Tesis Final Raul Paez

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5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. REDISEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA LA INDUSTRIA LÁCTEA PROLECA LTDA CARTAGENA. RAÚL LUIS PÁEZ OSORIO UNIVERSIDAD DE CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA CARTAGENA DE INDIAS D.T Y C 2011 I http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 1/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. REDISEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA LA INDUSTRIA LÁCTEA PROLECA LTDA CARTAGENA. RAÚL LUIS PÁEZ OSORIO Proyecto de Grado Lesly Tejeda Benítez, MSc (Directora del Proyecto) UNIVERSIDAD DE CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA CARTAGENA DE INDIAS D.T Y C 2011 II http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 2/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com Rediseño y adecuación de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria Láctea Proleca LTDA Cartagena. TABLA DE CONTENIDO RESUMEN.................................................................................................................. 14 ABSTRACT................................................................................................................ 15 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 16 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................... 18 HIPÓTESIS ................................................................................................................. 19 3. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................... 20 2. OBJETIVOS......................................................................................................... 23 2.1 OBJETIVO GENERAL ..................................................................................... 23 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................. 23 3. ALCANCE ........................................................................................................... 24 4. ANTECEDENTES Y ESTADO DEL ARTE ...................................................... 25 5. MARCO TEÓRICO ............................................................................................. 33 5.1 MÉTODO DE TRATAMIENTO FÍSICO Y BIOLÓGICO ............................... 34 5.1.1 NIVELES DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES .......................................... 34 6. METODOLOGÍA ................................................................................................ 39 7. RESULTADOS .................................................................................................... 41 7.1 PROBLEMAS TÉCNICOS ENCONTRADOS ................................................. 45 7.1.1 MATRIZ DE VESTER .......................................................................................... 51 3 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 3/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. 7.1.2 DISEÑO CONCEPTUAL DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS EN LA PLATA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES . ........................................................................ 54 7.1.3 DISEÑO BÁSICO DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS EN LA PLATA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. ..................................................................................................... 57 7.1.4 TRATAMIENTO BIOLÓGICO ............................................................................... 64 7.1.5 IMPLEMENTACIÓN DEL DISEÑO ......................................................................... 64 7.1.6 MEJORAS EN EL TRATAMIENTO ......................................................................... 68 8. CONCLUSIONES ............................................................................................... 75 9. BIBLIOGRAFIA.................................................................................................. 77 10. GLOSARIO...................................................................................................... 112 4 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 4/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. LISTA DE TABLAS Tabla 1. Entrada Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales. ................................ 41 Tabla 2. Salida Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales. .................................. 42 Tabla 3. Porcentaje de Remoción Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales. ..... 44 Tabla 4. Resultados Matriz de Vester. ........................................................................ 52 Tabla 5. Datasheet Tanque Nivelador de pH. ............................................................. 59 Tabla 6. Datasheet Trampa de Grasa. ......................................................................... 60 Tabla 7. Datasheet Sedimentador................................................................................ 61 Tabla 8. Datasheet Pantalla Difusora. ......................................................................... 62 Tabla 9. Datasheet Floculador..................................................................................... 63 Tabla 10.Propiedades Residuos Lácteos. .................................................................... 92 5 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 5/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. LISTA DE FIGURAS Figura 1. Sedimentador (Tratamiento Primario). ....................................................... 34 Figura 2. Índice de Biodegradabilidad ........................................................................ 42 Figura 3. Porcentaje de Eliminación Planta de Tratamiento de Aguas Residuales. ... 45 Figura 4. Trampa de Grasas. ....................................................................................... 46 Figura 5. Tanque de Almacenamiento. ....................................................................... 46 Figura 6. Tubería Bomba Sumergible. ........................................................................ 47 Figura 7. Floculador. ................................................................................................... 47 Figura 8. Floculador – Tanques Preparación de Aditivos........................................... 48 Figura 9. Láminas Floculador. .................................................................................... 49 Figura 10. Entrada Sedimentador................................................................................ 49 Figura 11. Salida Sedimentador. ................................................................................. 50 Figura 12. Filtros. ........................................................................................................ 51 Figura 13. Salida de la Planta de Tratamiento. ........................................................... 51 Figura 14. Diagrama de Bloques Planta de Tratamiento ............................................ 58 Figura 15. Proceso de ampliación Planta de tratamiento de aguas Proleca Ltda. ....... 64 Figura 16. Montaje de las láminas en el Sedimentador. ............................................ 65 Figura 17. Láminas Sedimentador terminadas. ........................................................... 65 Figura 18. Pantalla difusora terminada. ...................................................................... 66 Figura 19. Floculador y montaje de láminas. .............................................................. 66 6 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 6/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. Figura 20. Floculador terminado................................................................................. 67 Figura 21. Tanques de igualación de pH..................................................................... 67 Figura 22. Eliminación de S.S.T. ............................................................................... 68 Figura 23. Eliminación DBO5. ................................................................................... 69 Figura 24. Eliminación de DQO. ................................................................................ 70 Figura 25. Eliminación S.S.H. .................................................................................... 71 Figura 26. Eliminación N.K.T..................................................................................... 72 Figura 27. Eliminación de Fósforo Total. ................................................................... 73 7 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 7/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. LISTA DE ANEXOS ANEXO 1 ESPECIFICACIONES TECNICAS DE LOS PARAMETROS REQUERIDOS SEGÚN EL DECRETO 1594 DE 1984. .......................................... 81 ANEXO 2 MEMORIAS DE CÁLCULO ................................................................... 87 ANEXO 3. MANUAL DE OPERACIÓN ................................................................ 103 ANEXO 4. DECRETO 3930 DE 2010 – NORMATIVIDAD AMBIENTAL PARA EFLUENTES LÍQUIDOS ........................................................................................ 113 ANEXO 5. CARACTERIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES DE PROLECA LTDA EMITIDAS POR CARDIQUE ..................................................................... 114 8 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 8/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. Cartagena de Indias D.T. y C., Agosto 5 de 2011 Señores: COMITÉ DE GRADUACIÓN Programa de Ingeniería Química Facultad de Ingeniería Universidad de Cartagena Cordial Saludo: En mi calidad de director de tesis, presento a ustedes el siguiente proyecto de grado titulado  Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena ”,  elaborado por el estudiante Raúl Páez Osorio perteneciente al programa de Ingeniería Química. “  Manifiesto mi participación en la orientación y mi conformidad con el resultado obtenido. Atentamente, LESLY TEJEDA MSc. Asesor Encargado Programa Ingeniería Química 9 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 9/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. Cartagena de Indias D.T. y C., Agosto 5 de 2011 Señores: COMITÉ DE GRADUACIÓN Programa de Ingeniería Química Facultad de Ingeniería Universidad de Cartagena Cordial Saludo: En mi calidad de estudiante, presento a ustedes el siguiente proyecto de grado titulado  Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea  Proleca LTDA Cartagena”.  “  Manifiesto mi participación en la orientación y mi conformidad con el resultado obtenido. Atentamente, RAÚL LUIS PÁEZ OSORIO Estudiante Programa Ingeniería Química 10 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 10/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. Nota de aceptación Presidente del Jurado Jurado Jurado Cartagena de Indias D. T. y C., Agosto de 2011 11 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 11/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. DEDICATORIA A Dios, por ser el eje central de nuestras vidas. A mis padres y tíos, por su ejemplo de superación y valioso apoyo en el transcurso de mis estudios. A mis compañeros y amigos, por ser participes de nuestro proceso de formación integral.  12 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 12/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. AGRADECIMIENTOS Agradezco sinceramente a: A la Ingeniera Lesly Tejeda Benítez, docente, tutor y amiga, por todo el esfuerzo, paciencia y dedicación en la ejecución de este proyecto. A Proleca Ltda., muy especialmente al Ingeniero Amaury Iriarte, Asesor Ambiental y al Doctor Gustavo Mercado, Gerente de la Compañía, por su apoyo y colaboración. 13 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 13/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. RESUMEN Las aguas residuales son la emisión de mayor contaminación procedente de la industria láctea por contener cantidades significativas de materia orgánica, que acompañadas con el agua utilizada para los procesos higiénicos y sanitarios se convierten en una problemática importante en este tipo de industrias. Debido al impacto que produce el vertimiento de aguas industriales a los cuerpos de agua, este proyecto presenta una solución viable y efectiva para el tratamiento de aguas residuales. En este trabajo se realizó el diagnóstico y el rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales de la industria Proleca Ltda., usando la matriz de Vester se analizaron las diferentes falencias del antiguo método de tratamiento. Se investigaron las diferentes especificaciones técnicas para lograr el debido desempeño al momento de operar la planta de tratamiento de aguas residuales, posterior a esto, se realizó el rediseño de la planta de aguas residuales. Se implementó un método de tratamiento biológico con microorganismos eficientes, el cual mostró como resultado una reducción del 80% en la carga de los contaminantes, debido a que los sólidos suspendidos totales disminuyeron en un 20%, la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) se redujo en 50%, la demanda química de oxígeno (DQO) en un 40%, NKT (Nitrógeno Total Kjeldhal) en un 60% y el fósforo total en un 40% respecto a la etapa posterior al rediseño. Todo lo anterior represento para la empresa la reducción en el pago de las tasas retributivas por vertimientos de efluentes al alcantarillado y la aplicación de un método eficiente de tratamiento que cumple con las exigencias de las normas vigentes. Palabras Clave: Rediseño, Microorganismos Eficientes, DBO, DQO.   14 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 14/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. ABSTRACT Wastewater is the issue of increased pollution from the dairy industry to contain significant amounts of organic matter, that accompanied the water used for hygienic and sanitary processes become an important issue in these industries. Due to the impact that the dumping of industrial wastewater to water bodies, this project presents a viable and effective solution for the treatment of wastewater. This work was carried out diagnosis and redesign of the plant wastewater treatment Proleca Ltda industry, using the matrix of Vester analyzed the different shortcomings of the old method of treatment. We investigated the different technical specifications to achieve proper performance when operating the plant wastewater treatment, after this, we performed the redesign of the wastewater plant. We implemented a biological method for treatment with efficient microorganisms, which showed results in a 80% reduction in the load of pollutants, because the suspended solids decreased by 20%, biochemical oxygen demand (BOD) was reduced by 50%, chemical oxygen demand (COD) by 40%, NKT (total Kjeldahl Nitrogen) by 60% and total phosphorus by 40% compared to the post-redesign. All this represents for the company's reduction in the payment of remuneration rates by dumping effluent into the sewer and the implementation of an efficient method of  treatment that meets the requirements of the regulations. Keywords: Redesign, efficient microorganisms, BOD, COD. 15 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 15/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. 1.  INTRODUCCIÓN  Las últimas décadas han estado marcadas por una preocupación creciente por el entorno, debido a esta postura, las empresas se han visto obligadas a cambiar su visión sobre los métodos productivos. Como respuesta a los problemas medioambientales, nace en los años 80 el concepto de Desarrollo Sostenible. En el caso de la industria, este concepto debe traducirse en el compromiso de fijar y lograr metas de funcionamiento que reduzcan las emisiones de sustancias nocivas, así como en el compromiso de aceptación de su responsabilidad sobre los productos que fabrican. Las aguas residuales son la emisión de mayor contaminación procedente de las industrias alimentarias; se componen principalmente de sustancias orgánicas resultantes de la transformación de las materias primas y de los productos químicos que son empleados en los tratamientos higiénicos y sanitarios. Las aguas residuales de la industria láctea, por ejemplo se caracterizan por poseer una gran cantidad de materia orgánica, además de sólidos en suspensión y valores de pH que se encuentran por fuera de los rangos admisibles. Las cantidades de aguas residuales y la concentración de los contaminantes de estas empresas, no son constantes a lo largo de una jornada de producción, sino que varían, generando sobrecargas y problemas en la operación en las plantas de tratamiento. En Cartagena, la industria láctea Proleca Ltda., que tiene como misión contribuir al desarrollo de la sociedad y de nuestro medio ambiente, por medio de procesos vanguardistas y de tecnologías limpias, que permitan cumplir con requerimientos importantes en el vertimiento de sus aguas, cumpliendo con el decreto 1594 de 1984, la cual en su momento reglamentó la prevención y control de la contaminación, no obstante se declararon nulos varios de sus artículos en función de conflictos de competencias propuestas en los mismos, siendo así modificado el 25 de Octubre del 16 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 16/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. 2010 por el decreto 3930 de 2010 , que requiere desarrollar de forma integral la figura del ordenamiento hídrico y establecer el procedimiento para la reglamentación de los vertimientos previstos en el decreto 1594 de 1984. Debido al gran impacto ambiental que produce verter aguas industriales en el sistema de alcantarillado y a su vez en acuíferos o cuerpos de agua, es necesario tener control sobre algunos parámetros que permitan mitigar los daños ambientales en estas zonas, como: DBO (Demanda Bioquímica de Oxigeno), DQO (Demanda Química de Oxígeno), pH, temperatura, NKT (Nitrógeno Kjeldhal), sólidos suspendidos, SSH (Sólidos Suspendidos en Hexano), entre otros. En este trabajo se realizó el rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales de Proleca Ltda., para llevar a cabo esta tarea se analizó la influencia de factores: caudal, composición, concentraciones, calidad requerida o esperada del efluente, las posibilidades de reutilización de la misma, las posibilidades de vertido a depuradoras municipales, tasas de vertido, tiempo de retención. Estas condiciones permitieron evaluar el funcionamiento actual de la planta. También, el proyecto incluye un estudio de las diferentes alternativas y la selección de la más viable, económica, e innovadora, y así mismo, establece e implementa una solución puntal para cada uno de los parámetros mencionados, logrando de manera satisfactoria el rediseño de la planta coherente con el objetivo general de este trabajo. 17 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 17/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Una de las industrias de mayor generación de aguas residuales con altas cargas de contaminantes orgánicos es la industria alimentaria, puesto que en sus procesos debe utilizar gran cantidad de agua de excelente calidad, requerida en las etapas de lavado, limpieza y desinfección; por esto se hace necesario buscar estrategias para reducir las cargas contaminantes de las aguas residuales de estas industrias. Las aguas residuales de las industrias alimentarias se componen de sustancias orgánicas resultantes de la transformación de las materias primas y de los productos químicos que son empleados en los tratamientos higiénicos y sanitarios. Las aguas residuales de la industria láctea, se caracterizan por poseer una gran cantidad de materia orgánica, sólidos en suspensión y valores de pH que se encuentran por fuera de los rangos admisibles, las cantidades de aguas residuales y la concentración de los contaminantes de estas empresas, no son constantes a lo largo de una jornada de producción. La calidad de dicho vertido obliga a las empresas a poseer una planta de tratamiento de aguas residuales que minimice el impacto ambiental de estas aguas sobre el medio ambiente. En la actualidad Proleca Ltda., posee una planta de tratamiento fundamentada en procesos físico-químicos, los cuales no son suficientes para reducir de forma adecuada los parámetros estipulados por el decreto 3930 de 2010, debido al diseño deficiente de la planta. La planta posee tres etapas de tratamiento; la primera etapa consiste en un tanque séptico de concreto rígido el cual almacena el agua desechada de cada uno de los procesos de producción, esta agua es bombeada a la segunda etapa, un sedimentador que consta de dos zonas; la primera zona se realiza un proceso de floculación por medio de tabiques de madera, este método presenta deficiencia respecto a el material del que están hechos los tabiques de floculación y en sus tiempos de retención, la segunda zona se realiza el proceso de sedimentación 18 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 18/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. discreta, debido a falta de mantenimiento de la zona de lodos, no permite que el proceso de sedimentación se realice de forma pertinente. La salida del proceso no posee un caudal adecuado para la evacuación necesaria de las aguas residuales que se tratan, debido a esto se generan olores muy fuertes y desagradables que afectan la calidad de vida de los operarios y trabajadores de la planta, esto produce altas concentraciones de contaminantes, que son perjudiciales para el medio ambiente, puesto que generan un impacto negativo en la sostenibilidad de los ecosistemas y a su vez, en los recursos naturales que son la fuente principal de las materias primas de nuestra sociedad. Hipótesis El rediseño la planta de tratamiento de aguas residuales de Proleca Ltda., disminuirá significativamente los parámetros de vertimiento (pH, temperatura, material flotante, grasas, aceites, sólidos suspendidos, DBO, DQO, NKT, SSH, entre otros) del Decreto 3930 de 2010.  19 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 19/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. 3. JUSTIFICACIÓN En el contexto de la empresa Proleca Ltda., es necesario reformar el método de tratamiento de aguas, ya que no cumplía los requerimientos actuales a la norma vigente. La empresa contaba con una planta de tratamiento de aguas residuales, la cual se encontraba en mal estado, esta generaba mucha contaminación debido a su mal funcionamiento y a la cantidad de materia orgánica que poseen los residuos a tratar. El vertimiento de aguas residuales al alcantarillado está estrechamente ligado al pago de tasas retributivas, las cuales deberán ser solventadas al gobierno de acuerdo al grado de contaminación que estas posean al momento de verterlas, problema que se manifiesta a gran escala en esta industria, ya que la contaminación generada por la planta de tratamiento concibe un incremento a el valor que la empresa debe pagar por verter agua en el sistema de alcantarillado de la ciudad de Cartagena. Por todo lo anterior, era urgente un nuevo método de tratamiento, implementando equipos y sistemas asequibles a la economía de la empresa, con tecnologías utilizadas en nuestro país para el tratamiento de dichos residuos, el cual disminuye el impacto ambiental generado por la empresa al momento de verter agua en el alcantarillado, también debe moderar la carga orgánica de las aguas residuales. Este reduce los parámetros de vertimiento estipulados en la norma vigente que regula las aguas residuales y a su vez disminuye el valor de las tasas retributivas impuestas por el gobierno. De acuerdo, con el estudio realizado en el estado del arte del presente trabajo, los diferentes métodos actuales de tratamiento están enfocados a la implementación de bioreactores debido a sus ventajas respecto a los procesos aerobios en términos de mayor grado de estabilización de las aguas residuales, bajo crecimiento de biomasa y requerimientos nutricionales, producción de metano y no requerimiento de oxígeno, 20 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 20/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. de esta manera el aprovechamiento de biogás en estos procesos lo hace una alternativa amigable con el medio ambiente. Sin embargo, este tipo de procesos para el tratamiento de aguas residuales posee ciertas desventajas. Las empresas pequeñas, como es el caso de Proleca Ltda., no poseen el espacio requerido para la construcción de dicho equipo, además, la industria está ubicada en un área urbano industrial, la cual tiene ciertas limitaciones para la construcción de estructuras altas como lo son los reactores anaerobios y aerobios. Por otro lado, los sistemas de tratamiento de lagunas facultativas y lagunas aireadas, necesitan una gran extensión de tierra para ser construidas, Proleca Ltda., no posee una extensión geográfica suficiente para la construcción de este tipo de sistemas de tratamiento. Un método factible y efectivo es el proceso de electro coagulación, este método ha presentado excelentes resultados en el tratamiento de aguas para las industrias lácteas, obteniendo porcentajes de remoción muy altos de los diferentes parámetros de interés en nuestro estudio. El uso de energía en el proceso de electro coagulación es de vital importancia para la remoción de los diferentes parámetros de interés en el tratamiento de aguas residuales, igualmente, el agente coagulante y los equipos de electro coagulación es una inversión grande respecto a la lucro de la empresa de estudio, siendo estos motivos adversos para la implementación de dicha tecnología en el tratamiento de aguas residuales de la industria Proleca Ltda. Para cumplir el objetivo de este proyecto, sin impactar en la economía de la empresa, es necesario reutilizar los equipos que se encuentran en el lugar de trabajo, evaluando el diseño conceptual de cada uno, y tomar medidas correctivas en los equipos que no estén operando en las condiciones adecuadas. Con el rediseño y adecuación de los equipos se reducirá el impacto económico al momento de tratar el agua residual de la empresa, la implementación de los 21 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 21/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. tratamientos fisicoquímicos y microbiológicos han probado reducir de forma eficaz y eficiente la contaminación de las aguas residuales, siendo esta la alternativa económica y técnica más viable para esta empresa. En los estudios consignados en el estado del arte, se ha demostrado que el uso de microorganismos eficaces en ambientes con alta concentración de materia orgánica, variación de pH y temperatura, han reducido la contaminación bioquímica emitida por aguas utilizadas en procesos de producción, además, la combinación de estos con agentes químicos, muestran efectos positivos en la reducción de olores fuertes producidos por el agua y en la estabilización de lodos residuales de la planta de tratamiento. El agua a tratar de la empresa tiene como principal característica altas concentraciones de materia orgánica lo que la hace acorde para tratarla con esta clase de microorganismos. Los métodos físicos que se implementaran en el tratamiento de las aguas residuales serán; procesos de sedimentación y floculación. La empresa posee actualmente los equipos necesarios para realizar estos procesos. También, cuenta con un proceso de eliminación de grasas con sus respectivas trampas de grasa. Estos acompañados de un proceso químico consistente en agregar un agente coagulante, como el sulfato de aluminio, en la zona del floculador, y un proceso biológico como la implementación de organismos eficaces, ayudará a eliminar los contaminantes de las aguas a tratar. 22 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 22/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. 2.  OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GENERAL Rediseñar la planta de tratamiento de aguas residuales de la industria Proleca Ltda., mediante la redefinición física y conceptual de cada uno de los parámetros de diseño y de operación para cumplir con el decreto 3930 de 2010. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS    Realizar un diagnóstico del afluente y efluente de la planta de tratamiento de  aguas residuales, caracterizando el agua a tratar, para observar con detalle el porcentaje de remoción.   Identificar los puntos críticos del proceso de la planta de tratamiento de aguas  residuales.   Recomendar e implementar una alternativa de solución con base en los  problemas críticos identificados y alcanzar el óptimo funcionamiento de la planta de tratamiento de aguas.   Elaborar un sistema de monitoreo teniendo en cuenta los diferentes  parámetros a seguir: DBO (Demanda Bioquímica de Oxigeno), DQO (Demanda Química de Oxigeno), pH, temperatura, NKT, sólidos suspendidos, SSH (Sólidos Suspendidos en Hexano), entre otros, permitiendo un seguimiento constante de estos. 23 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 23/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. 3.  ALCANCE Este proyecto se desarrolló en la empresa Proleca Ltda., ubicada en la vía mamonal, delimitada en la parte Norte con el Barrio El Campestre, parte Este, Barrio Ceballos, por el Sur, Barrio Santa Clara, y por el Oeste por Muelles Contecar en la ciudad de Cartagena. Se limito el tema de impacto ambiental de la planta de tratamiento de aguas residuales, realizando un diagnóstico del afluente y efluente de las aguas residuales con el fin de obtener bases pertinentes para recomendar e implementar alternativas de solución y sistemas de monitoreo que contribuyan a dar cumplimiento a la normativa legal Decreto 1594 de 1984 y permitan reducir las tazas retributivas pagadas por el vertimiento de la empresa. 24 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 24/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. 4.  ANTECEDENTES Y ESTADO DEL ARTE Se han realizado numerosas investigaciones sobre diseño, adecuación de la planta de tratamiento de aguas residuales para una industria Láctea, tanto en nuestro país como en el mundo. En el caso especifico de Portugal, país que asumió la presidencia de la Unión Europea entre julio y diciembre del 2007, resalta en su agenda la importancia del desarrollo sostenible de Europa y la importancia del medio ambiente, la posibilidad de utilizar los lodos de floculante en los reactores UASB aplicada al tratamiento de aguas residuales lácteos y los estudios del efecto del tiempo de retención hidráulica (6, 8, 12 y 16 h) en el rendimiento de los reactores. Da como resultado que el rendimiento de los lodos de floculante es similar a lo reportado en la literatura para los lodos granulares. Se observó, que al aumentar la TRH 6 a 12 h, el rendimiento del sistema se mejora relativamente a la carga máxima aplicable, la producción de la eficiencia de remoción de DQO y el metano, pero al aumentar la TRH 12 a 16 h, las diferencias no son significativas. Para lograr el traslado soluble en COD, la absorción de AGV y la mineralización de cerca de 80% de proteínas y la absorción de grasa por encima del 60%; es necesario para operar los reactores UASB utilizar una terapia de reemplazo hormonal de por lo menos 12 h. Además de esto los reactores deben ser operados con cargas de 2.5 g DQO / ℓ · d para alcanzar una conversión de metano de la DQO eliminado por encima del 70%. [1] Estados Unidos por medio de la federación ambiental del agua (Water Environment Federation) adelanta estudios pertinentes respecto a la conservación del medio ambiente y el tratamiento de las aguas residuales en las industrias, el tratamiento de la industria láctea y otras aguas residuales de procesamiento de alimentos requiere el reconocimiento de las características únicas de las materias primas, productos finales, procesos de fabricación y la generación de la corriente de aguas residuales. Los productores de lácteos de la industria manufacturera en general, manejan la fuerza orgánica de las diferentes materias primas y productos en forma líquida, que se 25 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 25/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. encuentran en el flujo de las aguas residuales de las fábricas dan como resultado una alta variabilidad. La selección del proceso debe reflejar las estrategias específicas de la planta para la detección de derrames y las desviaciones, la igualdad de aguas residuales, tratamientos secundarios, los procesos de tratamiento terciario y la utilización de equipos compatibles con los residuos de la industria láctea. El éxito de las aguas residuales y el diseño de las instalaciones de gestión, en particular para el pretratamiento biológico o sistemas de tratamiento proporcionará una respuesta a perturbaciones en el proceso previsto debido a los derrames y las amplias variaciones en las características del agua residual cruda. Otros factores abordados en el diseño de instalaciones exitosas incluyen el balance de nutrientes en el proceso de gestión de aguas residuales y el alojamiento para la precipitación potencial de los depósitos de calcio y fósforo en los tanques, tuberías y equipos. Las concentraciones de lácteos en las aguas residuales, la temperatura, pH y los cloruros, tienen un impacto significativo sobre el diseño y operación de instalaciones de gestión de aguas residuales. De la misma manera es importante para el proceso de diseño y selección del equipo es la habilidad y el conocimiento del operador empleado para administrar las instalaciones de gestión de aguas residuales. La utilización efectiva del proceso y el equipo disponible es el camino para establecer el rendimiento a largo plazo de las aguas residuales de tratamiento eficaz y estable. [2] En años recientes, en México ha enfrentado con mayor rigor los problemas relacionados con el control de la contaminación ambiental y la preservación del ambiente. La tecnología anaeróbica para el tratamiento de aguas residuales ha avanzado en los últimos 20 años y se ha constituido como una opción fuerte para el manejo de efluentes industriales. Los reactores anaeróbicos avanzados o de segunda generación fueron desarrollados al inicio de los setentas, pero su aceptación generalizada se dio diez años más tarde. 26 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 26/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. El salto tecnológico que superó las aplicaciones tradicionales (fosa séptica, tanque Imhoff, laguna anaeróbica) fue el concepto de biomasa fija o biopelícula, ya sea sobre soportes inertes o mediante la formación de aglomerados densos (granos) que se retienen por sedimentación. El desarrollo de esta investigación está orientada hacia la demanda de tecnologías para el control de la contaminación del agua, productos tangibles y un prestigio en el ámbito nacional. Sin duda, parte del éxito se debió a un entorno favorable, que a su vez, fue creado por la decisión gubernamental de aplicar las leyes y reglamentos ambientales. Es fundamental percibir como la biotecnología avanza cada vez más en el tema de las aguas residuales debido a que este mecanismo no solo es eficaz si no una alternativa económica viable para implementar en este tipo de procesos. [3] En Venezuela, se empieza a tomar como alternativa las plantas de tratamiento de aguas residuales, por lo tanto, se han investigado nuevas tecnologías para la aplicación de este conocimiento. Es necesario un tratamiento previo a las aguas residuales de la industria alimenticia para que puedan ser desechadas o introducidas nuevamente en la red de abastecimiento. Estos tratamientos contemplan una serie de procesos y equipos específicos, por esta razón, se propuso la realización de un manual de diseño para plantas de tratamiento de aguas residuales en industrias alimenticias, donde fueron presentadas las características y dimensiones de dichos equipos, en particular, resulta de gran importancia el cuidado del abastecimiento de agua limpia y potable, y el reconocimiento de los métodos a emplear para el tratamiento con el propósito de que pueda ser reubicada o reutilizada. Los vertimientos de los procesos de elaboración de productos alimenticios contienen materia orgánica (disuelta o en estado coloidal) en distintos estados de concentración, en efecto, son recomendables diversos sistemas biológicos de tratamiento de vertimientos, estos difieren de las aguas residuales urbanas en sus características generales, también por su mayor concentración de materia orgánica, de modo que requieren un pre-tratamiento para producir un efluente equivalente. Además, en 27 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 27/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. necesario realizar ajustes frecuentes en la alimentación continua, el pH, la mezcla, las sustancias primitivas y adaptación de la población de microorganismos; para proporcionar las condiciones ambientales correctas de los microorganismos, los cuales dependen del tratamiento biológico. [4] A partir de esta experiencia, se pueden notar diferentes parámetros de lineamiento cuando de aguas residuales se habla, el diseño de los equipos es muy importante a la hora de tratar las aguas residuales de una industria alimenticia por ende, hay que tener en cuenta las dimensiones de dichos equipos, condiciones de alimentación de la planta y las condiciones ambientales correctas para el desempeño optimo de los microorganismos empleados en las diferentes etapas del proyecto. En Colombia se manifiestan nuevas tecnologías para el tratamiento de aguas residuales en la industria alimenticia, debido a los cambios en los reglamentos político-ambientales de nuestro país, actualmente la importancia mundial por el medio ambiente no es un secreto de modo que, Colombia en estos últimos años ha venido apropiándose de este conocimiento. El tratamiento de aguas residuales de la industria láctea en sistemas anaerobios tipo UASB, ha resaltado la importancia de las ventajas respecto a los procesos aerobios en términos de mayor grado de estabilización de las aguas residuales, bajo crecimiento de biomasa, requerimientos nutricionales, producción de metano y no requerimiento de oxígeno. La digestión anaerobia es una alternativa viable para el tratamiento de las aguas residuales de la industria láctea, en esta investigación evaluaron el rendimiento y capacidad de un reactor anaerobio de lecho de fangos (UASB) para remover la carga de materia orgánica contenida en suero de quesería. El reactor UASB fue operado con un tiempo de retención hidráulica (TRH) de 1,3 días y velocidades de carga orgánica entre 1,7 a 18,5 g de DQO/L.d. Los máximos niveles de reducción de la demanda química de oxígeno (DQO) y de sólidos totales volátiles (STV) alcanzados fueron 98% y 97,2%, con una velocidad de carga orgánica en el reactor de 9,6 g DQO/L.d, observándose una reducción en la eficiencia de remoción de la DQO 28 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 28/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. hasta niveles de 77% cuando la carga orgánica se llevó a 18,6 g DQO/L.d. La producción máxima de gas metano generado a partir del suero de queso estudiado fue de 0,27 L CH4 /g DQO afluente, con un contenido de metano en el biogás de 56%. Con base en los resultados se puede concluir que es recomendable el uso de reactores UASB para el tratamiento anaerobio de sueros de quesería, obteniéndose un efluente de buena calidad para su descarga final. [5] Esta investigación permite la implementación de sistemas anaerobios tipo USAB para el tratamiento de aguas residuales dando resultados acordes para la preservación del medio ambiente debido a que se alcanza un porcentaje de remoción muy alto al momento de dar resultados en los parámetros a medir en dicho trabajo. El tratamiento de aguas residuales de la industria láctea por electrocoagulación, juega un papel muy importante en la efectividad de remoción de contaminantes. Algunos aspectos de diseño a tener en cuenta están relacionados con la celda, los electrodos son fundamentales para que la aplicación de la electrocoagulación tenga resultados óptimos con base en la caracterización fisicoquímica de las aguas residuales de una industria Láctea; se diseño un sistema de electrocoagulación para estudiar el comportamiento de los diferentes parámetros involucrados en la renovación de contaminantes. La investigación permitió establecer la geometría tanto de la celda como los electrodos, materiales y tipos de conexión, para determinar los parámetros eléctricos de las fuentes de verificación. El diseño utilizado fue experimental con tres factores (pH, densidad de corriente, y tiempo al azar). El sistema de electrocoagulación que permitió el estudio del comportamiento de las aguas residuales de la industria láctea está conformado por una fuente de voltaje que entrega una corriente eléctrica de 25 A al medio acuoso, una celda con capacidad para contener dos litros de aguas residuales que contemplan tres zonas: Reacciones, electroquímicas, sedimentación y dotación de siete electrodos de hierro y tres de aluminio dispuestos en forma alternada y conexión en paralelo separados por 10mm. 29 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 29/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. La electroquímica es una tecnología que en las últimas décadas ha tenido muchas aplicaciones industriales y se ha desarrollado rápidamente ofreciendo varios elementos que compiten de forma ventajosa en distintos procesos. Obteniendo resultados alentadores en la remoción de contaminantes hecho que ha despertado interés en la industria por investigar e implementar esta tecnología en el tratamiento de aguas residuales. [6] La electrocoagulación es una alternativa a la coagulación. En los procesos electrolíticos el coagulante se forma por las reacciones de oxido- reducción que ocurre en los electrodos y el medio acuoso y son promovidas por la corriente eléctrica. Alternativa muy buena cuando se posee medidores eléctricos al momento de determinar los diferentes parámetros a medir en un proceso de tratamiento de aguas residuales darían un valor estimado de la remoción de contaminantes y su respectiva renovación dentro del sistema de tratamiento de aguas residuales. Una nueva tecnología implementada en el tratamiento de aguas residuales es a partir de microorganismos eficientes estos fueron desarrollados en la década de los 70, por el profesor Teruo Higa de la Facultad de Agricultura de la Universidad de Ryukyu en Okinawa, Japón. Teóricamente este producto comercial se encuentra conformado esencialmente por tres diferentes tipos de organismos: levaduras, bacterias acido lácticas y bacterias fotosintéticas, las cuales desarrollan una sinergia metabólica que permite su aplicación en diferentes campos de la ingeniería, según sus promotores. Los microorganismos eficaces (EM®) han sido reportados como una alternativa frente al problema ambiental de la contaminación hídrica, puesto que este consorcio puede utilizar los compuestos contaminantes presentes en el agua residual doméstica (ARD) como fuente de carbono y energía para su metabolismo y crecimiento, reduciendo así sus concentraciones en el agua. El presente trabajo tuvo como objetivo monitorear algunos de los cambios fisicoquímicos y microbiológicos que se presentaron en un ARD tras aplicar 3 diferentes concentraciones de EM®; evaluando su efecto, la relación entre parámetros y de éstos con la calidad del agua, así como el 30 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 30/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. efecto de la profundidad en la acción de EM®. Adicionalmente, se busca una aproximación al funcionamiento de EM® en este tipo de sistemas de tratamiento. Para este fin se evaluaron tres dosis de EM® (1/10000, 1/5000 y 1/3000 v/v), empleando tanques de 1.10 x 0.56 m y 7 mm de espesor que contenían 110 L de ARD cada uno (n=3). Se tomaron muestras del ARD en dos alturas (20 y 40 cm) a los 0, 10, 30 y 45 días analizando parámetros fisicoquímicos (OD, pH, T, DQO, DBO, ST, NO3-, NO2-, NH4+, PO4, SO4 y S) y microbiológicos (coliformes totales y fecales, heterótrofos totales, levaduras, lacto bacilos y bacterias fotróficas). Bajo las condiciones del estudio, los resultados no mostraron diferencias significativas entre las profundidades evaluadas, de igual forma no se observaron diferencias significativas entre el control y los tratamientos para la mayoría de los parámetros, a excepción de la disminución significativa de S2- (30 y 45 d) y coliformes fecales (10 d), así como recuentos significativamente mayores en levaduras y mayor DBO 5 (30 y 45 d) en los tratamientos. [7] La Universidad Autónoma de Yucatán, presentan los resultados y los análisis de ensayos de laboratorio para determinar los parámetros óptimos de diseño de una planta convencional de tratamiento fisicoquímico de aguas residuales domésticas: dosis óptima, pH óptimo, concentración óptima, Número de Camp para la mezcla rápida, Número de Camp para la mezcla lenta y carga superficial para la sedimentación. Con el coagulante utilizado (sulfato férrico), no se obtuvo una dosis óptima y la mejor dosis resultó de 300 mg/l que actuó por acción de barrido. El pH óptimo fue de 5; la concentración óptima de 1.5%; el Número de Camp para la mezcla rápida de 2700 y para la mezcla lenta de 860. De los resultados obtenidos con la prueba de jarras modificada para la sedimentación, se concluyó que un 25% de la materia orgánica no fue factible de ser removida, por lo que se recomienda probar con polielectrolitos catiónicos de alta densidad que formen flóculos de mayor tamaño y densidad. [8] La coagulación  –  floculación, es un proceso básico en el tratamiento de clarificación del agua en la eliminación de su turbiedad inicial. Para este efecto se emplean 31 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 31/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. floculadores mecánicos o hidráulicos, que tienen la desventaja de mantenimiento periódico en motores y en agitadores, además de no tener flexibilidad para variar el gradiente de velocidad. Esta investigación planteó el diseño de un floculador accionado con aire, el cual regula el gradiente, no cuenta con partes mecánicas y no requiere de mantenimiento. Las etapas del trabajo fueron: diseño, construcción y pruebas de floculación, para evaluar la influencia de las variables que intervienen en el proceso y obtener las condiciones óptimas de operación. El floculador logró eficiencias de eliminación de turbiedad del 82%, con las siguientes condiciones de operación: 10 minutos de floculación, gradiente de 21/s (flujo de aire de 0.5 L/min) y dosis de coagulante de 50 mg/L. [9] 32 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 32/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. 5.  MARCO TEÓRICO La variedad de productos y los métodos de producción, hace que las aguas residuales, de la industria láctea, tengan características muy variables, ya que según el producto que se elabore afecta considerablemente la carga contaminante. En el proceso se generan aguas residuales constituidas por las aguas de lavado, lo cual se asemeja una leche muy diluida, el pH variará entre ácido y alcalino, según las sustancias usadas en la limpieza de los pasteurizadores y los demás aparatos. Se emplean sustancias tales como la soda cáustica, el cloro etc., para efectuar la limpieza del equipo. Se ha estimado que el 90% de la DQO de las aguas residuales de una industria láctea es atribuible a componentes de la leche y sólo el 10% a suciedad ajena a la misma. Los productos lácteos además de los componentes de la leche pueden contener azúcar, sal, colorantes, estabilizantes, etc., dependiendo de la naturaleza y tipo de producto y de la tecnología de producción empleada. Todos estos componentes aparecen en las aguas residuales en mayor o menor cantidad, bien por disolución o por arrastre de los mismos con las aguas de limpieza. [17] En general, los efluentes líquidos de una industria láctea presentan las siguientes características: • Alto contenido en materia orgánica , debido a la presencia de componentes de la leche. La DQO media de las aguas residuales de una industria láctea se encuentra entre 1.000-6.000 mg DBO/L. • Presencia de aceites y grasas , debido a la grasa de la leche y otros productos lácteos, como en las aguas de lavado de la mazada. • Niveles elevados de nitrógeno y fósforo , principalmente debidos a los productos de limpieza y desinfección. • Variaciones importantes del pH , vertidos de soluciones ácidas y básicas. Principalmente procedentes de las operaciones de limpieza, pudiendo variar entre valores de pH 2-11. 33 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 33/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. • Conductividad elevada (especialmente en las empresas productoras de queso debido al vertido de cloruro sódico procedente del salado del queso). • Variaciones de temperatura (considerando las aguas de refrigeración). [17] 5.1 MÉTODO DE TRATAMIENTO FÍSICO Y BIOLÓGICO 5.1.1  Niveles de tratamiento de aguas residuales Los niveles de tratamiento se agrupan según los diferentes grados de eficiencia alcanzados en la remoción de los contaminantes existente en los líquidos residuales. Estos niveles se conocen usualmente como; pre-tratamiento, Tratamiento primario, tratamiento secundario, tratamientos avanzados o terciarios. [11].   Tanque Nivelador de pH: El volumen necesario para un tanque de  igualación se estima mediante un balance de masa del gasto entrante a la planta con el gasto promedio para el que la planta este diseñada. Su objeto además de igualar o nivelar el pH del la corriente es bombear agua constante hacia las posteriores etapas del proceso de tratamiento de aguas.   Sedimentador: Se elimina un gran porcentaje de sólidos en suspensión,  sobrenadante y materia inorgánica. En este nivel se hace sedimentar los materiales suspendidos usando tratamientos físicos o fisicoquímicos. Figura 1. Sedimentador (Tratamiento Primario). Fuente: DLC.S.A 34 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 34/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. También se incluyen en estos tratamientos la neutralización del pH, Las operaciones que incluye son el desaceitado y desengrase, la sedimentación primaria, la filtración, neutralización y la desorción. Puede considerarse tres tipos de mecanismos de sedimentación dependiendo de la naturaleza de los residuos a tratar. 1. Sedimentación Discreta. Las partículas que se depositan mantienen su individualidad. En este caso, las propiedades físicas de las partículas no cambian durante el proceso. 2. Sedimentación con floculación. La aglomeración de las partículas va acompañada de cambios en la densidad y en la velocidad de sedimentación o precipitación. 3. Sedimentación por zonas. Las partículas forman una especia de manta que sedimenta con una masa total prestando una interfase distinta con la fase liquida.   Tratamiento Biológico: su objeto es reducir el contenido en materia orgánica  acelerando los procesos biológicos naturales. En esta fase del tratamiento se eliminan las partículas coloidales y similares. Puede incluir procesos biológicos y químicos. El tipo de tratamiento más empleado es el biológico en el que se facilita que bacterias digieran la materia orgánica que llevan las aguas. Este proceso se suele hacer llevando el efluente que sale del tratamiento primario a tanques en los que se mezcla con agua cargada de microorganismos.[12]   Microorganismos Eficaces.  o Se usa el término “microorganismos eficaces” o en inglés efficient  microorganisms (EM®) para denotar cultivos mixtos específicos de 35 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 35/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. microorganismos benéficos conocidos que son empleados efectivamente como inoculantes microbianos. EM® es una tecnología desarrollada en Japón en la década de los ochenta y ha sido empleada en diferentes campos como la agricultura, industria animal, remediación ambiental, entre otros y se encuentra en la actualidad ampliamente distribuida. [7] EM® es un cultivo mixto de microorganismos no modificados genéticamente, con diversos tipos de metabolismo, que al encontrarse  juntos presentan relaciones sinergistas, de cooperación y cometabolismo. Estudios de las interacciones entre los diferentes integrantes de las comunidades microbianas han demostrado en varias ocasiones una mayor eficiencia de estos consorcios en los procesos de degradación, frente a estudios que involucran sólo a un gremio. [7] Dentro de gremio de organismos fotosintéticos que hacen parte de EM® se encuentra Rhodopseudomonas palustris. Son microorganismos capaces de producir aminoácidos, ácidos orgánicos y sustancias bioactivas como hormonas, vitaminas y azúcares empleados por otros microorganismos, heterótrofos en general, como sustratos para incrementar sus poblaciones. Dentro de los microorganismos que conforman el multicultivo EM® los más abundantes son las bacterias ácido lácticas. Estos microorganismos producen ácido láctico a partir de azúcares y otros carbohidratos generados por bacterias fotosintéticas y levaduras, como parte de su metabolismo. El ácido láctico es un componente con propiedades bactericidas que puede suprimir a los microorganismos patógenos, mientras ayuda a la descomposición de la materia orgánica, incluso en el caso de compuestos recalcitrantes como la lignina o la celulosa, ayudando a evitar los efectos negativos de la materia orgánica que no puede ser descompuesta. 36 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 36/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. El tercer grupo dentro de los gremios de microorganismos presentes en EM® son las levaduras. Todos los miembros de Saccharomyces emplean diversas fuentes de carbono y energía. En primer lugar se encuentran la glucosa y la sacarosa, aunque también pueden emplearse fructuosa, galactosa, maltosa y suero hidrolizado, ya que Saccharomyces no puede asimilar lactosa. También puede utilizarse etanol como fuente de carbono. El nitrógeno asimilable debe administrarse en forma de amoníaco, urea o sales de amonio, aunque también se pueden emplear mezclas de aminoácidos. Ni el nitrato ni el nitrito pueden ser asimilados.   Matriz de Vester   Es una herramienta q facilita la determinación de las causas y consecuencias en una situación problemática, esta técnica fue desarrollada por el alemán Frederic Vester y aplicada con éxito en diversos campos. En la matriz se ubican los problemas detectados tanto por filas como en columnas en un mismo orden, la metodología para el llenado de dichas columnas es la siguiente; primero se debe asignar una identificación numérica alfabética a los problemas encontrados, se debe confrontar la matriz ubicando los problemas por filas y columnas siguiendo el mismo orden, asignar una valoración de orden categórico al grado de causalidad tal como: 0 no es causa, 1 es causa directa, 2 es causa mediana directa, 3 es causa muy directa. Las celdas correspondientes a la diagonal de la matriz se quedan vacías puesto que no se puede relacionar la causalidad de un problema consigo mismo, la valoración dada a la relación entre un problema con el otro se obtiene del consenso de los criterios del grupo de expertos que está participando. Se debe calcular los totales por filas y columnas. La suma de los totales por filas conduce al total de los activos que se corresponden con la apreciación del grado de causalidad de cada problema sobre los restantes. La suma de cada 37 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 37/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. columna conduce al total de los pasivos que se interpreta como el grado de causalidad de todos los problemas sobre el problema particular analizado es decir su nivel como consecuencia o efecto. El paso a seguir es lograr una clasificación de los problemas de acuerdo a las características de causa efecto de cada uno de ellos. Para ello se deben seguir los siguientes pasos: Construir un eje de coordenadas donde en el eje X se situaran los valores de los activos y en el Y el de los pasivos. Se toma el mayor valor del total de activos y se divide entre dos, lo mismo con los pasivos. A partir de los valores resultantes se trazan sobre los ejes anteriores líneas paralelas al eje X si se trata de los pasivos y al eje Y si se trata de los activos. Lo anterior facilita un trazado de dos ejes representados por las perpendiculares trazadas desde de los ejes originales, que permite la representación de 4 cuadrantes, ubicando sobre ellos a cada uno de los problemas bajo análisis. Luego de recrear estos pasos en Microsoft Excel, se modificara estos parámetros antes mencionados de manera que en una columna se indique cuales problemas son causas, consecuencias, problema crítico o indiferente. [23]. 38 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 38/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. 6.  METODOLOGÍA En este proyecto el tipo de investigación empleada fue experimental, en el cual se estudiaron las características y comportamiento de las aguas residuales generadas en la empresa Proleca Ltda.,   Se realizó una caracterización de aguas residuales de tipo compuesta, esta  labor fue llevada a cabo por los laboratorios de calidad ambiental de CARDIQUE. Esta caracterización implica tomar una muestra cada 2 horas durante el periodo normal de operación de la empresa durante una semana la cual determinara parámetros como: DBO (Demanda Bioquímica de Oxigeno), DQO (Demanda Química de Oxigeno), pH, temperatura, NKT, sólidos suspendidos, SSH (Sólidos Suspendidos en Hexano).   Se utilizó un método de tipo cuantitativo (tablas y graficas), ya que es  necesario organizar y clasificar los datos obtenidos de la caracterización de aguas realizada.   Se evaluó la eficiencia de eliminación de cada uno de los parámetros como:  DBO (Demanda Bioquímica de Oxigeno), DQO (Demanda Química de Oxigeno), pH, temperatura, NKT, sólidos suspendidos, SSH (Sólidos Suspendidos en Hexano), comparando cada uno de los parámetros de entrada con su respectiva salida con los datos obtenidos de la caracterización de aguas, anteriormente realizada.   Posterior a la caracterización de las aguas residuales, se identificaron los  problemas técnicos en cada una de las etapas del proceso como; alta concentración de materia orgánica, falta de caudal salida, bajos tiempos de retención, obstrucción de tuberías, etc. Se analizaron las variables que afectan la eficiencia actual, por medio de la matriz de Vester para establecer las fallas en el proceso por medio de una relación de causalidad de los problemas 39 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 39/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. encontrados para tener conocimiento de las especificaciones a corregir para su posterior arreglo.   De acuerdo a la anterior, se investigó de forma pertinente a las problemáticas  que surgieron, alternativas viables de solución que se ajusten a los aspectos técnicos y económicos disponibles en el lugar de trabajo, las cuales han sido implementadas con éxito anteriormente y se encuentran originados en la literatura, proponiendo soluciones confiables a cada una de las problemáticas identificadas.   Seguido a esto, se implementó la alternativa más viable económica y  técnicamente ajustada a la investigación previa consignada en el estado del arte y marco teórico, para obtener una solución puntal y efectiva a la problemática de la planta de tratamiento de aguas residuales.   Sucesivo a esto, se recopiló toda la información de los diferentes muestreos  hechos en los años anteriores de la planta de tratamiento de aguas residuales y posterior al rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales, se representó por medio de métodos gráficos como líneas de control, el comportamiento de los diferentes parámetros de interés a través del tiempo como: DBO (Demanda Bioquímica de Oxigeno), DQO (Demanda Química de Oxigeno), pH, temperatura, NKT, sólidos suspendidos, SSH (Sólidos Suspendidos en Hexano).   Por último, se diseño un manual de operación de la planta de tratamiento,  donde se describió el procedimiento, normas y los diferentes aspectos fisicoquímicos como: DBO (Demanda Bioquímica de Oxigeno), DQO (Demanda Química de Oxigeno), pH, temperatura, NKT, sólidos suspendidos, SSH (Sólidos Suspendidos en Hexano), esto servirá para llevar seguimiento de la planta y así poder operarla de forma rápida y satisfactoria. 40 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 40/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. 7.  RESULTADOS La caracterización de aguas residuales llevada a cabo por CARDIQUE fue de tipo compuesta, la cual determinó los parámetros de interés (Caudal, pH, Temperatura, Conductividad, Sólidos Suspendidos, Sólidos Suspendidos Totales, Demanda Bioquímica de Oxígeno, Demanda Química de Oxígeno, Sólidos Suspendidos en Hexano, Nitrógeno Kedhjal Total, Fósforo Total) a la entrada y salida del sistema de tratamiento. Se realizaron en total cinco de muestras, una por día, durante una semana, por tanto el número total de muestras fue 25. El resultado emitido se encuentra en las siguientes tablas: Parámetros Unidades Promedio Carga Kg/Día Limite de Detección 1,20 0,63 0,72 1,07 0,62 8,67 8,78 8,31 7,34 6,86 30,50 29,83 29,30 33,17 28,30 2341,0 1705,3 1073,0 1331,3 554,8 0,25 0,20 6,00 50% en  carga Remoción > 80% en carga.   Demanda bioquímica de oxígeno:  Para desechos domésticos Remoción > 30% en carga Remoción > 80% en carga. Para desechos industriales Remoción > 20% en carga Remoción > 80% en carga Caudal máximo 1.5 veces el caudal promedio horario    Carga máxima permisible (CMP) de acuerdo a lo establecido en los artículos 74 y 75 del presente Decreto. Cuando los usuarios, aun cumpliendo con las normas de vertimiento, produzcan concentraciones en el cuerpo receptor que excedan los criterios de calidad para el uso o usos asignados al recurso, el Ministerio de Salud o las EMAR (Entidad encargada de los residuos) podrán exigirles valores más restrictivos en el vertimiento. La carga de control de un vertimiento que contenga las sustancias de que trata el artículo anterior, se calculará mediante la aplicación de las siguientes ecuaciones:   A = (q) (cdc) (0.0864) b = (q) (cv) (0.0864) 82 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 82/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. Para los efectos de las ecuaciones a que se refiere el presente artículo adóptense las siguientes convenciones:   A: Carga de control, kg/día    Q: Caudal promedio del vertimiento, l/seg.   B: Carga en el vertimiento, kg/día.     CDC: Concentración de control, mg/l.    CV: Concentración en el vertimiento, mg/l.    0.0864: Factor de conversión.  La carga máxima permisible (CMP) será el menor de los valores entre A y B. CAPITULO XII DE LAS TASAS RETRIBUTIVAS Artículo 142: De acuerdo con el artículo 18 del Decreto 2811 de 1974, la utilización directa o indirecta de los ríos, arroyos, lagos y aguas subterráneas para introducir o arrojar en ellos desechos o desperdicios agrícolas, mineros o industriales, aguas negras o servidas de cualquier origen y sustancias nocivas que sean resultado de actividades lucrativas, se sujetará al pago de tasas retributivas del servicio de eliminación o control de las consecuencias de las actividades nocivas expresadas. Dichas tasas serán pagadas semestralmente en los términos del presente Decreto. Artículo 143: La tasa retributiva ordinaria (TO) se calculará mediante la aplicación de la siguiente ecuación: TO = CC x SM1 + TOX x SM2 CC = 2DBO + DOO + S.S. SM1 = A x SMD 83 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 83/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. SM2 = B x SMD x P Parágrafo 1: Para efectos de la aplicación de las ecuaciones a que se refiere el presente artículo, se adoptan las siguientes convenciones: CC: Carga combinada, en Kg/día. TO: Tasa retributiva ordinaria diaria, en pesos. DBO: Demanda bioquímica de oxígeno a cinco (5) días, en kg/día. DQO: Demanda química de oxígeno, en kg/día. SS: Sólidos suspendidos, en kg/día. TOX: Sumatoria de sustancias de interés sanitario, en kg/día. SM1: Factor que permite expresar el costo del programa de control por unidad de carga combinada, en pesos/kg. SM2: Factor que permite expresar el costo del programa de control de las sustancias de interés sanitario, en pesos/kg. SMD: Salario mínimo diario vigente en la fecha de evaluación. A: 2.5 x 10-4 días/kg. B: 0.2 días/kg. P: Factor que prevé la acumulación de sustancias de interés sanitario en el recurso. Se considera igual a 20. Parágrafo 2: Para la aplicación de las ecuaciones se tomará como base la caracterización promedio del vertimiento en el semestre inmediatamente anterior, teniendo en cuenta los períodos en que no se produjo, siempre y cuando haya habido notificación previa por parte del usuario. 84 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 84/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. Artículo 144: Los factores A y B de la tasa retributiva ordinaria diaria (TO) se podrán modificar mediante la aplicación de la siguiente ecuación: A = CACC TCC x 365 x SMD B = CATOX TTOX x 365 x SMD Parágrafo: Para los efectos de la aplicación de la ecuación a que se refiere el presente artículo, se adoptan las siguientes convenciones: CACC: Costo administrativo y de investigación del programa de control de los parámetros de la carga combinada, en pesos/año. TCC: Total de carga combinada vertida al recurso dentro del área de jurisdicción, en kg/año, descontando la carga que existe en el punto de captación del recurso, siempre y cuando el vertimiento ocurra en el mismo cuerpo de agua. CATOX: Costo administrativo y de investigación del programa de control de sustancias de interés sanitario, en pesos/año. TTOX: Total de sustancias de interés sanitario vertidas al recurso dentro del área de  jurisdicción en kg/año, descontando la carga existente en el punto de captación del recurso; siempre y cuando el vertimiento ocurra en el mismo cuerpo de agua. SMD: Salario mínimo diario vigente en la fecha de evaluación. Artículo 145: En ningún caso el pago de la tasa retributiva exonera a los usuarios del cumplimiento de las obligaciones relativas a las normas de vertimiento, ni de la aplicación de las medidas preventivas, de seguridad, o de las sanciones a que haya lugar de conformidad con el presente Decreto. 85 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 85/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. Artículo 146: La tasa retributiva deberá cancelarse en el trimestre siguiente a la fecha de ejecutoria de la resolución que la establece. En caso contrario, se aplicarán las sanciones a que haya lugar. Artículo 147: Las EMAR recaudarán el producto de las tasas retributivas cuando lleven a cabo el servicio de eliminación o control de las consecuencias de las actividades nocivas a que se refiere el artículo 142 de este Decreto. Cuando se adelanten por parte del Ministerio de Salud o sus entidades delegadas, con su participación, así como por cualesquiera otras entidades, deberá previamente convenirse entre ellas el porcentaje de participación que a cada una corresponde. Artículo 148: Los usuarios que cumplan con las normas de vertimiento pagarán la tasa retributiva ordinaria diaria. Artículo 149: Los usuarios deberán informar previamente a la EMAR los períodos en que no harán vertimientos. 86 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 86/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. ANEXO 2 MEMORIAS DE CÁLCULO 87 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 87/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. MEMORIAS DE CALCULOS   Trampa de grasa  Debido a que las aguas residuales de la industria láctea poseen un alto contenido de grasa, se evaluaron las trampas de grasas ya existentes en el proceso, las cuales están ubicadas antes de el tanques séptico, también están diseñadas con una tapa liviana para hacer limpieza, la misma que debe ser frecuente; en lo posible se ubicarán en zonas sombreadas para mantener bajas temperaturas en su interior. Dimensionamiento Las trampas de grasa existentes en el proceso poseen características adecuadas para el proceso de tratamiento de aguas residuales, después de realizarles mantenimiento se evaluaron las características de diseño para su debida confrontación con la literatura. El caudal de diseño para las trampas de grasa es de 6L/s Q=6L/s Las dimensiones de la trampa de grasa son; 1m de largo y 0.5m de ancho, por lo cual nuestro tiempo de retención será 3 minutos.   El volumen de la trampa de grasa se calculará para un período de retención o entre 2,5 a 3,0 minutos. [13]   La relación largo: ancho del área superficial de la trampa de grasa deberá estar o comprendido entre 2:1 a 3:2.[13] La profundidad de la trampa de grasa existente es de 0,80m. La profundidad no deberá ser menor a 0,80 m.[13] 88 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 88/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. El ingreso a la trampa de grasa se hace por medio de codo de 90º y un diámetro mínimo de 75 mm. La salida se realiza por medio de una T con un diámetro mínimo de 75 mm. La parte inferior del codo de entrada se prolonga hasta 0,15 m por debajo del nivel de líquido. La diferencia de nivel entre la tubería de ingreso y de salida no es menor a 0,05 m. La parte superior del dispositivo de salida deja una luz libre para ventilación de no más de 0,05 m por debajo del nivel de la losa del techo. La parte inferior de la tubería de salida está entre 0,075 m y 0,15 m del fondo. El espacio sobre el nivel del líquido y la parte inferior de la tapa es de 0,35 m. La trampa de grasa tiene forma piramidal invertida con la pared del lado de salida vertical. El área horizontal de la base es de 0,25 m de diámetro. Y el lado inclinado tiene una pendiente de 45º con respecto a la horizontal .   Tanques de nivelación de pH  Por motivos de espacio y de diseño se incluirán al método de tratamiento de aguas residuales dos tanques de igualación de pH de 2000L cada uno, los cuales operaran por acción de la gravedad, estos se ubicaran en la entrada de la planta de tratamiento y están condicionados según el caudal a tener un tiempo de retención igual a 0.092horas o 5.52 minutos. T  RH   V  Ec. 1. [14] Q 2000 L T   RH  T  RH   21600 L / hora  0.092hora 89 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 89/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.   Sedimentador  El periodo de diseño, teniendo en cuenta criterios económicos y técnicos es de 8 a 16 años y su periodo de operación es de 24 horas. Q  518.4m 3 / dia   Caudal m 3 / dia   m 3 / hora   m 3  / min   m 3 / seg   Valor 518.4 21.5833 0.3517 0.00599 Teniendo en cuenta el caudal de diseño, dimensionado por posibles condiciones de ampliación en la producción, se hallara el área superficial (As).  AS  Q T  ES  Ec.2.[15]    AS   Area Superficia l T  ES  Tasa espesifica Se dim entacion En el diseño original y construcción de la planta de tratamiento de aguas residuales, las dimensiones de esta quedaron de la siguiente manera.  L  8.6m   Según la literatura la relación de las dimensiones de largo y ancho (L/B) estará entre los valores de 3-6m. [15]  L  B 3  B   B   L   3 8 .6 m 3   B 2 .8 m Por medio de la ecuación numero 3 y las dimensiones previamente calculadas de la planta, se hallara el área superficial (As). 90 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 90/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.  AS   LxB  AS  8.6mx2.8m   AS  Ec.3.[15]   2 24.65m Reemplazando y despejando de la ecuación numero 2.  AS  T  ES  Q T  ES Q    AS 3 T  ES  518.4m  / dia 24.65m 2 T  ES  21.02m 3  / m 2  / dia La relación de las dimensiones de largo y profundidad (L/H) deberá ser de 5-10. [15]  L  H  5  H    L  H   5 8.6 m 5  H   1.72m   El volumen del Sedimentador se dará por la expresión: V    LxBxH  V   8.6mx2.86mx1.72m   V   42.30m 3 Con los datos obtenidos hallamos el Tiempo de Retención Hidráulica (Trh). T  RH   T  RH   T  RH  V   Ec.4.[15]   Q 42.30m 3 0.3517 m 3  / min  120.2 min 91 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 91/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. Para obtener la velocidad de sedimentación (Vs) se aplica la ley de NewtonStokes simplificada. V S  4 gx( Ps  P) xdp 3CdxP g  9.8 m s 2  Ec.5.[15]   dp  diametro  particula Cd   Coeficient e arrastre Ps   Densidad  de Solidos P   Densidad  del afluente . La densidad del afluente P es igual a 994.73Kg/m 3. [14] Densidad relativa Kg/ml Residuos Lácteos 0.75 1.375 1500-1600 Tabla 10.Propiedades Residuos Lácteos. Fuente: DIA piscicultura Catripulli. Sustancia Esfericidad Diámetro mm Donde Cd se calcula por medio del número de Reynolds. 24 3 Cd     0.34   Ec.6.[10]    R  R El numero de Reynolds se calcula con la ecuación numero 7.  R  PxR H  xVf     Ec.7.[10]      Vis cos idad   Dinamica del  Agua  R H    Radio  Hidraulico Se dim entador  Vf   Velocidad  de Flujo Donde u es la viscosidad dinámica del agua, u=110,4x10-5, Rh es el radio hidráulico del sedimentador y Vf la velocidad del flujo. [10] 92 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 92/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. La velocidad del flujo se calcula por medio de la ecuación 8. Vf   Q  BxH    Ec.8.[15]   3 Vf   0.00599 m  / seg 2.86mx1.72m   Vf   0.0012m / seg El radio hidráulico se calcula por medio de la ecuación 9.  R H    R H    BxH    Ec.9[14]    B   H  2.86mx1.72m 2.86m  1.72m     R H  1.07m Reemplazando en la ecuación 7.  R  PxRH  xVf   R  994.73 x1.07 x0.0012   110.4 x10 5  R  1156.9   Reemplazando en la ecuación 6. Cd   Cd   24   R 3  0.34  R 24 3  1156.9 1156.9  0.34   Cd   0.0207  0.0882  0.34 Cd   0.4489 Para los residuos de alimentos, reemplazando en la ecuación 5 los valores de la anterior tabla y los calculados, la velocidad de sedimentación será: V S  V S  4 gx( Ps  P) xdp 3CdxP 32.9 x(1500  994.73) x0.001375 3(0.4480) x(994.73)   V S  0.130m / s 93 http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 93/114 5/17/2018 TesisFinalRaulPaez -slidepdf.com   Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena. Calculamos el tiempo de sedimentación por medio de la ecuación 9. T TS   H  V S T TS    Ec.10.[10]   1.72m 0.130m / s T TS  13.16seg   T TS  0.21min El tiempo de retención hidráulica debe ser mayor al tiempo de sedimentación, donde: Tts