Propuesta Tratamiento de Aguas de La Planta de La Empresa Queseria de Mi Sin Ti

 

 

Forma: TG 001 Versión: 01-2006

FUNDACIÓN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA Facultad de Ingenierías Programa de Ingeniería Química ANTEPROYECTO

PROGRAMA: Ingeniería Química. NÚMERO DE RADICACIÓN:  ESTUDIANTE 1

 APELLIDOS: González Rivera NOMBRES:

Leidy

CÓDIGO:

6141249

TEL.: E-MAIL:

3197591757 [email protected]

PROYECTO: PROPUESTA DE UN SISTEMA PARA EL TRATAMIENTO TR ATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA EMPRESA FOOD & DRINKS DRINKS ALIMENTOS SAS A NIVEL LABORATORIO  PALABRAS CLAVE:  Aguas residuales, industria lactea, limpieza, tratamiento de aguas, test de jarras. ÀREA DE INVESTIGACIÓN: Ambiental

COBERTURA DEL PROYECTO: Lacteos Food & Drinks Alimentos SAS – SAS – I I semestre 2020

CAMPO DE INTERÉS: Idustria lactea EMPRESA SOPORTE TÉCNICO-FINANCIERA: Food & Drinks Alimentos SAS EJECUTIVO REPRESENTANTE DE LA EMPRESA: Luis Fernando Sanchez  ORIENTADOR: Elisabeth Torres  1

 

 

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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Colombia cuenta con una gran oportunidad de crecimiento en la industria láctea, ésta actualmente representa aproximadamente el 24,3% del PIB agropecuario del país, produciendo alrededor de 7.000 millones litros de leche anuales. Las industrias lácteas tienen un alto consumo de agua potable y debido a la inadecuada disposición final en general de los vertimientos generados, se han presentado pr esentado problemas de salubridad y calidad del agua en algunas zonas del país aun sabiendo que la mayoría de estos se dirigen a los diferentes tipos de cuerpos de agua y causan contaminación al suelo y vida acuática. En especial las ind industrias ustrias productoras de de derivados rivados lácteos son una fuente de contaminación considerable debido a que sus efluentes son ricos en materias carbonosas, nitrogenadas (proteínas) y especialmente lactosa que contribuye al aumento de la DBO. La empresa Colombiana Food & Drinks Alimentos SAS se encuentra ubicada en la Variante Cota, fabrica y comercializa quesos maduros, semimaduros, frescos, yogures griegos, arequipe y mantequilla clarificada. Produce actualmente 17 variedades de quesos donde se destacan los siguientes: colby, tilsit, siete cueros, bufala, pera, cottage, entre otros. Cuenta con una recepción semanal de 1000 Litros de Leche proveniente de la zona Sopo ubicado en Cundinamarca Asi mismo, tiene una produccion mensual de queso 400 Kg/mes, yogurt 80 kg/mes, arequipe 10 kg/mes y Mantequilla clarificada 20 kg/mensual. Por otro llado, ado, el consumo de ag agua ua potable mensual es de 50 m3. La empresa no posee actualmente con ningún sistema de tratamiento de aguas por lo cual toda el agua usada para la desinfección, limpieza de los equipos, la planta y el lacto suero generado se están desechando directamente al desagüe, estas aguas se conectan entre si, en la planta de aguas destinada por el municipio.

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El municipio de Cota tiene actualmente con la planta de aguas residuales ubicada en la vereda de El Rozo, tal como indica la empresa de servicios públicos de cota se realizan labores de mantenimiento y aplicaciones de bacterias digestoras para bajar la cantidad de materia orgánica contaminante y así reducir el numero de colonias de coliformes descargadas al rio. La empresa EMSERCOTA S.A exige a todas las empresas productoras de la zona, realizar un análisis cuidadoso de sus desechos que van directamente al sistema de acueducto y alcantarillo para garantizar que la planta de aguas residuales no se colmate. Dada esta problemática si las empresas no tratan correctamente sus efluentes líquidos, se ven afectados los habitantes de la zona ya que pueden generarse plagas y malos olores y por otro lado puede tener sanciones que van desde cierre temporal o permanente de la empresa tal como aparece descrito en la Ley 1333 de 2009 Por lo anterior, el tratamiento de aguas residuales es una parte fundamental de la gestión ambiental de cualquier empresa , ya permite permi te dar cumplimiento a la normativa y condiciones permitidas de cada factor expuestas en la Resolución 0631 de 2015. Por esto nace la necesidad de plantear un desarrollo para el sistema de tratamiento de aguas de la empresa Food & Drinks Alimentos SAS. Por ultimo, para el desarrollo del proyecto se plantean las siguientes preguntas: como pregunta principal se tiene ¿Cuáles son las condiciones de diseño para el tratamiento de aguas residuales de la empresa Food & Drinks Alimentos SAS? y como preguntas especificas ¿Cuáles son las características del estado actual del agua proveniente del lavado de la planta y sus principales residuos?, ¿Cuáles son las especificaciones técnicas de la alternativa seleccionada para llevar a cabo el sistema de tratamiento de aguas residuales? Y por ultimo ¿Cuáles son los costos de inversión del proceso?

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ANTECEDENTES “Las aguas residuales pueden residuales pueden definirse como las aguas que provienen del sistema de abastecimiento de agua de una población, después de haber sido modificadas por diversos usos de actividades domesticas, industriales, y comunitarias”. (Mara, 1976) Esta agua se puede caracterizar según el tipo de origen y su principal contaminante entre los que se destacan solidos suspendidos, compuestos orgánicos biodegradables, microorganismos patógenos, nutrientes, metales pesados, etc. Especialmente en las industrias lácteas se ha puesto mucha atención en sus vertimientos de aguas directas al desagüe ya que contienen un gran numero de contaminantes inorgánicos, orgánicos y/ o biológicos que generan grandes problemas ambientales donde se destacan la perdida de la vida acuática, presencia de organismos patógenos, polución térmica, entre otros. Tal como menciona Jairo Romero en su estudio titulado “Acuitratamiento por lagunas de estabilización”  (1995) los principales retos en la industria láctea son la disminución de BBO5, DQO y solidos suspendidos. Los vertidos residuales de las industrias de derivados lácteos provienen principalmente de la limpieza de equipos y superficies, aguas de refrigeración, condensados y restos de leche y lacto suero; para poder plantear un sistema de tratamiento de aguas es necesario realizar una revisión bibliográfica, se presenta a continuación: El articulo titulado “Dairy industry wastewater sources, characteristics characteristics & its it s effect on Enviroment” escrito en India en el año 2013 por Bharati S.Shete, realiza una

revisión de los procesos envueltos en este proceso de producción y así mismo que procesos tienen un efecto en el agua residual. r esidual. En primera instancia permite reconocer la tecnología utilizada, los diferentes procesos donde se destacan recepción de la materia prima, pasteurización, producción de queso en general y sus derivados que tienen como resultante diferentes efluentes con diferentes características 4

 

 

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fisicoquímicas. Luego caracteriza los efluentes y asi mismo da un panorama de los diferentes efectos para el medio ambiente de esta agua residual sin tratamiento de acuerdo al cuerpo de agua a analizar. Por ultimo, hace una revisión de los parámetros máximos establecidos por el gobierno Hindú para poder realizar el descargue de este efluente. Este articulo aporta una visión general de los diferentes procesos involucrados, tipos de efluentes contaminantes y sus efectos medioambientales; esto permite reconocer los procesos que aportan a la contaminación y donde se debería focalizar el análisis para poder plantear una solución. El articulo titulado: “Tratamiento de aguas residuales de la industria láctea por electrocoagulación”  escrita por A. Arango Ruiz y L.F. Garces en la Corporacion

Universitaria Lasallista, muestra como estos efluentes líquidos sin tratamiento es un foco de contaminación al contener residuos alcalinos y químicos, por ejemplo las sustancias limpiadoras contienen tenso activos que pueden llegar hasta el 10% de BQO y por su generación de espuma dañan las plantas acuáticas a cuáticas y matan los peces. Los álcalis mas usados como detergentes son la Sosa Caustica, el Carbonato de Sodio y el Metasilicato Sódico: estos aportan entre un 50 al 130% de Nitrógeno a las aguas residuales. En este caso el tratamiento de agua fue tratado por medio de electrocoagulación, el foco de análisis a nivel laboratorio fue pH, BQO, conductividad eléctrica, grasas y aceites. Se uso como electrodo de sacrificio (ánodo) el hierro y como cátodo el aluminio. El principal objetivo fue encontrar el mayor porcentaje de remoción de DQO desestabilizando las partículas contaminantes que se encuentran suspendidas o disueltas por medio de una corriente eléctrica en el agua, esto se logro a un pH de 5, para densidad de corriente (J) de 43,23 A/M2 se logro 93,99% remoción y para 32,43 A/m2 se logro 75,73% remoción con un tiempo de proceso de 15 min. El aporte de este articulo radica en dar a conocer una alternativa poco usada para la descontaminación y descomposición del agua residual de las empresas lácteas, demostrando así que la electrocoagulación puede ser una tecnología que tiene una 5

 

 

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capacidad de remoción de demanda bioquímica de oxigeno entre 70-90% dependiendo de las condiciones de operación. En tesis titulada: “Desarrollo de una propuesta para un sistema de tratamiento del agua residual de la empresa de lácteos IBEL” publicado por Laura Marcela

Bulla y Elsa Natalia Torres, realiza en primera instancia la caracterización del agua por medio del Laboratorio Quimicontrol donde se logra evidenciar que no están los cinco parámetros determinantes dentro de los limites establecidos por la norma. Dado esto se procede a seleccionar las alternativas para el tratamiento de aguas que mejoraran cada parámetro, escogiendo así como pre tratamiento: trampa de grasas, como tratamiento primario: floculación, f loculación, coagulación, neutralización y como tratamiento terciario: filtración. Luego de realizar la pre experimentación experimentación logran determinar que que es necesario realizar una segunda propuesta ya que se sigue incumpliendo con la cantidad de BQO y DBO del agua y para esto es necesario añadir la oxidación con peróxido de sodio dentro de los tratamientos primarios, dando como resultado valores que se encuentran dentro de lo establecido por la Resolución 631 de 2015 para los l os 5 parámetros estudiados. El estudio de esta tesis permite tener un panorama mas especifico de las tecnologías que se pueden implementar de acuerdo a los resultados dados en la caracterización del agua donde se parte desde lo convencional hasta lo particular como fue en este caso la oxidación como tratamiento primario. En la tesis titulada: “Desarrollo de una propuesta de mejora para la planta de

tratamiento de aguas residuales de la empresa de lácteos INVERSIONES FASULAC LTDA” escrito por Miguel Angel Leiton y Paula Andrea Sedano en la

Universidad America, estudia en primera instancia la planta de tratamiento de aguas que cuenta la empresa la cual esta compuesta por tanque de recepción, trampa de grasas, tanque de bombeo como tratamiento preliminar y como tratamiento primario: coagulación, floculación, sedimentación y flotación; sin embargo en el muestreo del 6

 

 

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agua de logra evidenciar que incumple con 3 parámetros fundamentales tales como DBO, DQO y grasas y aceites. Para poder darle solución a esta problemática plantearon tres alternativas de mejora: modificación de la clarificación (coagulaciónfloculación-sedimentación) e intercambio iónico Dentro de la primera etapa se llevaron a cabo las siguientes siguientes etapas: neutr neutralización, alización, clarificación y filtración y posteriormente el intercambio iónico para que al finalizar cada uno de los parámetros cumplieran con lo establecido por la norma. La comparación de técnicas y métodos son útiles para conocer las ventajas y desventajas que tiene cada uno con el fin de elegir el mejor método que proporcione una solución a la problemática de manera eficaz y sea rentable para la empresa. Por ultimo, la tesis titulada “Desarrollo de una propuesta de mejora en el sistema

de tratamiento de aguas residuales (PTAR) de lácteos Levelma, Municipio Cajica” se realizo un análisis a la planta de tratamiento de aguas instalada la cual

cuenta con un pre-tratamiento y tratamiento primario donde se utilizan trampas de grasas y tanques de floculación-coagulación respectivamente. En la caracterización del agua se pudo observar que presenta índice altos en la presencia de cloruros, pH, DBO, DQO y solidos suspendidos y sedimentables. Luego de analizar 3 alternativas planteadas, se concluye que la mas apta para llevar a cabo está compuesta en primera instancia por el cambio de jabones y desinfectantes, luego por el pre tratamiento donde el agua del de homogenización tanque entra a una rejilla de cribado que retiene los solidos de tamaño de partícula mas grande. Esta agua se envía al tanque de clarificación donde se retiran las grasas de mayor densidad. En cuanto al tratamiento primario se realiza la neutralización del pH y un test de jarras para determinar el coagulante y floculante mas eficaz. Por ultimo, se lleva a cabo el tratamiento secundario donde el agua es enviada a un sistema de lodos activados, allí la materia orgánica presente es oxidada por un cultivo microbiano micro biano y por ultimo se lleva a un sedimentador donde se separan los lodos resultantes del tratamiento para que pueda ser vertida directamente al alcantarillado. 7

 

 

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El aporte de este proyecto de grado, es proporcionar otro tipo de metodología contenido dentro el tratamiento secundario, lodos activados, el cual se realiza con el fin de disminuir los índices de DBO y DQO por medio de procesos biológicos en este caso aerobios.

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JUSTIFICACION La industria láctea en especial al tener procesos de limpieza y desinfección diaria, debe utilizar grandes cantidades de agua potable; los principales residuos cuentan con una carga orgánica considerable especialmente por la presencia de lactosa y diferentes proteínas. Después de que esta agua vertida sale de la planta por el desagüe entra en contacto con los diferentes cuerpos de agua canalizados por departamentos que desembocan en los principales ríos y mares del país. Por esto que nace la necesidad de generar una propuesta para un sistema de tratamiento de aguas, con el propósito de darle una correcta disposición al agua vertida para la empresa Food & Drinks Alimentos SAS, esta finalidad trae grandes ventajas como tener una imagen corporativa amigable con el medio ambiente, lograr la certificación ambiental ISO 14000, obtener un desarrollo exponencial y poder ingresar a empresas representativas en el país para así tener un reconocimiento a nivel nacional. El papel del ingeniero químico es indispensable para el desarrollo del proyecto dado que tiene la capacidad de diseñar procesos o mejoras que pueden ser implementados por las diferentes industrias, dado que cuenta con los conocimientos necesarios en operaciones unitarias, caracterizaciones fisicoquímicas, fenómenos de transporte, ingeniería financiera. Todos estos aspectos le permiten identificar los factores que influyen en la variables a estudiar, para finalmente proponer diferentes alternativas en la resolución del problema. Esta labor esta completamente ligado con un compromiso social y ambiental que son importantes para su desarrollo ético y profesional.

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OBJETIVOS Objetivo general: Desarrollar una propuesta para el sistema de tratamiento de aguas residuales de la empresa Food & Drinks Alimentos SAS, productora de derivados lácteos

Objetivos específicos: 1. Diagnosticar el estado actual del agua residual proveniente proveniente de los proceso procesoss productivos de la empresa Food & Drinks Alimentos SAS 2. Seleccionar la a alternativa lternativa para el tratamiento de ag aguas uas residuales teniend teniendo o en cuenta la revisión bibliográfica realizada 3. Determinar las es especificaciones pecificaciones técnicas de la alternativa seleccionada 4. Establecer la viabilidad financi financiera era de la alternativa seleccionada

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DELIMITACION El presente proyecto tiene como principal objetivo plantear una propuesta para un sistema de tratamiento de aguas, proveniente en gran numero por la desinfección y limpieza de los equipos en la empresa Food &Drinks Alimentos SAS, con la posibilidad de que esta pueda o no ser implementada por la empresa. El trabajo se ejecutara mediante un desarrollo teórico-experimental, con la ayuda de la revisión bibliográfica se analizara la mejor alternativa a llevar cabo por la empresa basándose en la caracterización del agua, la capacidad de instalación, costos e inversión. Se debe tener en cuenta que esta experimentación se hará a nivel laboratorio y tendrá una duración de cuatro a seis meses. Para esta propuesta se realizara la caracterización del efluente por medio de un laboratorio externo el cual se encuentra capacitado para describir los parámetros que no cumplen basándose en la Resolución 631 de 2015. Luego de obtener los resultados se podrá determinar la técnica mas adecuada a implementar, cabe resaltar que el proyecto se compromete a tratar en la medida de lo posible solo tratamientos primarios y terciarios, solo en caso de necesitarse, dado que la planta cuenta actualmente con trampa de grasas como tratamiento preliminar. Con esto se quiere decir que no consideraran tratamientos secundarios que involucran tratamientos biológicos ya que la empresa no cuenta con el espacio ni infraestructura para desarrollarlo. Por otro lado, se debe aclarar que para el desarrollo del proyecto solo se tendrá en cuenta el agua saliente de la trampa de grasas ubicada dentro de la misma, no analizara ningún otro efluente proveniente de otro proceso involucrado en la producción. La finalidad del proyecto es una propuesta por esto no llegara a la implementación a escala industrial, ya que esto dependerá de la carga contaminante del efluente, por consiguiente se debe dar una correcta disposición en primera instancia del lacto suero 11

 

 

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producido actualmente que corresponde aproximadamente a un 70% del total de la leche tratada.

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MARCO TEORICO 1. Marco teórico 1.1 Leche Leche es el producto integro y fresco de la ordeña de una o varias vacas, sanas, bien alimentadas y en reposo, exenta de calostro y que cumpla con las características físicas y microbiológicas establecidas, tal como menciona el manual de composición y propiedades de la leche, FAO. Es uno de los alimentos mas completos por su alto valor nutritivo1. Esta compuesta principalmente por agua, grasa, proteínas, carbohidratos (lactosa), calcio, sal y minerales . Tiene un contenido aproximado de 93,1% agua, 4,9% lactosa, 0,9% proteínas, 0,6% cenizas, 0,3% grasas y 0,2% 0, 2% acido láctico.

1.2 Fuente hidrica El agua es el compuesto mas abundante en la naturaleza y determinante en los procesos físicos, químicos y biológicos. Este recurso cubre el 71% de la superficie de la tierra gracias a que esta presente como océanos, casquetes polares, glaciares, mares, ríos, lagunas, aguas superficiales y subterráneas. Colombia en especial cuenta con extensa red fluvial gracias su ubicación en la zona tropical que alberga la presencia de altas montañas, extensas sabanas y selvas húmedas2. Sin embargo, al ser una de las riquezas nacionales se han generado efectos en la calidad del agua por la incorporación de residuos solidos y líquidos generados por las industrias y comunidad en general.

1 Definicion,

composición, estructura y propiedades de la leche. Universidad Nacional Abierta y a Distancia. Disponible en: http://infolactea.com/wpcontent/uploads/2016/01/301105_LECTURA_Revision_de_Presaberes.pdf 2  El agua. Garcia, M. Verdugo, N. Guzman, H. Marin, R. Vargas, O. O. Documentacion ideam. Disponible en: http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/000001/cap4.pdf

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1.3 Agua residual El agua eliminada después de usarse se descarga como agua residual la cual ha tenido varias alteraciones fisicoquímicas ya que contiene una gran variedad de solidos suspendidos y sustancias deletéreas que la afectan3. Las sustancias contaminantes se pueden agrupar como físicos, químicos y biológicos. En primer lugar, los contaminantes físicos se puede clasificar como materia flotante, sedimentable y como pequeñas partículas. En segundo lugar, los contaminantes químicos son caracterizados por alterar la conformación física y química de los componentes que están en contacto entre si, dentro de ellos se encuentran metales pesados, halógenos, ácidos, gases tóxicos, etc. Y por ultimo, consideran los contaminantes biológicos como microorganismos que pueden degradar la calidad de los diferentes recursos. Pueden dar lugar a enfermedades en los diferentes seres vivos.

1.4 Contaminación en la industria láctea Las industrias lácteas producen una gran cantidad de aguas residuales con una carga orgánica considerable, la mayoría del agua potable usada en los diferentes procesos de producción se convierte finalmente en agua residual. Esta agua se evalúa con cinco indicadores: demanda bioquímica de oxigeno, demanda química de oxigeno, solidos suspendidos, solidos totales y pH. Cuando se presenta un alto alt o índice de DBO y DQO se presenta una disminución del contenido de oxigeno lo que afecta directamente los ecosistemas presentes en la vida acuática. Por eso los vertimientos sin tratamiento de las industrias lácteas se convierten en un foco contaminante importante al contener además residuos alcalinos usados en la desinfección de equipos4.

3 Contaminantes

emergentes en aguas y posibles tratamientos. (2012). Gil, M. Soto, A. Usma, J. Disponible en http://www.scielo.org.co/pdf/pml/v7n2/v7n2a05.pdf en http://www.scielo.org.co/pdf/pml/v7n2/v7n2a05.pdf 4 Reduccion de la contaminación en agua residual industrial láctea utilizando microorganismos beneficos. (2013). Corpas, E. Herrera, O. Disponible en http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1692-35612013000100007

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Por otro lado, se encuentra el lacto suero que representa aproximadamente un 7080% del volumen de la leche procesada, este se separa de la leche cuando se coagula y contiene proteínas con un valor nutritivo mayor al de la caseína. Por eso al arrojarlo directo a desagüe sobresatura de proteínas y lactosa, las vías de alcantarillado y cuerpos de agua, que se transforman en microorganismos que tienen la capacidad de cambiar las condiciones fisicoquímicas, produciendo así cambios medioambientales significativos. 1.1.5 Tratamiento de aguas residuales El tratamiento de aguas residuales tiene como propósito remover todo tipo de contaminantes presentes, es una combinación de procesos químicos, físicos y biológicos que se clasifican en cuatro grandes grupos: 1. Pre tratamiento 2. Tratamiento primario 3. Tratamiento secundario 4. Tratamiento terciario

1.1.5.1

Pre tratamiento

El pre tratamiento consiste en separar solidos gruesos que pueden provocar taponamiento. Algunos de ellos son cribas, tamices, rejillas, desarenadores, trampas de grasas, entre otros. Por ejemplo la trampa de grasas tiene como función recoger o separar las grasas y aceites presentes en el agua para luego ser tratada por otro método. Consta de tres compartimientos donde el agua canalizada entra al primero y se dirige al segundo por la parte inferior para eliminar todo el material menos denso que se encuentra en la superficie, el segundo compartimiento se encarga de eliminar el material mas denso que se encuentra en el fondo para luego salir por el tercer compartimiento por la parte de arriba. El funcionamiento se encuentra ilustrado en la Figura 1.

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Fuente: Ecodena Mexico 1.1.5.2

Tratamiento primario

Es un proceso de remoción de solidos suspendidos, aceites, grasas, metales y coloides por medio de procesos fisicoquímicos como por ejemplo neutralización, coagulación, floculación, sedimentación, oxidación y flotación. I.

Oxidación: Proceso fisicoquímico basado en el cambio de la estructura química de los contaminantes mediante el uso de un oxidante como por ejemplo el radical hidroxilo (OH).

II.

Sedimentación: Se utiliza para retirar los solidos suspendidos en el agua, se realiza pendiente la diferencia de peso de las partículas solidas y liquidas presentes. Este proceso se puede utilizar en varias partes del proceso de tratamiento, por ejemplo la sedimentación discreta, con floculación y por zonas. La primera se lleva a cabo en los desarenadores ya que las propiedades físicas no cambian. La sedimentación con floculación tiene cambios en la densidad y velocidad de precipitación, un ejemplo donde se lleva a cabo es en clarificadores primarios. La tercera forma una masa total que diferencia la fase liquida y solida, se encuentra presente en los lodos activados y floculos de alúmina5. 

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 Ramalho RS. Tratamiento de aguas residuales. España: Reverté S.A; 1993. https://books.google.com.co/books?id=30etGjzPXywC&lpg=PP1&dq=tratamiento%20de%20aguas 1993.  https://books.google.com.co/books?id=30etGjzPXywC&lpg=PP1&dq=tratamiento%20de%20aguas %20residuales&hl=es&pg=PR4#v=onepage&q=tratamiento%20de%20aguas%20residuales&f=true.   %20residuales&hl=es&pg=PR4#v=onepage&q=tratamiento%20de%20aguas%20residuales&f=true.

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III.

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Neutralización: Es un tratamiento en el cual se basa en (1) homogenizació homogenización n que consiste en mezclar las corrientes que pueden ser acidas o alcalinas, se utiliza frecuentemente para reducir las variaciones de DBO del efluente, y (2) para controlar el pH que consiste en adicionar sustancias acidas o básicas para neutralizar la corriente

IV.

Coagulación: Es el proceso donde los componentes que se encuentran en suspensión o dilución son desestabilizados gracias a que se logra superar las fuerzas que lo mantienen estable. Para lograr esto se deben agregar coagulantes y coadyuvantes que se clasifican como orgánicos e inorgánicos (Hernández, 1990). Algunos de ellos se presentan a continuación a. Inorgánicos: Se clasifican como sales simples y sales prehidrolizadas 1. Sales de Aluminio Aluminio:: Dentro de las sale saless simples se encu encuentran entran Sulfato de  Alúmina, Aluminato Sódico y Cloruro de Alu Aluminio. minio. Por otro lado lado,, en las sales polimerizadas (prehidrolizadas) está el Cloruro de Polialuminio, Sulfato de Polialuminio y Silicato-Sulfato de Polualuminio. 2. Sales de hierro: Se encuentran Sulfato Ferroso, Sulfato Férrico, Cloruro Férrico, Sulfato Poli férrico, etc. Cabe resaltar que los coagulantes mas utilizados para el tratamiento de aguas residuales son los inorgánicos y mas específicamente las sales presentadas anteriormente. (Gillberg, 1990). Para poder tener una gran cantidad de floculos formados y obtener los resultados esperados existe una ventaja de las sales polimerizadas sobre las simples. b. Orgánicos: Estos coa coagulantes gulantes son característicos por tener un gran peso molecular, estos pueden ser de origen natural y sintéticos. sintét icos.

Por ultimo, los coadyuvantes coadyuvantes son agentes auxiliares de la coagulación ya que actúan sobre los elementos que causan interrupción y favorecen la unión de floculos

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haciéndolos mas pesados y con esto mejora la sedimentación (Aguilar, MI; Saenz,J; 2002)6  V.

Floculación: Este proceso se encuentra intrínsecamente relacionado con la Coagulación ya que al agitar las partículas, estas crecen de tamaño y por lo tanto aumentan su peso molecular lo que favorece para tener una mejor sedimentación como se expuso anteriormente. Un factor importante en este proceso es la velocidad de agitación, debe ser lenta para que permita la formación de floculos de manera eficiente. ef iciente.

1.1.5.3 Tratamiento Secundario Este tipo de tratamiento tiene como función principal degradar el material para que se encuentre disuelto y pueda ser sedimentado fácilmente en floculos biológicos, la mayoría de estos son macronutrientes como por ejemplo el Nitrogeno y Fosforo 7. Dentro de este tipo t ipo encontramos la laguna de aireación, lodos activados y proceso de oxidación total.

1.1.5.4

Tratamiento terciario

Es un tratamiento usado para eliminar los contaminantes aun presentes en el agua residual y que no fueron retirados previamente por ningún tratamiento usado; al usarlos se garantiza la calidad del agua vertida. I.

Filtración: Se utiliza un medio poroso para poder retirar las partículas que se encuentran suspendidas en el agua tratada, estas sustancias también

6 Ramalho

RS. Tratamiento de aguas residuales. España: Reverté S.A; 1993. https://books.google.com.co/books?id=30etGjzPXywC&lpg=PP1&dq=tratamiento%20de%20aguas 1993. https://books.google.com.co/books?id=30etGjzPXywC&lpg=PP1&dq=tratamiento%20de%20aguas %20residuales&hl=es&pg=PR4#v=onepage&q=tratamiento%20de%20aguas%20residuales&f=true.   %20residuales&hl=es&pg=PR4#v=onepage&q=tratamiento%20de%20aguas%20residuales&f=true. 7 

C. M. Lopez-Vazquez, G. Buitrón Méndez, F.J. Cervanes Carrillo, H.A. Hernández García. Tratamiento

biológico de aguas residuales: Principios, modelación y diseño. 1st ed. Londres: IWA Publishing;

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pueden ser coloidales. Como resultado se obtiene una corriente permeada (depurada). II.

Intercambio ionico: En este proceso los iones se encuentran unidos a grupos funcionales en la superficie del solido y se intercambian por iones de una superficie diferente en solución por medio de fuerzas f uerzas electrostáticas. Con este tipo de tratamiento se puede mejorar la dureza del efluente. Existen dos tipos de intercambio ionico, el catiónico y anionico En el catiónico es común utilizar metales y amonio ya que contienen iones positivos. En el anionico consiste en desplazar un ion negativo por otro 8

III.

igual . Osmosis inversa: El agua es forzada a pasar por una membrana que es permeables al disolvente e impermeables al soluto. En este caso el agua asciende hasta que alcanza el equilibrio. El autor Ramalho en su libro titulado “Tratamiento de aguas residuales”   la define como el paso espontaneo de un disolvente desde una solución diluida hasta otra mas concentrada a través de la membrana. 1.1.6 Parámetros evaluados por la norma para la industria láctea

1.1.6.1

DBO (Demanda bioquímica de oxigeno)

Se define como la cantidad de oxigeno necesario para poder oxidar la materia organica e iones inorgánicos presentes en el agua residual bajo condiciones de tiempo y temperatura9.

8  ROMERO

ROJAS, Jairo Alberto. Purificació Purificación n Del Agua. 2 da. ed. Bogotá D.C.: Escuela colombiana de ingeniería, 2000. p. 355 9588060664. 9 https://www.academia.edu/5104248/Anexo_IX._Aguas_Residuaes_y_Tratamiento_de_Efluentes_Cloacale

s

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1.1.6.2 DQO (Demanda química de oxigeno) Es la cantidad de oxigeno que requieren los microorganismos para degradar la materia organcica en una solución acida de permanganato o dicromato de potasio10.

1.1.6.3

SDT (Solidos disueltos totales)

Se encuentra clasificado como un contaminante secundario, es la suma de los minerales, metales y sales disueltas en el agua. Se espera que este valor no supere 150 mg/L para las aguas de alcantarillado de las empresas productoras de lácteos. Este tipo no pueden ser removidos por un filtro tradicional sino mas pequeñas que 2 micrones11.

1.1.6.4

SSED (Solidos sedimentables)

Se define como la cantidad de solidos que se sedimentan a largo de un tiempo, se encuentran medidos en mg/L. Una de las metodologías es un cono de Imh Imhoff. off. Para cada tipo de industria Colombia los parámetros permitidos se encuentran en la Resolucion 631 de 2015.

2. Marco legal Cuando se trata de aguas residuales el principal objetivo es disminuir la carga contaminante para que esto no afecte de manera drástica a los cuerpos de agua y habitantes en general. Para esto, es necesario establecer a nivel legal varias normas, decretos y resoluciones que permitan tener control en los desagües generados, la

10

 Anexo IX. Aguas residuals y tratamiento de efluentes cloacales. Echeverry. J Disponible en

https://www.academia.edu/5104248/Anexo_IX._Aguas_Residuaes_y_Tratamiento_de_Efluentes_Cloacales

11 Alcalinidad,

ph y solidos disueltos totales. Sigler, A, Bauler, J. Disponible en http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:qEYZKwb_fpkJ:region8water.colostate.edu/PD Fs/we_espanol/Alkalinity_pH_TDS%25202012-11-15-SP.pdf+&cd=2&hl=es&ct=clnk&gl=co

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entidad Colombiana encargada de esto es el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible (MADS).

2.1 Decreto 3930 de 2010 “Por el cual se reglamenta parcialmente el Título I de la Ley 9ª de 1979, así como el Capítulo II del Título VI -Parte III- Libro II del Decreto-ley 2811 de 1974 en cuanto a usos del agua y residuos líquidos y se dictan otras disposiciones” disposiciones”12. Este decreto clasifica las aguas y sus diferentes usos, habla sobre las restricciones de los vertimientos y parámetros que afectan la calidad del agua.

2.2 Resolución 631 de 2015 “Por lo cual se establecen los parámetros y los valores limites limite s máximos permisibles en los vertimientos puntuales a cuerpos de agua superficiales y a los sistemas de alcantarillado publico y se dictan otras disposiciones”

13

. En el Articulo 12

específicamente se muestran los parámetros para la industria productora de lácteos, los cuales se deben tener en cuenta en la caracterización y se presentan a continuación:

Tabla 1. Parámetros y valores limites máximos permisibles en los vertimientos de industrias lácteas

12

Parámetro

Unidades

Valor

pH

Unidades de pH

6,00 a 9,00

DQO

mg/L O2

450,00

 Ministerio

de Ambiente y Desarrollo. DECRETO 3930 DE 2010. http://www.corpamag.gov.co/archivos/normatividad/Decreto3930_20101025.pdf

Disponible

en:

6.2.2 Resolución 631 de 2015. 13

 Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. Resolución 631 de 2015 Disponible en: http://www.aguasdebuga.net/intranet/sites/default/files/Resoluci.n%200631%20de%202015Calidad%20vertimientos.pdf .

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DBO5

mg/L O2 

250,00

SST

mg/ L

150,00

SSED

mg/ L

2,00

Grasas y aceites

mg/ L

20,00

Cloruros (Cl-)

mg/ L

500,00

Sulfatos (SO42-)

mg/ L

500,00

Fuente: Ministerio de Ambiente y Desarrollo. Resolución 0631 de 2015. Articulo 12. 2.3 Decreto 1076 de 2015 “Por medio del cual se expide el Decreto Único Reglamentario Del Sector Ambiente y Desarrollo Sostenible” se encuentra la reglamentación básica para los vertimientos de agua residual.

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METODOLOGIA El presente trabajo de grado se desarrollara de manera teórica y experimental para un sistema de tratamiento de aguas residual con la finalidad de disminuir la carga contaminante de las aguas generadas por la empresa FOOD & ALIMENTOS SAS proveniente de los procesos de producción de derivados lacteos. En la primera parte del proyecto se debe realizar una caracterización del agua residual generada por los procesos operativos, limpieza y desinfección de todos equipos usados para la fabricación de quesos, yogures y demás productos lacteos. Esta primera etapa será elaborada por el laboratorio QUIMICONTROL, donde en el reporte entregado estará cada uno de los parámetros establecidos por la norma, expuesto expresamente en la Resolución 631 de 2015 (Articulo 12). Estos parámetros son pH, DBO, DQO, Solidos suspendidos totales (SST), Grasas y aceites. Las técnicas comúnmente utilizadas para poder analizar los parámetros mencionados son electrometría, incubación cinco días, reflujo abierto, gravimetría y extracción Soxlet, con los resultados generados se podrá dar inicio a la segunda parte del proyecto que se encarga de seleccionar la alternativa para realizar el respectivo tratamiento. Para realizar esta selección se deben tomar muestras nuevamente del agua proveniente de la planta, una de las alternativas que será evaluada de manera arbitraria es Coagulación-Floculación, la cual se lleva a cabo por el test de jarras. Dentro de esta selección se establece un diseño para poder ser evaluada a nivel laboratorio, esto se debe determinar de la siguiente forma: 1. Diseño experimental para determinar concentraciones de cada reactivo (Coagulante / Floculante) 2. Cantidad de muestra 3. Velocidad de agitació agitación n de cada jarra 23

 

 

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Según la revisión bibliográfica encontrada una posible implementación del primer factor expuesto es analizar tres tipos de reactivos para cada alternativa y variar la concentración de floculante y dejando fijo el coagulante, con esto se podrá determinar los reactivos con mayor remoción de carga contaminante. Otras alternativas usadas para tratamientos de aguas en empresas lácteas son oxidación, neutralización, filtración, intercambio iónico; estos serán evaluados posteriormente según el caso. Luego de establecer la mejor alternativa, se prosigue a realizar nuevamente una revisión bibliográfica para poder determinar las especificaciones técnicas para todos los equipos e uso de los reactivos, esto se evalúa en base a tres factores principales: dimensionamiento, donde se calcula volumen y área, capacidad de instalación, teniendo presente el flujo de operación, temperatura y tiempo; por ultimo se define el tipo de material a usar, en base a sus características y costos. En cuanto a los reactivos para determinar la dosificación, se debe determinar el volumen, la cantidad y concentración que se utilizara en cada operación, esto debe realizarse de manera simultánea. Finalmente se debe realizar el diseño del proceso con sus respectivos diagramas, en el cual se especifican las corrientes tanto de entrada como de salida, composiciones, equipos y operaciones unitarias; los diagramas usados para esto son diagramas de bloques y diagrama di agrama PFD. Por ultimo, se debe realizar el análisis costo-beneficio de la alternativa seleccionada; esta información es útil para la empresa para poder determinar internamente la implementación de la misma a escala industrial. Se debe en primera instancia cotizar con diferentes empresas los equipos y reactivos con el fin de escoger la mejor en cuanto a calidad, costo y disposición. En cuanto a los costos de operación se debe tener en cuenta algunos costos variables como mantenimiento, requerimiento energético y mano de obra en cada caso. Para finalizar este estudio, se debe analizar por medio de un indicador financiero donde se evidencie el beneficio económico para la empresa. 24

 

 

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a) General

b) Objetivo 1

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c) Objetivo 2

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d) Objetivo 3

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e) Objetivo 4

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TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCION OBJETIVOS 1. GENERALIDADES 1.1 DESCRIPCION DE LA EMPRESA 1.2 PROCESO DE PRODUCCION DE LAS TRES LINEAS PRINCIPALES 1.2.1 Proceso de producción de quesos 1.2.1.1 Quesos frescos 1.2.1.2 Quesos maduros 1.2.1.3 Quesos semimaduros 1.2.2 Proceso de producción de yogures griegos 1.2.3 Proceso de producción de mantequilla clarificada 1.3 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 1.3.1 Pre tratamiento 1.3.2 Tratamiento primario 1.3.3 Tratamiento secundario 1.3.4 Tratamiento terciario 1.4 PARAMETROS EVALUADOS POR LA NORMA 1.5 NORMATIVIDAD COLOMBIANA

2. DIAGNOSTICO 2.1

FUENTES GENERADORAS DEL AGUA RESIDUAL

2.2

BALANCE HIDRICO

2.1.1 Fuente de suministro del agua potable 2.1.2 Redes de aguas residuales 29

 

 

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2.1.3 Agua de consumo en general 2.1.4 Agua residual generada 2.1.5 Balance general del agua 2.2 DISPOSICIÓN ACTUAL DEL VERTIMIENTO 2.3.1 Comportamiento de pH, caudal, temperatura y tiempo 2.3 REVISION DE LA NORMATIVA COLOMBIANA VIGENTE 2.3.1 Parámetros de evaluación para las empresas lácteas 2.3.2 Descripción del muestreo 2.3.3 Caracterización del agua 2.3.4 Análisis de los p parámetros arámetros críticos del vertimiento

3

SELECCION DE LA ALTERNATIVA PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA LA EMPRESA FOOD & DRINKS ALIMENTOS SAS

3.1 PLANTEAMIENTO DE LAS ALTERNATIVAS A IMPLEMENTAR 3.1.1 Parámetros a tener e en n cuent cuenta a en la selec selección ción 3.1.2 Alternativas de selección 3.2 EVALUACION DE LA(S) ALTERNATIVA(S) SELECCIONADA(S) A NIVEL LABORATORIO. 3.2.1 Test de jarras / Coagulación- Floculación

4

REQUERIMIENTOS TECNICOS DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA

4.1 CALCULOS DE LOS RESPECTIVOS REACTIVOS 4.2 CALCULOS RESPECTIVOS DE EQUIPOS 4.2.1 Dimensionamiento de los equipos 4.2.2 Condiciones de operación 4.2.3 Funcionamiento de los equipos

5

ANÁLISIS DE COSTOS

5.1 COSTOS DE INVERSION 5.2 COSTOS DE OPERACIÓN

6 30

CONCLUSIONES

 

 

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7 8

RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFIA

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ANEXOS

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CRONOGRAMA

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PRESUPUESTO

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BIBLIOGRAFIA Presupuesto / Ruta critica Crear WBS (Descomposicion de trabajo hasta los elementos minimos) / Objetivos específicos en las diferentes actividades a desarrollar Estimacion de recursos: Horas dedicadas al proyecto de cada persona, prueba, material, insumos,entre otros WBS Chart Pro : PROGRAMA

Como presentar Caratula transparente Contra caratula morado 1. Portada: guía metodológica drive Foto: Seria 2. Carta presentando el anteproyecto: g guía uía metodológica esta el formato (D (Drive) rive) FIRMADA 3. Planteamiento d del el problema (diagnostico, pr pronostico, onostico, co control ntrol y formulacion) 4. Antecedentes 5. Justificacion 6. Objetivos 7. Delimitacion 8. Marco referencia 9. Metodologia (Prosa, WBS, tabla de ccontenido ontenido de la tesis e en n general) 10. Cronograma 37

 

 

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11. Presupuesto 12. Bibliografia 13. Formato aprobación anteproyecto: EN PDF APARTE (COPIA PARA CADA JURADO) 14. Anexos ( CARTA EMPRESA, CARTA DIRECTOR)

Presentacion 15 min(POWER PONIT EXCEPTO MARCO REFERENCIA) // NORMAS APA O ICONTEC Objetivos: diapositiva completa 4 sustentaciones por dia

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BOGOTÁ D.C., 17 Septiembre 2019 SEÑORES COMITÉ DE TRABAJOS DE GRADO FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA:INGENIERÍA QUÍMICA UNIVERSIDAD DE AMÉRICA CIUDAD

Referencia: Presentación de la propuesta Respetados Señores:

En cumplimiento del Procedimiento de la Facultad para la Elaboración de Trabajo de Grado nos permitimos presentar para los fines pertinentes la Propuesta del Trabajo de Grado que lleva por título:

PROPUESTA PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA EMPRESA FOOD & DRINKS ALIMENTOS ALIMENTOS SAS A NIVEL LABORATORIO

La empresa soporte Técnico-Financiera es: Food & Drinks Alimentos SAS

 Atentamente, Firmas:

Leidy Gonzalez Rivera Codigo: 6141249

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BOGOTÁ D.C., __________ de Noviembre de 2018 SEÑORES COMITÉ DE TRABAJOS DE GRADO FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA: INGENIERÍA QUÍMICA UNIVERSIDAD DE AMÉRICA CIUDAD Respetados Señores:

En

mi

calidad

de

____________________________________________

de

la

Empresa

 __________________________ comunico a Uds. Que estamos enterados de la propuesta de Investigación que lleva por título: PROPUESTA PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA EMPRESA FOOD & DRINKS ALIMENTOS ALIMENTOS SAS A NIVEL LABORATORIO  y que tiene como objetivo general: Desarrollar una propuesta para el sistema de tratamiento de aguas residuales de la empresa Food & Drinks Alimentos SAS, productora de derivados lácteos, a nivel laboratorio. Presentada por la Estudiante: LEIDY GONZALEZ RIVERA, y que estamos dispuestos a apoyar con todo el soporte Técnico (equipos, herramientas e indumentaria) y financiero (compra de materia prima, análisis de laboratorio) a fin de que este Proyecto logre los resultados esperados por los Investigadores, la Universidad América y nuestra Empresa.

Cordialmente,

 ________________________________ Nombre: Cargo en la Empresa 41