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Extracción de almidón de yuca-Manejo integral y control de la contaminación hídrica Cassava starch extraction-Integral management and control of contamination P Torres, J Rodríguez y O Rojas ValleUniversity. AA 25360 Engineering Faculty - EIDENAR School. Cali – Colombia [email protected] Resumen La extracción de almidón de yuca genera grandes volúmenes de subproductos sólidos y líquidos, generalmente llamados "residuos". Estos materiales deben ser valorizados para mejorar la sostenibilidad y la eficiencia del proceso productivo y reducir la contaminación ambiental causada principalmente sobre los ríos y corrientes. Tradicionalmente, los residuos sólidos han sido usados directamente como alimento para animales. El residuo líquido (agua residual) contiene una alta carga contaminante de materia orgánica (Demanda Química de Oxígeno - DQO y Demanda Bioquímica de Oxígeno - DBO) que causa un impacto negativo sobre el ambiente si es descargado directamente, haciendo esta agua menos adecuada para otros usos. Este estudio muestra los resultados de la aplicación de la tecnología de filtro anaerobio, en escala real, para tratar los efluentes de la sedimentación del almidón de yuca. Palabras Clave: Agroindustria rural, almidón de yuca, subproductos, tratamiento anaerobio de aguas residuales Abstract Cassava starch extraction generates large volumes of solid and liquid byproducts, generally called "wastes". These materials must be utilized to improve the efficiency and sustainability of the process, and to reduce the environmental contamination of rivers and streams. Traditionally, the solid wastes have been used directly as animal feed. The liquid waste (waste-water) contains a high contaminating load of organic matter (Chemical Oxygen Demand - COD and Biochemical Oxygen Demand - BOD) and causes a significant negative impact on the environment if directly discharged to water bodies. This study shows the results from application of the anaerobic filter technology, to treat the liquid wastes. Keywords: Anaerobic wastewater treatment, byproducts, cassava starch, rural agro-industry Introducción Colombia es un país eminentemente agrícola con predominio, en algunos sectores productivos, de la pequeña y mediana agroindustria, como es el caso del procesamiento del almidón de yuca, principalmente agrio. Esta industria artesanal constituye la base de la economía de la población del norte del Departamento del Cauca. Un concepto que debe integrarse a cualquier proceso productivo, es el manejo integrado del proceso, lo cual implica la racionalización en el uso de materias primas (en este caso yuca y agua fundamentalmente) y el aprovechamiento o valorización de los subproductos generados (afrecho, mancha, agua residual). Esta concepción permite la adopción de métodos de producción más sostenibles y la mitigación de impactos ambientales negativos. 1

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Extraccin de almidn de yuca-Manejo integral y control de la contaminacin hdricaCassava starch extraction-Integral management and control of contaminationP Torres, J Rodrguez y O RojasValleUniversity. AA 25360 Engineering Faculty - EIDENAR School. Cali [email protected]

ResumenLa extraccin de almidn de yuca genera grandes volmenes de subproductos slidos y lquidos, generalmente llamados "residuos". Estos materiales deben ser valorizados para mejorar la sostenibilidad y la eficiencia del proceso productivo y reducir la contaminacin ambiental causada principalmente sobre los ros y corrientes. Tradicionalmente, los residuos slidos han sido usados directamente como alimento para animales.El residuo lquido (agua residual) contiene una alta carga contaminante de materia orgnica (Demanda Qumica de Oxgeno - DQO y Demanda Bioqumica de Oxgeno - DBO) que causa un impacto negativo sobre el ambiente si es descargado directamente, haciendo esta agua menos adecuada para otros usos. Este estudio muestra los resultados de la aplicacin de la tecnologa de filtro anaerobio, en escala real, para tratar los efluentes de la sedimentacin del almidn de yuca.Palabras Clave: Agroindustria rural, almidn de yuca, subproductos, tratamiento anaerobio de aguas residuales

AbstractCassava starch extraction generates large volumes of solid and liquid byproducts, generally called "wastes". These materials must be utilized to improve the efficiency and sustainability of the process, and to reduce the environmental contamination of rivers and streams. Traditionally, the solid wastes have been used directly as animal feed.The liquid waste (waste-water) contains a high contaminating load of organic matter (Chemical Oxygen Demand - COD and Biochemical Oxygen Demand - BOD) and causes a significant negative impact on the environment if directly discharged to water bodies. This study shows the results from application of the anaerobic filter technology, to treat the liquid wastes.Keywords: Anaerobic wastewater treatment, byproducts, cassava starch, rural agro-industry

IntroduccinColombia es un pas eminentemente agrcola con predominio, en algunos sectores productivos, de la pequea y mediana agroindustria, como es el caso del procesamiento del almidn de yuca, principalmente agrio. Esta industria artesanal constituye la base de la economa de la poblacin del norte del Departamento del Cauca.Un concepto que debe integrarse a cualquier proceso productivo, es el manejo integrado del proceso, lo cual implica la racionalizacin en el uso de materias primas (en este caso yuca y agua fundamentalmente) y el aprovechamiento o valorizacin de los subproductos generados (afrecho, mancha, agua residual). Esta concepcin permite la adopcin de mtodos de produccin ms sostenibles y la mitigacin de impactos ambientales negativos.La descarga de las aguas residuales procedentes del proceso de extraccin de almidn de yuca ha causado un deterioro significativo de las fuentes superficiales prximas a las zonas donde estn concentradas las rallanderas y que reciben estos efluentes, llegando incluso a inhabilitarlas para otros usos como el consumo humano, la pesca y la recreacin.Con el objetivo de mitigar estos impactos, la Universidad del Valle viene realizando diversas investigaciones tendientes a evaluar alternativas apropiadas al tratamiento de este tipo de aguas residuales las cuales, dadas sus caractersticas, presentan potencialidad de ser tratadas por procesos biolgicos anaerobios, alternativa que ha tenido gran aceptacin en un nmero considerable de industrias por los buenos resultados obtenidos y por la sostenibilidad que representan, dados los bajos costos tanto en las etapa constructiva como operativa. Los resultados que se presentan corresponden a los estudios en escala real con la implementacin de la tecnologa de filtro anaerobio usando cscara de coco como medio de soporte y estircol de vaca como inculo.La implementacin en escala real, ha permitido evaluar y seleccionar lo mejor configuracin del reactor en trminos del tipo de flujo, comparar tres diferentes alternativas de construccin y evaluar condiciones operacionales para verificar la viabilidad de implementacin de esta tecnologa y para detectar los problemas que debern ser resueltos para proponer esta alternativa de tecnolgica a la comunidad rallandera y a los organismos de control ambiental del pas para el tratamiento de las aguas residuales del proceso de extraccin de almidn de yuca.

La yuca y el almidn

Generalidades

La raz Manihot esculenta Crantz que recibe el nombre de yuca o mandioca, se cultiva principalmente en fincas de pequeos agricultores y en reas agrcolas marginales, casi exclusivamente en los pases tropicales y en altitudes comprendidas entre el nivel del mar hasta los 1800 msnm. En estas regiones la yuca, junto con el maz, la caa de azcar y el arroz, constituyen el alimento principal para cerca de 800 millones de personas.La yuca se caracteriza por su gran diversidad de usos. Tanto sus races como sus hojas pueden ser consumidas por humanos y animales de maneras muy variadas, aunque el principal valor econmico depende de sus races las cuales, por ser el rgano de almacenamiento de energa, tiene diversos usos en la alimentacin humana, animal y en la extraccin de almidones que es la forma ms utilizada por la industria.El uso de la yuca depende principalmente de la concentracin de glucsidos cianognicos. Las variedades llamadas "dulces" tienen bajos niveles de estos glucsidos y pueden ser consumidas de manera segura luego de los procesos normales de coccin. Otras variedades llamadas "amargas" tienen niveles tan elevados de dichas sustancias que necesitan mayor procesamiento para su consumo. Estas variedades son generalmente utilizadas para procesos industriales. (Ceballos 2004).La yuca, comparada con otras fuentes de energa como el maz, tienen relativamente un menor contenido de protenas (2% a 3% contra 8% a 10% del maz). Esta diferencia es lo que justifica que la harina de yuca, cuando es utilizada para la formulacin de alimentos tenga un costo de aproximadamente el 70% del costo del maz; adems, la protena residual de estos almidones puede dar un sabor harinoso y una tendencia a producir espuma.(Ceballos 2004).El almidn puede hallarse en la naturaleza como pequeos grnulos depositados en semillas, tubrculos y races de distintas plantas; es una mezcla de dos polmeros, amilosa y amilopectina, cuya proporcin relativa en cualquier almidn, as como el peso molecular especfico y el tamao de los grnulos, determinan sus propiedades fisicoqumicas y su potencialidad de aprovechamiento ciertos procesos industriales.En Colombia, la extraccin del almidn de yuca se realiza en agroindustrias netamente artesanales, comnmente conocidas como "Rallanderas" las cuales pueden producir almidn nativo (sin fermentar) y agrio (fermentado), siendo este ltimo el producto ms comercializado. Las principales regiones del pas dedicadas al beneficio de la yuca, estn ubicadas en la costa norte (10% de la produccin total de almidn de yuca) y en el norte del Departamento del Cauca, donde se concentran 210 rallanderas que producen el 90% restante de la produccin nacional (Alarcn y Dufour 1998). Esta Agroindustria constituye uno de los principales renglones de la economa de la poblacin de esta regin.El almidn dulce o nativo es utilizado como ingrediente en productos de panadera secos, aunque esta demanda no es relevante. El almidn agrio es utilizado principalmente como ingrediente para productos de panadera como el pandebono, pandeyuca y los buuelos, entre otros. Este almidn est siendo cada vez ms utilizado en la industria como ingrediente para una amplia gama de pasabocas (chicharrones, rosquillas, besitos, tocinetas, etc.) en los cuales se aprovecha el poder de panificacin y expansin del almidn, siendo esta demanda la de mayor potencial de crecimiento. (Ceballos 2004)

El almidn de yuca y otros almidonesEl almidn de yuca presenta caractersticas que lo hacen uno de los productos de esta naturaleza de mayor aplicacin, comparado con otros almidones como el de papa, arroz y maz. Algunas caractersticas que permiten comparar estos almidones son:Los almidones de cereales requieren procesos industriales ms tecnificados que los almidones de races y tubrculos, los cuales pueden realizarse con tecnologas ms sencillas y fciles de obtener en el medio rural.Los grnulos del almidn de papa y yuca contienen un pequeo porcentaje de sustancias grasas comparadas con los almidones de cereales como el maz y el arroz. Esta composicin favorece al almidn de yuca, ya que estos lpidos forman complejos con la amilosa, la cual tiende a reprimir el hinchamiento y la solubilizacin de los grnulos de almidn, y por esta razn se necesitan temperaturas altas (>125 C) para romper la estructura amilosa - lpido y solubilizar la fraccin de amilosa. La presencia de sustancias grasas puede crear problemas por la tendencia a ranciarse en el almacenamiento.El contenido promedio de amilosa es del orden del 17% en el almidn de yuca al igual que en el del arroz; en el de papa es de 24% y en el de maz de 26% y en el maz ceroso es menor de 1%. (Ceballos y de la Cruz 2004). Cuanto ms bajo es el porcentaje de amilasa, el almidn es ms estable y resistente a la retrogradacin (reorganizacin de la amilosa y amilopectina en una estructura cristalina cuando las pastas de los almidones son enfriados). El almidn de yuca tiene una tendencia baja a la retrogradacin y produce un gel muy claro y estable.Las caractersticas reolgicas del almidn de yuca se asemejan bastante al maz ceroso, propiedad valorizada en la seleccin de materias primas para elaboracin de productos alimenticios.El almidn de yuca gelatiniza como el almidn de arroz y el maz ceroso a temperaturas relativamente bajas (60 - 67 C); el pico mximo es alcanzado rpidamente, lo que implica que es un almidn fcil de cocinar y requiere menor consumo de energa durante su coccin (Ceballos y de la Cruz 2004).El almidn de yuca ofrece mayores oportunidades de comercializacin, ya que en algunos casos la modificacin qumica a realizar es ms sencilla y menos costosa cuando se efecta a partir de este almidn que partiendo de otros como el de maz o de papa.A pesar de que la yuca contiene el glucsido cianognico llamado linamarina que, en presencia de la enzima linamarasa y en medio cido se hidroliza y libera cido cianhdrico (HCN), el almidn producido no contiene residuo alguno de este cido pues el HCN se disuelve totalmente en los grandes volmenes de agua que se usan en el proceso. Este efecto ocurre incluso cuando se procesan variedades con alto contenido de ciangenos (Alarcn y Dufour 1998).El almidn recin sedimentado contiene aproximadamente 8 - 14% del cianuro encontrado en el material en bruto; el contenido se reduce a menos de 4% al cabo de 1 - 3 das de sedimentacin. El lento secado al sol provoca la volatilizacin del cianuro originando una reduccin en el contenido de este compuesto a menos del 1% del valor inicial, es decir una concentracin residual de 1 - 5 ppm. Para obtener estas reducidas concentraciones de cianuro residual, el paso clave es la conversin de la mayora de los glucsidos cianognicos en cianuro libre durante la etapa inicial del tratamiento (Bernal et al 1996).

Extraccin del almidn de yuca y subproductos generadosLa extraccin del almidn de la yuca puede realizarse en plantas artesanales o plantas ms tecnificadas; sin embargo, el proceso en esencia es el mismo y comienza con la descarga de la materia prima en un espacio cercano a la zona de lavado y pelado, donde es desempacada y vaciada en la tolva alimentadora, luego es macerada finamente por medio de la superficie cortante del cilindro y de las cuchillas que actan como rallos, convirtindola en una pasta de ralladura de yuca y liberando el almidn. En seguida, el almidn y el agua (lechada de almidn) son separados las coladoras mecnicas (filtrado) de las fibras y protenas que las races contienen. La lechada de almidn pasa a una zaranda auxiliar con malla para retener impurezas y el agua y el almidn son separados en los canales de sedimentacin, en los cuales los grnulos de diverso tamao se sedimentan en el fondo. En algunos casos, parte de la mancha se separa en el tramo final de los canales; en otros, el agua sobrenadante pasa por tuberas de rebose a un tanque de sedimentacin de mancha.El almidn fresco, que es retirado manualmente de los canales de sedimentacin, es sometido a un proceso biolgico de fermentacin anaerobia por un perodo de dos a tres semanas, obtenindose el almidn agrio que se extrae de los tanques en bloques compactos y se transporta a los patios para deshidratarlo mediante la exposicin a la luz solar.En el proceso de extraccin de Almidn de yuca se generan subproductos tanto slidos como lquidos. Las principales caractersticas son:

AfrechoEs el subproducto de la operacin de colado. Una vez secado al sol, el afrecho se usa como complemento de concentrados para animales o se ofrece directamente en la alimentacin animal. El anlisis qumico indica que el material tiene un contenido de materia seca de 80 a 85%, del cual el 60 a 70% es almidn y el 12 a 14% es fibra.

ManchaAl terminar la sedimentacin en los canales, se obtienen tres capas: la inferior y ms densa es el almidn; la intermedia, que es un almidn mezclado con material proteico, espesor variable y menos denso que el almidn, es la mancha y la capa superior es el agua residual. La mancha contiene almidn de baja densidad y menor calidad y su nivel de protena es alto, emplendose en la alimentacin de porcinos y en la elaboracin de adhesivos.En algunas rallanderas, este material se sedimenta en el tramo final de los canales de sedimentacin, en otras se deja sedimentar en un tanque y, en la mayora de los casos, su separacin es ineficiente debido al bajo tamao de las partculas, lo que hace que finalmente sean arrastradas junto con el efluente lquido (agua residual). Este material lquido puede ser reutilizado en la etapa de lavado de la yuca, lo que representara un ahorro del 17% del agua utilizada en el proceso. (Alarcn y Dufour 1998)

Agua residualDurante el proceso de extraccin de yuca se utilizan de 8 a 9 m3 de agua por tonelada de yuca procesada. Considerando que en promedio una Rallandera tradicional procesa 4 toneladas de yuca por da y que la yuca en s tiene un alto contenido de agua, se estima que cada Rallandera produce 36 m3 diarios de agua residual (Patio 1993).En el proceso se generan dos tipos de aguas residuales: las que provienen del lavado y pelado de la yuca que se caracterizan por contener gran cantidad de slidos suspendidos (material inerte y cascarilla), valores de DQO bajos y una proporcin de cianuro del orden de 40 a 70%. Las provenientes de los canales o tanques de sedimentacin, presentan altas cargas orgnicas de DBO y DQO.Mientras tradicionalmente el afrecho y la mancha han tenido un valor agregado por ser fuentes ricas en energa y protena, siendo utilizados en la industria de alimentos concentrados para animales y en la alimentacin directa de cerdos y otros animales de fincas de la regin, con una produccin promedio de 4450 toneladas/ao de afrecho seco y 750 toneladas/ao de mancha seca (Alarcn y Dufour 1998), las aguas residuales normalmente han sido descargadas a los cuerpos receptores, causando un significativo impacto negativo sobre los mismos, lo que se ha reflejado en la inhabilidad de estas fuentes para otros usos.En el Departamento del Cauca, la mayora de las rallanderas (62) se concentra en el Municipio de Santander de Quilichao, siendo la zona del Departamento que recibe el mayor impacto de contaminacin hdrica por este tipo de efluentes, afectndose las quebradas La Chapa, La Agustina, Quimbas o la Cascada, Tiembla, Mastizal y Mondomo pertenecientes a las Subcuencas de los ros Quinamay y Ovejas (Caicedo y Gmez 2004).La Figura 1 esquematiza el proceso de extraccin del almidn de yuca e indica los puntos de generacin de subproductos.

Figura 1:El proceso de extraccin del almidn de yuca y subproductos generados (adaptado de: Caicedo y Gmez 2004)

Tratamiento anaerobio de aguas residuales del proceso de extraccin de almidn de yucaLa forma de mitigar el impacto desfavorable de la descarga de los efluentes de las rallanderas a los cuerpos de agua superficiales, es aplicar tratamientos antes de su descarga. Sin embargo, dadas las caractersticas socio-econmicas de la zona, es indispensable plantear alternativas apropiadas desde el punto de vista de sostenibilidad y eficiencia de tratamiento. Dentro de las alternativas de tratamiento de aguas residuales existentes, los procesos de depuracin biolgica anaerobia se perfilan como una excelente opcin dadas algunas ventajas comparativas como bajos requerimientos de rea e infraestructura (tamao de reactores, mnimo consumo de energa), generacin de menores cantidades de lodo y adicionalmente, produccin de metano que puede ser recuperado y utilizado como una alternativa energtica.En la dcada de los noventa, la CVC adelant algunos estudios de tratabilidad biolgica anaerobia de este tipo de aguas residuales y desde 1993, en la Universidad del Valle se han venido realizando estudios en escala de laboratorio, piloto y real para evaluar la factibilidad de biodegradacin anaerobia de estas aguas residuales (Rojas et al 1996).Los estudios de biodegradabilidad anaerobia mostraron que la DQO biodegradable del agua residual tanto de la muestra total como de la fraccin soluble es del orden del 79%; el 21% restante es resistente a la degradacin biolgica anaerobia. Cuando se evalu la biodegradacin del material insoluble presente en esta agua, la DQO biodegradable baj al 70% y la resistente aument al 30%. (Altamirano 1995; Oviedo 1995). Una remocin de la DQO del orden del 70%, representa una significativa reduccin del efecto contaminante de estos efluentes antes de su descarga en los cuerpos receptores, lo que viabiliza su potencial aprovechamiento para otros usos. Bernal et al (1996) y Rojas et al (1999) realizaron estudios de toxicidad anaerobia de cianuro, en reactores de flujo continuo y discontinuo, encontrando que, cuando las concentraciones de Cianuro varan entre 100 y 130 mg/l, se alcanza una inhibicin del 50%. Dentro del consorcio microbiano predominante en los procesos anaerobios, se observ que las Bacterias Metanognicas Acetoclsticas son ms sensibles al Cianuro que las Hidrogenotrficas, lo que hace necesario realizar un proceso de aclimatacin para que la biomasa anaerobia sea capaz de adaptarse a altas concentraciones de Cianuro. De todos modos, aunque los niveles de cianuro presentes en estas aguas residuales son mucho menores, el estudio mostr que el proceso anaerobio es viable para el tratamiento de aguas residuales con cianuro.En escala de laboratorio fueron evaluados varios tipos de reactores anaerobios, encontrndose que los de mejor desempeo fueron el Reactor Anaerobio de Manto de Lodos y Flujo Ascendente - UASB (Castrilln y Castrilln 1994); el Reactor de Fases Separadas (Arroyave et al 1996) y el Filtro Anaerobio (Crdoba y Salas 1996; Gonzles y Santander 1996). La Tabla 1 muestra los resultados ms significativos de estos estudios, los cuales confirman la factibilidad de biodegradacin anaerobia de las aguas residuales del proceso de extraccin de almidn de yuca.Tabla 1. Factibilidad de biodegradacin anaerobia de las aguas residuales del proceso de extraccin de almidn de yuca a escala de laboratorio

Tipo de reactorCOV Promedio, kg DQO/m3/dRemocin, %TRH, hProduccin de metano, litres/s

UASB4,78 10,3 79,2 82,5%9,014 (fugas)

Fases separadas12,6 14.890 95 6,3 8,650

Filtro anaerobio 12,789,68,650

A pesar de la similitud del comportamiento del Reactor de Fases Separadas y del Filtro Anaerobio, el filtro anaerobio fue el reactor seleccionado para escalamiento, debido al bajo costo y fcil operacin, las ventajas comparativas del uso de reactores biolgicos con crecimiento de biomasa adherida comparada con los de biomasa en suspensin (UASB) y el acceso en la zona a materiales de soporte de bajo costo y alta disponibilidad (Torres et al 2003).

Metodologa

El sustrato

El sustrato utilizado en los estudios en escala real, fue agua residual del proceso de extraccin de almidn agrio de yuca, proveniente de diferentes rallanderas del norte del Departamento del Cauca.El sistema de tratamientoEl tipo de reactor evaluado en los estudios es el Filtro Anaerobio, el cual contiene un material de soporte que garantiza el crecimiento de la poblacin biolgica que se adhiere a la superficie del medio la cual, junto con la poblacin presente en los intersticios del mismo, garantiza la degradacin de la materia orgnica biodegradable. El material de soporte (cscara de coco) fue seleccionado con base en estudios previos (Torres et al 2003). Para inocular los filtros anaerobios, se utiliz estircol de vaca por ser el material de ms fcil consecucin en la zona de estudio; fue obtenido en fincas aledaas a las plantas construidas. Hasta la fecha se han construido 3 plantas para el tratamiento de estas aguas residuales, en 3 rallanderas del Departamento del Cauca, lo que ha permitido evaluar:Configuracin del filtro anaerobioEn esta etapa se evalu la influencia del flujo vertical y horizontal sobre el alcance de menores tiempos de retencin hidrulico, minimizacin de problemas hidrodinmicos y conformacin de un consorcio microbiano ms estable.Materiales de construccinSe han evaluado tres tipos de material de construccin con el objetivo de proponer una alternativa tecnolgica que permita minimizar costos, sea de fcil construccin y operacin y que en trminos generales sea accesible a la comunidad rallandera. Los materiales evaluados han sido concreto, mampostera y taludes impermeabilizados con geomembrana.Condiciones operacionales El control del proceso se realiz con base en la evaluacin de parmetros fsico-qumicos al afluente y efluente de los reactores. Los reactores fueron operados por fases, caracterizadas por el incremento paulatino de la carga orgnica volumtrica (con aumento del caudal) y consecuente disminucin del tiempo de retencin hidrulico, hasta alcanzar el tiempo de diseo. Cada variacin de la carga, se realiz de acuerdo con la respuesta favorable del reactor en trminos de eficiencia de remocin de la DQO y reduccin de los AGV.La evaluacin de la concentracin de material orgnico y su eficiencia de remocin, se realizaron mediante pruebas de DQO; la eficiencia de remocin de slidos y eventual lavado de lodo del reactor fue calculada con base en el anlisis de Slidos Suspendidos Totales. El pH, Alcalinidad total y bicarbontica y cidos grasos voltiles - AGVs, fueron variable de control del desempeo y estabilidad del reactor.

Resultados y discusin

El sustratoLas caractersticas promedio de las aguas residuales generadas en el proceso de extraccin de almidn de yuca son mostradas en la Tabla 2.Tabla 2. Caracterizacin promedio de las aguas residuales del proceso de extraccin de almidn de yuca

VariableRango de valores

Temperatura, C19 22

pH, unidades3,2 5,5

AGVs, meq/litro8 17

DQO, mg.O2/litro3.190 5.950

DBO, mg.O2/litro3.000 - 4.700

Cianuros, mg CN/litro1,2 4,0

Slidos totales, mg/litro2.680 5.740

Slidos voltiles, mg/litro2.070 4.870

Nitrgeno, mg N/litro92 190

Fsforo, mg P/litro17 21

Fuente: Adaptado de Rojas 1999; Rodrguez et al 2002

El bajo pH observado en estas aguas residuales, es tpico de residuos con caractersticas cidas y alta concentracin de AGV, al igual que mnima o nula presencia de alcalinidad bicarbontica, la cual es fundamental para neutralizar los cidos grasos generados en las fases del proceso anaerobio previas a la fase metanognica. Por tal razn, se debe adicionar un producto que garantice este efecto, como es el caso del bicarbonato de sodio.Dos consideraciones deben tenerse en cuenta al pretender aplicar tratamiento biolgico para la depuracin de aguas residuales: la materia orgnica biodegradable y los nutrientes. Con relacin a la primera, las concentraciones de DBO y DQO indican que el agua residual posee una alta carga contaminante la cual es ms biodegradable cuanto ms prxima est la DBO de la DQO. De acuerdo con los valores mostrados, estos residuos son viables de ser tratados por procesos biolgicos. En trminos de macronutrientes, las concentraciones de nitrgeno y fsforo son suficientes para garantizar los requerimientos nutricionales de las bacterias anaerobias para la depuracin biolgica del agua residual.La alta concentracin de slidos totales es debida a la prdida de la mancha durante el proceso de separacin, la cual es arrastrada junto con el agua residual. La mancha puede ser recuperada, lo que representa doble beneficio: recuperacin de un subproductos que tiene un valor agregado (uso como racin para animales e industrias de concentrados de animales) y disminucin significativa de la carga contaminante generada en el proceso de extraccin.Con relacin al cianuro, los estudios realizados por Bernal et al (1996) y Rojas et al (1999), muestran que el proceso biolgico anaerobio no se ve afectado por la presencia de este compuesto en los niveles encontrados en esta aguas residuales.

El sistema de tratamiento

Configuracin del filtro anaerobioEl primer filtro construido en escala real se dise con la posibilidad de ser operado en los sentidos de flujo vertical y horizontal. El medio de soporte usado, la cscara de coco, fue el que present el mejor desempeo al compararlo con la guadua y con cscara de coco combinada con residuos de ladrillera (Torres et al 2003). La cscara de coco ofreci mayor rea superficial y mejor rugosidad, permitiendo mayor adherencia y crecimiento de la biomasa; adems, es un material de fcil consecucin y bajo costo.La Tabla 3 muestra los principales resultados en la operacin del filtro en las dos modalidades de flujo.os mTabla 3. Operacin del filtro anaerobio en dos modalidades de flujo (con soporte de cscara de coco)

Altura, mCosto medio soporte, $/m3Volumenutilizado, m3THR, hEficiencia remocin

DQO, %SST, %

Flujo vertical1,1537.31415,6