Tesis Final Raul Paez
-
Upload
raoult-paez-osorio -
Category
Documents
-
view
863 -
download
2
Transcript of Tesis Final Raul Paez
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 1/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
I
REDISEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESPARA 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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 2/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
II
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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 3/114
Rediseño y adecuación de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria Láctea Proleca LTDA Cartagena.
3
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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 4/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
4
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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 5/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
5
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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 6/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
6
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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 7/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
7
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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 8/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
8
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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 9/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
9
Cartagena de Indias D.T. y C., Agosto 5 de 2011
Señores:COMITÉ DE GRADUACIÓNPrograma de Ingeniería QuímicaFacultad de IngenieríaUniversidad de Cartagena
Cordial Saludo:
En mi calidad de director de tesis, presento a ustedes el siguiente proyecto de gradotitulado “ Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria
láctea Proleca LTDA Cartagena”, elaborado por el estudiante Raúl Páez Osorioperteneciente al programa de Ingeniería Química.
Manifiesto mi participación en la orientación y mi conformidad con el resultadoobtenido.
Atentamente,
LESLY TEJEDA MSc.Asesor EncargadoPrograma Ingeniería Química
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 10/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
10
Cartagena de Indias D.T. y C., Agosto 5 de 2011
Señores:COMITÉ DE GRADUACIÓNPrograma de Ingeniería QuímicaFacultad de IngenieríaUniversidad 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 resultadoobtenido.
Atentamente,
RAÚL LUIS PÁEZ OSORIOEstudiantePrograma Ingeniería Química
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 11/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
11
Nota de aceptación
Presidente del Jurado
Jurado
Jurado
Cartagena de Indias D. T. y C., Agosto de 2011
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 12/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
12
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 demis estudios.
A mis compañeros y amigos, por ser participes de nuestro proceso de formación
integral.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 13/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
13
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.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 14/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
14
RESUMEN
Las aguas residuales son la emisión de mayor contaminación procedente de la
industria láctea por contener cantidades significativas de materia orgánica, queacompañadas 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.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 15/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
15
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 hygienicand 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.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 16/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
16
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 suvisión 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 requerimientosimportantes 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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 17/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
17
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.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 18/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
18
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 debeutilizar 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 segundaetapa, 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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 19/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
19
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 delas 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.
HipótesisEl 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.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 20/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
20
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 normavigente. 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,
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 21/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
21
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 poseeuna 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 tratamientode 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 noestén 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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 22/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
22
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.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 23/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
23
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.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 24/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
24
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.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 25/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
25
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 reemplazohormonal 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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 26/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
26
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.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 27/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
27
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 lademanda 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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 28/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
28
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 entérminos 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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 29/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
29
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 reactoresUASB 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 queentrega 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.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 30/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
30
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 despertadointerés 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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 31/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
31
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 ARDcada 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, aexcepción de la disminución significativa de S2- (30 y 45 d) y coliformes fecales (10
d), así como recuentos significativamente mayores en levaduras y mayor DBO5 (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 mezclarápida, 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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 32/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
32
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 norequiere 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]
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 33/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
33
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 productoque 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 delimpieza 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.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 34/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
34
• 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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 35/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
35
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]
o Microorganismos Eficaces.
Se usa el término “microorganismos eficaces” o en inglés efficient
microorganisms (EM®) para denotar cultivos mixtos específicos de
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 36/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
36
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 mayoreficiencia 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.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 37/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
37
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 laglucosa 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 delconsenso 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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 38/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
38
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 lascaracterísticas 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 tratade 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].
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 39/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
39
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 enla 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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 40/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
40
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 delarte 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 tiempocomo: 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, sólidossuspendidos, SSH (Sólidos Suspendidos en Hexano), esto servirá para llevar
seguimiento de la planta y así poder operarla de forma rápida y satisfactoria.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 41/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
41
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 Métodos Día 1 Día 2 Día 3 Día 4 Día 5 PromedioCargaKg/Día
Limite deDetección
Caudal L/sAforoVolumétrico 1,20 0,63 0,72 1,07 0,62 0,85 NA NA
pH Unidades S.M 4500 H-B 8,67 8,78 8,31 7,34 6,86 7,99 NA NATemperatura ºC S.M 2550 - B 30,50 29,83 29,30 33,17 28,30 30,22 NA NAConductividad μS/cm S.M 2510 - B 2341,0 1705,3 1073,0 1331,3 554,8 1401,1 NA NAS.S mL/L S.M 2540 - F 0,25 0,20 6,00 <LD 0,20 1,33 NA NAS.S.T mg/L S.M 2540 - D 114,00 474,00 544,00 492,00 733,30 471,46 17,27 4,21 ± 0,12DBO5 mg/L S.M 5210.B 1255,00 2959,00 2565,00 1275,00 2555,00 2120,00 77,66 0,31 ± 0,,3
DQO mg/L S.M 5220 - B 3689,00 3729,00 2623,00 2913,00 4098,00 3410,40 124,9410,25 ±
0,07
S.S.H mg/L S.M 5220 - B 100,00 152,00 180,60 439,00 133,60 201,04 7,36
1,90 ±
0,261
NKT mg/LS.M 4500-NH3-F 2,86 4,12 9,04 2,38 7,54 5,19 0,190
0,070 ±0,02
Fósforo Total mg/L S.M 4500 - P -E 7,40 9,80 15,60 3,20 18,40 10,88 0,3990,031 ±0,0074
12
Tabla 1. Entrada Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales.
Fuente: Laboratorio de Calidad Ambiental CARDIQUE.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 42/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
42
Parámetros Unidades Métodos Día 1 Día 2 Día 3 Día 4 Día 5 PromedioCargaKg/Día
Limite deDetección
Caudal L/sAforoVolumétrico 1,20 0,63 0,53 1,46 1,07 0,98 NA NA
pH Unidades S.M 4500 H-B 10,01 5,50 4,91 6,60 4,61 6,33 NA NA
Temperatura ºC S.M 2550 - B 31,30 29,60 30,35 30,95 30,60 30,56 NA NAConductividad μS/cm S.M 2510 - B 607,0 373,2 1678,8 516,5 1207,5 876,6 NA NAS.S mL/L S.M 2540 - F <LD 0,20 0,20 0,20 0,20 0,16 NA 0,10S.S.T mg/L S.M 2540 - D 162,00 78,00 236,00 92,00 166,00 146,80 6,20 4,21 ± 0,12DBO5 mg/L S.M 5210.B 970,00 482,50 1695,00 455,00 2750,00 1270,50 53,68 0,31 ± 0,,31DQO mg/L S.M 5220 - B 784,44 525,65 2930,26 786,27 3422,00 1689,72 71,39 10,25 ± 0,0S.S.H mg/L S.M 5220 - B 13,60 9,80 8,20 10,20 10,60 10,48 0,44 1,90 ± 0,26NKT mg/L S.M 4500-NH3-F 1,78 7,12 5,54 1,50 4,90 4,17 0,176 0,070 ± 0,0
Fósforo Total mg/L S.M 4500 - P -E 4,60 3,20 14,60 5,00 17,20 8,92 0,3770,031 ±0,0074
12
Tabla 2. Salida Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales.
Fuente: Laboratorio de Calidad Ambiental CARDIQUE.
Figura 2. Índice de Biodegradabilidad
Fuente: Laboratorio de Calidad Ambiental CARDIQUE
En la figura 2, se observa el índice de biodegradabilidad de los residuos a tratar, la
grafica anterior proporciona los valores de biodegradabilidad del agua el cual consiste
en relación DBO/DQO, el valor de la DQO en la mayoría de los casos será inferior a
el valor de la DBO debido a que muchas sustancias pueden oxidarse químicamente
pero no biológicamente. Esta relación servirá para seleccionar un método indicado
Indice de Biodegradabilidad
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
Día 1 Día 2 Día 3 Día 4 Día 5
Primer Semestre del 2010
I n d i c e d e
B i o d e
g r a d a b i l i d a d
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 43/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
43
para el tratamiento; ya sea biológico o químico, se puede observar que los valores en
promedio sobre pasan un índice de biodegradabilidad de 0,4, esto indica, que los
residuos a tratar tienden a ser biodegradables
En el decreto 3930 de 2010, el cual se fundamenta en las normas de vertimientos,
hace referencia a las normas que todo vertimiento deberá cumplir. De acuerdo con la
tabla 3 del presente trabajo, el porcentaje de remoción de los diferentes parámetros
evaluados en la caracterización de aguas residuales, no se encuentra acorde con la
exigencia de la norma vigente, debido a que estos son mayores a los exigidos en la
norma.
Según la norma, las unidades de pH de la salida de la planta de tratamiento deben
permanecer en un rango de 5 a 9, de acuerdo a la tabla 2, el rango de pH emitido por
la planta de tratamiento esta previsto en un rango de 4,61 a 10,01 unidades de pH, con
un promedio de 6,33 semanal.
Respecto a la temperatura manejada a la salida de la planta de tratamiento, teniendo
como base la norma, esta se encuentra en el rango admisible estipulado, de acuerdo a
la tabla 2, la temperatura a la salida se encuentra entre 29,60 y 31,30 ºC, siendo el
promedio semanal de esta 30,56 ºC.
El porcentaje de remoción de S.S.T de la planta de tratamiento de aguas residuales es
de un 64% en carga, mientras que la norma exige que el porcentaje de remoción en
carga sea de un 80%, por esto la planta de tratamiento no cumple con este punto de la
norma vigente.
Para desechos industriales el artículo 73 de la norma de vertimientos, los valores de
DBO deberán ser un 80% en carga de remoción, en la tabla 3 se ilustra que el
porcentaje de remoción en carga de la planta de tratamiento es de 30,88%, valor que
infringe la norma actual.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 44/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
44
Parámetros Unidades Métodos Carga (Kg/Día) Entrada Carga (Kg/Día) Salida % Remoción
Caudal L/s Aforo Volumétrico NA NA NA
pH Unidades S.M 4500 H-B NA NA NA
Temperatura ºC S.M 2550 - B NA NA NAConductividad Μs /cm S.M 2510 - B NA NA NA
S.S mL/L S.M 2540 - F NA NA 0,10
S.S.T Mg/L S.M 2540 - D 17,27 6,20 64,09
DBO5 Mg/L S.M 5210.B 77,66 53,68 30,88
DQO Mg/L S.M 5220 - B 124,94 71,39 42,86
S.S.H Mg/L S.M 5220 - B 7,36 0,44 93,99
NKT Mg/L S.M 4500-NH3-F 0,190 0,176 7,34
Fósforo Total Mg/L S.M 4500 - P -E 0,399 0,377 5,45
Tabla 3. Porcentaje de Remoción Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales.
Fuente: Laboratorio de Calidad Ambiental CARDIQUE.En la figura 3 se ilustra el porcentaje de remoción de los diferentes parámetros
emitidos por la planta de tratamiento durante la semana de la caracterización,
parámetros que son de mucha importancia al momento de verter aguas residuales.
De acuerdo con la norma vigente para vertimientos, se resalta que la remoción por
carga debe ser mayor del 80%, se puede ver claramente que el único parámetro que
cumple con este requisito es S.S.H debido a que los residuos a tratar en la planta
poseen cantidades mínimas de Sólidos Suspendidos en Hexano, los demás parámetros
poseen un porcentaje de remoción menor al 70%.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 45/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
45
Figura 3. Porcentaje de Eliminación Planta de Tratamiento de Aguas
Residuales.
Fuente: Laboratorio de Calidad Ambiental CARDIQUE.
7.1 PROBLEMAS TÉCNICOS ENCONTRADOS
Debido a los procesos productivos de la industria Proleca Ltda., se realizan en las
horas de la mañana y parte de la tarde, el agua residual de los diferentes procesos se
torna acida debido a la cantidad de residuos lácteos implicados, mientras que en las
horas de la tarde, se utiliza agua para lavar los equipos combinada con detergentes,
soda cáustica e hipoclorito de sodio, generando así, agua residual básica, en los
procesos de lavado, también, cabe resaltar las pruebas de manufactura higiénico
sanitarias como el lavado de tuberías mediante procesos de vaporización de agua,
limpieza del pasteurizador, descremador y maquinaria de leche en polvo, estas
corrientes con diferentes unidades de pH y temperatura, llegan a la planta de
tratamiento sin una fase previa de igualación, esto altera el agua a tratar creandocambios bruscos de pH y temperatura a diferentes horas del día en la salida de la
planta.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
S.S.T DBO5 DQO S.S.H NKT Fósforo Total
% E
l i m i n a c i ó
n
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 46/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
46
El agua residual de los procesos de producción, como primera medida de tratamiento,
es drenada por tuberías hacia dos trampas de grasa, estas cuentan con un metro de
ancho por un metro de largo y un metro de profundidad (Figura 4.), aunque bien
dimensionadas no se les realiza un debido y constante mantenimiento, esto disminuyela efectividad de remoción debido a la cantidad de grasa almacenada y atascada en las
tuberías de la trampa de grasa.
Figura 4. Trampa de Grasas.
Seguidamente, el agua residual drena hacia un tanque de almacenamiento de concreto
rígido, el cual contiene una bomba sumergible, que envía el agua hacia la planta de
tratamiento.
Figura 5. Tanque de Almacenamiento.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 47/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
47
La bomba antes mencionada no genera un caudal adecuado para el tratamiento, esto
genera reboses en el tanque de almacenamiento y derrames en el proceso de
tratamiento de aguas residuales.
Figura 6. Tubería Bomba Sumergible.
.
Entrando a la fase de tratamiento primario, el agua residual pasa a un sedimentador,
el cual está conformado por dos zonas, la primera zona se encarga de flocular los
diferentes compuestos presentes en el agua o sólidos en suspensión, esta posee un
motor o floculador el cual no se encuentra en condiciones operativas (se encuentra
detenido).
Figura 7. Floculador.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 48/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
48
Además, se utiliza una cantidad no controlada y abundante de aditivos químicos tales
como; hipoclorito de sodio y sulfato de aluminio, éstos se adicionan de forma manual
por medio de una manguera que se encuentra conectada a un tanque donde se
preparan dichos aditivos químicos.
Figura 8. Floculador – Tanques Preparación de Aditivos.
En la figura 8, se puede ilustrar la disposición, forma y material (madera) de los
tabiques, los cuales tienen como función aumentar el tiempo de retención al momento
de flocular para atrapar en su mayor parte el material floculante y evitar la
contaminación, estos se encuentran en un deplorable estado debido al nulomantenimiento realizado en la planta de tratamiento, también, se encuentran rotos y
en estado de deterioro, lo cual genera materiales indeseables como astillas, generando
mucho más sólidos en suspensión y posible obstrucción al momento de drenar el agua
hacia la siguiente etapa del proceso.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 49/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
49
Figura 9. Láminas Floculador.
En la última etapa del proceso el agua residual pasa a la segunda fase del
sedimentador, donde se pretende que las partículas aglomeradas o floculadas tengan
el suficiente tamaño para caer en la cámara de lodos, en esta etapa se presentan
problemas; primero el caudal proveniente de la etapa anterior es muy pequeño lo cual
no permite que el sedimentador opere en óptimas condiciones (Figura 10).
Figura 10. Entrada Sedimentador.
Igualmente, no se tiene programado un plan de mantenimiento del sedimentador
donde se haga la debida disposición de los lodos residuales confinados en el fondo,
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 50/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
50
también se presenta un tiempo de sedimentación muy bajo debido a que al final del
sedimentador todavía hay partículas aglomeradas que no alcanzaron a sedimentar
(Figura 11).
Figura 11. Salida Sedimentador.
Al final de la etapa de sedimentación se agrega una pequeña filtración, esta filtración
intenta eliminar el exceso de material floculante en el agua tratada, estos filtros
carecen de un mantenimiento adecuado, lo cual general obstrucción de los filtros
disminuyendo el caudal final y la pérdida de eficiencia de esta etapa.
Como último problema se puede percibir la falta de caudal a la salida de la planta de
tratamiento (ver tabla 2 y Figura 13), esto genera una deficiente evacuación de las
aguas previamente tratadas, así como, acumulación de residuos líquidos y desbordes
de las aguas residuales.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 51/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
51
Figura 12. Filtros.
Figura 13. Salida de la Planta de Tratamiento.
Ya identificados los diferentes problemas técnicos de la planta de tratamiento de
aguas residuales utilizando, la matriz de Vester, se relacionan dichos problemas con
los diferentes parámetros evaluados en la caracterización de aguas residuales.
7.1.1 Matriz de Vester
Por medio de este instrumento de análisis de impacto, se identificó las causas,problemas críticos y consecuencias del mal funcionamiento de la planta de
tratamiento de aguas residuales, se aplicó para cada uno de los criterios identificados
en el diagnostico técnico de la planta, este basado en la inspección, evaluación y
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 52/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
52
caracterización de las aguas residuales nos guiará en la debida implementación de la
matriz de Vester.
Se aplica en la matriz el nivel de causalidad de cada criterio y se utiliza para
identificar las causas, efectos y sus relaciones. En la tabla 4 se ilustra en la parte
izquierda la descripción de los problemas identificados en el diagnóstico previamente
hecho, mientras que en la parte derecha expresa su debida clasificación.
Tabla 4. Resultados Matriz de Vester.
DESCRIPCIÓN DE LOSPROBLEMAS
No.TOTAL
ACTIVOSTOTAL
PASIVOSCUADRANTE CLASIFICACIÓN
Cambios de Temperatura. P1 0 6 3 IndiferenteCambios en el pH. P2 6 10 3 Indiferente
Generación de Aguas Acidas. P3 0 12 3 IndiferenteGeneración de Aguas Básicas. P4 0 15 3 IndiferenteUtilización de Detergente Lavado
de Maquinaria.P5 6 0 3 Indiferente
Procesamiento de Lácteos. P6 12 2 4 CausaDescuido de las Trampas de
Grasa.P7 16 2 4 Causa
Alta Concentración de MateriaOrgánica Entrada
P8 18 9 4 Causa
Falta de Caudal Entrada P9 19 7 4 CausaFalta de Caudal Salida P10 0 27 2 Consecuencia
Falta de Mantenimiento Tuberías P11 17 5 4 CausaInactividad Floculador P12 17 0 4 Causa
Implementación no Controlada
De Productos Químicos para laFloculación y Desinfección P13 17 5 4 Causa
Bajo Tiempo de RetenciónFloculador
P14 15 9 4 Causa
Mal Estado de los Tabiques P15 18 0 4 CausaAlta Concentración de Sólidos en
SuspensiónP16 18 28 1 Problema Crítico
Obstrucción en las Tuberías P17 12 33 1 Problema CríticoBajo Caudal Medio P18 10 19 1 Problema Crítico
Poco Tiempo de Sedimentación P19 5 15 3 IndiferenteFalta de Mantenimiento
SedimentadorP20 15 0 4 Causa
Material en SuspensiónSedimentador
P21 11 20 1 Problema Crítico
Alta Concentración de MateriaOrgánica Salida P22 13 30 1 Problema Crítico
Falta de Mantenimiento Filtros P23 6 0 3 IndiferenteLavado De Equipos a Altas
TemperaturasP24 3 0 3 Indiferente
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 53/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
53
Después, de aplicar esta herramienta, es evidente cuales son los puntos a corregir en
el sistema de tratamiento de aguas, dando prioridad a los problemas críticos que se
han encontrado en nuestro diagnóstico. Tomando acciones correctivas en los
diferentes puntos encontrados en nuestro análisis, se podrá llegar a mejorar el procesoy cumplir con las normas legales estipuladas por el Ministerio de Medio Ambiente.
Como se ilustra en la tabla 4, los problemas críticos en el proceso de tratamiento de
aguas residuales de esta industria fueron; alta concertación de materia orgánica en la
salida, material en suspensión en el sedimentador, bajo caudal medio, obstrucción en
las tuberías y alta concentración de sólidos en suspensión. Estos indicadores
identificados fueron corregidos con alta prioridad debido a que impactan de manera
negativa en el proceso de aguas residuales originando consecuencias como la falta de
caudal en la salida.
Las causas relacionadas con los problemas indicados en el párrafo anterior fueron;
procesamiento de lácteos, descuido de las trampas de grasa, alta concentración de
materia orgánica en la entrada de la planta, falta de caudal en la entrada, falta de
mantenimiento en las tuberías, inactividad en el floculador, implementación no
controlada de productos químicos para la floculación y desinfección, bajo tiempo de
retención en el floculador, mal estado de tabiques y falta de mantenimiento
sedimentador. Tomando acciones correctivas a este tipo de situaciones se logró
mejorar de forma significativa el proceso de tratamiento de aguas residuales.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 54/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
54
7.1.2 Diseño conceptual de los equipos utilizados en la plata de tratamiento de
aguas residuales.
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 tanque séptico, también están diseñadas con una
tapa liviana para hacer limpieza 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
Las dimensiones de la trampa de grasa son; 1m de largo y 0.5 m de ancho, por lo cual
nuestro tiempo de retención será 3 minutos.
o El volumen de la trampa de grasa se calculará para un período de retención
entre 2,5 a 3,0 minutos. [13]
o La relación largo: ancho del área superficial de la trampa de grasa deberá estar
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]
El ingreso a la trampa de grasa se hace por medio de codo de 90º y un diámetro
mínimo de 0,075 m. La salida se realiza por medio de una T con un diámetro mínimo
de 0,075 m. La parte inferior del codo de entrada se prolonga hasta 0,15 m por debajo
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 55/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
55
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 nomás 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 2000 L 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 para tener un tiempo de
retención hidráulica igual a 0.092 horas o 5.52 minutos.
La igualación del agua residual, se usara para amortiguar las variaciones en el pH
y la concentración de sólidos en el agua a tratar, la adquisición de este equipo la
capacidad útil del proceso y aporta mejoras en la eficiencia del tratamiento.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 56/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
56
Sedimentador
El sistema de pretratamiento es una estructura auxiliar que debe preceder a
cualquier sistema de tratamiento. Esta estructura persigue principalmente los
objetivos de reducir los sólidos en suspensión de distintos tamaños
(principalmente pequeños) que traen consigo las aguas. Se considera como
pretratamiento y acondicionamiento previos en la planta, a unidades como
desarenadores y sedimentadores, el periodo de diseño, teniendo en cuenta
criterios económicos y técnicos es de 8 a 16 años y su período de operación es de
24 horas.
La sedimentación es un proceso muy necesario. Las partículas que se encuentran
en el agua pueden ser perjudiciales en los sistemas o procesos de tratamiento ya
que elevadas turbiedades inhiben los procesos biológicos y se depositan en el
medio filtrante causando elevadas pérdidas de carga y deterioro de la calidad del
agua efluente de los filtros.
Como datos de inicio debemos conocer:
Caudal necesario según el crecimiento demográfico.
Calidad fisicoquímica del agua.
Deberá cumplir las relaciones:
El tiempo de retención será entre 2 - 6 horas.
3 < L/B < 6
5 < L/H < 20
L/H = Vh/Vs
La ubicación de la pantalla difusora debe ser entre 0,7 a 1,00 m de distancia de la
pared de entrada.
Los orificios más altos de la pared difusora deben estar a 1/5 ó 1/6 de la altura
(H) a partir de la superficie del agua y los más bajos entre 1/4 ó 1/5 de la altura
(H) a partir de la superficie del fondo. [15]
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 57/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
57
Floculador
Por especificaciones económicas y de diseño, se realizara una unidad de flujo
horizontal, debido a que el caudal es menor de 50L/seg. Se utilizaran pantallas
removibles de PVC, el cual es un material inerte, resistente a la corrosión y tiene
un tiempo de utilidad efectiva de 20 años.
Las unidades de pantallas son las más eficientes y económicas de todos los
floculadores actualmente en uso. Debido a la gran cantidad de compartimientos
que tienen, confinan casi perfectamente el tiempo de retención; el tiempo real es
prácticamente igual al tiempo teórico cuando la unidad ha sido bien proyectada.
Debido a que no se requiere energía eléctrica para su funcionamiento, el costo de
producción es muy bajo. [16]
Entre los materiales indicados para las pantallas, los que ofrecen mayor
confiabilidad son la fibra de vidrio, el plástico, los tabiques de concreto
prefabricados y la madera. En cada caso, la elección del material dependerá del
tamaño de la planta, del costo del material y de los recursos disponibles. Si se
empleara madera, se pueden disponer tabiques de madera machihembrada,tratada con barniz marino aplicado en varias capas, cada una en sentido opuesto a
la anterior, de tal manera de formar una gruesa capa impermeabilizante.
También puede emplearse madera revestida con una capa de fibra de vidrio. La
unidad puede tener una profundidad de 1,00 a 2,00 metros, dependiendo del
material utilizado en las pantallas. [16]
7.1.3 Diseño básico de los equipos utilizados en la plata de tratamiento de aguas
residuales.
La aplicación de ingeniería conceptual y básica de diseño del proceso implementado,
se muestra a continuación. El dimensionamiento y la selección de los equipos, las
consideraciones de diseño, auxiliares y materiales de construcción se muestran en la
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 58/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
58
memoria de cálculo (ANEXO 2). En la figura 14, se ilustra el diagrama del proceso
propuesto en base al rediseño de los equipos y por último, los datos de los equipos
diseñados se encuentran de la tabla 5 a la tabla 9.
Figura 14. Diagrama de Bloques Planta de Tratamiento
Tanques deNivelación
de pH
Tanque de
bombeo
Sedimentador mixto
Trampas de grasa
Afluente
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 59/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
59
Tabla 5. Datasheet Tanque Nivelador de pH.
PROLECALTDA.
Tanque NiveladorpH
Fecha: Abril 22-2011
Página: 1/2Planta de
Tratamiento deAguas.
Localización:Distrito Mamonal-Cartagena.
Datos GeneralesDiámetro interno (m) 1.52
Altura (m) 1.550Volumen total
(m3) 2Numero de
tanques 2
Datos de DiseñoMaterial de Construcción Polietileno
Producto AguaTemperatura de diseño
(K)305
Presión de diseño (bar) 1.064Fondo Superior PlanoFondo Inferior Toriesférico
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 60/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
60
Tabla 6. Datasheet Trampa de Grasa.
PROLECA LTDA.
Trampa de Grasa
Fecha: Abril 22-
2011 Página: 1/2
Planta de Tratamiento
de Aguas.Localización: DistritoMamonal- Cartagena.
Datos GeneralesLargo (m) 1Ancho(m) 0.5
Profundidad (m) 0.8
Volumen total (m3) 0.4Numero de
trampas2
Datos de DiseñoMaterial de Construcción Cemento
Producto AguaTemperatura de diseño (K) 305
Material de la Tapa Acero
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 61/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
61
Tabla 7. Datasheet Sedimentador.
PROLECA
LTDA.
Sedimentador
Fecha: Abril 22-
2011 Página: 1/2
Planta de Tratamiento
de Aguas.Localización: DistritoMamonal- Cartagena.
Datos GeneralesLargo (m) 8.6Altura (m) 1.89Ancho (m) 2.86
Altura del Vertedero (m) 4.9Volumen total
(m3)46.93
Numero deSedimentadores
1
Datos de DiseñoMaterial de Construcción Cemento
Recubrimiento Cerámica Resistente a Carga OrgánicaTemperatura de diseño (K) 305
Presión de diseño (bar) 1.064Numero de Placas 40
Angulo de InclinaciónPlacas
45º
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 62/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
62
Tabla 8. Datasheet Pantalla Difusora.
PROLECALTDA.
Pantalla Difusora
Fecha: Abril 22-2011 Página: 1/2
Planta de
Tratamiento deAguas.Localización: DistritoMamonal- Cartagena.
Datos GeneralesAltura Pantalla Difusora (m) 1.13
Diámetro de Orificios(m) 0.055Numero de Orificios 21
Numero de Columnas 7Numero de Filas 3
Espaciamiento entre Filas (cm) 3.7Espaciamiento entre Columnas (cm) 3.2
Datos de DiseñoMaterial de Construcción Cemento
Producto AguaTemperatura de diseño
(K)305
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 63/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
63
Tabla 9. Datasheet Floculador.
PROLECA LTDA.
Floculador
Fecha: Abril 22-
2011 Página: 1/2
Planta de Tratamiento
de Aguas.Localización: DistritoMamonal- Cartagena.
Datos GeneralesLargo (m) 3.1Altura (m) 0.86Ancho (m) 0.75
Ancho de los Canales (cm) 6.9Longitud de los Canales (cm) 30
Volumen total (m3) 1.99Numero deFloculador
1
Datos de DiseñoMaterial de Construcción Cemento
Recubrimiento Cerámica Resistente a Carga OrgánicaTemperatura de diseño (K) 305
Numero de Placas 40Angulo de Inclinación
Placas0º
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 64/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
64
7.1.4 Tratamiento Biológico
La metodología para implementar los microorganismos eficientes de esta manera,
para saber cuanta cantidad de litros de microorganismos a la semana se necesitan se
divide el volumen de DBO entre 1000. [9] Esto significa que se deben agregar74L/día, para mayor eficiencia se deberá inocular 37 litros en el día y 37 litros en la
tarde.
7.1.5 Implementación del diseño
Los siguientes parámetros de diseño fueron entregados al maestro de obra contratado
por la empresa, el cual ejecuto la obra civil para el rediseño de la planta de
tratamientos de aguas residuales.
Sedimentador
Para alcanzar el ancho ideal de la planta de tratamiento, se realizó un proceso de
ampliación, luego por motivos de limpieza y mantenimiento se procedió a
enchapar con cerámica resistente a la carga orgánica las paredes de la planta. En
las siguientes imágenes se muestra el proceso de implementación del rediseño en
la planta de tratamiento de aguas residuales de la empresa que se basa en la tabla
número 7.
Figura 15. Proceso de ampliación Planta de tratamiento de aguas Proleca Ltda.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 65/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
65
Figura 16. Montaje de las láminas en el Sedimentador.
Figura 17. Láminas Sedimentador terminadas.
Pantalla difusora
En la tabla número 8, se presentan las especificaciones correspondientes a la
pantalla difusora, dichas especificaciones se implementaron de la siguiente
manera.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 66/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
66
Figura 18. Pantalla difusora terminada.
Floculador
Las especificaciones del floculador se consignan en la tabla numero 9, las
diferentes remodelaciones se ilustran en las siguientes figuras.
Figura 19. Floculador y montaje de láminas.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 67/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
67
Figura 20. Floculador terminado.
Tanques de igualación de pH
Figura 21. Tanques de igualación de pH.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 68/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
68
7.1.6 Mejoras en el tratamiento
En las siguientes graficas se muestran los resultados de las caracterizaciones
realizadas en los años anteriores al rediseño para cada uno de los parámetros
de la planta de tratamiento de aguas residuales.
o Eliminación de Sólidos Suspendidos Totales
En la siguiente imagen se presentan los resultados obtenidos en los últimos tres
semestres para los sólidos suspendidos totales.
Figura 22. Eliminación de S.S.T.
Comparando con el estudio en el cual implementando producción limpia para el
procesamiento de productos lácteos, destacaron que los sólidos suspendidos pueden
ser removidos desde la fuente de producción, efectuando balances de masa y listas de
chequeo en la entrada y salida de la producción, los resultados fueron del 19.6% de
los sólidos suspendidos totales. [18], valores que se encuentra por debajo del 80%obtenido en el presente trabajo.
0
10
20
30
40
50
60
7080
90
100
S.S.T S.S.T S.S.T
2009 1er semestre 2010 2do semestre 2010
% E
l i m i n a c i ó n
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 69/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
69
Utilizando un reactor UASB complementado por un sistema de lodos activados
obtuvieron un promedio de remoción de sólidos suspendidos totales de un 72%. [19],
a pesar de combinar dos tratamientos tan efectivos para el tratamiento de aguas
residuales no logran un porcentaje de remoción mayor al consignado en este trabajo.
o Eliminación de DBO5
En la siguiente imagen se presentan los resultados obtenidos en los últimos tres
semestres para la demanda bioquímica de oxigeno.
Figura 23. Eliminación DBO5.
En la investigación donde se implementa un reactor UASB, los máximos niveles de
reducción de la demanda química de oxígeno (DQO) 98%. [5] El porcentaje de
remoción alcanzado por la planta de tratamiento respecto a la DQO fue del 80%, un
poco menor al obtenido por el estudio anterior, teniendo en cuenta que el procesorealizado en este trabajo no implica la implementación de sistemas de tratamiento
avanzados como los reactores UASB.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
DBO5 DBO5 DBO5
2009 1er semestre 2010 2do semestre 2010
% E l i m i n a c i ó n
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 70/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
70
Implementando una planta convencional de tratamiento fisicoquímico de aguas
residuales, alcanzaron un porcentaje de remoción total de materia orgánica medida
como DQO de 63.3%. [8] Siendo este mucho menor al porcentaje logrado en este
trabajo el cual fue de un 80%.
Implementando electrocoagulación, alcanzaron un porcentaje de remoción de DQO
del 93%. [5] la intensidad de corriente producida por los equipos utilizados en este
método de tratamiento logran un porcentaje de remoción mayor al porcentaje
alcanzado por el rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales
implementado en este trabajo.
o Eliminación de DQO
En la siguiente figura se presentan los resultados obtenidos en los últimos tres
semestres para la demanda química de oxigeno.
Figura 24. Eliminación de DQO.
El porcentaje de DBO removido por el rediseño de la planta de tratamiento de aguas
residuales fue del 80%, Según el estudio mediante la influencia de la recirculación en
un sistema de filtro percolador la experiencia obtenida dio como resultado un
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
DQO DQO DQO
2009 1er semestre 2010 2do semestre 2010
% E l i m i n a c i ó n
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 71/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
71
porcentaje de eliminación del 87.4%. [20], mientras, en la investigación
implementando producción limpia para el procesamiento de productos lácteos
destacaron que la DQO puede ser removida desde la fuente de producción,
efectuando balances de masa y listas de chequeo en la entrada y salida de laproducción, los resultados fueron del 65.36%. [18], esto quiere decir que, el valor que
se encuentra en un rango admisible respecto a los datos referenciados anteriormente
en la literatura.
o
Eliminación de S.S.H
En la siguiente figura enseña los resultados obtenidos en los últimos tres
semestres para los sólidos suspendidos en hexano.
Figura 25. Eliminación S.S.H.
El rediseño de la planta de tratamiento logro un valor del 99%, siendo este un valor
casi ideal al momento de tratar aguas residuales de la industria láctea, mientras en el
trabajo donde se evalúa el rendimiento de un reactor anaerobio para el tratamiento de
0
10
20
3040
50
60
70
80
90
100
S.S.H S.S.H S.S.H
2009 1er semestre 2010 2do semestre 2010
% E l
i m i n a c i ó n
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 72/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
72
aguas residuales de la industria láctea, alcanzaron un valor en el porcentaje de
remoción de sólidos suspendido en hexano de un 90%. [21]
o
Eliminación de N.K.T
En la siguiente imagen se presentan los resultados obtenidos en los últimos tres
semestres para el Nitrógeno Kedjal Total.
Figura 26. Eliminación N.K.T.
El valor obtenido en el presente estudio fue de un 68%, teniendo en cuenta el trabajos
realizados, mediante reactores de biopelicula para el tratamiento de aguas residuales
de la industria láctea obtuvieron un porcentaje de remoción de N.K.T del 78.3% [22]
valor que supera por poco al obtenido por el rediseño realizado en este trabajo.
0
10
20
30
40
50
60
70
NKT NKT NKT
2009 1er semestre 2010 2do semestre 2010
% E
l i m i n a c i ó n
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 73/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
73
o Eliminación de Fósforo Total
En la siguiente imagen se presentan los resultados obtenidos en los últimos tres
semestres para el fósforo total.
Figura 27. Eliminación de Fósforo Total.
Como se puede observar en las figuras anteriores, el porcentaje de remoción en el año
2009 no era el exigido por la norma vigente para el vertimiento de las aguas
industriales, se puede decir que la planta de tratamiento no cumplía con el objetivo de
eliminar los contaminantes de el agua residual pero los parámetros se conservaban en
un rango admisible.
En el primer semestre del 2010 se observó un deterioro en la efectividad de la planta
de tratamiento de aguas residuales, como se observa en las graficas anteriores, los
parámetros tratados no alcanzan a llegar al 70% de remoción, menos los sólidos
suspendidos en hexano que alcanza un 90% debido a que los residuos a tratar son en
su mayoría orgánicos.
El rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales de la empresa alcanzó un
porcentaje de remoción por encima del 80% en los parámetros S.S.T, DBO, DQO y
S.S.H, los parámetros N.K.T y fosforo total no lograron alcanzar el 80% pero
0
10
20
30
40
50
60
Fósforo Total Fósforo Total Fósforo Total
2009 1er semestre 2010 2do semestre 2010
% E l i m i n a c i ó n
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 74/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
74
mejoraron considerablemente respecto a los años anteriores, esto demuestra la
eficiencia del sistema de tratamiento actual.
Para la debida operación de la planta de tratamiento de aguas residuales, es
necesario poseer conocimientos básicos y prácticos de las variables a controlar.
También, es necesario conocer los diferentes sistemas de tratamientos aplicados
a la industria. El manual de la planta de tratamiento de aguas residuales de
Proleca Ltda., (ver ANEXO 3) brinda una noción de los diferentes aspectos a
estudiar de la planta de tratamiento de aguas residuales.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 75/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
75
8. CONCLUSIONES
El rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales es eficiente y garantiza el
cumplimiento de los parámetros establecidos en la norma ambiental 3930 del 2010, la
combinación de tratamientos físicos con tratamiento biológico es una alternativa
viable y eficaz al momento de tratar aguas residuales en la industria láctea, debido a
que los parámetros de diseño calculados de los equipos utilizados en el tratamiento de
las aguas residuales de la industria, se encuentran dentro de los rangos de diseño
recomendados por los autores estudiados en el presente trabajo, para el proceso desedimentación y floculación, además la alta carga orgánica biodegradable evaluada en
los residuos emitidos por la industria de estudio es susceptible de su tratado.
Como se puede observar en las graficas finales, el rendimiento de la planta mejoro
significativamente, los sólidos suspendidos totales mejoraron en un 20%, la DBO
mejoro en 50%, la DQO en un 40%, NKT en un 60% y el fósforo total en un 40%
respecto a la etapa anterior al rediseño, a pesar de la existencia de equipos al
momento de diseñar, la comparación del rediseño respecto a la literatura es acorde alas condiciones de diseños proporcionada por las especificaciones de producción de la
empresa.
Al cumplir con la norma vigente que rige el vertimiento de las aguas residuales, se
aspira a conseguir el permiso de vertimiento que otorga la entidad ambiental para
suspender el pago de tasas retributivas.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 76/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
76
Recomendaciones
El sistema de tratamiento de aguas residuales debe someterse a continuomantenimiento, ya que no cuenta con un sistema de remoción de lodos, para
siguientes estudios en la industria es recomendable implementar un sistema paralelo
de floculación y sedimentación para que el tratamiento sea constante al momento de
hacer mantenimiento a la unidad de tratamiento.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 77/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
77
9. BIBLIOGRAFIA
1) H Nadais, I Capela, L Arroja y A Duarte; “Treatment of dairy wastewater in
UASB reactors inoculated with flocculent biomass”, Envir onment and PlanningDepartment, Aveiro, Portugal.2005.
2) Probst, Thomas H, “Plant design and operation of wastewater treatment of milk”,
Water Environment Federation, Industrial Wastes, USA, 2001.
3) Noyola Adalberto; “Desarrollo de Tecnologías Mexicanas en Tratamiento de
Aguas Residuales: una Experiencia”, Instituto de Ingeniería UNAM. México,D.F.1994.
4) Da Camara Lesly, Hernández Mario y Paz Luiselena; “Miniproyecto de Ingeniería
Química” Gómez Departamento de Fenómenos de Transporte. Venezuela. 1997.
5) Arango Bedoya Oscar y Sánchez e Sousa Luciana; “Tratamiento de Aguas
Residuales de la Industria láctea en Sistemas Anaerobios tipo UASB”, [TESIS].
Pasto; Universidad de Nariño. 2000.
6) Arango Ruiz Álvaro y Garcés Giraldo Luis Fernando; “Tratamiento de Aguas
Residuales de la Industria Láctea por Electrocoagulación”, Grupo de Investigación
GAMA; Corporación Universitaria la Sallista. 2005.
7) Forlan Fabio; “Evaluación del Efecto de los Microorganismos Eficaces (EM®)
Sobre la Calidad de un Agua Residual Doméstica”, [TESIS]. Bogotá; PontificiaUniversidad Javeriana. 2008.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 78/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
78
8) Castillos Borgues Elba R., Herrera Canché Gonzalo M., Méndez Novelo Roger
“Determinación de Parámetros de Diseño de Un Tratamiento Fisicoquímico de Aguas
Residuales”, [TESIS].México; Universidad Autónoma.2000.
9) Luciano Sandoval Yodal, Ivalu Beutelspacher Santiago, “Equipo Floculador Con
Aire”, [TESIS]. México; Instituto Mexicano de Tecnología del Agua.1997.
10) METCALF Y EDDY. Ingeniería de Aguas Residuales, volumen1. Tratamiento,
Vertido y Reutilización. Mac Graw Hill, tercera edición; 1996.
11) OROZCO JARAMILLO Álvaro. Bioingeniería de Aguas Residuales Teoría yDiseño. ACODAL, Barranquilla; 1996.
12) RUBENS SETTE Ramalho, Domingo Jiménez Beltrán, De lora Federico.
Tratamiento de Aguas Residuales. Reverte. Barcelona; 1996.
13) Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria “Especificaciones Técnicas para el
Diseño de Trampa de Grasa”; 2003.
14) Rivas Mijares G., Tratamiento de Aguas Residuales.Ediciones Vega. España; 1978.
15) Grau José, Andaría Díaz Emyra, “Diseño de Sedimentadores de Placas
Paralelas”. [TESIS].Venezuela; 2002.
16) Canepa de Vargas Lidia, “Estudio de la PFR de Barranca” .CEPIS. Lima; 1977.
17) Centro de Actividad Regional para la Producción Limpia, “Prevención de la
contaminación en la industria láctea”, España; 2002.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 79/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
79
18) Ozbaya A. y Demirer G.N., “Evaluacion de la Oportunidad en la Producción mas
Limpia en la Instalación de Procesamiento de Lácteos”, [TESIS]. Ankara Turkey;
2006.
19) Tawfika A., Sobhey M. y Badawy M., “Tratamiento Combinado de una Lechería
y Aguas Residuales Domesticas Mediante Flujo Ascendente de Mantos (UASB)
Seguido por Lodos Activados”, [TESIS]. Egipto; 2007.
20) Rivera A., Valdez P., Castro R., Nieves G., y De la Torre V., “Influencia de la
Recirculación en un Sistema de Filtro Percolador”. Cuba; 1998.
21) Omil F., Garrido J., Arrojo B., Méndez R., “Evaluación del rendimiento de un
Reactor Anaerobio para el Tratamiento de Aguas Residuales de la Industria Láctea”,
[TESIS].España; 2003.
22) Sirianuntapiboon S., Narumon J., y Rarintorn L., “Sequencing batch reactor
biofilm system for treatment of milk industry wastewater”, [TESIS].Thailand; 2005.
23) Cuthbert J., “Administration y Finanzas, Desarrollo Organizacional”. México;
2004.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 80/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
80
Anexos
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 81/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
81
ANEXO 1 ESPECIFICACIONES TECNICAS DELOS PARAMETROS REQUERIDOS SEGÚN EL
DECRETO 1594 DE 1984.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 82/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
82
Según el artículo 73 del decreto 1594 de 1984 Todo vertimiento a un alcantarillado
público deberá cumplir, por lo menos, con las siguientes normas:
Referencia Valor:
pH 5 a 9 unidades
Temperatura < 40°C
Ácidos, bases o soluciones ácidas o básicas que puedan causar contaminación;
sustancias explosivas o inflamables.
Ausentes Sólidos sedimentables < 10 ml/l.
Sustancias solubles en hexano < 100 mg/l.
Referencia Usuario Existente Usuario NuevoSólidos suspendidos para desechos domésticos e industriales Remoción >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 artículos74 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)
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 83/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
83
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 deactividades 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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 84/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
84
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 lacaracterización 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.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 85/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
85
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.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 86/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
86
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 latasa retributiva ordinaria diaria.
Artículo 149: Los usuarios deberán informar previamente a la EMAR los períodos en
que no harán vertimientos.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 87/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
87
ANEXO 2 MEMORIAS DE CÁLCULO
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 88/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
88
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.
o El volumen de la trampa de grasa se calculará para un período de retención
entre 2,5 a 3,0 minutos. [13]
o La relación largo: ancho del área superficial de la trampa de grasa deberá estar
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]
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 89/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
89
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 noes 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. Latrampa 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 deaguas 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.
horaT
hora L
LT
Q
V T
RH
RH
RH
092.0
/ 21600
2000
Ec. 1. [14]
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 90/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
90
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.
diamQ / 4.518 3
Caudal diam / 3 horam / 3 min / 3m segm / 3
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).
entacionSeespesificaTasaT
lSuperficia Area AS
T
Q AS
ES
ES
dim
[15].2. Ec
En el diseño original y construcción de la planta de tratamiento de aguas
residuales, las dimensiones de esta quedaron de la siguiente manera.
m L 6.8
Según la literatura la relación de las dimensiones de largo y ancho (L/B) estará
entre los valores de 3-6m. [15]
m B
m B
L B
B
L
8.2
3
6.8
3
3
Por medio de la ecuación numero 3 y las dimensiones previamente calculadas de
la planta, se hallara el área superficial (As).
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 91/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
91
2
65.24
8.26.8
m AS
mmx AS
LxB AS
[15].3. Ec
Reemplazando y despejando de la ecuación numero 2.
diammT
m
diamT
AS
QT
T
Q AS
ES
ES
ES
ES
/ / 02.21
65.24
/ 4.518
23
2
3
La relación de las dimensiones de largo y profundidad (L/H) deberá ser de 5-10.
[15]
m H
m H
L H
H
L
72.15
6.8
5
5
El volumen del Sedimentador se dará por la expresión:
330.42
72.186.26.8
mV
mmxmxV
LxBxH V
Con los datos obtenidos hallamos el Tiempo de Retención Hidráulica (Trh).
[15].4. Ec
min2.120
min / 3517.0
30.423
3
RH
RH
RH
T
m
mT
Q
V T
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 92/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
92
Para obtener la velocidad de sedimentación (Vs) se aplica la ley de Newton-
Stokes simplificada.
afluentedel Densidad P
Solidosde Densidad Ps
arrastreeCoeficient Cd
particuladiametrodp
smg
CdxP
xdpPPsgxV S
28.9
3
)(4
[15].5. Ec
.
La densidad del afluente P es igual a 994.73Kg/m3. [14]
Sustancia Esfericidad Diámetro mmDensidad
relativa Kg/mlResiduos Lácteos 0.75 1.375 1500-1600
Tabla 10.Propiedades Residuos Lácteos.Fuente: DIA piscicultura Catripulli.
Donde Cd se calcula por medio del número de Reynolds.
34.0324
R R
Cd [10].6. Ec
El numero de Reynolds se calcula con la ecuación numero 7.
FlujodeVelocidad Vf
entador Se Hidraulico Radio R
Aguadel Dinamicaidad Vis
xVf PxR R
H
H
dim
cos
[10].7. Ec
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]
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 93/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
93
La velocidad del flujo se calcula por medio de la ecuación 8.
BxH
QVf [15].8. Ec
segmVf
mmxsegmVf
/ 0012.0
72.186.2 / 00599.0 3
El radio hidráulico se calcula por medio de la ecuación 9.
H B
BxH R H
[14]9. Ec
m R
mm
mmx R
H
H
07.1
72.186.2
72.186.2
Reemplazando en la ecuación 7.
9.1156
104.110
0012.007.173.9945
R
x
x x R
xVf PxR R H
Reemplazando en la ecuación 6.
4489.0
34.00882.00207.0
34.09.1156
3
9.1156
24
34.0324
Cd
Cd
Cd
R RCd
Para los residuos de alimentos, reemplazando en la ecuación 5 los valores de laanterior tabla y los calculados, la velocidad de sedimentación será:
smV
x
x xV
CdxP
xdpPPsgxV
S
S
S
/ 130.0
)73.994()4480.0(3
001375.0)73.9941500(9.32
3
)(4
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 94/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
94
Calculamos el tiempo de sedimentación por medio de la ecuación 9.
S
TSV
H T [10].10. Ec
min21.0
16.13
/ 130.0
72.1
TS
TS
TS
T
segT
sm
mT
El tiempo de retención hidráulica debe ser mayor al tiempo de sedimentación,
donde: Tts<Trh. [15]
El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre 3 a 10%, para facilitar el
deslizamiento del sedimento. [15]
m H
mm H
H H H
892.1`
)72.1(1.072.1
1.0`
`
Con un vertedero de salida igual al ancho de la unidad, se calculó la altura de
agua sobre el vertedero por medio de la ecuación número 10.
3 / 2
284.1
B
Q H [15].11. Ec
m H
m
m H
049.0
)86.2(84.1
00599.0
2
3 / 23
2
Para el diseño de la pantalla difusora se asume una velocidad de paso entre los
orificios. [15]
orificioslosentre pasodeVelocidad V 0
segmV / 1.00
Se determinara el área total de los orificios.
0
0V
Q A [15].12. Ec
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 95/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
95
2
0
3
0
05.0
/ 1.0
/ 00599.0
m A
sm
segm A
Se adopta un diámetro de orificio. [15]
Orificiode Diametrod 0
md 055.00
Donde
2
0
2
0
2
0
002381.0
4
)055.0(
4
ma
a
d a
Se determina el número de orificios por medio de la ecuación numero 13. [15]
0
0
a
An [15].13. Ec
Orificiosde Numeron
21
002381.0
05.02
2
n
m
mn
Calculo altura de la pantalla difusora con orificios.
mh
mmh
H H h
13.1
)72.1(5 / 272.1
5 / 2
[15].14. Ec
Se asume el número de filas de orificios y columnas.
Columnasde Numeron
Filasde Numeron
C
f
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 96/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
96
7
3
C
F
n
n
Calculo espaciamiento entre filas.
f n
ha 1 [15].15. Ec
Filasentrento Espaciamieh
mh
ma
37.0
3
13.11
Calculo espaciamiento entre columnas.
2
)1(1
2
cna B
a [15].17. Ec
ma
mma
32.0
2
)17(37.086.2
2
2
Se determina el número de placas por medio de la ecuación numero 15
(Shimokubo).
xLPxCosdp
ATSnp
1
15, Ecuación
placaslasde Longitud LP
Placaslasde Angulo
Placas Adecuado Anchodp
entacionSeTotal Area ATS
1
dim
LP será aproximadamente el ancho del sedimentador LP=2.86m.[15]En el caso de lodos livianos el ángulo de inclinación debe ser 55º.[15]
El ancho adecuado de las placas es de 60cm, por razones de recorrido interno del
fluido y del diseño y construcción de las mismas, de manera que no se flecten al
paso del agua. [15]
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 97/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
97
Donde ATS y el Área requerida para el espesamiento (Ae), se hallan por las
ecuaciones:
)(4.1 ce A A ATS [15].17. Ec
FSDIS
QxC Ae
0 [15].18. Ec
DiseñodeSegurdidad deFactor FSDIS
AfluenteTotalesSolidosdeiónConcentracCo
Donde Co es la concentración de sólidos totales del afluente y FSDIS se obtiene
por la expresión:
xFsMaxFSDIS 45.0 .[15]19. Ec
MaximoSolidosdeFlujoFsMax
Fsmax se haya por la expresión de Miller.
K
V xFsMax 054.0 [15].20. Ec
Donde K es una constante empírica calculada por la siguiente de Wahlberg:
)(0000543.0)(00384.0426.0 IVL IVLK
IVL=Índice de volumen de lodos.IVL se halla por medio de la ecuación 21.
0C
VLS IVL [15].21. Ec
VLS=Volumen de Lodos Sedimentable.
VLS esta entre los valores de 105 y 412ml/L, por criterio de diseño escogeremos
un VLS de 300ml/L.[15]
636.0
/ 46.471
/ 300
IVL
Lml
Lml IVL
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 98/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
98
Reemplazando
4235.0
)636.0(0000543.0)636.0(00384.0426.0
K
K
smFsMax
smFsMax
/ 127.0
4235.0
/ 1.054.0
smFSDIS
xFSDIS
/ 057.0
127.045.0
Reemplazando en la ecuación de Ae.
2
3
2.49
/ 057.0
/ 46.47100599.0
m A
sm
Lml xm
A
e
e
Ac se hallara por medio de la ecuación 18.
6.8
2.0
8.0 e
c
A A [15].18. Ec
2
2
1.21
6.84
22.49
m A
m A
c
c
Reemplazando en la ecuación 17 obtenemos.
237.39
)10.2122.49(4.1
m ATS
ATS
Finalmente reemplazando en la ecuación 15.
405586.260.0
37.39
npmxCosmx
mnp
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 99/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
99
Floculador
Por especificaciones económicas y de diseño, se realizara una unidad de flujo
horizontal, debido a que el caudal es menor de 50L/seg. Se utilizaran pantallas
removibles de PVC, el cual es un material inerte, resistente a la corrosión y tiene
un tiempo de utilidad efectiva de 20 años. [16]
Criterios y Dimensionamiento
La velocidad promedio deberá estar entre los valores de 0.10-0.60m/s. [16]
V=0.10m/s
Área de los canales
2
3
059.0
/ 10.0
/ 0059.0
m A
segm
segm A
V
Q A
Donde Q es igual al caudal de diseño y V la velocidad promedio.
Ancho de los canales
H
AaCN [16].23. Ec
H=Altura del agua en la unidad
Por motivos previos de construcción la altura máxima alcanzada por el agua es de
0.86m.
Calculo ancho del los canales
H
AaCN [16].24. Ec
ma
m
ma
CN
CN
069.0
86.0
059.02
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 100/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
100
Para el cálculo de la longitud de los canales se utilizó la ecuación numero 24 dondeT=5min.[16]
60VxTx [16].24. Ec
sidenciadeTiempoT
FlujodeVelocidad V
Canalesde Longitud
Re
cm
xsxm
VxTx
30
60min5 / 10.0
60
Calculo número de canales en cada tramo se halló mediante la ecuación 25.
B N
[16].25. Ec
Para obtener el valor del ancho de la unidad, se utilizó la ecuación 26.
d b B 3 [16].26. Ec
LisaPlasticodea LaUtil Ancchob min
a La Diametrod
ad
min
5.1
1044.0
)069.0(5.1
5.1
d
md
ad
Reemplazando ecuación 26.
m B
B
75.0
0102.0)215.0(3
Reemplazando en la ecuación 25.
40
75.0
30
N
N
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 101/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
101
Calculo longitud de cada tramo, donde el valor de e para láminas planas es0.01m.[16]
)( ea N L [16].27. Ec
m L
L
ea N L
1.3
)01.0069.0(40
)(
Calculo perdida de carga en las vueltas donde el valor de K es el coeficiente deperdida recomendable debe estar entre 3-3.5. [16]
g
N KV h
2
)1(2
1
.[16]28. Ec
PerdidadeeCoeficient K
mh
h
0397.0
)8.9(2
)140()10.0(3
1
2
1
Calculo de carga en los canales
2
22
3
r nV h .[16]29. Ec
ManningdeteConsn
Unidad lade Hidraulico Radior
tan
La constante de Manning para placas planas. n=0.013
mr
xr
H B
BxH r
37.0
86.065.0
86.065.0
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 102/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
102
Reemplazando en la ecuación 29.
mh
xh
0243.0
30
3
37.0
10.0013.0
2
2
22
Finalmente calculamos la pérdida total de cada tramo sumando las dos anteriores.
mh
h
hhh
064.0
0243.00397.0
21
Tratamiento Biológico
La metodología para implementar los microorganismos eficientes de esta manera
[16]:
semana LC
LC
V C
em
em
em
/ 518
1000
518400
500 /
Esto significa que se deben agregar 74L/día, para mayor eficiencia se deberá inocular37 litros en el día y 37 litros en la tarde.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 103/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
103
ANEXO 3. MANUAL DE OPERACIÓNPLANTA DE TRATAMIENTO
DE AGUAS RESIDUALES
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 104/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
104
MANUAL DE OPERACIÓN PLANTA DE TRATAMIENTO DEAGUAS RESIDUALES PROLECA LTDA.
RAÚL LUIS PÁEZ OSORIO
INGENIERO QUIMICO.
CARTAGENA DE INDIAS D.T Y C
2011
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 105/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
105
INTRODUCCIÓN
La planta de tratamiento de aguas residuales de Proleca Ltda., ubicada en la ciudad
de Cartagena está diseñada y construida para cumplir con las normativas ambientales,
esencialmente con el decreto 3930 de 2010 del Ministerio del Medio Ambiente.
Esta es sometida a monitoreos semestrales por parte de la autoridad ambiental, quien
tiene la competencia de ejecutar los seguimientos, controles y recomendaciones en el
tema de medio ambiente.
Este documento muestra los conceptos elementales referentes a los efluentes
producidos por la industria láctea, y a su vez, los tipos de tratamientos físicos y
químicos empleados en la planta de tratamiento, este manual contiene también
funcionamiento, mantenimiento, diagramas de flujo y procedimientos de operación de
la planta.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 106/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
106
OBJETIVOS
Ilustrar nociones básicas sobre el tema de residuos lácteos.
Mostrar los procedimientos de operación de la plata de tratamiento de aguas
residuales.
Conocer los tipos de tratamientos empleados en la planta.
Indicar el tiempo y el mantenimiento de operación de la planta de tratamiento
de aguas residuales.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 107/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
107
CONCEPTOS BÁSICOS
La comprensión, importancia e interés del tema de tratamiento de aguas residuales
dependerá en gran medida de que los involucrados, manejen los conceptos a emplear.
Afluente: Es el liquido a tratar que entra a un sistema de tratamiento o alguno
de sus elementos en particular.
Efluente: Es el liquido a tratar que sale de un sistema de tratamiento o alguno
de sus elementos en particular.
DBO (Demanda Bioquímica de Oxigeno): Es la cantidad de oxigeno
requerido para estabilizar la materia orgánica en descomposición presente enel agua mediante acción bioquímica aerobia.
DQO (Demanda Química de Oxigeno): Es una medida de la materia
carbonosa contenida en los diferentes tipos de materia orgánica presentes en
las aguas residuales. Se usa como indicador del poder contaminante de una
muestra de agua determinada. El valor de la DQO, es mayor que el de la
DBO, ya que toma en cuenta materia orgánica resistente a ser oxidada.
Tratamiento Físico
Son todos aquellos en los que se utilizan las fuerzas físicas para el tratamiento. En
general se utilizan en todas los niveles. Sin embargo algunas de las operaciones son
exclusivas de la fase de Pre-tratamiento. Algunas de las operaciones físicas son:
Tamizado.
Homogenización de caudales.
Intercepción de aceites y grasas.
Mezclado
Sedimentación.
Flotación. Natural o provocada con aire.
Filtración.- Con arena, carbón, cerámicas, etc
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 108/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
108
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.
Pre-tratamiento: Se trata de un tratamiento previo, diseñado para remover
partículas grandes, tales como plásticos, pelos, papeles, etc. ya sea que floten
a se sedimenten, antes de que lleguen a las unidades de tratamiento
posteriores. Aquí se emplean mayoritariamente rejillas o tamices.
Tratamiento primario: En el primario, 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.
También se utiliza la flotación. En algunos casos el tratamiento se hace,
dejando simplemente, las aguas residuales un tiempo en grandes tanques o, en
el caso de los tratamientos primarios mejorados, añadiendo al agua contenida
en estos grandes tanques, sustancias químicas quelantes que hacen más rápida
y eficaz la sedimentación.
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.
Tratamiento secundario: En la secundaria se trata de 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
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 109/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
109
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.
Tratamiento Biológico: Este tipo de tratamiento es facilitado principalmente
por bacterias que digieren la materia orgánica presente en los fluidos
residuales. Las sustancias presentes en el líquido residual, se utilizan como
nutrientes para dichos microorganismos. Dichos nutrientes se convierten a
tejido celular y diversos gases. Los flóculos que se forman por agregación de
microorganismos son separados en forma de lodos. Los tejidos celularesformados son ligeramente más pesados que el agua. Por tanto, la separación se
hace por sedimentación y decantación. Si estos excedentes no se eliminan, el
agua se vuelve a recontaminar. Los principales procesos biológicos según el
tipo de microorganismos, se clasifican como aeróbicos y/o anaerobios. Los
procesos aerobios requieren la presencia de oxigeno y los anaerobios no
requieren oxígeno.
Tratamiento avanzado o terciario: La terciaria es necesaria cuando el agua va
a ser reutilizada; elimina un 99% de los sólidos y además se emplean varios
procesos químicos para garantizar que el agua esté tan libre de impurezas
como sea posible. Se emplean tipos de tratamiento físicos y químicos con los
que se consigue limpiar las aguas de contaminantes concretos: fósforo,
nitrógeno, minerales, metales pesados, virus, compuestos orgánicos, etc.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 110/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
110
Diagrama de flujo planta de tratamiento de aguas residuales
Descripción y funcionamiento del proceso
La planta de tratamiento de aguas residuales de Proleca Ltda., se clasifica como de
flujo ascendente lento y sus dimensiones de descargas están calculadas para un
máximo de 6L/s, 518m3/día.
La planta esta diseñada para retener sólidos y material particulado que se genera en
las descargas del proceso productivo de la empresa, el proceso de retención se realiza
en la entrada de la planta mediante floculación y sedimentación, por medio de los
tabiques ubicados a lo largo de la misma.
Mantenimiento y operación
La planta de tratamiento de aguas residuales de Proleca Ltda. Consta de un sistema de
tratamiento mixto (Biológico, Físico y Químico), estos se ilustran a continuación:
Biológico: A través de la inoculación de microorganismos eficaces EM en los tanquesde nivelación de pH, se inocularan 74 litros diarios, 27 en las horas de la mañana y 27
en las horas de la tarde, preferiblemente antes de 3 de la tarde, debido a esto se estima
un consumo mensual de 2295L.
Tanques de
Nivelación
de pH
Tanque de
bombeo
Sedimentador mixto
Trampas de grasa
Afluente
Efluente
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 111/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
111
Químicos: se empleara un coagulante como el sulfato de aluminio o alumbre,
dosificado en dos kilos y medio diarios mezclados con agua, este se deja caer por
gravedad por medio de un goteo en la zona del floculador, se estima un consumo de
75L al mes.
Físico: Este proceso se ilustra en el diagrama de flujo, el agua a tratar o afluente llega
a los tanques de nivelación de pH, después pasa por dos trampas de grasa, para
después llegar a un tanque de concreto rígido donde se bombea el agua hacia la
primera fase del sedimentador mixto, en esta fase el agua pasa a través de los tabiques
ubicados a lo largo de esta zona, luego pasa a la segunda zona donde el material
flotante que continua en el agua sedimenta, en esta etapa queda material suspendido,
el cual se elimina del efluente por medio de filtros, finalmente el agua sale de la
planta de tratamiento para hacer parte del cuerpo de agua municipal.
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 112/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
112
10. GLOSARIO
Contaminación OrgánicaContaminación de las aguas por materia orgánica planteando una demanda de
oxígeno al curso al curso de agua receptor y afectando de esta manera el balance de
oxigeno de éste.
DBO (Demanda Bioquímica de Oxigeno), a los 5 días, 20ºC (DBO5, 20)
Es la cantidad de oxígeno requerido para estabilizar la materia orgánica en
descomposición presente en el agua mediante acción bioquímica aeróbica,determinada a los 5 días de incubación a 20 ºC.
DQO (Demanda Química de Oxígeno)
Es una medida de la materia carbonosa contenida en los diferentes tipos de materia
orgánica presentes en las aguas residuales. Se usa como un indicador del poder
contaminante del una agua dada. El valor de la DQO, es mayor que el de la DBO, ya
que toma en cuenta materia orgánica resistente a ser oxidada.
Población equivalente
Población estimada que contribuiría con una determinada de un parámetro especifico,
indicador de contaminación (DBO5) en el caso de contaminación orgánica,
microorganismos coniformes en contaminación microbiana. Las conversiones de
carga orgánica a Población equivalente se basaran en una contribución de 54 gr de
DBO5,20/ persona / día, las cargas microbianas en número más probable per capitapor día de 200 X 10^9 coliformes. (GLOSARIO) falta indice de biodegradabilidad
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 113/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
113
ANEXO 4. DECRETO 3930 DE 2010 – NORMATIVIDAD AMBIENTAL PARA
EFLUENTES LÍQUIDOS
5/17/2018 Tesis Final Raul Paez - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-final-raul-paez 114/114
Rediseño de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea Proleca LTDA Cartagena.
114
ANEXO 5. CARACTERIZACIÓN DE AGUASRESIDUALES DE PROLECA LTDA EMITIDAS
POR CARDIQUE