Universidad Nacional Mayor de San MarcosTratamiento de las aguas residuales del procesamiento del aceite de olivaUniversidad Nacional Mayor de San MarcosFacultad de Qumica e Ingeniera QumicaE.A.P. Ingeniera Qumica

Tema: Tratamiento de las aguas residuales del procesamiento del aceite de olivaCurso: Tratamiento de aguasProfesor: Ing. Oscar Cornejo Snchez

Curso: tratamiento de aguasProfesor: Ing. Oscar Cornejo Snchez

TABLA DE CONTENIDO

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1. INTRODUCCIN2

2. DESCRIPCIN DEL PROCESO Y ORIGEN DE LAS AGUAS RESIDUALES

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3. ALTERNATIVAS PARA EL TRATAMIENTO

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4. CARACTERSTICAS DEL AGUA RESIDUAL DEL PROCESO DE ACEITE DE OLIVA:

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5. PROCESO DE TRATAMIENTO

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6. Tratamiento secundario: TRATAMIENTO BIOLGICO

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7.TRATAMIENTO TERCIARIO: Mtodo de Fenton para oxidar el agua:

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8.CONCLUSIONES

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9. BIBLIOGRAFA16

1. INTRODUCCIN

El olivo es uno de los cultivos histricos ms importantes de la cultura mediterrnea, y hoy en da supone una de las mayores fuentes de riqueza agrcola en los pases europeos.En el procesamiento del aceite de oliva se usan grandes cantidades de agua desde el lavado de la materia prima y procesos de centrifugacin para separar el aceite del slido de la aceituna, lo que provoca un alto contenido de materia orgnica (principalmente fenoles) en estas aguas as como inhibidores de la actividad microbiana, es por esta razn que es necesario tratar el agua residual del proceso de modo que se elimine as la actividad refractaria del agua y se disminuya considerablemente la demanda de oxgeno (DBO y DQO).Cabe resaltar que la caracterstica ms importante del agua residual del procesamiento del aceite de oliva es una elevada DQO (entre 39.900-210.000 p.p.m.) y DBO(entre 9.600-150.000 p.p.m.)El mtodo para poder tratar el agua residual de este proceso debe ser determinado en base al alto contenido de material orgnico y fenlico, es por tal razn que por ejemplo un mtodo de depuracin por biometanizacin sera ineficiente debido a las caractersticas antimicrobianas de los fenoles presentes*1 . Los fenoles existentes en el residuo del procesamiento de aceite de oliva (tambin llamado alpechn) proceden de los glucsidos fenlicos de la pulpa y de la semilla de la aceituna, los cuales se hidrolizan en el proceso de molienda y batido de la materia prima.

1*Bodegradacin de ios compuestos fenlcos presentes en el alpechn Por R. Maestro Duran (1), R. Borja Padilla (1), A. Martn Martn (2), J. A. Fiestas Ros de Ursinos (1) y J. Alba Mendoza (1).

2. DESCRIPCIN DEL PROCESO Y ORIGEN DE LAS AGUAS RESIDUALESEn la etapa de recepcin y descarga de la aceituna al proceso lo primero que se lleva a cabo es el lavado de la aceituna, el contacto directo genera la primera fuente de agua residual con alto contenido de fenoles. Posteriormente se inicia con la etapa de extraccin del aceite, lo que involucra las siguientes etapas:1. Molienda: se obtiene una pasta slida de restos vegetales y una fase lquida compuesta por agua y aceite.2. Batido: la pasta se bate para favorecer la salida del aceite. Se forma una fase oleosa ms fcilmente separable de la fase acuosa y la fase slida (el orujo), formada por piel, pulpa y hueso de aceituna. Se usan batidoras de acero inoxidable con cmara, por la que circula agua caliente para caldearla, y que no se depura al formar luego parte del alpeorujo.3. Centrfuga horizontal o decanter. El decanter, cilindro horizontal ahusado por uno de sus extremos, separa el aceite de la pasta mediante fuerza centrfuga. El orujo mezclado con el agua de lavado se acumula en la parte ahusada del cilindro y de ah, a travs de una vlvula, sale al exterior, mientras que el aceite sale por el extremo opuesto. La pasta necesita aadir agua a una temperatura de unos 26 C para facilitar la centrifugacin. El alpeorujo, que se forma en esta fase, es gestionado posteriormente por las orujeras.

4. Centrfuga vertical. Este equipo aplica una corriente de agua en el centro, que por accin de la fuerza centrfuga atraviesa el anillo de aceite de oliva virgen exterior, arrastrando gran cantidad de impurezas. En este proceso es donde se obtiene el segundo caudal de agua residual en el proceso de obtencin de aceite.5. Almacenamiento y envasado del aceite. En depsitos de acero inoxidable, al igual que griferas y tuberas, todo ello a temperatura idnea, con aislamiento adecuado y poca luminosidad.

Antes de su tratamiento las aguas residuales se caracterizan por su intenso color entre marrn y violeta oscuro hasta negro, y su intenso olor a aceite de oliva. Posee un alto grado de contaminacin orgnica con una relacin de DQO/DBO5 entre 2,5 y 5 (difcilmente degradables), as como un alto contenido en polifenoles y materia slida. Su pH es ligeramente cido, son de fcil fermentacin y elevada turbidez, con una alta conductividad elctrica, y contienen grasas emulsionantes. En algunas regiones es comn almacenar las aguas residuales en balsas esperando su evaporacin en pocas de verano debido a que no se implementan mecanismos para su tratamiento.Figura 1. Color caracterstico del agua residual del procesamiento de aceite de oliva

Figura 2. Residuos en planta de procesamiento del aceite de oliva (Almazara)

3. ALTERNATIVAS PARA EL TRATAMIENTOExisten varias tcnicas para realizar este tratamiento principal, con el fin de conseguir un agua que cumpla con los estndares legales. En resumen, se puede hablar de seis tipos de procesos, divididos en dos grupos: mtodos fsico-qumicos (coagulacin-floculacin, mtodos oxidativos avanzados, y procesos electroqumicos, como la electrocoagulacin) y tratamientos biolgicos de depuracin (fangos activados, tratamientos anaerobios y procesos basados en reactores biolgicos de membranas, o MBR).

Cada mtodo tiene sus ventajas e inconvenientes, en lo que se refiere a efectividad y costes, por lo que lo ms comn es la combinacin de varios. Los mtodos de depuracin ms usados para tratar el agua residual en las almazaras son estos cuatro: Electrocoagulacin: este proceso es una tecnologa emergente. La principal ventaja que aporta es que no requiere aadir productos qumicos para formar los flculos. Adems es una de las tecnologas con mejor relacin entre efectividad y precio. Este mtodo resulta muy bueno ya que elimina unos de los principales contaminantes que poseen estas aguas, que son los polifenoles (90%), y adems elimina DBO y DQO (90%), slidos en suspensin (90%) y aceites y grasas (100%). Electrocoagulacin + proceso Fenton: Esta combinacin resulta muy eficaz dada las ventajas que presentan las dos tecnologas. El proceso Fenton es el proceso que ms se ha usado como tcnica oxidativa avanzada hasta ahora, para la desinfeccin del agua procedente de las almazaras. Es muy eficaz para eliminar virus, bacterias y materia orgnica, y se utiliza para tratar el agua destinada al riego de cultivos, donde vaya a estar en contacto con el alimento.Sin embargo su principal inconveniente es que es una tcnica muy cara. Electrocoagulacin + MBR (membranas de ultrafiltracin): El MBR es una tcnica biolgica que usa una doble arma: los microorganismos y las membranas. El MBR es un sistema muy efectivo para eliminar virus, bacterias y materia orgnica, presentando unos rendimientos mayores de un 90% en la eliminacin de la DQO, DBO, ST, etc. Sin embargo es de los sistemas ms caros del mercado.

4. CARACTERSTICAS DEL AGUA RESIDUAL DEL PROCESO DE ACEITE DE OLIVA:

El componente principal de las aguas residuales de las almazaras lo constituye el alpechn. Como ya se ha mencionado, bajo este nombre genrico se denomina al lquido acuoso que se obtiene simultneamente con el aceite de oliva y del que se separa por decantacin o centrifugacin. Entre sus caractersticas principales destaca ser un lquido de color rojo oscuro, de olor ftido, viscoso y turbio, ligeramente cido (pH entre 4 y 5) y que constituye casi el 50% de la aceituna original. En definitiva, el alpechn es el agua de vegetacin del fruto y no constituye en s mismo un agua residual (esto es, un agua contaminada con residuos), sino un lquido orgnico procedente de una materia viva como es la pulpa de la aceituna. Sin embargo, su posterior unin en el proceso de fabricacin a las corrientes de agua aadidas en la etapa de molienda para el lavado del aceite, as como las procedentes del lavado de las aceitunas y limpieza en general, hacen que todo ese conjunto constituyan las aguas residuales de estas industrias .ParmetrosRangoValor medio

DQO (mg/l)8000-100009000

DBO (mg/l)4000-60005000

SST (mg/l)2000-40003000

CE (microS/cm)900-21001500

pH4.5-5.55

Polifenoles (mg/l)3000-2400013500

5. PROCESO DE TRATAMIENTOEl primer paso en el tratamiento de un agua residual es la separacin de los slidos de gran tamao. El procedimiento ms corriente consiste en hacer pasar el agua residual del aceite de oliva a travs de rejas o tamices. Las rejas se emplean con mayor frecuencia que los tamices. Las rejas de barras son dispositivos que se colocan en direccin perpendicular al flujo de la corriente de agua residual, con una separacin entre barras entre 15 y 75 mm y con una anchura de barra entre 5 y 15 mm. Normalmente llevan un sistema de limpieza peridica automtica. Tratamiento primario. En una planta de depuracin de aguas residuales, el tratamiento primario consta de una unidad de desarenado y eliminacin de grasas. La misin de los desarenadores es separar todas aquellas partculas pequeas que presentan una velocidad de sedimentacin de alrededor de 0.9 m/s. De esta forma, se protege a los equipos posteriores de abrasin y desgaste, formacin de depsitos en tuberas y canales, etc. Tratamiento secundarioEsta etapa corresponde al tratamiento del agua residual a travs de agentes biolgicos aerobios y/o anaerobios de tal manera que se elimina una cantidad importante del material orgnico biodegradable Tratamiento terciario.El tratamiento terciario se desarrolla para eliminar fundamentalmente la materia orgnica que no ha sido degradada en el tratamiento biolgico o bien que no es biodegradable. Dentro de este tratamiento se incluyen diversas operaciones unitarias como oxidacin qumica, adsorcin, intercambio inico, smosis inversa, etc.

6. Tratamiento secundario: TRATAMIENTO BIOLGICOPROCESOS AEROBIOS Y ANAEROBIOS:En primer lugar se somete el alpechn a un tratamiento aerobio con microorganismos especficos durante 5 das, al final de los cuales han disminuido drsticamente los polifenoles totales, orto-difenoles, meta-difenoles y la DQO. Posteriormente, este alpechn residual, una vez separada la biomasa por centrifugacin, se somete a una biometanizacin anaerobia utilizando un reactor discontinuo de mezcla completa que contiene Sepiolita (Pansil) como soporte para la inmovilizacin de las bacterias responsables del proceso.

Tratamiento secundarioAEROBIO22000 DQO(Biolgico)Eliminacin de grasasDQO 50000 mg/l O2PRETRATAMIENTO

Tratamiento secundarioANAEROBIO4000 DQO(Biolgico)

Tratamiento POR OXIDACIN661 DQO

En el tratamiento biolgico aerobio (Fig I) se alimentan continuamente corrientes de aire para llevar a cabo la depuracin , adems se recomienda llevar a cabo el proceso por etapas de tal modo que se disminuyan las cargas progresivamente.Luego que se han eliminado considerablemente los fenoles que inhiben la actividad bacteriana el agua es tratada con bacterias en medio anaerobio en un digestor, como resultado del proceso se obtiene tambin biogs.

7. TRATAMIENTO TERCIARIO: Mtodo de Fenton para oxidar el agua:

Como se mencion previamente el agua residual del procesamiento de aceite de oliva presenta una relacin DQO/DBOs superior a 2.5 lo que la hace entrever que su materia orgnica es altamente no biodegradable, y en casos como este suele recomendarse mtodos de tratamiento mediante oxidacin avanzada, de tal manera que se hace reaccionar todo el material oxidable Para la reaccin Fenton participa un agente oxidante: H2O2, el cual se mezcla con un catalizador de FeCl3 de tal modo que este ltimo cataliza la descomposicin del H2O2 a radical oxidrilo ( OH- *) ,este ltimo oxida la materia orgnica RH removindole el protn , formando un radical R altamente reactivo

La materia orgnica del residuo del proceso de aceite de oliva es capaz luego de oxidarse hasta CO2 y H2O debido a la alta reactividad de los radicales formados y a la tendencia de oxidacin.

*dialnet

En la figura de la parte inferior se muestra un diagrama del proceso para tratar el agua residual del aceite de oliva. Primero se unen las corrientes de las etapas del proceso, e ingresan a un reactor donde se mezcla el agua residual con el agente oxidante H2O2 y el catalizador de Fe, de tal modo que la materia orgnica (formada principalmente por fenoles y sus derivados) se oxide hasta CO2 y H2O, para asegurar el proceso de depuracin del agua residual se recomienda incluir una etapa de coagulacin floculacin, para lo cual es necesario colocar un agente coagulante y controlar el pH con NaOH para alcanzar el pH isoelctrico del coagulante, se agrega una base fuerte debido a que las aguas residuales del aceite de oliva son considerablemente cidas. Finalmente se filtran los lodos ocasionados en el proceso que estn conformados por la pasta llamada alpechn, el cual es rico en Fe y puede ser recirculado para no gastar de ms en el catalizador.

TABLA N3 Caractersticas del agua residual antes de ingresar al proceso de oxidacin

TABLA N4 Caractersticas del agua a la salida del proceso de oxidacin de Fenton

En la tabla 3 se observan los parmetros con los que ingresa el agua residual al proceso de oxidacin Fenton, que previamente paso por un tratamiento biolgico de depuracin, se observa valores de pH ligeramente cidos.Los parmetros del agua ya tratada por el mtodo de oxidacin se observan en la tabla 4 , luego estos parmetros se compararan con los estndares de calidad ambiental del D.S. 003-2003-SA que proporciona la legisacin

La bibliografa consultada hace mencin que el agua residual del procesamiento de aceite de oliva ya tratada es usualmente empleada en el riego de vegetales, de tal manera que segn la clasificacin por su uso se considera como un agua de clase III (vase figura 5) .Figura 5

8. CONCLUSIONES

Un tratamiento aerobio del agua residual del aceite de oliva con microorganismos especficos hace disminuir en gran medida la cantidad de polifenoles responsables de la inhibicin de las bacterias productoras de metano.

Se deben usar variaos procesos de depuracin en serie debido a que la carga de materia orgnico en el agua residual de aceite de oliva es muy alta , por lo que es posible que en una etapa no se alcancen los estndares de calidad que establece la ley.

Es ms eficiente implementar medidas de tratamiento de agua del residuo del aceite de oliva con nuevas tecnologas (electrocoagulacin ,Oxidacin avanzada ) que llevarlo a cabo por evaporacin.

9. BIBLIOGRAFA