Residuos Industriales LquidosRecomendaciones Tcnicas para el Mejoramiento del Sistema de Gestin de RILes en la Industria Procesadora de Productos Marinospor Carlos Correa, Carla Zapata y Cristian Bornhardt

Resumen: En el presente estudio se presentan los antecedentes de proceso y gestin de residuos lquidos de dos plantas procesadoras de pescados. Una planta consta de lneas procesadoras de salmn fresco y congelado, conservas de jurel y produccin de harina de pescado; en cambio la otra planta slo cuenta con una lnea de procesamiento de salmones y truchas frescas y congeladas. A travs de un balance de materia se cuantific el uso del agua en las distintas etapas de proceso y se caracterizaron los efluentes generados, identificndose oportunidades de ahorro de agua y recuperacin de protenas de la sangre generada en la etapa de eviscerado. Ambas industrias cuentan con un sistema de tratamiento primario para sus RILes (desbaste, ecualizacin, coagulacin/floculacin y flotacin). Se realiz una optimizacin de estos sistemas, obtenindose ahorros importantes de aditivos (coagulante y floculante). La mayor dosis de coagulante (FeCl3 ) se requiere en la mezcla de RILes de las plantas de conservas y salmn (980 mg/L), y la menor dosis (154 mg/L) al tratar el RIL de salmn. La mayor dosis de floculante se utiliza al tratar la mezclaFigura 1. Diagrama de flujo de la planta procesadora de salmn

de RILes de las plantas de salmn y harina (90 mg/L), y la menor dosificacin se requiere en el tratamiento del RIL de salmn (30 mg/L).a pesca es una de las actividades industriales importantes de Chile, siendo la zona central y sur en donde se desembarcan los mayores volmenes. A nivel mundial, Chile se ha establecido como el segundo productor de salmones, provenientes de establecimientos de salmonicultura ubicados en la zona sur del pas. Debido a las caractersticas del producto final y al proceso productivo de la industria procesadora de productos marinos, se hace indispensable el uso de grandes volmenes de agua, cuyo requerimiento involucra problemas de abastecimiento, uso y disposicin final de las aguas con alta carga orgnica y grasas. Actualmente, una cantidad importante de este tipo de plantas vierte sus residuos industriales lquidos (RILes) al sistema de alcantarillado pblico o directamente al mar.

L

Agua Potable Agua Potable Lavado de bins

Agua Residual Recepcin del salmn

Lnea de Proceso

Corte de cabeza y eviscerado

Lavado con duchas

Hielo

Estiba en hielo

Fileteado, desespinado y despielado

Lavado, trozado y sanitizado RIL Final

Pesaje, moldaje y empaque

Producto Final

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Sin embargo en los ltimos aos, fundamentalmente debido a la entrada en vigencia de nuevas normativas ambientales que regulan las descargas de aguas servidas, muchas plantas procesadoras han implementado diversos tipos de tratamiento de sus RILes, entre los que la gran mayora ha optado por sistemas mecnicos para la retencin de slidos gruesos y fisico-qumicos de coagulacin/floculacin seguida de flotacin. El objetivo del presente trabajo consisti en caracterizar las corrientes de aguas residuales generadas en las diferentes etapas del proceso, con el objeto de identificar oportunidades de reducir y/o reutilizar alguna de ellas, como tambin desarrollar recomendaciones y criterios tcnicos para mejorar la operacin y efectividad de los tratamientos existentes, y proponer soluciones alternativas.

Descripcin del proceso productivoLos antecedentes presentados a continuacin estn basados en el anlisis detallado de dos plantas procesadoras de productos marinos, disponindose de antecedentes generales adicionales de varias otras Figura 2. Diagrama de flujo de la planta de conservas de jurel

plantas de similares caractersticas.3&5 Una de las industrias, Planta A, est ubicada en la zona centro-sur de Chile y est constituida por tres plantas de procesoA1: planta de productos congelados y frescos de salmn; A2: planta de conservas de jurel; y A3: planta de harina de pescado (ver Tablas 3&4). La otra industria, Planta B, corresponde a una lnea de procesamiento de salmn, cuya descripcin bsicamente coincide con la planta A1. En esta planta, A1 (ver Figura 1) los salmones o truchas son transportados a la planta elaboradora desde los centros de cultivo en contenedores de plstico (bins) con agua y hielo a temperatura inferior a 4C. Luego del pesaje, los ejemplares son eviscerados manualmente, pasan por una etapa de lavado y luego a un almacenamiento intermedio (estiba) en contenedores con agua y hielo. Posteriormente se filetean mediante cortes apropiados, se extraen las espinas mediante pinzas, se separa las aletas y se vuelven a lavar. Finalmente, se clasifican las piezas segn peso y talla, se protegen con bolsas de PVC, se envasan con hielo en cajas de poliestireno expandido y se almacenan en cmara frigorfica a 0 C o

Agua Potable

Agua Residual

Lnea de Proceso

Recepcin de pescado Agua Potable

Pozos de almacenamiento

Dosificador de pescado

Seleccin, trozado y eviscerado

Llenado de tarros

Coccin

Drenado

Adicin lquido de cobertura

Lavado de tarros Esterilizacin

Sellado

Secado y palletizado

Estero Colln

RIL Planta Conservera

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a -18 C, segn se trate de producto fresco o congelado, respectivamente. Los restos de vsceras son extrados mediante succin por vaco y almacenados en contenedores apropiados. Los residuos lquidos de este proceso provienen principalmente del agua-hielo de transporte de los contenedores, del lavado por aspersin post-eviscerado, del agua-hielo de estiba, de las duchas de fileteado y lavado de equipos, mesones y pisos, y por lo tanto pueden arrastrar cantidades importantes de residuos slidos. En la Figura 2 se muestra el diagrama de flujo de la planta de conservas de jurelA2. En ella el pescado llega desde el puerto en camiones, se descarga en una tolva de recepcin, desde donde se transporta por correas a los pozos de mantenimiento, refrigerados con agua y hielo en escamas. El proceso consiste en una seleccin manual, corte y eviscerado mecnico, llenado manual de las latas, coccin continua con vapor a 100 C, drenado, dosificacin de lquido de cobertura (principalmente salmuera), sellado, lavado con agua caliente, esterilizacin en autoclaves estticos horizontales con vapor saturado, enfriamiento con agua potabilizada y finalmente secado. Previo al control de calidad de los lotes se procede al etiquetado y envasado de los tarros para su despacho. Las principales fuentes de emisiones lquidas en este proceso son el agua de movimiento de pesca, agua de sangre en la lnea de produccin, hielo de refrigeracin, exudado de vsceras, exudado de trozos de desperdicios, lavado de trozos, agua de drenado de tarros, rebalse de lquido de cobertura de los tarros, lavado de tarros, agua de enfriamiento de autoclave y lavado de equipos y pisos. Adems, las trozadoras tienen un chorro de agua que produce la lubricacin y enfriamiento de los cuchillos. La planta de harina de pescado, A3, procesa todos los residuos slidos provenientes de las plantas anteriores, incluyendo materia prima Figura 3. Diagrama de flujo de la planta de harina de pescado

que por alguna razn no cumpla con los requisitos para su procesamiento. El proceso (ver Figura 3) consiste en una coccin con vapor directo, separacin por prensado, secado, molienda y ensacado. Los lquidos generados en la prensa pasan luego a una centrfuga decanter y los slidos recuperados son recirculados junto con el producto prensado. La fraccin lquida se centrifuga para separar el subproducto aceite, generando el agua de cola, la cual se concentra en evaporadores; el concentrado se une al slido prensado. La principal corriente de residuos lquidos se produce por el lavado de pisos y equipos, adems de una corriente de alta carga correspondiente a purga de agua de cola. Para el tratamiento de los RILes, ambas plantas procesadoras poseen un sistema de tratamiento primario, compuesto de cinco etapas: desbaste, ecualizacin, coagulacin con FeCl3, floculacin mediante un polmero aninico, y flotacin por aire disuelto. Adems, en el caso de la planta B, se aade cal durante la etapa de coagulacin. En ambos casos las aguas son vertidas al sistema de alcantarillado pblico, que finalmente descarga al mar sin tratamiento previo.

Metodologa empleadaEn primera instancia se realiz una recopilacin de datos de caudales, caracterizacin de corrientes y de usos de agua, con el objeto de indentificar y cuantificar las oportunidades de reduccin del uso de agua, prevencin de la contaminacin y/o segregacin de corrientes. Por otra parte, se llevaron a cabo una serie de ensayos para la optimizacin de los tratamientos existentes. Los anlisis para la caracterizacin de las corrientes y determinacin de la efectividad de los tratamientos fueron realizados utilizando tcnicas standard,1 midindose los siguientes parmetros: Demanda Qmica de Oxgeno (DQO); Demanda Biolgica de Oxgeno

Agua Potable

Agua Residual

Lnea de Proceso Planta de Efluentes

Materia prima

CocedorLicor de prensa Licor de decanter

Prensa

Decanter

Centrfuga

Aceite

Purificador

Torta de prensa

Torta de decanter

Agua de cola

Aceite

Homogenizacin Evaporador Concentrad o soluble Secado

Enfriamiento

Homogenizacin

Molienda

Ensacado

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(DBO5 ), contenido de slidos suspendidos totales (SST), slidos sedimentables (S. sed.), aceites y grasas (A y G), turbidez, pH, temperatura, fsforo total (P. total), nitrgeno amoniacal (N-NH4) y poder espumgeno (P.E.). La optimizacin de la dosificacin de coagulante y floculante para diversas mezclas de RILes se realiz a travs de pruebas de jarras, empleando la metodologa de Eckenfelder (ver http://mx.geocities.com/ r_millan_l/tratabil.html) y la clasificacin de Willcomb para evaluar la calidad del flculo,4 utilizando para ello FeCl3 como coagulante y el polmero aninico AR-299 como floculante, tomando en cuenta el cambio de pH que ocurre debido a la adicin del FeCl3 , que posee un pH de 2. La reduccin del pH permite coagular protenas y llegar al potencial Z de las partculas suspendidas. En consecuencia, para cada combinacin de RILes es necesario determinar el pH ptimo. Para determinar la dosificacin a recomendar de coagulante se utilizan jarras con un litro de RIL cada una, se les aaden distintas cantidades de FeCl3 y se les homogeneiza a 100 rpm por 3 minutos, para luego aadir una igual cantidad de polmero a todas las jarras y homogeneizar por 12 minutos a 50 rpm. Posteriormente se decanta por 15 minutos y se mide el pH, turbidez, SST y DQO del sobrenadante. De esta manera se obtiene la dosis a recomendar, considerando pH, turbidez y formacin de flculo como parmetros determinantes. En forma equivalente se determina la dosis ptima de floculante. Para determinar una dosis efectiva se considera como punto fundamental la formacin de un flculo o grumo consistente y de buen tamao. ste debe soportar una gran presin y no desintegrarse al momento de inyectarse el aire presurizado (5 atmsferas de presin) que se utiliza en la celda DAF (dissolved air flotation) de flotacin. Se sabe que un flculo pequeo posee una superficie de contacto por unidad de volumen mayor que los flculos de mayor tamao; por lo tanto, en los sistemas convencionales de flotacin (inyeccin de burbujas de aire a travs de difusores) solamente se necesita la formacin de un flculo pequeo. Para clasificar cualitativamente el flculo se utiliz el ndice de Willcomb,2 normalmente utilizado en la floculacin de aguas potables, que se muestra en la Tabla 1. Cabe sealar que, dependiendo del RIL, el tamao del flculo y la turbidez del sobrenadante sufren variaciones.

Resultados y discusin

Las plantas procesadoras son abastecidas de agua potable producida en la misma industria. La planta A1 genera en promedio 90 metros cbicos por hora (m3 /h) de aguas residuales, de los cuales el 36% corresponde al lavado de materia prima, un 25% a la estiba de la materia prima, otro 25% a los aseos de la sala de procesos y un 14% al sanitizado de la materia prima. La planta de conservas de jurel (A2) enva a la planta de efluentes un caudal de 44 m3 /h, del cual un 60% se produce por el movimiento de pesca, un 26% por aseo de salas, y un 14% corresponde al lquido de cobertura y otros. La planta A2 utiliza una gran cantidad de agua al momento de enfriar los tarros despus de la esterilizacin en los autoclaves, utilizando caudales que alcanzan los 44 m3 /h. Esta agua no es enviada a la planta de tratamiento, sino que es vertida directamente a un estero cercano, ya que cumple la normativa correspondiente. La planta de harina vierte a la planta de tratamiento de efluentes en promedio 3 m3/h. Las plantas procesadoras de salmn (A1 y B) tienen el mayor aporte de carga orgnica (DBO5) en las secciones de recepcin de materias primas y eviscerado de salmones o truchas. Existe un gran porcentaje de prdida de agua debido a un manejo descuidado de las mangueras por parte de los operarios, lo que adems genera prdidas de agua potable y un aumento en aguas residuales que deben ser tratadas posteriormente a un mayor costo. Los caudales de agua utilizados en los procesos A1 y B dependen de la produccin y son bastante altos: van desde 8 a 16 m3 de agua por tonelada de salmn o trucha procesada. La relacin de volumen de agua por tonelada de produccin de salmn o trucha en la planta A1 queda representada en la Tabla 2, aprecindose una variacin de esta relacin. Esta variacin se debe a la falta de capacitacin de los operarios, con el problema adicional de que el personal cambia con bastante frecuencia en este tipo de empresas. La caracterizacin de los RILes de las distintas plantas se muestra en la Tabla 3, aprecindose la alta carga orgnica de todas las corrientes, en especial la proveniente de la planta de harina. Esta alta carga se debe a que la corriente que proviene de esta planta se produce por la baja capacidad de separar grandes caudales en el decanter, por lo que se debe mantener una purga del agua de cola. Sin embargo, el tratamiento de los RILes se hace especialmente complicado Tabla 1. ndice de Willcomb para Caracterizacin de Flculos cuando la planta de conservasA2se encuentra en plena faena, lo que se aprecia ndice Descripcin del ndice de Willcomb por las altas dosis de coagulante (FeCl3 ) 0 Flculo coloidal sin ninguna seal de aglutinacin 2 Visible. Flculo muy pequeo, casi imperceptible requeridos para una buena formacin de 4 Disperso. Flculo bien formado, pero uniformemente distribuido (sedimenta muy lento) flculos, como se desprende de los datos 6 Claro. Flculo de tamao relativamente grande, pero que precipita con lentitud mostrados en la Tabla 4, que representan las 8 Bueno. Flculo que se deposita fcil, pero no completamente dosis ptimas determinadas para cada tipo 10 Excelente. Flculo que se deposita completamente, dejando el agua cristalina de RIL a travs de los ensayos de jarras. Como era de esperar, tratndose de un tratamiento Tabla 2. Relacin de consumo de agua por tonelada de salmn procesada fsico-qumico para la eliminacin de material Mes m3 agua ton producto m3 /ton producto en suspensin, la eficiencia de remocin de los Enero 16482 1318 12,5 compuestos solubles es significativamente Febrero 17262 1394 12,4 menor, con lo que no se logra cumplir las Marzo 16668 1270 13,1 normas de descarga de DBO5 . La diferencia que Abril 4938 304 16,2 Mayo 4007 270 14,8 existe en el parmetro de poder espumgeno Junio 12522 1030 12,2 entre las plantas A1 y B (ver Tabla 3) podra Julio 14560 1200 12,1 deberse sencillamente al tipo de detergente Agosto 17035 1230 13,8 utilizado en las distintas plantas. Este es un Septiembre 19657 1415 13,9 problema fcil de resolver, ya sea cambiando Octubre 18757 1390 13,5 de detergentes o agregando antiespumante a la Noviembre 25738 3150 8,2 salida del tratamiento, lo cual debe ser evaluado Diciembre 28289 3550 8,0 econmicamente.4 A G U A L A T I N O A M R I C A noviembre/diciembre 2003

Tabla 3. Caracterizacin de los RILes de las plantas que componen la industria pesquera

Planta

pH

T (C)7,4 13 16 22

DQO (mg/L)3970 2740 9100 69700

DBO5 (mg/L)1760 1860 3860 49780

AyG (mg/L)3100 692 1984 6970

SST (mg/L)630 421 1843 2458

S. Sed. N-NH4 (ml/L) (mg/L)25 42 11,9 71,1 53,4

P total (mg/L)23 3,9 33,4 0,8

P. E. (mm)7 4 6 1

Salmn fresco y congelado (Planta B): 6,7 Planta A1: 6,7 Conservas de jurel (Planta A2) 6,6 Harina (Planta A3) 7,9

Tabla 4. Optimizacin de la dosificacin de coagulante y floculante Dosis Dosis Eficiencias de Remocin (%) FeCl3 Polmero Turbidez SST DQO RIL (Planta) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) Salmn (A1) Salmn y conservas de jurel (A1 + A2) Salmn, conservas y harina (A1 + A2 + A3) Salmn y harina (A1 + A3) 154 980 840 168 30 70 50 90 98,6 98,9 99,5 95,6 91,7 91,6 93,7 93,8 67,2 34,8 84,0 55,1

pH final

DBO5 final (mg/L)284 1600 1105 1993

5,68 5,56 5,52 5,65

La cantidad promedio de lodo producida por la planta de tratamiento es de 100 kilogramos por hora (kg/h), la cual puede aumentar cuando trabajan las plantas de conservas de jurel y harina de pescado, o disminuir cuando trabaja solamente la planta de salmones.

ConclusionesEn base a los resultados de dosificacin obtenidos se desarroll un manual de operaciones para la optimizacin de los sistemas de tratamiento, detectndose que existan potenciales de ahorro de aditivos qumicos. En el caso de la Planta B, se cuantific la conveniencia de la instalacin de un sistema de tratamiento de los flotados obtenidos, que en el caso de la Planta A son procesados en la planta de harina. Otras sugerencias se orientaron hacia un mejoramiento de los sistemas de recuperacin de slidos en las corrientes de proceso. En algunos casos existe cierto potencial de ahorro y/o reutilizacin de agua, como es el caso del agua de enfriamiento de los esterilizadores de la planta de conservas. Como alternativa se ha evaluado la instalacin de un sistema de recuperacin de protenas en la planta de salmn, introduciendo una separacin de las corrientes que contienen agua sangre producida en las primeras etapas del proceso. Adems se debe capacitar al personal en la utilizacin del agua, ya que los operarios no tienen mayores conocimientos sobre los costos asociados a los residuos industriales lquidos que generan en sus plantas; se sabe que los costos de producir agua potable es la cuarta parte de los costos del tratamiento de aguas residuales. Se corrobor que mediante los tratamientos implementados en general, no es posible cumplir con las normas de descarga para DBO, para lo cual se requerira una planta biolgica.

2. Arboleda, J., Teora y prctica de la purificacin de agua, Ed. Instituto Colombiano de Ciencias, Colombia, 1992. 3. Correa, C., Recomendaciones tcnicas para el mejoramiento de un sistema de tratamiento de residuos industriales lquidos de una industria procesadora de productos marinos, Tesis Carrera Ing. Ambiental, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile, 2001. 4. Eckenfelder, W., Industrial Water Pollution Control, 2 Ed., McGraw-Hill Interamericana de Espaa S.A., Espaa, 1989. 5. Zapata, C., Optimizacin de la operacin de una planta para el tratamiento fsico-qumico de efluentes de una industria procesadora de salmn, Tesis Carrera Ing. Ambiental, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile, 2001.

Acerca de los AutoresEl Dr. Carlos Correa M. es ingeniero ambiental y actualmente se desempea en la Empresa Sanitaria de Los Lagos (ESAL), de Puerto Montt, Chile. La Dra. Carla Zapata S. es ingeniero ambiental y actualmente desarolla actividad profesional independiente en Santiago, Chile. El Dr. Cristian Bornhardt* es acadmico del Departamento de Ingeniera Qumica, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile. Este artculo fue presentado en el XXVIII Congreso de la Asociacin Interamericano de Ingeniera Sanitaria y Ambiental (AIDIS) en Cancn, Mxico, del 27 al 31 de octubre 2002. * Contacto: Cristian BernhardtAv. Francisco Salazar 01145 Casilla 54-D, TemucoChile; Tel: +56 (45) 325474, Fax: +56 (45) 325053 o email: cbor@ufro.cl

AgradecimientosEste trabajo fue apoyado por el Proyecto PE 2101 de la Direccin de Investigacin y Desarrollo de la Universidad de La Frontera, Temuco (Chile).

Referencias1. APHA-AWWA-WPCF, Standard Methods for Examination of Water and Wastewater, 16th Ed., Washington, D.C., EE.UU., 1985.

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