya que evita la llegada de los mismos al punto final de vertido. Un tanque de homogeneización ha de constar de una balsa con capacidad para acoger, como mínimo, el volumen de vertido producido en un turno de trabajo así como las puntas de caudal derivadas del proceso, todo ello referido a la campaña más desfavorable.

- Sistemas de neutralización donde se procede a la adición de ácidos y bases para neutralizar vertidos

con pHs extremos. Cuando en una misma instalación se producen vertidos ácidos y básicos es conveniente promover la mezcla de ambos para evitar costes de reactivos.

Los procesos de desbaste, homogeneización y neutralización generalmente se engloban en una primera etapa de tratamientos llamada PRETRATAMIENTO.

- Unidades de separación de grasas y/o sólidos en suspensión. Existen básicamente dos tipos según si

se basan en procesos de flotación o de decantación, normalmente ayudados por la adición de floculantes y coagulantes químicos. Generalmente estos sistemas de tratamiento son denominados como TRATAMIENTOS FÍSICO-QUÍMICOS.

- TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS. El fundamento de un tratamiento biológico es acelerar el proceso

biológico que se daría en la naturaleza, es decir, la degradación por parte de determinados microorganismos (bacterias, hongos, algas, etc.) de la materia disuelta en el agua residual. Tal proceso puede darse en condiciones aeróbicas o anaeróbicas. Los tratamientos biológicos constan de dos tipologías de unidades distintas: reactores biológicos y unidades de clarificación final.

- TRATAMIENTO DE LODOS. Las unidades de decantación y/o flotación que puede presentar un

sistema de depuración determinado, generan una elevada cantidad de sólidos, llamados fangos o lodos, que necesitan de un tratamiento específico para reducir su volumen, peso y características antes de ser gestionados. Los tratamientos de lodos presentan distintas unidades: unidades de espesado, de estabilización del fango y de deshidratación.


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Reja gruesos

Tamiz rotativo

Desengrase

Homogeneización

Físico-químico

Reactor biológico Clarificador Pozo de mixtos

Espesador

Centrífuga

Reja gruesos

Tamiz rotativo

Desengrase

Homogeneización

Físico-químico

Reactor biológico Clarificador Pozo de mixtos

Espesador

Centrífuga

Figura 3. Esquema general de un sistema de depuración → Sistemas de depuración en el sector de vegetales y frutas A pesar de existir una variabilidad significativa en los parámetros de vertido (valores de DQO entre 800 y 5.000 mg O2/l y de sólidos en suspensión entre 70 y 400 mg/l), se pueden considerar unos sistemas básicos de tratamiento que se adapten a las características generales de las aguas residuales y que puedan servir de orientación para que las empresas desarrollen unos sistemas más específicos y adecuados a los vertidos que generan:

- Sistemas de desbaste grosero y fino - Tanque de homogeneización - Sistema de neutralización en el caso de que se generen vertidos con pH extremos como

consecuencia del pelado químico de la materia prima.

En determinados casos estos sistemas son suficientes para disminuir de forma considerable la contaminación asociada a las aguas residuales generadas, aunque, en función de la especificidad del vertido de cada empresa y de la fragilidad del medio receptor, el sistema de depuración debería ser ampliado mediante procesos de tratamientos físico-químicos y/o biológicos. En la figura 4 se indica, a modo de esquema, las posibles unidades que pueden formar un sistema de tratamiento de aguas para el sector de vegetales y frutas.


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Figura 4. Esquema general de depuración de las aguas residuales generadas por industrias del sector de vegetales y frutas (fuente: Environment Agency of England and Wales, 2000). → Sistemas de depuración en el sector del pescado, productos del mar. De forma general, un sistema básico de depuración en este sector puede contener las unidades necesarias para proceder al desbaste de los sólidos más gruesos así como de clarificación para la eliminación de sólidos y aceites y grasas. Si es necesario, según el medio receptor donde se viertan las agua residuales y la legislación de vertidos aplicable, debe procederse a un tratamiento secundario basado en procesos biológicos que pueden sucederse en condiciones aeróbicas o anaerobias, según la carga orgánica presente en las aguas residuales. → Sistemas de depuración en el sector de las industrias lácteas En la mayoría de fábricas se requiere al menos un pretratamiento y tratamiento primario del efluente para reducir la carga orgánica hasta cumplir con los límites legales establecidos. El sistema de tratamiento mínimo recomendable se compone de la homogeneización aireada y neutralización del vertido, la sedimentación de sólidos y la separación de grasas. Este sistema mínimo se complementa con una depuradora biológica y en algunos casos tratamientos terciarios (ultravioleta, cloración, etc.) para la


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reutilización del agua depurada para riego de jardines o campos agrícolas. El sistema de tratamiento básico para las aguas residuales de este tipo de industrias está formado generalmente por las siguientes unidades de proceso: - Depósito homogeneizador. Depósito o balsa del tamaño suficiente para asegurar el suministro

continuado de flujo al sistema de separación de grasas posterior. Este depósito debe permitir además que se produzca una primera laminación de las puntas de carga y volumen de los diferentes flujos de vertido de aguas. Para evitar fermentaciones no deseadas, se recomienda la aireación del depósito, La balsa deberá ser aireada para evitar las fermentaciones no deseadas y permitir la disminución de la DQO del vertido final. Es importante señalar que concentraciones de leche o de suero superior al 1 o al 2% en las aguas residuales, pueden conducir rápidamente a fermentaciones ácidas, difícilmente controlables (fermentación láctica), que pueden impedir por completo la actividad biológica.

- Separador de grasas y sólidos en suspensión. Separador de grasas y sólidos en suspensión por

flotación. En función de las características del vertido puede ser necesaria la adición de productos coagulantes y el control del pH para asegurar un buen rendimiento de separación.

En la figura 5 se indica, a modo de esquema, las posibles unidades que pueden formar un sistema de tratamiento de aguas para el sector de lácteos.

Figura 5. Esquema general de depuración de las aguas residuales generadas por el sector de industrias lácteas (fuente: Environment Agency of England and Wales, 2000).


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→ Sistemas de depuración en el sector cárnico Aunque las soluciones para cada empresa deben ser específicas a través de un conocimiento profundo de sus vertidos, es posible indicar una serie de unidades de tratamiento de aguas previas a las instalaciones de depuración más concretas y específicas, sin que por ello se deban considerar suficientes para lograr una depuración más adecuada de las aguas. En primer lugar es conveniente instalar un sistema de desbaste para la retención de sólidos en suspensión (reja de gruesos y tamices que permitan la separación de los sólidos más finos). A continuación se separan grasas mediante un sistema de flotación que permita la recuperación de la grasa obtenida. Los sistemas de separación de sólidos por flotación se pueden mejorar con adición, previa a la etapa de flotación, de sustancias coagulantes y/o floculantes. Es interesante un sistema de homogeneización que lamine, desde el punto de vista del volumen y de carga orgánica, los vertidos generados por la empresa. Esta necesidad surge de la heterogeneidad de los flujos de agua residual derivados de las distintas operaciones de proceso y limpieza. Generalmente, y dada la elevada carga orgánica presente en los vertidos, es necesario completar los anteriores sistemas con sistemas de tratamiento biológico. Este tipo de tratamientos consiguen un alto rendimiento (del orden del 95%) en la reducción de la carga orgánica de los vertidos. En la figura 6 se indica, a modo de esquema, las posibles unidades que pueden formar un sistema de tratamiento de aguas para el sector cárnico.

Figura 6. Esquema general de depuración de las aguas residuales generadas por el sector cárnico (fuente: Environment Agency of England and Wales, 2000).


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ANEXOS ANEXO I: PRINCIPALES PARÁMETROS INDICADORES DE LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS

RESIDUALES AGROALIMENTARIAS. A continuación se exponen los parámetros que se tienen en cuenta para caracterizar aguas residuales, junto a la metodología adecuada para su determinación. El criterio a seguir para escoger en cada caso un parámetro u otro lo da fundamentalmente la experiencia, la procedencia de la contaminación y el destino final del agua residual. Los métodos analíticos para el cálculo de la mayor parte de los parámetros se encuentran descritos en: APHA (American PUblic Health Association), AWWA (American Water Works Association), WEF (Water Environmental Federation) (1998). Standard Methods for the examination of water and wastewater. 20 ed., APHA, Washington D.C. Se han ordenado los parámetros en tres apartados según el tipo de características que miden, ya sean éstas físicas (A), químicas (B) o biológicas (C). El apartado B (características químicas) se ha dividido en dos subapartados: Contenido orgánico y Contenido inorgánico. Dentro de cada apartado, los parámetros se han ordenado de mayor a menor importancia. A. Parámetros FÍSICOS A.1. Características organolépticas. Las características organolépticas que pueden dar lugar a perjuicios sobre el medio y que por tanto se estudian son color, olor y sabor. − El color de las aguas residuales dependerá del tipo de fabricación, materias primas, etc. Este tipo

de contaminación da lugar a mayores conflictos que otros tipos de contaminación, produciendo efectos estéticos perjudiciales y disminuyendo la transmisión de energía solar y, en consecuencia, la fotosíntesis. La medida del color se realiza por comparación visual frente a un patrón, o por medio de un espectrofotómetro.

− El olor se produce por desprendimiento de gases de la masa del agua residual. Generalmente es

producido por compuestos orgánicos, y dependerá de los productos presentes en los procesos. Se determina mediante la utilización de testigos, y con muestras diluidas para determinar el umbral de detección.

− La importancia del sabor radica en su transmisión a la fauna acuática, o a su utilización aguas

abajo. A.2. Temperatura. La temperatura del agua residual es generalmente más alta que la del agua de suministro. Es un parámetro muy importante debido a su efecto sobre la vida acuática, en las reacciones químicas y velocidades de reacción, así como en la aplicabilidad del agua a usos útiles. Para la medición en continuo de la temperatura existen sondas que traducen variaciones de temperatura en cambios de resistencia y éstos en una lectura de temperatura. A.3. Turbidez. Este parámetro indica la falta de transparencia debida a la presencia de una elevada variedad de sólidos en suspensión presentes en el agua residual. B. Parámetros QUÍMICOS. B.1 Sólidos totales. Los sólidos de las aguas pueden clasificarse por su composición (orgánicos e inorgánicos) o por su estado físico (en suspensión o disueltos). Se expresan en mg/L o en ppm. El parámetro de sólidos totales incluyen todos los constituyentes sólidos de las aguas residuales. Por su composición, los sólidos pueden ser: − Orgánicos, de origen animal o vegetal. Contienen C, H y O fundamentalmente, aunque también

pueden llevar combinaciones con S, N, P. Están sujetos a degradación bacteriana y de otros organismos vivos y son combustibles.


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− Inorgánicos, son sustancias inertes, no sujetas a degradación, como sales minerales, arena, grava... En cuanto a su estado físico, los sólidos pueden estar en suspensión (coloidales o sedimentables) o disueltos, tal y como se muestra en el diagrama de la figura 7. La presencia de sólidos en suspensión incrementa la turbidez y color del agua y, la de los sólidos disueltos, la salinidad del medio y en consecuencia la conductividad del mismo.

Sólidos Totales

En Suspensión

Disueltos

Sedimentables

Coloidales

Sólidos Totales

En Suspensión

Disueltos

Sedimentables

Coloidales

Figura 7. Esquema de clasificación de los sólidos según su estado físico − Sólidos en suspensión (o materia en suspensión), son aquellos sólidos, orgánicos e inorgánicos, que

pueden separarse del agua residual por medios físicos o mecánicos como son la sedimentación y/o filtración. Incluye las partículas flotantes mayores que consisten en arena, polvo, papel, partículas de alimentos y otros materiales similares. Los sólidos en suspensión se clasifican a su vez en sólidos sedimentables y coloidales.

Los sedimentables son aquellos sólidos cuyo tamaño y peso es suficiente para que sedimenten en un periodo determinado en condiciones establecidas. Los sólidos sedimentables se determinan con una medida volumétrica en un cono Imhoff. Simplemente se deja la muestra en reposo en el cono y seguidamente se lee en la escala que éste lleva, en ml/L. Este procedimiento expresa el material que se desprende de la suspensión en un periodo determinado.

− Sólidos disueltos, es la fracción de sólidos, orgánicos e inorgánicos, que no es filtrable. Incluye

todos los sólidos inferiores a una milimicra (mµ). B.2. Materia oxidable: desde un punto de vista de contaminación, y más concretamente de los procesos de tratamiento biológicos o bioquímicos, los innumerables compuestos orgánicos contenidos en las aguas residuales se dividen en dos grandes grupos: materia orgánica biodegradable y no biodegradable. Actualmente, se utilizan tres métodos para determinar el contenido orgánico en las aguas residuales: − Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) (mg O2/l, ppm). Representa la fracción orgánica

biodegradable presente en el agua residual. Es la cantidad de oxígeno, en mg/l o ppm, que se requiere para la oxidación aerobia biológica de la materia orgánica de las aguas residuales. Dado que la oxidación de la materia orgánica es en función del tiempo y de la temperatura, los valores de la DBO obtenidos analíticamente deben ir acompañados del tiempo y la temperatura del ensayo; generalmente se realiza la determinación a los 5 días de incubación a 20º C, encontrándose así la DBO5.

− Demanda Química de Oxígeno (DQO) (mg O2/l, ppm). Representa la fracción de materia que es

oxidada químicamente. Es el equivalente de oxígeno de la materia que puede oxidarse y se mide utilizando un agente químico fuertemente oxidante en medio ácido (el dicromato potásico). Este parámetro suele ser superior a la DBO5 al ser más grande el número de compuestos que pueden oxidarse por la vía química que por la biológica.

A la relación DBO/DQO se la llama Biodegradabilidad, que es óptima si es de un 50% o mayor. La Biodegradabilidad es la capacidad de determinados compuestos para poder ser utilizados por microorganismos como fuente de alimentación.


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− Carbono Orgánico Total (COT) (mg/l, ppm). Este parámetro determina el contenido en materia orgánica del agua mediante la conversión del carbono a CO2 a elevadas temperaturas y con la presencia de un catalizador (mg/l). Esta técnica es especialmente aplicable cuando las concentraciones de materia orgánica son pequeñas. El factor de correlación teórico entre DQO/TOC es de 2,67 aunque en muestras reales puede variar entre 2,5 y 4 según posibles interferencias en los métodos analíticos utilizados.

B.3. Detergentes: la aparición de espumas en un cauce receptor es un efecto producido por la presencia de otros contaminantes, detergentes y proteínas, que producen una disminución de la tensión superficial. Los detergentes entran en las aguas principalmente por descarga de residuos acuosos del lavado industrial. Existen tres grupos básicos de detergentes, aniónicos, catiónicos y no iónicos; de éstos los mayormente utilizados son los aniónicos (véase figura 8).

Detergentes

iónicos

no iónicos

aniónicos

catiónicosDetergentes

iónicos

no iónicos

aniónicos

catiónicos

Figura 8.Diagrama de clasificación de los detergentes según su composición química. El parámetro de detergentes se expresa en mg/l. La determinación de los detergentes aniónicos, mayormente utilizados, está basada en la reacción de éstos con el cristal de violeta y posterior extracción del complejo coloreado formado. B.4. Plaguicidas. Existen dos tipos fundamentales (véase figura 9).

Plaguicidas

organoclorados

organofosforados

Plaguicidas

organoclorados

organofosforados

Figura 9.Diagrama de clasificación de los plaguicidas según su composición química. − Plaguicidas organoclorados. Entre este tipo de productos se encuentran el DDT, Lindano,

Endosulfán, Dieldrín y Aldrina. Son peligrosos porque su tiempo de vida medio en el medio ambiente es enormemente largo, pasando a la cadena trófica. Debido a que concentraciones muy bajas de estos compuestos son tóxicas, su determinación comenzará con una preconcentración hasta el nivel de trazas. Esta concentración requiere generalmente el uso de sistemas de extracción. Después se utiliza un cromatógrafo de gases para separar y determinar los plaguicidas individuales.

− Plaguicidas organofosforados. Los compuestos de este tipo, entre los que se encuentran el

Diclorvós, Malatión y Paratión, son mucho más tóxicos que los anteriores, pero mucho menos estables y por tanto persisten menos en el ambiente. Dada la gran polaridad de estas moléculas, se pueden separar de las muestras acuosas por destilación con arrastre de vapor. Las muestras se pueden analizar por cromatografía de gases.

B.5. Aceites y grasas: con esta denominación se designan todas aquellas sustancias extraíbles en éter de petróleo. Dentro de este grupo se encuentran las grasas y aceites que estén en estado libre, ya sean de origen animal, vegetal o mineral. Se miden en mg/L. B.6. Ecotoxicidad: es un parámetro que se contempla especialmente en el estudio de aguas residuales por la incidencia que tiene sobre el cálculo del Canon de Saneamiento (tiene un peso del 25% en el cálculo del Índice de Carga Contaminante, ICC). El nivel de toxicidad se ve afectado por una serie de factores, los principales son aceites y grasas, pH y productos de limpieza y/o mantenimiento con carácter biocida. Se mide en UT (unidades de toxicidad). Existen varios tests para llevar a cabo esta determinación, siendo los más utilizados los que se exponen a continuación:


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− Test de bioluminiscencia. En este ensayo se determina la inhibición con sustancias químicas de la

emisión de luz de bacterias bioluminiscentes. La cuantificación de esta inhibición, expresada en porcentaje, es considerada como medida de la toxicidad de las sustancias químicas presentes. Se suele medir la inhibición de la luminiscencia de Photobacterium phosphoreum a 15º C durante 15 minutos. Se mide en UT (unidades de toxicidad) que es el cociente 100/EC50. La 100/EC50 es la concentración efectiva de la muestra (en mg/L) que provoca una disminución de la intensidad luminosa en un 50% con respecto a la ausencia de muestra.

− Para el test Daphnia magna se exponen grupos separados de dáphnidos a distintas concentraciones

de aguas residuales durante 24 y 48 horas. Se utiliza también una muestra en blanco para controlar la aceptabilidad del ensayo. Transcurrido ese tiempo se hace un recuento de los organismos inmóviles (para EC50) o supervivientes (LC50). La LC50 es la concentración de la muestra que provoca una supervivencia de organismos de un 50% respecto a la ausencia de muestra. El resultado del test se calcula y expresa como valores LC50 o EC50 en 24 y 48 horas.

B.7. Nitrógeno: el nitrógeno puede encontrarse en el agua formando parte de compuestos orgánicos, como nitrógeno amoniacal (como ión amonio o amoníaco según pH) y como nitritos y nitratos (véase figura 10).

Nitrógeno Total

Nitritos y Nitratos

Nitrógeno orgánico

Nitrógeno Kjeldahl Total (NKT)

Nitrógeno amoniacalNitrógeno Total

Nitritos y Nitratos

Nitrógeno orgánico

Nitrógeno Kjeldahl Total (NKT)

Nitrógeno amoniacal

Figura 10. Esquema de la relación de parámetros que definen la concentración de nitrógeno. − El nitrógeno orgánico incluye el nitrógeno asociado a proteínas, aminoácidos y a la urea.

Normalmente se calcula como la diferencia entre el NKT (explicado a continuación) y el nitrógeno amoniacal.

− El nitrógeno amoniacal (como ión amonio o amoniaco según el pH) se encuentra de forma natural

en aguas superficiales y residuales. Se produce generalmente por la desaminación de compuestos orgánicos nitrogenados y por hidrólisis de la urea. Se mide en mg N_NH3/L. Es el primer producto de la descomposición del nitrógeno orgánico. Su determinación se basa en la destilación de la muestra y posterior valoración con ácido clorhídrico del nitrógeno destilado.

− El Nitrógeno Kjeldahl Total (NKT) es un parámetro resultante de la suma del nitrógeno orgánico y

nitrógeno amoniacal. Este parámetro se determina mediante una digestión donde se transforma todo el nitrógeno orgánico a nitrógeno amoniacal y posteriormente una destilación y valoración de éste. Se expresa en mg N/L)

− Los nitratos (mg N_NO3/L, ppm) están a nivel de trazas en la superficie, aumentando su

concentración con la profundidad. Es un nutriente esencial para los seres autótrofos fotosintéticos. Los nitritos (mg N_NO2/L, ppm) son un estado intermedio de la oxidación del nitrógeno. Pueden pasar al sistema de suministro de agua debido a su uso como inhibidores de la corrosión en el agua para procesos industriales. Son evidencia de la acción bacteriológica en el agua. Los nitritos y nitratos se determinan normalmente por métodos colorimétricos.

B.8. Fosfatos: El fósforo se encuentra en las aguas naturales y residuales especialmente en forma de fosfatos. Los fosfatos se incorporan a las aguas debido a que se utilizan ampliamente como fertilizantes, detergentes, residuos de alimentos... Cierta cantidad de fosfato es esencial para muchas plantas y animales, aunque un exceso puede contribuir a la eutrofización, sobre todo cuando también haya una cantidad importante de nitrógeno. Se expresa como mg P/L o en ppm. Los fosfatos se determinan normalmente por métodos colorimétricos.


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B.9. Otras sales que se evalúan normalmente son los cloruros y sulfatos. Los cloruros en agua potable se consideran relativamente inofensivos si están presentes en pequeñas cantidades: la OMS ha establecido una concentración de 200 mg/mL como límite que señala la aparición de efectos indeseables para la salud. Los problemas de acumulación salina tienen interés en las aguas de irrigación utilizadas en las zonas áridas, y en las aguas de río empleadas para el ganado, durante periodos anormalmente secos. El cloruro puede determinarse de una forma simple y rápida por valoración con nitrato de plata, con cromato potásico como indicador. Los cloruros proporcionan una mayor conductividad y aumentan la densidad del agua. B.10. Salinidad: Este parámetro posee efectos sobre los microorganismos por variación de la presión osmótica. La presencia de salinidad también puede potenciar los efectos tóxicos de otros compuestos. El parámetro que se utiliza para la valoración de la salinidad es la Conductividad Eléctrica (C.E.), que aporta una medida indirecta del contenido de sales de un agua, de forma que a mayor contenido en sales, mayor será el valor de la C.E. que se obtenga. Para la medida de la conductividad se utilizan conductímetros. B.11. pH: el valor del pH tiene una gran importancia en la determinación de la calidad de un agua residual, debido a que el rango en el cual se desarrollan los procesos biológicos corresponde a un intervalo estrecho y crítico, no existiendo vida en valores fuera del mismo, por desnaturalización de las proteínas. Su método de determinación se basa en la medida del potencial eléctrico que se crea en la membrana de un electrodo de vidrio, que es función de la actividad de los iones hidrógeno a ambos lados de la membrana. Para ello se utilizan pH-metros, sondas de pH; éstas pueden contener un sensor de temperatura que compense las variaciones de este factor. B.12. Metales pesados: es interesante conocer las concentraciones de metales pesados en las aguas, sobre todo en las que se van a tratar para su potabilización, debido a que sus efectos son acumulativos, por lo que el consumo prolongado de aguas con concentraciones muy bajas resulta peligroso. También son peligrosos porque algunos se introducen en la cadena trófica. Los elementos plomo, cadmio y mercurio son especialmente indeseables; los valores de concentración máxima permitida (MAC) establecida en 1980 por la UE son 0,05, 0,005 y 0,001 mg/mL respectivamente. Resulta difícil realizar determinaciones a estas concentraciones; la técnica idónea para determinación de metales pesados en aguas es la voltametría de redisolución anódica (ASV). El plomo también se puede determinar por absorción atómica con generación de hidruros, el mercurio, por absorción atómica y por fluorescencia atómica con la técnica del vapor frío, y el cadmio, por espectrometría de fluorescencia atómica de llama. B.13. Oxígeno Disuelto (medido en mg/L o ppm): es necesario para muchas formas de vida que habitan en lagos o arroyos; cantidades inadecuadas de oxígeno disuelto pueden causar una disminución de la población acuática de peces y plantas. La cantidad de oxígeno constituye una guía importante del nivel de contaminación de las aguas ya que refleja la capacidad del agua para regenerarse. El oxígeno disuelto se puede determinar con procedimientos químicos o electroquímicos. C. Parámetros MICROBIOLÓGICOS. C.1. Parámetros microbiológicos: las aguas sanitarias suelen tener concentraciones muy elevadas de todo tipo de microorganismos patógenos de origen fecal, virus incluidos, lo cual les confiere un carácter especialmente peligroso desde el punto de vista de la transmisión por vía hídrica de enfermedades infecciosas. Se deberán evitar concentraciones elevadas de estos microorganismos, sobre todo cuando las aguas puedan entrar en contacto directo con personas, por ejemplo vertidos a acequias para ser utilizadas como agua de riego. La bacteria Escherichia coli, y el grupo coliforme en su conjunto, son los organismos más comunes utilizados como indicadores de la contaminación fecal. Las bacterias coliformes son microorganismos capaces de fermentar la glucosa y la lactosa. Otros microorganismos usados como indicadores de contaminación fecal son los estreptococos fecales. Existen distintas técnicas para realizar los conteos. Una de ellas se basa en hacer cultivos aplicando un volumen conocido de la suspensión en un medio apropiado. Otra técnica es el aislamiento y recuento de microorganismos.


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ANEXO II: TOMA DE MUESTRAS Y MEDICIÓN DE CAUDAL A continuación se describen los procedimientos de muestreo del agua residual, y los métodos de medición de caudales. 1. Toma de Muestras El objetivo de la toma de muestras es la obtención de una porción de material cuyo volumen sea lo suficientemente pequeño como para que pueda ser transportado y manipulado con facilidad sin que por ello deje de representar con exactitud al material de donde procede. Las tomas de muestras se realizarán de forma que se tenga la certeza de que los resultados reflejen las características de las fuentes de cada muestra individual, en el momento y punto en el que se tomaron. El tipo de análisis a realizar en la muestra, físico-químico, biológico..., determina la forma de realizar el muestreo. Hay una serie de determinaciones que se deben llevar a cabo “in situ”, como la de temperatura, oxígeno disuelto, pH, etc. Todo el proceso de toma de muestra debe estar bien planificado, detallado y escrito en el plan de muestreo, incluyendo dónde se ha de realizar la toma de muestra y el procedimiento que ha de seguirse para su obtención. Los requisitos básicos a considerar son: − Naturaleza de la matriz. La complejidad del muestreo es función de que la composición de la

muestra permanezca constante con el tiempo y lugar. Por ejemplo, la matriz puede estar constituida por dos o más fases, en cuyo caso hay que intentar evitar la falta de homogeneidad.

− Tipo de muestreo. Pueden clasificarse 4 tipos de muestreos diferentes:

o Muestreo aleatorio simple. Consiste en una toma al azar de muestras independientes en el que el momento de cada toma está determinado a partir de tablas de números aleatorios.

o Muestreo estratificado. Se divide la masa de agua a estudiar en distintas partes y se aplica a cada una de ellas un muestreo aleatorio simple.

o Muestreo sistemático. Es el más frecuente para exploración de series temporales, adoptándose una cadencia de tiempo única para la toma de muestra.

o Muestreo sistemático estratificado. Es la combinación de los dos muestreos anteriores. − Tipo de muestras. Una muestra de agua puede estar representada por una muestra simple,

compuesta o continua: o Muestra instantánea: es una muestra tomada en un colector, emisario, cauce, etc. de un

volumen determinado y de una sola vez. Representa las condiciones que se dan en ese preciso momento; se puede utilizar para representar un gran periodo de tiempo si se sabe que la composición del agua es constante a lo largo del tiempo. Por tanto, se utilizará en efluentes con características constantes a lo largo de la jornada. Cuando se sabe que la composición del agua sufre variaciones en el tiempo, se realizan muestreos a intervalos de tiempo adecuados. Los intervalos se elegirán según la frecuencia con la que se espera que se produzcan cambios en la composición del agua. Con estas muestras horarias se analiza la evolución del aporte de carga contaminante a lo largo del periodo, detectando posibles puntas. Estas muestras son indicadas cuando se tiene un efluente variable a lo largo de la jornada y sea de interés realizar un seguimiento del vertido, y/o la detección de puntas.

o Muestra compuesta: este es el camino para obtener una muestra representativa cuando el medio no es homogéneo. La muestra a analizar se compone de un conjunto de muestras instantáneas tomadas a lo largo de un periodo de tiempo determinado (día, jornada laboral, proceso fabril, etc.).

o Muestra integrada: se utilizan para caracterizar la composición media de las aguas residuales a lo largo de las jornadas de trabajo durante las diferentes etapas de funcionamiento de la industria. Pueden ser muestras integradas en función del tiempo y en función del caudal.


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- La integrada en función del tiempo es una muestra compuesta formada a partir de muestras instantáneas de un volumen determinado, tomadas a intervalos de tiempo fijados (por ejemplo, toma de muestras de 100 mL cada 15 minutos, durante 8 horas). Es interesante para obtener una media del vertido en una jornada, siempre que el vertido no sufra puntas importantes a lo largo de dicha jornada.

- La integrada en función del caudal es una muestra compuesta en la que el volumen de cada una de las muestras instantáneas tomadas es proporcional al caudal del agua residual en el momento de la toma. Se utiliza cuando el vertido tiene puntas importantes a lo largo de la jornada.

Es interesante tomar, junto a las muestras integradas muestras instantáneas, con el fin de conocer los valores máximos puntuales que se puedan producir.

− Técnicas de muestreo. Selección de los puntos y la frecuencia de muestreo, método, equipos,

envases, conservación, transporte y almacenaje de la muestra: o Los puntos de muestreo deben ser convenientes y de fácil acceso; la estación de muestreo

debe estar situada de forma que permita tomar una muestra representativa. En el control de los vertidos de aguas residuales resulta cómodo realizar la toma de muestras en las arquetas de registro.

o El volumen de muestra y la frecuencia con la que se debe realizar el muestreo dependerán de los parámetros a determinar, el tipo de agua que se va a muestrear y el uso que se va a hacer de la misma. Un muestreo frecuente (intervalos uniformes de 10 ó 15 minutos) permite la estimación media durante el periodo de muestreo.

o Los envases están hechos generalmente de plástico o vidrio; según los casos puede resultar preferible un material u otro, evitando las interacciones entre la muestra y el envase. En cuanto se toma la muestra, debe pegarse al recipiente una etiqueta conteniendo toda la información posible, como identificación y descripción del punto de muestreo, número de la muestra, fecha y hora del muestreo... etc.

o El método de preservación de las muestras hasta su análisis dependerá de la naturaleza de la muestra, los compuestos a analizar, las condiciones de la toma, transporte y almacenamiento y del tiempo transcurrido desde la toma de muestra hasta su análisis. Los métodos de preservación utilizados generalmente son de dos tipos: térmicos y químicos. A pesar de utilizar cualquier técnica de preservación, el tiempo transcurrido entre la toma de muestra y el análisis debe ser el mínimo imprescindible.

En el mercado se encuentran distintos tipos de tomamuestras automáticos, todos con similares características: bajo peso, intervalo de medición de toma de muestras de 10 minutos a 4 horas, capacidad para tomar muestras integradas en función del tiempo o del caudal, y tener capacidad para tomar una muestra única o distintas muestras discretas (hasta 24 botellas), versatilidad entre botellas de plástico o de cristal... y otras. Algunos reciben la muestra en una cámara refrigerada, para mayor conservación de la misma.

2. Determinación de caudales Otro parámetro importante en el estudio de un vertido es la caracterización hidráulica del mismo. Es importante conocer su evolución a lo largo del día, sus valores máximos y mínimos y los valores punta que en un momento determinado puedan producirse. Los diferentes valores de caudal que se deben tener muy en cuenta son:

- Caudal hidráulico, m3/h - Caudal máximo (Qmáx), m3/h - Caudal medio (Qmed), m3/h - Caudal mínimo (Qmín), m3/h

La descarga directa y el cómputo área-velocidad son los dos métodos principales utilizados en la medida del caudal. - Método directo. Los métodos de descarga directa son aquellos en los que la magnitud de la

descarga es función de una o dos variables fácilmente medibles. En los casos en que se vayan a realizar varias determinaciones de caudales, vale la pena construir curvas de calibrado para reducir el trabajo.


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o Tubo de Venturi. El tubo Venturi, que se utiliza para medir caudales en conducciones cerradas, se compone de tres partes: 1) cono de entrada, en el cual el diámetro de la tubería se reduce gradualmente; 2) sección estrecha o garganta, y 3) cono de salida, en el cual el diámetro aumenta gradualmente hasta igualarse al de la tubería en la que se inserta el medidor. La garganta tiene un diámetro que varía entre 1/3 y 1/2 del diámetro de la tubería y su longitud es de unos centímetros, aproximadamente igual al diámetro Se inserta un piezómetro diferencial en la garganta y la porción recta de la garganta. La cantidad de agua viene dada por la diferencia de presiones entre el cono de entrada y la garganta. Para calcular el caudal se utiliza la ecuación siguiente, basada en la fórmula de Bernouilli.

Q = ∆ ∆

∆ ∆1 2

12

22

2gH

−

∆1 : área del extremo, aguas arriba (m2).

∆2 : área de la garganta del medidor (m2).

H=h1 - h2: alturas de la zona aguas arriba y de la garganta. Se puede utilizar la fórmula reducida:

Q g H= +( . . )100 0 02 22∆

Este dispositivo es sólo aplicable a tuberías a presión.

o Canal de aforo Parshall: es un estrechamiento en un canal que permite determinar el caudal que corre por él midiendo la profundidad de la corriente aguas arriba. Si el canal es de aforo sumergido, debe medirse también la altura de aguas abajo a fin de determinar el caudal.

El tubo Venturi y el canal Parshall son muy utilizados para medir aguas residuales ya que su forma no tiene zonas donde las partículas puedan quedarse retenidas. o Vertedero: un vertedero es una pared atravesada en el canal, sobre la cual tienen que

pasar las aguas residuales. Generalmente está constituida por una lámina de metal con una abertura en forma rectangular o en “V”. El caudal que pasa por el vertedero se determina por la profundidad de la corriente sobre la abertura. Si se coloca a la entrada de la depuradora, puede presentar el problema de que los sólidos orgánicos puedan depositarse en el espacio que queda aguas arriba del mismo, produciendo olores y presentando un aspecto desagradable y provocando lecturas incorrectas.

Rectangular Triangular TrapezoidalRectangular Triangular Trapezoidal

o Trazadores químicos o radiactivos: se añade de forma continua y constante una

concentración conocida de una sustancia química o radiactiva a la corriente. A una distancia lo suficientemente grande como para asegurar que se ha mezclado en su totalidad, se toman muestras y se determina la concentración de dicha sustancia. Con la siguiente ecuación se calcula el caudal:

Q Q C CC Cs

T T

s

=−

−( )

Qs: caudal de la corriente (m3/s) Qt: caudal del trazador. Ct: concentración del trazador antes. C: concentración del trazador después.

Con este método se puede determinar también la velocidad, tomando el tiempo de paso del trazador por dos puntos de control. La velocidad será la distancia entre los puntos de control por el tiempo de desplazamiento.


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- Cómputo área-velocidad. Estos sistemas de medición del caudal reciben este nombre porque se basan en el cálculo del flujo mediante la multiplicación del área transversal por la velocidad medida.

o Caudalímetro: calcula el caudal a partir de los valores de la altura y velocidad del agua, y del área del canal. La velocidad media la calcula por ultrasonidos utilizando el efecto Doppler. La sonda envía un pulso de alta frecuencia en la corriente de agua; según el efecto Doppler, la frecuencia del pulso recibido será diferente según el sentido de las partículas (si se mueven hacia o desde el sensor) y según la velocidad con la que se mueven estas partículas. Esta diferencia de frecuencias es convertida por el caudalímetro en una lectura de la velocidad y dirección del caudal. Para calcular la profundidad o nivel de la lámina de agua, el sensor de área-velocidad tiene una sonda de presión que mide incrementos de presión respecto a la ambiental, estas diferencias de presión se traducen en altura de la corriente de agua sobre el sensor. Esta altura también se puede medir con sondas de burbujeo (calcula la presión según la velocidad de ascensión de burbujas liberadas por el aparato) o con medidores ultrasónicos, colocados en la parte superior del canal, que calculan la altura midiendo la diferencia entre la señal emitida y la recibida. El caudalímetro calculará el flujo multiplicando el área transversal y la velocidad promedio. Con este aparato se obtienen datos medios de caudal a ciertos intervalos, siendo interesante ajustarlo a 1 hora.

o Molinetes: se introduce un eje en la alcantarilla, que lleva acopladas en su extremo unas

aspas que giran por la corriente del agua. Se utiliza para mediciones precisas de la velocidad del flujo en grandes canales, siempre que no haya demasiada materia en suspensión.

o Medida por flotador: se utiliza en canales rectangulares o para la determinación

aproximada de la velocidad entre dos pozos de registro.

o Trazadores con colorantes: es aplicable para la medición de agua residual, en los canales en los que el flujo es prácticamente uniforme y constante.

gestión y mantenimiento de depuradoras en industrias ... · características principales de las...

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