1. DIAGNSTICO MICROBIOLGICO DE LOS TANQUES DEECUALIZACIN, ACIDIFICACIN Y CORRIENTE DE SALIDA DE LAPLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE UNAINDUSTRIA CERVECERA DE BOGOTA D.C. MNICA MOYA MORENOMNICA ADRIANA RODRGUEZ PINZN PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA Facultad de CienciasCarrera de Microbiologa IndustrialBogot, D.C; 2000 1

2. DIAGNSTICO MICROBIOLGICO DE LOS TANQUES DEECUALIZACIN, ACIDIFICACIN Y CORRIENTE DE SALIDA DE LAPLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE UNAINDUSTRIA CERVECERA DE BOGOTA D.C. TRABAJO DE GRADO Presentado como requisito parcialPara optar al ttulo deMICROBIOLOGO INDUSTRIALMara Mercedes Martnez Directora Isabel Cristina Gutirrez Coodirectora PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA Facultad de CienciasCarrera de Microbiologa IndustrialBogot, D.C; 2000 2 3. La Universidad no se hace responsable por los conceptos emitidos por sus alumnos en sus tesis de gradoArtculo 23 de la Resolucin No. 13 de Julio de 19463 4. DIAGNSTICO MICROBIOLGICO DE LOS TANQUES DEECUALIZACIN, ACIDIFICACIN Y CORRIENTE DE SALIDA DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE UNA INDUSTRIA CERVECERA DE BOGOTA D.C. MNICA MOYA MORENOMNICA ADRI ANA RODRGUEZ PINZN_______________________________ ________________________Dra. AURA ROSA MANASCERO Dr. CARLOS CORREDOR Directora de la Carrera de Decano Acadmico Microbiologa Industrial Facultad de CienciasPONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE CIENCIAS CARRERA DE MICROBIOLOGIA INDUSTRIALBogot, D.C; 20004 5. DIAGNSTICO MICROBIOLGICO DE LOS TANQUES DEECUALIZACIN, ACIDIFICACIN Y CORRIENTE DE SALIDA DE LAPLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE UNAINDUSTRIA CERVECERA DE BOGOTA D.C.Dra. MARA MERCEDES MARTNEZDIRECTORADra. ISABEL CRISTINA GUTIRREZCOODIRECTORA PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE CIENCIASCARRERA DE MICROBIOLOGA INDUSTRIALBogot, D.C; 20005 6. 6 7. DIAGNSTICO MICROBIOLGICO DE LOS TANQUES DEECUALIZACIN, ACIDIFICACIN Y CORRIENTE DE SALIDA DE LAPLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE UNAINDUSTRIA CERVECERA DE BOGOTA D.C. Dra. SANDRA BAENAJURADO Dr. MANUEL EDUARDO RUIZJURADO PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE CIENCIASCARRERA DE MICROBIOLOGA INDUSTRIALBogot, D.C; 20007 8. A Dios, a mis padres y a mi hermano quienes hansido el ms grande aliciente en mi carrera. Mnica Moya MorenoA mis padres y hermanas por brindarme su apoyo ycomprensin en la realizacin de este proyecto.Mnica Adriana Rodrguez Pinzn 8 9. AGRADECIMIENTOSLos Autores expresan sus agradecimientos a:Las directivas de la Divisin de Produccin y al Departamento de Investigacin yDesarrollo de la Industria Cervecera por permitir el desarrollo del proyecto ycontribuir con el patrocinio total para su ejecucin.La Dra. Mara Mercedes Martnez, Directora del proyecto por su constanteorientacin cientfica en el manejo de la investigacin, y por su estmulo para elxito del proyecto.La Dra. Isabel Cristina Gutirrez, Codirectora del proyecto por su constante apoyoy su empeo en la realizacin de la investigacin.A nuestros amigos y compaeros con quienes hemos tenido la fortuna decompartir estos aos.A todas las personas que en una u otra forma contribuyeron al logro de lainvestigacin.Septiembre de 20009 10. TABLA DE CONTENIDO Pg.RESUMEN xx1. INTRODUCCIN....................................................................................... 12. MARCO TEORICO.................................................................................... 22.1. Industria cervecera.................................................................................... 32.1.1. Proceso de elaboracin de la cerveza....................................................32.1.2. Puntos crticos de contaminacin de los efluentes cerveceros................42.1.3. Caractersticas de los vertimientos de una industria cervecera............. 52.2. Aguas residuales....................................................................................... 62.2.1. Caractersticas de las aguas residuales.................................................. 72.3. Tratamiento de aguas residuales..... .......................................................... 92.3.1. Pretratamientos o tratamientos primarios.............................................102.3.1.1. Homogenizacin y regulacin del caudal.......................................... 112.3.2. Tratamientos secundarios...................................................................... 112.3.2.1. Tratamientos anaerobios....................................................................132.3.3. Tratamientos terciarios..........................................................................182.4. Metabolismo y bioqumica de la digestin anaerobia.............................. 202.4.1. Hidrlisis.................................................................................. ............. 212.4.1.1.Tanque de ecualizacin o igualacin...................................................222.4.2. Acidificacin......................................................................................... 232.4.3. Acetognesis.......................................................................................... 242.4.4. Metanognesis....................................................................................... 242.5. Sistema actual de tratamiento de aguas residuale s de la cervecera en 25estudio.............................................................................................................2.5.1. Tratamiento primario.............................................................................272.5. 2. Tratamiento secundario......................................................................... 272.5.2.1. Homogenizacin de caudales.............................................................272.5.2.2. Acidificacin......................................................................................292.5.2.3. Proceso metanognico........................................................................ 292.6. Microorganismos indicadores de la calidad........................................... 322.7. Legislacin sobre vertimientos...............................................................35 10 11. 2.7.1. Legislacin internacional......................................................................352.7.2. Marco legal colombiano...................................................................... 373. JUSTIFICACION........................................................................................394. OBJETIVOS................................................................................................414.1. Objetivo General.......................................................................................414.2. Objetivos Especficos............................................................................... 415. METODOLOGIA......................................................................................425.1 Ubicacin...................................................................................................425.2. Temporalidad.................. ..........................................................................425.3. Muestreo.................................................................................................. 425.3.1. Frecuencia de muestreo.........................................................................425.4. Procesamiento de muestras..................................................................... 445.4.1. Anlisis microbiolgicos.......................................................................465.4.1.1. Recuento de hetertrofos.................................................................... 465.4.1.2. Recuento de coliformes...................................................................... 465.4.1.3. Recuento de mohos y levaduras......................................................... 465.4.1.4. Aislamiento y recuperacin de cepas................................................. 465.4.1.5. Identificacin de cepas aisladas.......................................................... 475.5. Evaluacin de microorganismos patgenos............................................. 475.5.1. Evaluacin de la presencia de Salmonella sp........................................475.5.2. Evaluacin de la presencia de Listeria sp..............................................485.5.3. Evaluacin de la presencia de Staphylococcus aureus..........................485.5.4. Evaluacin de la presencia de Campylobacter sp. ...............................485.6. Anlisis fsico qumicos......... .................................................................. 485.7. Anlisis estadstico...................................................................................495.7.1. Anlisis de anova para grupos microbianos..........................................495.7.1.1. Hiptesis planteada............................................................................. 495.7.2. Comparacin mltiple de scheff para grupos microbianos................. 505.7.2.1. Hiptesis planteada............................................................................. 505.7.3. Comparacin de la proporcin de crecimiento por bacteria para cadatanque............................................................................................................... 505.7.3.1. Hiptesis planteada............................................................................. 50 11 12. 5.7.4. Anlisis de correlacin de las variables fisco-qumicas con losrecuentos microbianos por tanque...................................................................505.7.4.1. Hiptesis planteada.............................................................................506. RESULTADOS Y DISCUSIN................................................................526.1. Muestreo................................................................................................... 526.2. Recuentos microbianos obtenidos............................................................ 536.2.1. Grupo de microorganismos hetertrofos...............................................536.2.2. Grupo de coliformes.............................................................................. 566.2.3. Grupo de mohos y levaduras................................................................. 616.3. Resultados de anlisis fsico qumicos..................................................... 656.3.1. Comportamiento de DQO.................................................................... 656.3.2. Comportamiento del pH...................................................................... 676.3.3. Correlacin entre cidos grasos voltiles y alcalinidad.........................686.4. Correlacin de variables fsico-qumicas con los grupos microbianos...716.5. Microorganismos identificados................................................................ 726.5.1. Evaluacin de microorganismos patgenos.......................................... 807. CONCLUSIONES......................................................................................838. RECOMENDACIONES.............................................................................84BIBLIOGRAFAANEXOS12 13. INDICE DE TABLAS Pg.Tabla 1. Puntos crticos de contaminacin de los vertimientos cerveceros.....4Tabla 2. Caractersticas tpicas de un efluente de cervecera......................... 5Tabla 3. Parmetros de las aguas residuales y concentraciones mximaspermisibles para verter a un cuerpo de agua y/o redde alcantarilladopblico. ............................................................................................................8Tabla 4. Procesos preliminares del tratamiento de aguas residuales............... 10Tabla 5. Diferencias entre los sistemas de tratamiento aerobio y anaerobio... 12Tabla 6. Principales sistemas de tratamiento anaerobio..................................13Tabla 7. Compuestos txicos...........................................................................17Tabla 8. Procesos de tratamiento terciario....................................................... 18Tabla 9. Microorganismos patgenos..............................................................33Tabla 10. Legislacin internacional.................................................................36Tabla 11. Concentraciones mximas permisibles para verter a un cuerpo deagua y/o red de alcantarillado pblico segn la resolucin 1074 delDAMA............................................................................................................. 37Tabla 12. Nmero de asignacin de los muestreos.........................................44Tabla 13. Anlisis de anova para los grupos microbianos evaluados.............49Tabla 14. Comparacin mltiple de scheff para el gr upo de hetertrofos....55Tabla 15. Comparacin mltiple de scheff para el grupo de coliformes.......59Tabla 16. Comparacin mltiple de scheff para el grupo de mohos ylevaduras.......................................................................................................... 64Tabla 17.Comparacin mltiple de scheff para los valores de DQO............66Tabla 18. Valores mximos y mnimos de pH en cada tanque........................67Tabla 19. Comparacin mltiple de scheff para los valores de pH............... 68Tabla 20. Comparacin mltiple de scheff para los valores de AGV yAlcalinidad.......................................................................................................71Tabla 21. Niveles de correlacin de las variables fsico-qumicas con losrecuentos microbianos en las etapas del tratamiento.......................................72Tabla 22. Descripcin macroscpica y microscpica de las coloniasidentificadas.....................................................................................................73Tabla 23. Gneros de microorganismos identificados..................................... 7613 14. Tabla 24. Valores de Z Calculado para las proporciones d crecimiento enerelacin a la etapa de tratamiento.................................................................... 79Tabla 25. Prueba de ausencia-presencia de microorganismos patgenos....... 8014 15. INDICE DE FIGURASPg.Figura 1. Puntos crticos de los vertimientosproducidos durante laelaboracin de la cerveza................................................................................. 3Figura 2. Reaccin general de la digestin anaerobia.....................................13Figura 3. Reactor UASB.................................................................................. 15Figura 4. Metabolismo de la digestin anaerobia............................................21Figura 5. Reacciones bioqumicas durante la hidrlisis.................................. 22Figura 6. Reacciones bioqumicas durante la acidificacin............................24Figura 7. Reacciones bioqumicas durante la acetognesis.............................24Figura 8. Reacciones bioqumicas dur ante la metanognesis.......................... 25Figura 9. Origen de los vertimientos que llegan a la planta de tratamientode aguas residuales..........................................................................................26Figura 10. Diagrama de la planta de tratamiento de aguas residuales en 28estudio..............................................................................................................Figura 11. Diagrama de los reactores de mezcla completa versin UAS........31Figura 12. Localizacin de los puntos de muestreo......................................... 43Figura 13. Procesamiento de muestras............................................................ 45Figura 14. Esquema de operaciones que afectaron las corrientes vertidas ala ptar durante Abril y Junio de 1999............................................................. 52Figura 15. Comportamiento de hetertrofos en la ptar en el tanque deecualizacin en los meses de abril y junio de 1999.........................................53Figura 16. Comportamiento de hetertrofos en la ptar en el tanque deacidificacin en los meses de abril y junio de 1999........................................53Figura 17. Comportamiento de hetertrofos en la ptar en la corriente desalida durante los meses de abril y junio de 1999........................................... 54Figura 18. Comportamiento de hetertrofos en la ptar en los tanques deecualizacin, acidificacin y corriente de salida en los meses de abril yjunio de 1999................................................................................................... 54 15 16. Figura 19. Comparacin mltiple de scheff para el grupo dehetertrofos...................................................................................................... 55Figura 20. Porcentaje de remocin de hetertrofos......................................... 56Figura 21. Crecimiento de coliformes totales en cromocult durante los56muestreos.........................................................................................................Figura 22. Comportamiento del grupo coliforme en la ptar(tanque deecualizacin, meses de Abril y Junio de 1999)............................................... 57Figura 23. Comportamiento del grupo coliforme en la ptar (tanque deacidificacin, meses de Abril y Junio de 1999)...............................................57Figura 24. Comportamiento del grupo coliforme en la ptar (corriente desalida, meses de Abril y Junio de 1999)..........................................................57Figura 25. Comportamiento de coliformes en la ptar en los tanques deecualizacin, acidificacin y corriente de salida en los meses de Abril yJunio de 1999................................................................................................... 58Figura 26. Porcentaje de remocin microbiana de coliformes.......................59Figura 27. Comparacin mltiple de scheff para el grupo de coliformes...... 59Figura 28. Confirmacin de coliformes en la PTAR en los tanques deecualizacin, acidificacin y corriente de salida durante los meses de abril yjunio de 1999 por medio de la tcnica de NMP.............................................. 60Figura 29. Reaccin positiva de fluorescencia en caldo fluorocult................. 60Figura 30. Comportamiento de mohos y levaduras en la PTAR ( tanque deecualizacin, meses de Abril y Junio de 1999)............................................... 62Figura 31. Comportamiento de mohos y levaduras en la PTAR ( tanque deacidificacin, meses de Abril y Junio de 1999)...............................................62Figura 32. Comportamiento de mohos y levaduras en la PTAR (corrientede salida, meses de Abril y Junio de 1999).....................................................62Figura 33. Comportamiento de mohos y levaduras en la ptar en los tanquesde ecualizacin, acidificacin y corriente de salida en los meses de Abril yJunio 1999.......................................................................................................63Figura 34. Porcentaje de remocin microbiana de mohos y levaduras........... 63Figura 35. Comparacin mltiple de scheff para el grupo de mohos ylevaduras......................................................................................................... 64 16 17. Figura 36. Morfologa macroscpica de los hongos identificados..................64Figura 37. Valores de DQO registrados en la PTAR en los tanques deecualizacin, acidificacin y salida durante los meses de Abril y Junio de1999................................................................................................................. 65Figura 38. Comparacin mltiple de scheff para la DQO............................. 66Figura 39. Valores de pHregistrados en la PTAR en los tanques deecualizacin, acidificacin y salida durante los meses de abril y junio de1999................................................................................................................. 67Figura 40. Comparacin mltiple de scheff para el pH.................................68Figura 41. Valores de AGVs y Alcalinidad registrados en la PTAR en eltanque de ecualizacin en los meses de abril y aunio de 1999......................69Figura 42. Valores de AGV y Alcalinidad registrados en la PTAR en eltanque de acidificacin en los meses de abril y junio de 1999........................ 69Figura 43. Comportamiento de la relacin AGVs/Alcalinidad durante losmeses de abril y junio de 1999........................................................................70Figura 44. Comparacin mltiple de scheff para los valores de AGV yAlcalinidad.......................................................................................................71Figura 45. Reacciones bioqumicas observadas en la prueba de API 20 E.....72Figura 46. Porcentaje de aparicin de gneros bacterianos identificados encada etapa del tratamiento .............................................................................. 74Figura 47. Porcentaje de aparicin de levaduras identificadas en cada etapadel tratamiento.................................................................................................75Figura 48. Reacciones bioqumicas observadas en la prueba paraidentificacin de levaduras.............................................................................. 78Figura 49. Prueba rpida de identificacin para Salmonella sp.....................81Figura 50. Prueba rpida de identificacin para Listeria sp...........................8117 18. INDICE DE ANEXOSAnexo 1.Formulacin de medios de cultivoAnexo 2. Tcnicas empleadasAnexo 3. Frmulas y clculos estadsticosAnexo 4. Datos numricos obtenidosAnexo 5. Perfil bioqumico de los microorganismos identificados 18 19. RESUMENLos sistemas de digestin anaerobia y en especial el Manto de Lodos de FlujoAscendente (UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket), representan unaalternativa importante para el tratamiento de aguas residuales industriales de altacarga orgnica, dadas las condiciones de operacin del mismo, los bajos costos deoperacin y la remocin de materia orgnica junto con la produccin de biogs.En Colombia, la industria ha implementado sistemas de tratamiento de aguasresiduales a fin de aumentar la calidad de los efluentes; industrias como lacervecera utilizan tratamientos anaerobios siendo la tecnologa UASBampliamente utilizada.Teniendo en cuenta que el sistema UASB no tie ne como objetivo la remocin demicroorganismos, la caracterizacin microbiana de los efluentes da a conocer a laindustria cervecera la composicin de los mismos en vista de que legislacionesColombianas pudieran ser implementadas a corto plazo, exigiendo una mayorcalidad de los vertimientos industriales descargados en sistemas de alcantarilladopblico o cuerpos de agua receptores.En el presente estudio se realiz un diagnstico microbiolgico en los tanques deecualizacin, acidificacin y en la corriente de salida de la planta de tratamientode aguas residuales en una industria cervecera, la cual cuenta con un sistemaanaerobio de reactores de mezcla completa versin UAS. Para tal fin serealizaron recuentos microbianos de hetertrofos, coliformes, hongos y levaduras;encontrando porcentajes de remocin del 11%, 12% y 47% respectivamente, en elefluente con relacin a la corriente de entrada.Entre los microorganismosidentificados predominaron bacterias entricas destacndose gneros comoEnterobacter (16%), Escherichia (33%), Klebsiella (12%) y Serratia (6%) conel mayor porcentaje de aparicin. As mismo las bacterias identificadas aisladassobre el agar Cromocult mostraron a Escherichia coli como el principalcoliforme; dada su persistencia en las etapas del tratamiento evaluado. Dentro deldiagnstico microbiolgico se evalu la presencia de patgenos como Salmonella 19 20. sp., Listeria sp., Staphylococcus aureus, y Campylobacter sp.(ausencia/presencia),encontrndose Listeria sp y Campylobacter sp. en una de las muestras de lacorriente de salida. Los parmetros fsico qumicos como DQO, cidos grasosvoltiles, pH y alcalinidad evaluados en las etapas del tratamiento, permitierondeterminar la influencia de los mismos sobre el comportamiento microbiano;encontrndose una relacin inversa del 42% entre la DQO y coliformes en laetapa de acidificacin. 20 21. 1. INTRODUCCIONEl creciente desarrollo industrial del pas, ha contribuido a la produccin deresiduos slidos, lquidos y gaseosos, descargados en la mayora de los casos sinningn tipo de tratamiento. Los vertimientos generados en la industria cervecera,por su alto contenido de materia orgnica constituyen uno de los principalesaspectos de la problemtica medioambiental, haciendo necesario introducirregulaciones legislativas destinadas a proteger el medio ambiente (Arrieta, 1998).En Colombia el marco legal para la disposicin de aguas residuales estcontemplado en el Decreto 1594 del Ministerio de Salud, 1984 que reglamenta losusos del Agua y el manejo de los Residuos Lquidos; as como en la Resolucin1074 del 28 de octubre de 1997 del Departamento Administrativo del MedioAmbiente DAMA.Una de las alternativas para el tratamiento de aguas residuales es el tratamientobiolgico, en el que se reduce la materia orgnica. Los sistemas de tratamientoanaerobio de tipo UASB han sido de amplia aplicacin en la industria cervecera yde bebidas, dada su adaptabilidad para aguas con alta carga orgnica, siendo ladigestin anaerobia la solucin ms conveniente para transformar la materiaorgnica en cidos grasos voltiles para la produccin de metano y dixido decarbono; teniendo en cuenta que este sistema no ha sido diseado para laremocin de microorganismos.Dentro del marco de la problemtica ambiental la industria cervecera se hainteresado en conocer las poblaciones microbianas predominantes en susvertimientos, as como la eventual presencia de microorganismos patgenos que anivel de salud pblica puedan representar un riesgo para la poblacin;realizndose as un trabajo de base a fin de cuantificar e identificar la cargamicrobiana caracterstica, en las etapas de ecualizacin, acidificacin y en lacorriente de salida.1 22. 2. MARCO TEORICO2.1. Indus tria cerveceraLa creciente concientizacin de la industria cervecera en su problemtica medioambiental y la implantacin de un marco legal que garantice la proteccin delmedio ambiente mediante el control de los vertimientos industriales, ha hechonecesario el tratamiento adecuado de desechos lquidos mediante procesosbiolgicos que aseguren la remocin de materia orgnica (Arrieta, 1998).2.1.1. Proceso de elaboracin de la cervezaEl proceso de elaboracin de la cerveza consta de tres etapas: la preparacin dela malta a partir de la cebada, preparacin del mosto de cerveza y fermentacin(Figura 1). Materias primas empleadas en la produccin de la cerveza: agua, cebada,malta, triturado de arroz y azcar, los cuales son recibidos en tolvas quecuentan con extractores de polvo. En el rea de cocinas son mezcladas lasmaterias primas de las cuales se obtiene inicialmente una solucincompleja de sustancias solubles en suspensin que con ayuda de aumentoen la temperatura reaccionan entre s, a fin de obtener azcaresfermentables, dextrinas no fermentables, y el mnimo de protenas solubles(principales constituyentes del mosto), despus de la ebullicin el mosto esbombeado a laolla especial para que mediante una sedimentacin se separen las protenascoagulantes insolubles. Fermentacin: luego de un proceso de aireacin y enfriamiento el mosto esenviado a la cava de fermentacin, en donde se adiciona la levadura; lascepas para la fabricacin de la cerveza son de dos tipos principales; laslevaduras que fermentan en la parte superior y las que fermentan en elfondo, siendo las primeras las que permanecen distribuidas de modouniforme en el mosto en fermentacin y son llevadas a la parte superiorpor el CO2 generado 2 23. Figura 1. Puntos crticos de los vertimientos producidos durante la elaboracin de la cerveza3 24. durante el proceso de fermentacin, en tanto que las levaduras del fondo seasientan en los tanques. Las levaduras de la superficie se usan en lafabricacin de ales, y las levaduras del fondo se usan para fabricar lascervezas Lager (Brock, 1999). Maduraci n: ocurrida la fermentacin, la cerveza es conducida a las cavasde maduracin en donde se clarifica y estabiliza el sabor por la reduccindel cido sulfhdrico, acetaldehdo, diacetilo y la sedimentacin de resinade lpulo y levadura. Posteriormente la cerveza es filtrada y carbonatadapara ser enviada a la envasadora de donde se pasa al proceso depasteurizacin. Finalmente ya embotellada es etiquetada y dispuesta encanastas para su distribucin (Pabn, 1998).2.1.2. Puntos crticos de contaminac in de los efluentes cervecerosLos elementos contaminantes en un vertido cervecero son principalmente denaturaleza orgnica, resultado de prdidas en el proceso de fabricacin que van aparar al drenaje, al igual que los vertidos provenientes de aguas de lavado y aguassanitarias.En estudios realizados se ha encontrado que dentro del proceso de fabricacin dela cerveza existen puntos crticos que aportan en mayor grado la cargacontaminante, afectando la calidad del efluente final (Figura 1, Tabla 1).Tabla 1. Puntos crticos de contaminacin de los vertimientos cervecerosSECCION APORTE DE CONTAMINANTES Cavas y CocinaSedimentos producto del lavado de las ollas de coccin. Soda castica de lavado. Agua de enjuague y restos de cerveza. Levadura y Tierra diatomcea. EnvaseSoda castica de lavado de botellas. Residuos de lubricantes de trenes de transporte. Cerveza por rotura de botellas. Sala de mquinas Aceites y grasas de maquinaria. Planta de llenado Residuos de cerveza envasada. de latasLubricantes de maquinaria. Aceites solubles. Fuente: Pabn, 19984 25. 2.1.3. Caractersticas de los vertimientos de una industria cerveceraEl consumo especfico de agua en la industria cervecera se puede situar en elrango de los 6-9 Hl/Hl cerveza (Hectolitros/ Hectolitros), con un valor frecuentede 7Hl/Hl cerveza.La mayor parte del agua utilizada en la elaboracin decerveza acaba en la red de drenajes de fbrica (entre un 70-80% del consumo).Las caractersticas tpicas de un efluente de cervecera se muestran en la Tabla 2.Las concentraciones de contaminantes dependen del consumo especfico de aguao radio vertido/produccin, de las prdidas que tienen lugar durante la fabricacin,el destino de los subproductos o residuos, y del tipo de reactivos qumicosempleados (Galdos, 1989).Tabla 2. Caractersticas tpicas de un efluente de cerveceraPARAMETROUNIDADVALOR PROMEDIOConsumo de Agua Hl/Hl 7.5Volumen de Vertidos Hl/Hl6DQO mg/l 2700Kg/m3 cerveza 16DBO mg/l 1400Kg/m3 cerveza 8.5DBO/DQO -0.55N-NH4 mg/l20P-PO4 mg/l10SO4 mg/l 300PH7.5Temperatura C30 Fuente: Arrieta, 1998Es as como tanto la naturaleza como la composicin son muy variables a lo largode un da de trabajo o en temporadas de alta y baja producci n. Esto se debe a lanaturaleza discontinua del proceso de elaboracin de la cerveza (proceso porlotes), razn por la cual el efluente varia en caudal y concentracin en cortosperodos de tiempo, coincidiendo con los momentos en el da en los que seproduce una determinada operacin.Adems de lo anterior se tienen en cuenta las frecuentes incidencias durantedeterminadas operaciones tanto de coccin como de embotellado, que ocasionanvertidos accidentales altamente cargados o con elevado pH (ORourke, 1992).5 26. Durante la elaboracin del mosto se vierten aguas de lavado de la malta, en sumolturacin, as como aguas de aclarado en tanques de almacenamiento, quecontienen materias primas y aditivos. Tambin se vierte mosto, en las operacionesfinales de la olla de filtracin; bagazo, y turbio caliente en las paradas de limpiezaproducidas en la etapa de coccin.Durante la adicin de la levadura, la fermentacin y maduracin, se vierte mosto ycerveza al final de las operaciones de transferencia desde coci iento hastamfermentacin y desde sta a maduracin. En la filtracin se vierte cerveza,levadura y las tierras diatomceas y adicionalmente el principio y fin de cadafiltracin se vierte normalmente al drenaje. En las operaciones de envasado sevierte cerveza por rebose ya sea durante las operaciones de llenado de botellas opor roturas de las mismas en el embalaje. Tambin se vierten papel, adhesivos,tintas, agentes de limpieza alcalinos (soda), cidos (ntrico y fosfrico),detergentes y desinfectantes (Arrieta, 1998).El agua residual proveniente de la industria de la fermentaciones se caracterizapor velocidades de flujo variable (137m 3/h), alta carga orgnica (6 a 20kgDQO/m3), bajo pH y una relacin alta C-N. Dada las caractersticas del aguares idual es necesario un pretratamiento in situ antes de ser descargada en sistemasde alcantarillado local y si es posible un eventual tratamiento secundario(Fernndez & Polanco, 1996).2.2. Aguas residualesLas aguas residuales son las corrientes de agua que ya han tenido uso alguno ohan sido empleadas durante un determinado proceso de produccin; presentandoelevados niveles de contaminacin por concentraciones de materia orgnica yslidos. Su descarga directa en los cuerpos receptores de agua alteran y modificanla calidad de la misma, siendo indispensable el tratamiento previo (CEPIS, 1993).6 27. Las aguas residuales pueden ser clasificadas de acuerdo al origen del cualprovienen y de acuerdo a la funcin para la cual fueron empleadas en domsticas,industriales y agrcolas. Las aguas residuales domsticas provienen de lasnecesidades diarias de la comunidad, incluyendo las aguas sanitarias, mientras lasindustriales incluyen el agua que ha sido utilizada para el proceso de produccin,lavado, y aguas sanitarias de la planta de produccin a diferencia de las aguasresiduales agrcolas que provienen de la escorrenta superficial de las zonasagrcolas (Orozco, 1992).Los vertimientos industriales presentan grandes diferencias en cuanto a suspropiedades fsicas y sus constituyentes qumicos y biolgicos dependiendo de lasmaterias primas empleadas. La mayor parte de los residuos se descargan en lasalcantarillas pblicas para su tratamiento en las plantas locales de aguas negras, yalgunas veces la descarga se hace en un ro, canal, estuario o en el marocasionando la contaminacin de cuerpos de agua receptores (Winkler, 1995).2.2.1. Caractersticas de las aguas residualesLa calidad de agua residual es medida de acuerdo con los parmetros fsicos,qumicos y biolgicos que indican el grado y tipo de contaminacin del agua.Entre los parmetros fsicos se encuentran color, turbiedad, olor, temperatura yconductividad; entre los qumicos estn parmetros como la demanda qumica deoxgeno(DQO), demanda bioqumica de oxgeno(DBO), oxgeno disuelto (OD),slidos suspendidos totales (SST), gases (cido sulfhdrico y metano), pH yconstituyentes qumicos inorgnicos como: alcalinidad, cloruros, metales pesados,nitrgeno, fsforo y azufre (Tabla 3). Las caracter sticas biolgicas se determinanpor los principales grupos de microorganismos y la evaluacin de organismospatgenos (CEPIS, 1993).7 28. Tabla 3. Parmetros de las aguas residuales y concentraciones mximas permisiblespara verter a un cuerpo de agua y/o re d de alcantarillado pblicoPARMETROS CARACTERSTICAS NORMAREFERENCIATemperaturas del rango mesfiloBiton, 1994Temperatura desde 25C hasta 40C con una < 30 CDAMAtemperatura ptima de 35C. Res.1074 ColorTonalidad causada por la materiaorgnica y contaminantes No aplicaWinkler, 1995FSICOSOlorGases producidosporla Winkler, 1995descomposicinde la materiaNo aplicaorgnica.Slidos Materia disuelta en el agua, que por 2.0 ml / lDAMA Sedimentablesdecantacin forma sedimentosRes.1074Slidos Materia flotante y en suspensin, en DAMASuspendidos dispersin coloidal y el disolucin. 800 mg / l Res.1074TotalesEl rango de pH utilizado oscila entreBiton, 1994 pH 6.7 a 7.4 pero raramente entre 7.0 a 5- 9DAMA7.2.Res.1074La proporcin entre el total de cidosMantenerlaAGV/Alcalinidad grasos voltiles (como cido actico) y por debajo Sahm, 1984el total de la alcalinidad (comode 0.1.carbonato de calcio).Volumen de oxgeno requerido para QUMICOSDQO oxidar la fraccin orgnica de una Biton, 1994muestra susceptible de oxidacin al 2000 mg / lDAMAdicromato o permanganato, en cido. Res.1074Medida de la cantidad de oxgenorequerido para la oxidacin de laBiton, 1994DBO materia orgnicabiodegradable 1000 mg / lDAMApresente en la muestra del agua y Res.1074como resultado de la accin deoxidacin bioqumica aerobia Plata Ag0.5 mg / l Metales Niquel Ni 0.2 mg / lDAMA Plomo Pb0.1 mg / l Res.1074 Coliformes Se detectan a travs de la tcnica del 102 MICROBIOLGICOSNMP para coliformes.UFC/100mlKeith, 1999 BacteriasEvaluacin de la presencia de Listeria Patgenassp. Campylobacter sp, Salmonella sp, AusenciaBaker, 1999E. coli. VirusVirus entrico, colifagos somticos y F Ausencia Baker, 1997Parsitos Evaluacin de protozoos y helmintos. 1 huevo /OMS, 1989litro 8 29. 2.3. Tratamiento de aguas residualesEs un proceso que busca la eliminacin de los componentes contaminantes, o conefectos nocivos para el medio ambiente, y ajustar la calidad del agua vertida a lasespecificaciones legales (DAMA, 1984).La mejor forma de tratar una agua residual depende de una serie de factores comocaudal, composicin, calidad requerida del efluente y las posibilidades dereutilizacin o vertido a una depuradora municipal. Caudal : es la cantidad de agua residual tratada por unidad de tiempo, dependedel tipo y el tamao de la industria, as como del grado de reutilizacin delagua y el pretratamiento de la misma. La fluctuacin de los caudales eselevada al generarse descargas intermitentes. Composicin: se refiere a las cantidades de constituyentes qumicos, fsicos ybiolgicos presentes en las aguas residuales; la composicin en los residuoslquidos puede variar segn el tipo de proceso industrial. Calidad requerida del efluente: para evitar impactos ambientales adversos, lacalidad de los efluentes tratados y vertidos debe ser coherente con los usosposteriores de los mismos, teniendo en cuenta parmetros como (OD, SS, pH,y qumicos txicos) Posibilidades de reutilizacin: refirindose al uso del agua residual para finesbeneficiosos tales como el riego agrcola; refrigeracin industrial, o laincorporacin a un sistema de abastecimiento. Posibilidad de vertido a una depuradora municipal: es importante laevaluacin de los diferentes mtodos de evacuacin del agua tratada, ya seapor vertido y dilucin en aguas al medio ambiente o por aplicacin en cuerposde agua receptores (Orozco, 1992).As teniendo en cuenta las caractersticas y el origen de los vertimientos a tratares posible disear un sistema de tratamiento adecuado mediante el cual se alcanceel nivel de depuracin requerida bien sea con posibilidades d reutilizacin o tan eslo bajo los estndares contemplados en la legislacin.El tratamiento de aguas residuales comnmente es llevado a cabo por medio dediferentes etapas que disminuyen el grado de contaminacin en relacin con la9 30. cantidad de materia or gnica; bsicamente son llevados a cabo procedimientosfsicos, biolgicos y qumicos, que constituyen las tres principales etapas de lossistemas de tratamiento.2.3.1. Pretratamientos o tratamientos primariosLos pretratamientos de las aguas residuales implican la reduccin de slidos ensuspensin o el acondicionamiento de las aguas para su descarga bien en losreceptores o para pasar a un tratamiento secundario.Pueden emplearse medios fsicos diferentes para realizar la separacin de losmateriales de mayor tamao, entre ellos se encuentran: rejas, tamicesautolimpiantes, tamices inclinados, microfiltros; y para la separacin demateriales muy finos es posible montar procesos de desarenacin, en donde lasedimentacin es la base de la separacin. Tambin pueden emplearse procesosqumicos para la precipitacin de slidos suspendidos y coloidales, con el fin deeliminar los slidos flotantes y grasas (Metcalf & Eddy, 1995).As estos tratamientos primarios pretenden tambin llevar a cabo la separaci n deaceites, grasas y otros materiales menos densos que el agua, puede realizarseaprovechando la diferencia de densidades (Tabla 4).Tabla 4. Procesos preliminares del tratamiento de aguas residualesOPERACIN O PROCESOFUNCINDilaceracin Trituracin de los slidos remanentes despus del desbaste grueso.Preaireacin Suministro de Oxgeno disuelto para mejorar la distribucin hidrulicaCribadoReduccin de slidos en suspensin de tamaos distintosTamicesDesbaste do slidos gruesos mediante un giro continuo o intermitente de agua a travs de un disco inclinado con ranuras fresadas de cobre o bronce.FloculacinMejora de las caractersticas de sedimentacin de los slidos en suspensinSedimentacinEliminacin de slidos en suspensin del mismo tamao de acuerdo a la diferencia del peso especfico entre las partculas slidas y el lquido donde se encuentran.Desarenado Retencin de arenillas, tierra, cscaras de huevo, semillas y dems partculas con gravedades especficas cercanas, para prevenir el taponamiento de las tuberias. (Velocidad prxima a 0.3m/s)10 31. Flotacin Eliminacin de slidos suspendidos y flotantes previo a ladecantacin primaria.Precipitacin Eliminacin de slidos sedimentables y coloidales y del fsforo.qumicaFuente: Metcalf & Eddy, 19952.3.1.1. Homogenizacin y regulacin del caudalLa homogenizacin tiene por objeto uniformizar los caudales y caractersticas delefluente cuando los vertidos son irregulares, discontinuos o diferentes de unosmomentos a otros, evitando que descargas puntuales puedan afectar todo elproceso posterior. Para conseguir la homogenizacin y evitar la sedimentacin deslidos, el depsito o tanque donde se lleve a cabo este proceso debe estarprovisto de un sistema de agitacin, mecnico o por aire.2.3.2. Tratamientos secundariosLos tratamientos secundarios comprenden una gran variedad de procesosbiolgicos en donde las bacterias y varias poblaciones de microorganismos sonlos encargados de destruir y metabolizar la materia orgnica soluble y coloidal,reduciendo la DBO y la DQO a valores inferiores a 100mg/l cuando se trata desistemas aerobio y anaerobio complementario. La velocidad de degradacindepende de la presencia de los microorganismos adecuados, teniendo en cuentalas caractersticas metablicas requeridas en cada una de las etapas del tratamientoseleccionado.En general los procesos biolgicos tambin llamados procesos de tratamientosecundario, son utilizados para la conversin de la materia orgnica disuelta yfinamente dividida, en flculos biolgicos sedimentables y en slidos siendoeliminados en los fangos de sedimentacin, generando as la reduccin de lamateria orgnica (Metcalf & Eddy, 1995). En un tratamiento secundario no sebusca la eliminacin de microorganismos patgenos o carga microbiana engeneral, bsicamente se centra en la reduccin de la materia orgnica.Los procesos biolgicos se pueden clasificar en dos grandes grupos, aerobios yanaerobios. Los primeros emplean bacterias que se desarrollan en presencia de11 32. oxgeno disuelto en el agua, mientras que en los segundos las bacterias sobrevivenen ausencia de oxgeno. En ambos casos las poblaciones microbianas conviertenla materia orgnica en nueva biomasa o fango, dixido de carbono y metano.Las caractersticas de ambos tipos de procesos presentan ventajas y desventajascon relacin a las caractersticas de diseo, condiciones tcnico econmicas yeficiencias de remocin de la carga contaminante; as los procesos anaerbicosofrecen una diversidad de atractivos a diferencia de los procesos aerbicos, dadoque la tasa a la que se puede llevar a cabo el tratamiento no est limitada por latasa a la que se pueda suministrar el oxgeno. El anaerobio tiene bajas tasas deproduccin de lodos residuales, y no requiere de la introduccin de un sistema deaeracin; lo que reduce sustancialmente los costos de operacin, siendo suprincipal desventaja la remocin incompleta de DBO (70-80%) (Arrieta,1998)(Tabla 5). Tabla 5. Diferencias entre los sistemas de tratamiento aerobio y anaerobio TRATAMIENTO AEROBIOTRATAMIENTO ANAEROBIO Rendimientos de eliminacin de DQO Rendimientode eliminacin de DQO entre 70-mayor al 90%80% Gran consumo energtico, requeridoMuy bajo consumo energtico. Produce bajasen la aireacin. Genera de 3 a 20 cantidades de lodo.veces mas lodos. Mayorconsumo de nutrientesBaja cantidad de nutrientes (DQO:N:P=(DQO:N:P =100:5:1)100:0.5:0.1) Adecuado para DQO > 2000mg/lAdecuado para DQO mayores a 1500mg/l No permite paradas sin sustrato, ni Requiere control de olores, y mayor control de pHaireacin (6.5-7.5)Fuente: Arrieta, 199812 33. 2.3.2.1. Tratamientos anaerobiosPara las aguas residuales con alta carga orgnica (2000-30000 o ms mg DBO/l)la degradacin anaerobia puede representar la digestin ms conveniente. Endicho proceso la materia orgnica se descompone por la accin de losmicroorganismos en la ausencia de oxgeno produciendo metano y dixido decarbono (Figura 2).La gran variedad de gneros microbianos predominan en tesvertimientos tan fluctuantes y con altos niveles de materia orgnica como son losde la industria de alimentos y bebidas permiten que la digestin anaerobiaconstituya una buena alternativa para el tratamiento secundario, obteniendo altosporcentajes de remocin, aproximadamente de un 90% (Winkler, 1995).Materia Orgnica CH4 + CO 2 + H2 + NH3 + H2SFigura 2. Reaccin general de la digestin anaerobia Fuente: Schroeder, 1990Bsicamente en un reactor anaerobio cerrado, para evitar el contacto del aire, lamateria orgnica soluble y coloidal, se transforma en cidos voltiles que a su vez,se transforman en metano y CO2. Esos procesos fermentativos son mediados pordiferentes tipos de bacterias que llegan a producir un 65% de metano en el gasproducido, lo cual permite aprovecharlo para mantener la temperatura idnea de ladigestin.As el tratamiento anaerobio se puede operar en distintos sistemas, variando lascondiciones en el flujo de la corriente a tratar, los materiales de construccin y lossoportes de acuerdo a las caractersticas y los caudales tratados (Tabla 6).Tabla 6. Principales sistemas de tratamiento anaerobioSISTEMA FUNCIONAMIENTO REFERENCIAReactores de El sistema donde la biomasa no tiene soporte fsico yContacto mediante agitacin se favorece el contacto bacterias- Ramalho, 1991(CSTR) sustrato, evitando las sedimentaciones de slidos en el interior del reactor. Filtro En el interior del reactor un material de relleno acta de Anaerobiosoporte fsico para la biomasa, y el agua circula en el Fernndez, 1996interior en direccin ascendente.Reactores de En estos reactores los microorganismos se adhieren al Lecho Fijo medio inerte, que puede ser cualquiera de los medios Hernandez, 1992 13 34. usados en los lechos bacterianos. Se destacan reactores de lecho expandido, fundido y reciclado. Reactor Sistema a travs del cual el agua residual fluyeUASB ascencionalmente a travs del fango anaerobio Arrieta, 1998 alcanzndose la depuracin y la retencin de la biomasa por medio de los separadores de tres fases. (Agua fango gas)CSTR: Continually Stirred Tank Reactor UASB: Upflow Anaerobic Sludge BlanketUno de los sistemas anaerobios ms utilizado para el tratamiento de aguasresiduales es el sistema UASB (Upflow Anaerobic Sludge Banket), dicho sistemafue introduc ido a mediados de la dcada de los setenta por Lettinga ycolaboradores en la Universidad Agrcola de Wageningen (UAW) en Holandapara el tratamiento de aguas residuales industriales generadas de la industriaalimenticia (Orozco & Giraldo, 1986).En los aos 80 se reconoci el potencial de la aplicacin de la tecnologa UASBpara el tratamiento de aguas residuales domsticas e industriales en pases en vade desarrollo.En Colombia se ha llevado a cabo la implementacin de sistemas anaerobios detipo UASB en industrias productoras de levaduras (NABISCO ROYALCOLOMBIANA), con un 60% de remocin de DQO; embotelladora de bebidasgaseosas (con un 85% de remocin de DQO), industria cervecera (con un 80% deremocin de DQO), y efluentes de matadero y frigorfico (con un 75% deremocin de DQO)(Aldo & Magallana, 1999).En el campo cerveceroreconocidas industrias han implementado sistemas de tratamiento combinadosentre biolgicos, fsicos y qumicos que logran obtener eficiencias de remocin deDQO entre el 96 y el 98% obteniendo un efluente de alta calidad fisicoqumica ymicrobiolgica (Toquica, 1999).Este tipo de sistema no lleva ningn material de soporte de los microorganismos,pues la propia biomasa produce unos flculos o granos relativamente densos queactan de auto soporte. El sistema UASB se adapta muy bien al tratamiento deafluentes con alto contenido de materia orgnica, siendo empleado en casos14 35. donde la eliminacin o conversin de la misma en metano es el objetivoprincipal. Las partes ms de stacables del reactor UASB son el sistema de alimentacin, la distribucin del influente y el separador de fases. En este tipo de reactor el agua se reparte por toda la seccin inferior a travs de una capa densa de fango anaerobio atravesando sta en su movimiento ascensional, donde la DQO removida es convertida parcialmente en biogs (Figura 3). Campana colectoraDeflectorEfluente TolvaSistema de Recirculacion de lodosCorriente atratarReactorFigura 3. Reactor UASBFuente: Industria cervecera, 1999 En la parte superior del reactor se encuentra el separador que descarga el efluente tratado, el fango y el biogs. A medida que el biogs es separado y evacuado a travs del sistema de campanas colectoras que conforman el separador, se reduce la turbulencia restablecindose la tranquilidad y el fango pesado se decanta en el reactor (Metcalf & Eddy, 1995). El proceso de digestin anaerobia es afectado por mltiples factores como la temperatura, el tiempo de retencin, el pH, la composicin qumica del agua15 36. residual, la competencia de las metanognicas con las bacterias sulfato-reductoras,y la presencia de txicos; siendo el principal problema de este sistema laretencin de la biomasa dentro del reactor, trabajando con tiempos de retencinhidrulicos bajos (velocidades de agua elevadas). La actividad metanognicapotencial de dicha biomasa se ve principalmente afectada por aspectos fsicos dediseo (capacidad y tiempo de retencin, contacto biomasa-agua, inhibicin porretroalimentacin y compuestos txicos) del reactor que limitan su capacidad detratamiento. Capacidad de retencinEn los reactores UASB la retencin de la biomasa en el interior del reactor selogra por medio de los separadores de tres fases (agua, fango y gas) colocados enla parte superior. Si la velocidad del agua a travs del separador es demasiado alta,o a la altura del separador existe una gran turbulencia originada por una granproduccin debiogs, el efluente arrastra ms fango del que se crea en el interior del reactor, loque se traduce en una prdida paulatina de la biomasa y de la capacidad detratamiento (Arrieta, 1998).La mayor ventaja del UASB a travs de su diseo es que permite la retencin deuna gran cantidad de biomasa activa en comparacin con otros sistemasanaerobios, tolerando as altas descargas orgnicas. El flujo ascendente es uno delos principales factores para la formacin de lodo granular responsable de la altatasa de depuracin (Lettinga et al, 1990). Para el tratamiento de aguas residualesde industrias de bebidas se ha optado por la implementacin de sistemas UASBgracias a la habilid ad para retener grandes cantidades de biomasa debida a laadhesin de clulas bacterianas en grnulos de biomasa manteniendo un ambientenutricionalmente favorable dado el gran flujo de nutrientes que se presenta(MacLeod , 1990). Tiempo de retencinEl tiempo de retencin hidrulico (TRH), depende de las caractersticas ycondiciones de diseo, ste debe ser el suficiente para que se lleve a cabo elmetabolismo anaerobio bacteriano en el digestor. Los digestores que presentan un 16 37. crecimiento uniforme tien un TRH ms bajo que aquellos digestores que enpresentan un crecimiento disperso. En el caso de tanques de acidificacin se haencontrado un tiempo de retencin adecuado de 3 horas, y en los reactores hasta 6horas, cuando se trabaja con reactores de fases separadas (Polprasert, 1989). Contacto biomasa/aguaEl segundo aspecto limitante para la plena utilizacin de la capacidad de labiomasa en la eliminacin de la materia orgnica del agua residual es el contactofango/agua. Este contacto se mejora con una buena expansin o fluidificacin delmanto de fangos en el interior del reactor, as como una buena distribucin delinfluente sobre toda la seccin del reactor (Arrieta, 1998). Formacin y acumulacin de H2SLa presencia de sulfatos en aguas residuales estimula la actividad de bacteriasreductoras de sulfato (BSR) durante el tratamiento anaerbico de estos vertidos.La actividad de estas bacterias limita la produccin de metano al competir, poralgunos substratos comunes (Hidrgeno y Acetato), con las bacteriasmetanognicas, ya que stas utilizan el acetato como fuente de electrones (Smul& Verstraete, 1999). Presencia de compuestos txicosUn amplio rango de txicos son los responsables de fallas en el proceso dedigestin anaerobio. La inhibicin en el proceso es evidenciada en la reduccinde la produccin de metano y un aumento en la concentracin de cidos voltiles(Tabla 7).Tabla 7. Compuestos txicos COMPUESTOSEFECTOSREFERENCIA Oxgeno Inactiva enzimas claves en la actividad Wolfe, 1989 metanognica. AmonioDisminuye la retencin de slidos y Parkin, 1989 aumenta el tiempo de retencin. Concentraciones entre 1500-3000 g/l son txicas e inhibitorias de la actividad metanognica. Metales Pesados Inhiben la actividad metanognica,Parkin, 1989Pb+2,Cd + 2, Ni+2, cuando la afinidad del metal por el lodoZn+2, Cr +6disminuye.SulfuroSe difumina a travs de la membrana Rinzema, 1988 celular. Estos son txicos cuando los niveles exceden 150-200 mg/l. Acidos Grasos de Acidos como el caprlico, laurlico, Wolfe, 1989 17 38. cadena largamirystico y oleico, inhiben la actividad de las bacterias acetoclsticas.2.3.3. Tratamientos terciariosEste tipo de tratamientos complementa el tratamiento de las aguas residualescuando se requiere una depuracin mayor de la conseguida con los tratamientosprimarios y secundarios. Esta etapa del tratamiento incluye procesos especficoscomo precipitacin, adsorcin en carbn activo, oxidacin qumica, inyeccin conaire a vapor, intercambio inico, smosis inversa y elec trodilisis (Cepis, 1993)(Tabla 8).Tabla 8. Procesos de tratamiento terciarioPROCESOFUNCIONAMIENTOREFERENCIA FiltracinEliminacin de slidos arrastrados, el medio de filtracin puede ser arena, grava, antracita, u otro Hernandez, material adecuado.1992Adsorcin Concentracin de un soluto en la superficie de un slido, acumulndose una capa de molculas de Rozano, 1995 soluto en la superficie del slido por el desequilibrio de las fuerzas superficiales. Ozonificacin Oxidacin con ozono O3 para la eliminacin de compuestos orgnicos no saturados presentes en elRigola, 1989 AR, reduccin de la formacin de espuma.Cloracin Desinfeccin con cloro por la fuerte capacidad de oxidacin de iones metlicos y cianuros a productos Rozano, 1995 inocuos, por la reduccin de la DBO, y la eliminacin de colores y olores. Desinfeccin Exposicin a radiaciones UV con longitud de onda de Domnec et al., con UV254nm, es una alternativa efectiva para evitar los1999 efectos nocivos de la cloracin. AR: Agua Residual UV: UltravioletaLa importancia de la implementacin de los sistemas terciarios radica en lanecesidad de destruir agentes patgenos que signifique un grave riesgo sobre lasalud pblica. Los procesos de desinfeccin son esenciales como barrera entre losagentes causantes de enfermedades y el hombre. Los sistemas terciariosexistentes comprenden procesos fsico y qumicos.18 39. La cloracin es uno de los esquemas de desinfeccin mas utilizados como sistematradicional, en sus var iantes hipoclorito de calcio (estado slido), hipoclorito desodio (estado lquido) y cloro gaseoso, dado su fcil acceso y variedad de costos.La desinfeccin del cloro acta por la alteracin y ruptura de la pared celular,ocasionando la desintegracin celular (Bosch, 1993). Sin embargo el granproblema de la utilizacin de cloro para la desinfeccin de aguas residuales es laformacin de trihalometanos como cloroformo, diclorometano, bromoformo,1,2docloroetano; compuestos considerados carcingenos (Archer, 1992).La ozonizacin es uno de los sistemas de desinfeccin ms efectivos para laremocin de patgenos sin embargo dados los costos que puede significar suimplementacin no es usado ampliamente solo cuando se requieren efluentes dealta calidad (Kuo & Yamashita, 1999).El ozono es un agente fuertemente oxidante y es muy efectivo para la remocin deolor, sabor y color. Este oxidante es utilizado para la inactivacin de patgenos(bacterias y parsitos) y para la oxidacin de hierro y manganeso; compuestoscausantes del olor, sabor y color. En medio acuoso el ozono produce radicaleslibres que inactivan los microorganismos, afectando la permeabilidad, la actividadenzimtica y el DNA bacteriano (Ishizaki, 1984).Algunos efectos adversosrelacionados con el uso del ozono son los incrementos en la mutagenicidad convalores >3 mg/l, sin embargo esto puede contrarrestarse con filtros de carbnactivado (Matsuda, 1992).La desinfeccin con radiacin ultravioleta UV utiliza lmparas de mercurioencerradas en tubos de cuarzo para permitir la irradiacin bajo las corrientes deagua ejerciendo as un efecto germicida a 2.537 nm debido a que en los cidosnucleicos (ADN y ARN) microbianos son producidas mutaciones, impidiendo sureproduccin y causando as su destruccin. Una de las dificultades para laaplicacin de la radiacin ultravioleta consiste en calculo de la dosis necesaria aun flujo determinado para la desinfeccin del agua residual. Otras desventajasson los altos costos de mantenimiento y limpieza y en algunas ocasiones es19 40. necesario agregar cloro posterior. Sin embargo es eficiente en la inactivacin debacterias , virus y parsitos, no presenta problemas de olores, no requiere muchoespacio ni almacenaje de qumicos (Bitton, 1994).Otros sistemas terciarios son los de tipo fsico que consisten en microfiltracin yfiltracin por membranas, procesos de sedimentacin y coagulacin por agentesqumicos.Estos sistemas son mucho mas econmicos y pueden ser unaalternativa en los tratamie nto de aguas residuales, permiten la remocin departculas as como de parsitos y bacterias (Edzwald & Kelley, 1998).2.4. Metabolismo y bioqumica de la digestin anaerobiaLa digestin anaerobia se realiza en tres etapas en las cuales la materia org nica estransformada por la accin de microorganismos en 78% de biogs (mezcla de CH4+ CO2); 20% de materia orgnica degradada que contina en disolucin; y 1-2%en nuevos microorganismos (crecimiento anaerobio). La degradacin de materiaorgnica se realiza a travs de una serie compleja de reacciones bioqumicas quetranscurren tanto en paralelo como en serie (Fernndez, 1996).Las distintas reacciones bioqumicas que tienen lugar en el tratamiento anaerobiose pueden agrupar en 4 fases diferenciadas que incluyen hidrlisis, acidificacin,acetogensis y metanogensis (Figura 4). 20 41. MATERIA ORGANICAPROTEINAS CARBOHIDRATOSLIPIDOSHIDRLISIS AMINOCIDOSAZUCARESACIDOS GRASOSPRODUCTOS INTERMEDIARIOSPROPIONATO, BUTIRATO, LACTATOFermentacinOxidacin AnaerbicaACETATO HIDROGENOMETANOFigura 4. Metabolismo de la digestin anaerobiaFuente: Arrieta, 19982.4.1. HidrlisisLa materia orgnica en suspensin con estructura compleja se transforma encompuestos solubles por actuacin de exoenzimas. Las protenas sontransformadas en simples aminocidos, las grasas en glicerol y cidos grasos y loscarbohidra tos en azcares; esta degradacin se da con el fin de facilitar lapenetracin de sustratos al interior de la clula (Figura 5).Dado el alto contenido de hidratos de carbono (almidn y azcares) presente en elefluente cervecero, dicho polisacrido es atacado por el complejo de amilasasmicrobianas produciendo as sustratos ms asimilables por las poblacionesmicrobianas que intervienen en las etapas posteriores de la digestin anaerobia.21 42. Hidrlisis de Carbohidratos C6 H1 2O6 C4H 9OH+2CO 2+H2 O Glucosa Butanol Dixido de carbonoAguaC4H9OH + H2 O3CH4+ CO2+ H2 O ButanolAgua Metano Dixido de carbono Agua Hidrlisis de ProtenasCO(NH2 ) 2 + H2OCO2 + 2NH 3 + H 2S + 4(CH2 NH2.COOH) + 2H 2O AguaD. de carbono Amoniaco Sulfuro de H Agua4(CH2NH2.COOH) + 2H2O 3CH4 + 5CO 2 +4NH3 AguaMetano D. de carbono Amoniaco Hidrlisis de Grasas C 3H5(CH3.(CH2)1 6.COO)3 + 3H2 O C3 H5(OH) 3 + 3(CH 3.(CH2 )16 .COOH)Agua Glicerol 4(C3 H5(OH) 3) - 2H2O 7CH4+5CO2Metano D. de carbono12(CH3 .(CH2)16.COOH) + 3H 2O 52CH4+20CO 2Metano D. de carbono59CH 4 + 25CO2Metano D. de carbonoFigura 5. Reacciones bioqumicas durante la hidrlisis Fuente: Hernndez, 1992Durante el proceso de hidrlisis estn asociados microorganismos anaerobiospertenecientes a los gneros Bacteroides, Acetivibrio, Ruminococcus, Closttridiumy Anaerovibrio entre otros y microorganismos facultativos pertenecientes a losgneros Pseudomonas, Bacillus y mohos como Aspergillus sp y Penicillium sp(Speece, 1983).2.4. 1.1.Tanque de ecualizacin o igualacinEste se hace necesario cuando las variaciones en el flujo o composicin del aguaresidual son muy altas. La principal funcin de este depsito es regular el flujo deun desecho y homogenizar las caractersticas de los caudales a fin de dar inicio alproceso de transformaciones bioqumicas previas al tratamiento anaerobio.Adems es un sistema de amortizacin para altas descargas orgnicas,permitiendo mejorar la transferencia de (Carvajal, 1997). 22 43. 2.4.2. AcidificacinLas bacterias acidificantes transforman la materia orgnica disuelta aminocidos,azcares, y cidos grasos de cadena larga, en cidos grasos voltiles como el cidolctico, actico, propinico, y butrico principalmente, en funcin del sustratobase, y CO2 + H2 . As la cintica del proceso es rpida a pH bajo (5.8 6.2).Durante el proceso de acidognesis, estn bacterias fermentativas pertenecientes alos gneros Clostridium, Bacteroides, Lactobacillus, Acetivibrio entre otros yalgunos microorganismos facultativos que conciernen a los gneros Escherichia,Salmonella y Klebsiella, correspondientes a la familia Enterobacteriaceae.Este proceso es esencial para que se lleve a cabo la digestin anaerobia, pues laproduccin de dichos cidos libera compuest os simples como hidrgeno yacetato primordiales para las poblacionesmicrobianas presentes en losreactores (Figura 6).De igual manera previo a la entrada de los reactores es necesario un proceso deneutralizacin de los vertidos. Esta neutralizacin persigue eliminar la acidezmezclando vertidos de pH opuesto, de manera que los vertidos cidos seneutralizan por adicin de un lcali, en general cal, por razones econmicas,aunque a veces es necesario utilizar solucin concentrada de NaOH o Na 2CO 3, dereaccin ms rpida y que no pueden dar problemas de precipitacin de sulfato decalcio. El principal fin de esta neutralizacin es alcanzar un pH de 6.5 a 7.0ptimo para el crecimiento de las poblaciones metanognicas presentes en losreactores (Rozano, 1995).En la industria cervecera es llevado a cabo un proceso de neutralizacin a travsde gaseado con dixido de carbono o soda custica para ajuste del pH neutro, asmismo durante la etapa de acidificacin se lleva a cabo la adicin demicronutr ientes como Sulfato de magnesio heptahidratado, cloruro de calcio,cloruro frrico, sulfato de manganeso y macronutrientes como urea y cidofosfrico (Metcalf, 1998). 23 44. AA-Azcares-Ac.GrasosAc.Orgnicos + Alcoholes -Cetonas + Acetato + CO2 + H2 Actico, Frmico Propinico, Lctico Butrico, SuccnicoA.A: Aminocidos azufrados H2SFigura 6. Reacciones bioqumicas durante la acidificacinFuente: Bitton, 19942.4.3. AcetognesisEn esta etapa del proceso las bacterias acetognicas convierten los productos delas acidificantes en cido actico, hidrgeno y dixido de carbono; estas convivencon y dependen de las metanognicas ya que solo pueden metabolizar cuando lasmetanognicas o las sulfatoreductoras mantienen suficientemente baja laconcentracin de acetato y la presin parcial del hidrgeno en el lquido (Arrieta,1998) (Figura 7).Etanol + Ac.Propinico + Ac. ButricoAcido ActicoCH3 CH2OH + CO2 CH3 COOH + 2H2EtanolAc. ActicoCH3 CH2COOH + 2H2OCH3 COOH + CO2 + 3H2 Ac. Propinico Ac. Actico CH3 CH2 CH2COOH+ 2H 2O2CH3 COOH + 2H2 Ac. ButricoAc. ActicoFigura 7. Reacciones bioqumicas durante la acetognesisFuente: Bitton, 1994En el proceso de acetognesis estn asociados Syntrophobacter wolinii ySyntrophobacter wolfei (Boone et al, 1980), Syntrophomonas sp. (McInerney etal, 1981) y Syntrophus sp.2.4.4. MetanognesisEs el proceso final en donde las bacterias metanognicas producen CH4 a partir demezclas de acetato y CO2 + H2, este proceso tiene lugar en condicionesestrictamente anaerobias, a un pH ptimo de 7.0 y temperatura ptima de 35C. 24 45. La produccin de metano se lleva a cabo mediante dos rutas metablicas, lareduccin del dixido de carbono y el hidrgeno (metanognicas hidrogenoflicas)y la fermentacin del cido actico (metanognicas acetoclsticas) (Figura 8)(Bitton, 1994). Metanognicas Hidrogenofilicas CO 2 + 4H2 CH4 + 2H2OD. de carbono Hidrgeno Metano AguaMetanognicas AcetoclsticasCH COOH 3CH4 +CO2Ac. Actico Metano D. de carbono Figura 8. Reacciones bioqumicas durante la metanognesis Fuente: Hernndez, 1992El grupo de metanognicas se localiza al final de la cascada de nutrientes y son losencargados de convertir el CO 2 , H2 , y acetato a metano (MacLeod et al, 1990).Investigaciones realizadas por MacLeod et al (1990) en lodos de digestoresanaerobios , identificaron comoel principal metangeno hidroflicoMethanospirillum hungatei tambin se identific Methanobrevibacter sp, yMethanosarcina sp en pequeos agregados (Dubourguier, 1993).2.5. Sistema actual de tratamiento de aguas residuales de la cervecera enestudioLa planta de tratamiento de aguas residuales estudiada se encuentra ubicadadentro del rea de la planta de produccin de la industria cervecera. Cue nta conun tratamiento primario constituido por sistemas de desbaste de slidos y untratamiento secundario de tipo anaerobio con reactores de mezcla completaversin UAS presentados como ANAPULSE (reactor anaerobio de manto delodos pulsado).La llegada de los vertimientos a la planta proviene de dosgrandes corrientes; la principal, correspondiente al drenaje de tapas, maltera,cocinas, cavas, y casino, incluyendo aguas sanitarias; y la corriente que provienedel saln de envases y planta de llenado de latas, entra a la planta como unacorriente diferente (Figura 9).25 46. Sala de mquinas y calderasTapas y MalteriaSaln deEnvase CavasPlanta de CocinasCocinaNordonSteineker Llenado delatas Alcantarillado CasinoPlanta de Tratamiento de Aguas Residuales Figura 9. Origen de los vertimientos que llegan a la planta de tratamiento de aguas residuales 26 47. 2.5.1. Tratamiento primarioLa planta cuenta con un tratamiento primario en donde por medio de procesosfsicos como el desbaste por rejillas y tamices, se lleva a cabo la separacin deslidos de mayor tamao, y una posterior desarenacin en donde se retiran porsedimentacin arenillas, tierra diatomcea y en general slidos suspendidos.En vista que los vertimientos tratados en la planta, son recibidos en dos grandescorrientes; la corriente de tapas, maltera, cocinas, cavas, casino, y aguassanitarias sufre un procesos fsico de desbaste por tamices estticos; mientras quela corriente de envases y de la planta de llenado de latas sufre un desbaste portamices gruesos rotatorios, dado el tamao de los slidos a separar provenientesde esta corriente (tapas, colillas y etiquetas principalmente).2.5.2. Tratamiento secundarioEn el tratamiento secundario se lleva a cabo un proceso biolgico de tipoanaerobio, el cual involucra los procesos de hidrlisis, acidificacin, acetognesis,y metanognesis.2.5.2.1. Homogenizacin de caudalesPosterior al tratamiento fsico por desbaste y desarenacin la dos corrientes seunen al llegar al tanque de ecualizaci n, donde es llevada a cabo lahomogenizacin de caudales. Este tanque tiene una capacidad volumtrica de770m3, maneja un caudal promedio de 216m 3/h, un tiempo de retencin hidrulicade 3.6h y un pH que varia entre 6-10; condiciones dadas al momento del estudio(Figura 10).27 48. Envase -Planta de llenado de latasTamices gruesosCavas y Cocinas rotatorios TK. ECUALIZACINDESARENADOR Q= 216 m 3/h Volumen: 1680m 3 TRH= 7.8hTRH= 3.6h pH= 6-10 TK. ACIDIFICACINRecoleccin de CascarillaTAMIZADOBomba sumergibleMezclador sumergible TK. BOMBEO 86 m3TK. NEUTRALIZACIN 35 m3TRATAMIENTO PRIMARIO TRATAMIENTO SECUNDARIOFigura 10. Planta de tratamiento de aguas residuales en estudio Fuente: Industria cervecera, 1999 28 49. 2.5.2.2. AcidificacinEl proceso de acidificacin es llevado a cabo en un tanque cuyas condiciones deoperacin estn determinadas por una capacidad volumtrica de 1680m3 , untiempo de retencin hidrulica de 7.8 horas, y un pH entre 5.8 - 6.2. En esta etapadel proceso se lleva a cabo la adicin de micronutrientes como son sales de hierro,zinc, cobalto y molibdeno, al igual que macronutrientes como urea (Figura 10).Transcurrido el tiempo de retencin en este tanque el agua pasa por rebose altanque de neutralizacin a fin de controlar las condiciones de pH previo a laentrada a los reactores, esto se lleva a cabo mediante sensores de pH dispuestosen las tuberas, siendo controlado con adicin de soda custica hasta alcanzar unpH de 6.8 7.2.Posteriormente la corriente pasa por rebose al tanque de bombeo en dondesensores de flujo unidos a las tuberas facilitan la medicin del caudal.2.5.2.3. Proceso metanognicoPara llevar a cabo el proceso metanognico el sistema cuenta con cuatro reactoresanaerobios de mezcla completa de versin UAS de manto de lodos de lechopulsado con recirculacin de lodos desde un decantador lateral utilizando para elloel mismo biogs.Las condiciones de operacin de los reactores estn determinadas por unacapacidad volumtrica de 1620m 3, un volumen de reaccin de 655m3 , y dado quelos reactores operan por pulsos ma nejan un caudal promedio de 6080m3 cada 10minutos y tienen un tiempo de retencin hidrulica de 4 horas. Posteriormente elagua tratada se dirige hacia una canaletaParshall, de all es vertida alalcantarillado, donde tiene como cuerpo receptor el ro Bogot, siendo en parteutilizada para riego agrcola (Figura 11).La planta de tratamiento de aguas residuales cuenta con un sistema de eliminacinde olores en el cual el control del H2S producido en los tanques de ecualizacin,acidificacin, neutralizacin y bombeo, se realiza extrayendo el colchn de gas 29 50. formado en estos tanques y hacindolo pasar por una resina empacada la cualabsorbe el H2 S (Pabn, 1998).El biogs producido es llevado a travs de una tubera hacia una tea decombustin siendo regulado el caudal y la presin del mismo mediante ungasmetro.30 51. T. Neutralizacin T. de bombeo.T. Neutralizacin Temperatura:26 - 27 grados CpH: 7.17 Bomba sumergibleReactor 1 Reactor 2Volumen : 1620m 3V. de reaccin: 655m3 Canaleta PARSHALLFigura 11. Diagrama de los reactores de mezcla completaversin UASFuente: Industria cervecer a, 1999 31 52. 2.6. Microorganismos indicadores de la calidad del agua residualDentro de los organismos patgenos para el hombre que se transmiten por el aguase incluyen virus, bacterias y protozoarios, stos organismos se desarrollan en elintestino y abandonan al organismo en las heces. Entonces la contaminacin fecalde los suministros de agua puede ocurrir y si sta no es tratada adecuadamente lospatgenos penetran en un nuevo husped al consumir agua (Brock & Madigan,1999).Dado el impacto que pueden ocasionar los microorga nismos patgenos sobre lasalud pblica; recientes investigaciones se han dedicado a la deteccin rpida delos indicadores tradicionales como lo son los coliformes y otros organismos queactan como patgenos emergentes transmitidos por el flujo de agua en caso deser reutilizada para suministro directo en operaciones de limpieza oindirectamente en el riego de cultivos, lo que generara un alto riesgo decontaminacin para el hombre, representado en infecciones gastrointestinales,enfermedades transmitidas por alimentos que ha sido regados con aguas tratadas yen general el desencadenamiento de brotes epidemiolgicos por contacto condichos patgenos, afectando por ende la calidad de vida (Baker, 1998).Como consecuencia de la contaminacin fecal, las aguas residuales presentanregularmente una contaminacin con varios patgenos, incluyendo Salmonellasp., Helicobacter sp. , Listeria sp. , y Campylobacter sp. ; adems algunasinvestigaciones han mostrado la prevalencia de gastroenteritis en los trabajadoresde las plantas de tratamiento de aguas residuales en donde sntomasgastrointestinales y constantes dolores abdominales se han atribuido a la presenciade patgenos entricos en las corrientes tratadas (Kearney et al., 1993, Baker etal., 1999)Estudios realizados en sistemas de digestin anaerobia han demostrado lapresencia de bacterias entricas como E.coli, Salmonella typhimurium, Yersiniaenterocolitica, Listeria monocytogenes y Campylobacter jejuni tras tratamientosde tipo anaerobio, teniendo en cue nta que las aguas residuales tratadas incluan32 53. aguas sanitarias (aguas domsticas), siendo estas la principal fuente decontaminacin de origen fecal (Kearney et al, 1994).En los pases desarrollados el principal objetivo del tratamiento es la remocin demateria orgnica y nutrientes, pues una tifoidea o un caso de parasitismo sonexcepcionales. En cambio, en los pases en desarrollo, el objetivo prioritario detratamiento de las aguas residuales debe ser la remocin de parsitos, bacterias yvirus patgenos que ocasionan enfermedades endmicas (CEPIS, 1995).Las excretasylas aguas residuales contienen generalmenteelevadasconcentraciones de agentes patgenos, sobre todo en pases donde predominan lasenfermedades diarreicas y los parsitos intestinale s. Dada la importancia quereviste a nivel de salud pblica; es necesario mantener un sistema de vigilanciapara la evaluacin de microorganismos patgenos que pudieran desencadenarbrotes epidemiolgicos. Las aguas superficiales juegan un papel importante en latransmisin de agentes patgenos descargados a travs de las heces humanas yanimales. Estos agentes llegan a esta agua, provenientes de aguas residualesdomsticas e industriales y pueden retornar a los humanos por varias vas como eluso de esta a gua para recreacin, deportes, riego, as como agua potable (Tabla 9)(Khuder, 1998).Tabla 9. Microorganismos patgenos PATOGENOS CARACTERSTICAFOTOGRAFIARFERENCIABacilo Gram negativo de lafamilia Enterobacteriaceae, Le Minor, Salmonella sp. anaerobio facultativo, patgeno Bergeysen humanos causante de Manual 1984gastroenteritis y septicemia.Bacilo Gram positivo, aerobio yanaerobio facultativo, habitantede aguas residuales, suelo y Seeliger &Listeria sp ensilajes, esta asociada con Jones,enfermedades de riesgo severo Bergeyscomo septicemia, cefalea y Manual 1984meningitis33 54. Coco Gram positivo, es laespecie ms patgena de lafamilia Micrococaceae, capaz deKoneman, Staphylococcus producir dolores abdominales,1993 aureus vmito, diarrea y nauseas. Bacilo curvo gramnegativo, microaerbico, se transmite al Brock, 1993 hombre por los alimentosSebald & Campylobacter contaminados o por aguas Veron, residuales y superficiales no Bergeys sp. sometidas a cloracinManual 1984Es evidente que la reutilizacin de aguas residuales representa un alto riesgo tantopara la salud pblica como para los trabajadores del sistema de depuracin, ya quela exposicin a microorganismos patgenos y a sustancias txicas es ms elevadaen estos casos. Auque el contacto con agentes patgenos que generen peligro en lasalud de la poblacin no se refiere tan slo a la ingestin del agua residualdepurada o al contacto con la piel o mucosas, pues en los sistemas de reutilizacinpueden resultar afectadas diversas matrices ambientales, entre las cuales sedestaca el aire, las aguas subterrneas, la tierra y los vegetales regados con aguastratadas. (CEPIS, 1995)Los principales patgenos encontrados en las aguas residuales hacen referencia alos causantes de enfermedades gastrointestinales, como Salmonella y E.coli, puesen Amrica Latina y en el Caribe estas figuran entre las diez primeras causas demuerte (Ynez, 1994).Algunas investigaciones realizadas recientemente en Mxico muestran lapresencia de Salmonella sp. en diferentes sitios de una planta de tratamiento deaguas residuales y la presencia de dicha bacteria en los operadores de la planta,dado que a principios de 1972, en Mxico se presento una epidemia de tifoideaocasionada por la ingesta de agua contaminada procedente de un canal destinadoal riego agrcola con aguas residuales. En vista de que las enfermedadesinfecciosas como salmonellosis y fiebre34 55. tifoidea son enfermedades con mortalidad relativamente alta, se han relacionadocon la presencia de Salmonella sp. en aguas residuales empleadas para riego, dadoque esta bacteria en estado de resistencia o vida vegetativa sobreviveextraordinariamente a los sistemas de digestin anaerbica (Garza, 1999).Es importante tener en cuenta que la calidad final del efluente depende en granmanera del tratamiento que se le de al agua, pues los tratamientos previosmediante rejas o dilaceracin no tiene ningn efecto en el contenido de patgenosen agua residual, al igual que sistemas de tratamiento como la digestin anaerobia,los cuales no han sido diseados para la remocin de patgenos comoCampylobacter sp. y Listeria sp. pues las facultades adaptativas de estas bacteriasa las condiciones anoxignicas les permiten sobrevivir al tratamiento (Curtis,1999).Los tratamientos con lodos activados tienen realmente poca efectividad en laremocin de patgenos, mientras que los estanques o lagunas para el tratamientode aguas residuales son capaces de conseguir cua lidades microbiolgicassuficientemente buenas con tiempos de retencin de 15 a 30 das, ofreciendo asbuenas condiciones para la sedimentacin de protozoos y helmintos.A pesar de esto para la eliminacin completa y continua de organismos patgenosen aguas residuales es necesario implantar sistemas de tratamiento terciario quecomplementen los tratamientos biolgicos; siendo la cloracin uno de losesquemas de desinfeccin mas ampliamente utilizados.2.7. Legislacin sobre vertimientos2.7.1. Legislacin internacionalEl tratamiento de aguas residuales ha empezado a centrarse en los problemas desalud pblica relacionados con la descarga al medio ambiente de contaminantesqumicos y biolgicos, causando impactos medioambientales producidos por losvertidos de aguas residuales. Por esta razn se ha hecho necesaria laimplementacin de legislaciones estrictasque establezcan parmetros que se35 56. ajusten a las condiciones locales, teniendo en cuenta los factores epidemiolgicos,socioculturales y ambientales; con el fin de que los pases puedan promulgar unalegislacin racional para controlar el aprovechamiento de las aguas residuales(OMS, 1989).En cuanto a estndares internacionales la OMS establece los aspectos sanitariosdel uso de aguas residuales en el informe tcnico 778 de 1989; as mismos pasescomo Mxico poseen la norma oficial mexicana NOM-001-ECOL de 1996, queestablece los limites mximos permisibles de contaminantes en las descargas deaguas residuales en aguas y bienes nacionales.En Inglate rra la agencia ambiental controla la regulacin de descargas de aguasresiduales en aguas costeras, superficiales y aguas subterrneas a travs delEnvironmental Quality Standards.En pases como Estados Unidos existen leyes a nivel estatal como en el estado deVirginia donde existe el Water Quality Standard, Cap. 260, Seccin 160, Agency25 controla la calidad de los vertimientos excretados en cuerpos de agua. Lasnormas del departamento de salud pblica del estado de California establecenlineamientos ms estrictos para la calidad de agua residual con fines de riego.(NPDES, 1996) (Tabla 10)Tabla 10. Legislacin internacionalINSTITUCINNORMAS REFERENCIAO PAISOMS Establece un limite permisible de 1000coliformes OMS, Informefecales/100ml para las verduras consumidas regadas778. 1989con aguas residuales tratadas.El departamento de salud pblica del estado de CEPIS-OMS- Estados Unidos California permite un total de 23 0 2,2 OPS,1997coliformes/100ml de agua segn el cultivo regado y elmtodo de riego empleado.El ministerio del medio ambiente en Ontario decreta Ontario Ministrycomo limites permisibles DBO 5 15 mg/L max. OD of the Canad 2 mg/L max.Environment,SS 15 mg/L max. 1978Coliformes Fecales 200/100ml max.JapnDBO5 20 mg/L max.SS 70 mg/L max Tamaki, 1980 Coliformes Fecales 30/100ml max pH5- 10 Coliformes Fecales 1000-NOM-001-2000/100ml (NMP)ECOL de 1996 Mxico Temperatura 40C Parsitos 1 huevo de helminto/litro de aguaDBO5200mg/L36 57. 2.7.2. Marco legal colombianoEn Colombia la resolucin 1074 del 26 de Octubre de 1997 por la cual seestablecen estndares ambientales en materia de vertimientos y el Director delDepartamento Tcnico Administrativo del Medio Ambiente DAMA en uso de susfacultades legales, en especial las conferidas en el Artculo 66 de la Ley 99 de1993, el decreto 673 de 1995 y el Artculo 10 del Acuerdo 19 de 1996,consideran: Que el decreto 1594 de 1984, reglamenta los usos del agua y el manej de los oresiduos lquidos. (Tabla 11) Que todo vertimiento, adems de las disposiciones contempladas en el artculo82 del Decreto 1594 de 1984, deber cumplir con las normas que sobre estosse establezcan. Que segn lo establecido en los artculos 113 y 120 del decreto 1594 de 1984las personas naturales y jurdicas que recolecten, transporten y disponganresiduos lquidos, debern cumplir con las normas de vertimiento y obtener elpermiso correspondiente. Que el artculo primero del Decreto Distrital 673 de 1995, dispone que elDAMA es la autoridad ambiental dentro del permetro urbano del DistritoCapital.Tabla 11. Concentraciones mximas permisibles para verter a un cuerpo de agua y/o red de alcantarillado pblico segn la resolucin 1074 del DAMA PARAMETROEXPRESADA COMO NORMA (mg/l)ArsnicoAs (mg/l)0.1Bario Ba (mg/l)5.0CadmioCd (mg/l) 0.03CarbamatosAgente activo0.1*CianuroCN (mg/l) 1.0ZincZn (mg/l)5.0CloroformoExtractode ECC (mg/l)1.0carbnCu (mg/l) 0.25Cobre Fenol0.2Compuestos fenlicosConcentracin de agente activo0.05*Compuestos organoclorados Concentracin de agente activo 0.1*Compuestos organofosforadosCr + 6 (mg/l) 0.5Cromo hexavalenteCr total (mg/l) 1.0Cromo total (mg/l)1000DBO5 Dicloroetileno1.0 37 58. DicloroetilenoConcentracin de agente activo N.D. * *Difenilpolicl rados o(mg/l)2000DQO (mg/l)100Grasas y aceites Mn (mg/l)0.II2Manganeso Hg (mg/l) 0.02MercurioHg (mg/l)N.D. * *Mercurio orgnico Ni (mg/l)0.2NiquelUnidades 5 9pH Ag (mg/l) 0.5Plata Pb (mg/l)0.1Plomo Se (mg/l)0.1Selenio SS (mg/l)2.0Slidos sedimentablesSST (mg/l) 800Slidos suspendidos totalesSulfuro de carbono1.0Sulfuro de carbono (mg/l)1.0Tetracloruro de carbonoTetracloruro de carbono (mg/l)1.0Tricloroetileno Tricloroetileno (mg/l)700 mg/L CaCO3) 800 estandar alcalinidad 700 UNIDADES 600 500 400 ( F terica Rechazo Ho2. Comparacin Mltiple de Scheff Nivel de Significancia = 0.05 Estadstica de PruebaS = Scv(a - 1) FTerica Scv =CM Error 1 + 1nKnl Regla de decisin Si Diferencia > S Rechazo Ho*4. Anlisis de correlacin de las variables Fsico-qumicas con los recuentosmicrobianos.Para los anlisis de correlacin se trabaj con un nivel de confianza del 95% (pvalor 0,05). Regla de Decisin si p-valor < 0.05 Rechazo Ho**Tabla 23. Niveles de correlac in de las variables fsico-qumicas con los recuentosmicrobianos en las etapas del tratamiento ETAPA DEL PARMETR HETERTROFO COLIFORME HONGOTRATAMIENTOSSOS AGV -0.20071-0.17900.0401 Ecualizacin(24)2 (24) (24)0.53183 0.57790.9016 Alcalinidad0.19080.0386-0.0132(24) (24) (24)0.46350.90510.9676 112 133. pH-0.46350.0651 -0.2960 (24) (24) (24)0.12910.8407 0.3503 DQO -0.08810.1213 0.0703 (24) (24) (24)0.78540.7072 0.8281 AGV -0.03290.1562 0.1749 (24) (24) (24)0.19490.4661 -0.0329 Alcalinidad -0.00900.1994 0.2354 (24) (24) (24) Acidificacin0.35120.3502 -0.0090 pH-0.17540.4614 -0.1466 (24) (24) (24)0.06550.3395 0.1563 DQO -0.3820 -0.2038 -0.2986 (24) (24) (24)0.4122 0.04030.4942 PH 0.0175 -0.0658 -0.1196 (24) (24) (24)0.94860.8086 0.6591Salida DQO0.27560.1744 -0.0485 (24) (24) (24)0.30160.5182 0.85851. Nivel de Correlacin 2.Nmero de muestras3. p-valor.4. Comparacin de la proporcin de crecimiento por bacteria para cada Tanque Nivel de Significancia = 0.05 Estadstica de Prueba Z =P1 - P2 p q1 + 1n1n2dondep = n1 P1 + n2P 2 q = 1 +P n1 + n2Regla de decisin SiZcal > Zk/2 Rechazo Ho113 134. ANEXO 4Datos Numricos Obtenidos1. Recuentos MicrobianosDIAS DEHETERTROFOS COLIFORMESMOHOS Y LEVADURAS MUESTREO Ecualizacin AcidificacinSalida EcualizacinAcidificacinSalidaEcualizacin Acidificacin Salida 141x10 522x10 4 - 35x10 1 23x10 3- 90x10 252x10 3- 216x10 520x10 6 - 34x10 6 69x10 5- 39x10 617x10 6- 5 397x1097x10 8 - 36x107 91x10 6- 92x10 843x10 8- 8 450x1012x10 9 - 28x109 15x10 9- 60x10 852x10 8- 512x105 15x10 5 - 24x10 5 42x10 8- 62x10 710x10 7- 627x10 722x10 9 - 23x10 9 54x10 6- 11x10 787x10 6- 6 749x1012x10 5 - 28x107 13x10 6- 10x10 790x10 6- 8 828x1013x10 10- 66x106 13x10 7- 19x10 11 17x10 7- 967x10 10 65x10 1023x10514x10 9 14x10 1080x10 250x10 11 13x1013 12x10 2131010x1010x10 1299x10921x10 7 14x10 8 24x10 715x10 11 10x10 8 61x10 4121166x1014x10 1444x10 1342x105 25x10 8 38x10 611x109 10x1010 11x10 41211x10 13 10x10 1358x10 1138x10 7 29x10 7 31x10 777x10 821x10 8 12x10 4101324x1030x10 1016x10930x109 23x10 9 18x10 810x10 10 23x10 7 54x10 6111418x1029x10 1128x10 1028x106 12x10 8 15x10 926x109 15x10 8 97x10 41524x10 11 24x10 1126x10 1026x10 9 20x10 8 14x10 810x10 996x10 8 70x10 21624x10 14 15x10 1022x10979x10 9 19x10 1112x10 816x10 11 19x10 1020x10 6121728x1028x10 1049x10 1220x10 6 10x10 9 13x10 751x10 12 34x10 9 83x10 5101850x1070x10 1119x10 1127x10 10 20x10 1027x10 870x10 12 26x1010 18x10 81928x10 12 54x10 1141x10 1167x10 1150x10 1141x10 11 69x10 12 66x10 1098x10 5122013x1096x10 1162x10910x108 20x10 1019x10 723x10 13 22x1011 56x10 7122143x1023x10 1222x10 1114x10 10 11x10 9 25x10 517x10 11 12x10 9 90x10 52218x10 12 14x10 1025x10 1121x10 9 32x10 1247x10 796x10 13 16x10 1161x10 5112311x1025x10 1010x10 1065x10 1035x10 9 22x10 850x109 32x10 9 50x10 5112464x1014x10 1083x10 1015x10 10 20x10 1030x10 812x10 12 76x1010 75x10 5 115 135. 2. Logaritmo de los Recuentos MicrobianosDIAS DEhetertrofos COLIFORMESMOHOS Y LEVADURAS MUESTREO Ecualizacin Acidificacin Salida EcualizacinAcidificacin Salida Ecualizacin Acidificacin Salida 1 6,61 5,34 - 2,544,36 - 3,95 4,72 - 2 6,20 7,30 - 7,536,84 - 7,59 7,23 - 3 6,99 9,99 - 8,567,96 - 9,96 9,63 - 4 9,7010,08 -10,45 10,18 - 9,78 9,72 - 5 6,08 6,18 - 6,38 9,623 - 8,79 8,00 - 6 8,4310,34 -10,367,73 - 8,04 7,94 - 7 7,69 6,08 - 8,458,11 - 8,00 7,95 - 8 9,4511,11 - 7,827,11 -12,28 8,23 - 911,8311,81 6,36 10,13 11,15 3,90 12,7014,11 3,081014,0213,0111,008,329,15 8,38 12,18 9,00 5,791113,8215,1614,648,62 9,4 7,58 10,0411,00 5,041214,0414,0112,768,588,46 8,499,89 9,32 5,081311,3811,4810,20 10,48 10,36 9,26 11,00 8,36 7,731412,2612,4611,457,459,0810,18 10,41 9,18 5,991512,3812,3811,41 10,439,30 9,15 10,00 9,98 3,851615,3811,1810,34 10,90 12,28 9,08 12,2011,28 7,301713,4511,4513,697,30 108,11 13,7110,53 6,921811,7012,8512,28 11,43 11,30 9,43 13,8511,41 9,261913,4512,7312,61 12,83 12,7012,61 13,8411,82 6,992013,1112,9810,79 9 11,30 8,28 14,4112,34 8,752113,6313,3612,34 11,15 10,04 6,40 12,2310,08 6,952213,2611,1512,40 10,32 13,51 8,67 14,9812,20 6,792312,0411,4011,00 11,81 10,54 9,34 10,7010,51 6,702412,8111,1511,92 11,18 11,30 9,48 13,0811,88 6,88116 136. 3. Datos Obtenidos de los Registros Fisico-quimicos DIAS DE ECUALIZACIN ACIDIFICACINSALIDAMUESTREO DQOpH AGVAlkalinidadDQO pHAGVAlkalinidadDQOpHmg O2 /L CaCO3/Lmg O2 /L CaCO3/Lmg O 2/L12131 8.49 2119 5.993753436177.222247 7.59 2286 5.93199439692 7.1432092 8.95 1976 6.07360304731 7.0542441 9.21 2170 5.66393261930 7.0652441 9.93 2938 6.34676918976 7.1462275 9.74 1619 6.24333478938 7.2671246 7.01 1324 6.93540597615 7.0281869 6.62 2102 5.51450518631 7.0392726 8.96 2102 5.535104799457.8 102102 6.72 1815 5.84445354681 6.99 112141 6.77 2071 5.97481497729 7.07 121545 6.95 1625 6.02445534689 7.02 132204 6.17 135 622 1572 5.864033722216.8 142104 6.57 154 381 1742 5.78408367225 6.85 152359 7.72 104 346 1889 6.015156954126.9 162779 7.2556 895 1492 6.456307562156.9 1753687.4 232 441 2484 5.81378655402 6.78 181886 6.98 153 471 1944 5.66447680342 6.88 191212 6.45 102 639 1394 6.21397584376 6.93 202642 7.39 103 364 2109 5.81273429339 6.77 2123296.6 210 365 2660 6.17471739339 6.74 222219 8.04 168 910 1504 5.64684747269 6.88 232560 9.4786 697 1559 6.27308623484 6.74 241729 7.23 115 339 1769 5.77321483235 6.77 X2276.96 7.68 134.83 539.171927.71 5.98 435.08 535.50543.046.99 DS 774.071.1451.28 209.67403.720.32 118.70 166.97253.680.23 117 137. ANEXO 5.Perfil Bioqumico de Microorganismos IdentificadosBACTERIASMicroorganismo %PRUEBAS BIOQUIMICAS Identificado(*)ONPG ADH LDC ODC CIT H2 S URE TDA INDVP GEL GLU MAN INO SOR RHA SAC MEL AMY ARA OX NO2Burkolderia94.0+- - ++--+-+ +- + + + - + + ++ + -cepaciaEnterobacter 86.8+- + + - -- - -+- + + + +++ + ++ - +aerogenesEnterobacter 91.1+ +- ++-- - ++- + + - +++ + ++ - +sakazakiiEnterobacter 99.9+ +- - - -- - -+- + + - -+- - ++ - -cancerogenusEnterobacter 99.0+ ++ ++-- - -+- + + - +++ + ++ - +cloacaeEscherichia coli 96.1+- + - - -- - +-- + + - + - - + ++ - -Escherichia95.7+ +- - - -- - -+- + + - -+- + ++ - -vulnerisKlebsiella 97.6+- + -+-+ - -+- + + + +++ + ++ - +pneumonieKlebsiella 92.4+- + - - -- - --- + + + +++ + ++ - +terrgenaPantoea sp.85.5-- - - - -- - --- - - - -++ + ++ - -Pseudomonas sp 75.0-- - ++--+--- + + - - - + - - -- +Serratia ficaria 98.4 + -- - + --- -+ ++ + - +++ + ++ - +Pseudomonas96.0 - +- - + --- -- -+ + - --- + -+ + -fluorecensSerratia 74.8 + +- + + -- +-- ++ + + + - + - ++ - +liquefaciensStenotrophomonas 88.3 + -- + + -- +-- ++ - - - - - - - -- -maltophilia (*)PORCENTAJE DE CONFIANZA DE LA PRUEBA118 138. LEVADURASMicroorganismo %PRUEBAS BIOQUIMICAS Identificado(*)o GLU GLY 2KG ARA XYL ADO XLT GALINO SOR MDG NAG CEL LAC MAL SAC TRE MLZ RAFCandida99.3 -+ - - - - - - - -- - - - - - - - - -glabrataCandida87.8 -+ + -++ - + ++ + +++ -++ + + +guillermondiCandida krusei 99.5 -+ -+ ++ + - + -+ -++ +++ - - +Candida88.5 -+ ++- + + + + -+ - - - -++ + + -lusitaniaeCryprtococcus99.5 -+ -+ ++ + - + -+ -++ +++ - - +laurentiCryptococcus 99.8 -+ ++ +- - + ++ + + - - -++ + - +neoformansCryptococcus