La potabilidad del agua implica la presentación de unos niveles mínimos de desinfectante residual, generalmente cloro, en todos los circuitos y depósitos de almacenamiento, por lo que la cloración se identifica como un tratamiento habitual en las instalaciones.
En el caso de aguas de limpieza y del circuito de calderas, a menudo se hace necesaria la adecuación del agua de suministro para reducir su dureza y conductividad, lo que requiere incluir tratamientos de descalcificación, desionización o filtrado con carbón activo. En función del tipo de tratamiento realizado, se generan, en mayor o menor medida, aguas de rechazo con elevada conductividad o pH extremos.
Tratamiento de aguas residuales.
Debido a la elevada contaminación de las aguas residuales, se hace necesario su tratamiento para eliminar la contaminación presente.
Para la depuración de las aguas residuales, se utilizan generalmente los tratamientos que se describen a continuación, de forma genérica:
Tratamientos fisicoquímicos.
Incluyen las siguientes operaciones y técnicas que utilizan procesos físicos o químicos para la eliminación de la carga contaminante:
1. Sistema de desbaste:
Esta operación consiste en la separación física por medio de barras, alambres y varillas de objetos voluminosos que podrían dañar equipos aguas abajo, tales como bombas o caudalímetros, así como interferir en procesos posteriores de tratamientos.
El desbaste se puede clasificar como desbaste grueso (más de 40 mm. de luz), desbaste medio (de 10 a 40 mm. de luz) y desbaste fino (1 a 10 mm. de luz). Las rejas de desbaste, a su vez, pueden ser de limpieza manual, reja curva autolimpiante y reja de barras inclinadas autolimpiante.
2. Tamizado:
Consiste en la separación de sólidos de pequeño tamaño (0,1 a 1 mm.) mediante el uso de mallas o placas perforadas. Los tamices pueden clasificarse en estáticos, rotativos, de escalera y sinfin.
Debe destacarse que, mediante el desbaste y tamizado, se consigue reducir, por lo general, el 90 % aproximadamente de los sólidos en suspensión.
3. Desengrasado:
Consiste en la separación de grasas, aceites y partículas ligeras mediante flotación y retirada de la superficie. Si las grasas están emulsionadas, la separación se realiza por medio de la adición al flotador de finas burbujas de aire y de sustancias floculantes que favorecen su flotación.
4. Homogeneización:
El objetivo de la homogeneización es reducir las fluctuaciones de caudal y carga hacia los procesos posteriores, dotándolos de unas características lo más constantes posibles. La homogeneización se lleva a cabo en balsas, con agitación o aireación, y el tiempo de retención suele ser de 24 horas para homogeneizar las cargas. Dependiendo de las características de los efluentes, el tanque de homogeneización puede servir a su vez para amortiguar las variaciones de pH y la llegada de efluentes no previstos (derrames de tanques de almacenamiento, rotura de bombas, etc.) al sistema de depuración.
5. Neutralización o ajuste del pH:
Ajuste del pH del agua de vertido, mediante sistemas de neutralización y control de pH, con objeto de conseguir la alcalinidad o acidez requerida para los tratamientos posteriores o el vertido.
6. Coagulación-floculación:
Esta etapa tiene como objetivo eliminar las partículas coloidales (tamaño intermedio entre las partículas solubles y las partículas en suspensión) que son difíciles de depurar por otros mecanismos físicos.
A través de la coagulación se consigue la desestabilización de los coloides por la adición al agua residual de agentes químicos llamados floculantes. Éstos favorecen la agregación de las partículas desestabilizadas, formando flóculos susceptibles de ser separados fácilmente de las aguas.
Los factores que afectan el proceso son:
- El gradiente de velocidad.
- El tiempo de contacto.
- El pH.
7. Clarificación:
Proceso que consiste en la separación de los flóculos o lodos de la fase acuosa mediante:
- Sedimentación con decantadores para la extracción de flóculos densos.
- Flotación, que puede ser natural y se produce en partículas menos densas que el agua (por ejemplo, las grasas), o mediante la inyección de aire, con lo que aceleramos la velocidad de ascensión de estas partículas.
Además, con partículas algo más pesadas que el agua podemos crear aglomerados de partículas con burbujas que flotan fácilmente y se pueden extraer por flotación. Es la denominada flotación inducida.
Debe destacarse que, tras el proceso de clarificación, se hace necesaria la generación de una línea de tratamientos de lodos, que suele constar de un equipo espesador para concentrar los lodos y un sistema de desecación mediante prensa, filtro banda o centrífuga.
Tratamiento biológico.
Los sistemas biológicos se utilizan para la reducción de la carga orgánica de los efluentes de las industrias cárnicas, mediante la acción de los microorganismos.
Los tratamientos biológicos pueden ser aerobios y anaerobios, dependiendo de la presencia o no de oxígeno. En la industria cárnica, concretamente en mataderos, es más común la instalación de sistemas aerobios, o una combinación de aerobio y anaerobio.
Dependiendo del soporte de crecimiento de los microorganismos, los sistemas biológicos pueden ser de biomasa en suspensión, en el que los microorganismos forman flóculos en suspensión, y de biomasa fija, en la que los microorganismos se fijan a un material de soporte, formando un biofilm.
En los sistemas biológicos de biomasa en suspensión, el método más común en el tratamiento aerobio de aguas de proceso es el de lodos o fangos activados en suspensión, en el que los microorganismos presentes en el lodo degradan la materia orgánica disuelta mediante la utilización de oxígeno. El tratamiento consta de un reactor, un sistema de mezcla, un sistema de aportación de oxígeno y un decantador para la recogida de lodos y recirculación al reactor.
El sistema biológico de biomasa en suspensión también puede ser anaerobio. En dicho sistema, la materia orgánica se degrada mediante fermentación sin presencia de oxígeno. El tratamiento consta de un reactor biológico anaerobio, un sistema de mezcla, un desgasificador y un decantador para la recogida de lodos y recirculación al reactor.
En los sistemas biológicos de biomasa fija, destacan los siguientes sistemas:
- El contactor biológico rotativo (biodiscos): Sistema aerobio que consiste en una serie de discos de poliestireno o cloruro de polivinilo, situados sobre un eje. Los discos están sumergidos parcialmente en el agua residual y giran lentamente dentro de ella.
- Filtros biológicos: Sistema aerobio o anaerobio formado por un depósito con relleno que actúa de soporte para los microorganismos.
Tras el proceso biológico aerobio, también se hace necesaria la generación de una línea de tratamientos de lodos, ya que la generación de éstos suele ser abundante en este caso. Suele constar de un equipo espesador para concentrar los lodos y un sistema de desecación mediante prensa, filtro banda o centrífuga.
Tratamientos específicos.
En algunos casos, es necesario eliminar de las aguas residuales los compuestos de nitrógeno, fósforo y materia orgánica poco biodegradable, mediante tratamientos específicos. El tipo de tratamiento dependerá del destino del vertido de la instalación, o de si el agua depurada quiere ser reutilizada.
PARÁMETROS DE DISEÑO.
Consumos de agua en la industria cárnica clasificados en función del tipo de actividad.
Mataderos:
- Limpieza y desinfección de equipos, instalaciones y vehículos.
- Lavados a lo largo de la cadena productiva, desde la ducha de los animales en los establos hasta el lavado de partes comestibles acabadas (canales y despojos).
- Escaldado del ganado porcino y otras operaciones asociadas a la eliminación de pelos y piel del ganado porcino.
- Salas de despiece. El agua se emplea en su mayor parte en las operaciones de limpieza y desinfección de equipos, instalaciones y utensilios de trabajo.
- Elaborados cárnicos. El principal consumo de agua se produce en la limpieza y desinfección de equipos, instalaciones y utensilios de trabajo.
Otras operaciones en las que se consume agua son las siguientes:
- Cocción y posterior enfriamiento de los productos cocidos, cuando se emplean técnicas basadas en el uso de agua.
- Descongelación de la materia prima cuando se emplean técnicas basadas en el uso del agua.
- Sistema de refrigeración de los equipos de producción de frío. El consumo dependerá de que el circuito sea abierto o cerrado. En el caso de circuitos cerrados, se producen pérdidas por evaporación en condensadores evaporativos y torres de enfriamiento.
- Desalado de piezas.
Se describe en la siguiente tabla un ejemplo de consumo en una planta de procesado cárnico, dado que el consumo es variable en función del tipo de instalación. Destacarse los datos de las siguientes tablas:
Consumos de agua en mataderos polivalentes
Consumo medio de agua (l/pieza).
Vacuno 500-1.000.
Porcino 250-550.
Aves 8.
Agua residual en mataderos.
El aspecto ambiental más significativo de la actividad de mataderos es la generación de aguas residuales, tanto por los elevados volúmenes generados como por la carga contaminante asociada a ellas.
Los parámetros ambientales más significativos que se relacionan con las aguas residuales son los sólidos en suspensión (SS), la carga orgánica expresada como demanda química de oxígeno (DQO) y la demanda biológica de oxígeno a los cinco días (DBO5), los aceites y grasas (A y G), el nitrógeno y fósforo totales (NT y PT), las sales, así como los detergentes y desinfectantes.
En cuanto a la cantidad de agua residual generada en los mataderos, entre el 80 y el 95 % del agua total consumida forma parte del efluente final.
De los parámetros definidos en la caracterización de las aguas residuales de los mataderos, se identifican como principales fuentes de origen las que se muestran en la siguiente tabla:
Principales parámetros y fuentes de contaminación de las aguas residuales de matadero:
- Materia orgánica (DQO, COT).
- Sangre, aguas de escaldado, purín/estiércol, contenidos estomacales, etc.
- Sólidos en suspensión.
- Purín/estiércol, contenidos estomacales, pelos y restos de carne.
- Aceites y grasas.
- Aguas de escaldado y lavado de canales.
- Amonio y urea.
- Purín/estiércol y sangre.
- Fosfatos, nitrógeno y sales
- Purín/estiércol, contenidos estomacales, sangre, productos detergentes y desinfectantes.
- Detergentes y desinfectantes
- Productos detergentes y desinfectantes.
- Conductividad eléctrica.
En los mataderos con tratamiento y preparación de las tripas, podría haber elevada conductividad si se perdieran cantidades importantes de la sal que se usa para salarlas o si se salaran pieles del vacuno sacrificado.
En las tablas siguientes, se muestran los rangos de variación y el valor promedio de concentración de los principales parámetros químicos de las aguas residuales de matadero (fuente: Guía de mejores técnicas disponibles en España del sector cárnico).
Tabla
Características de las aguas residuales antes de depuración en mataderos (datos en ppm).
Máx. Mín. Promedio
DQO (mg O2/l) 35.000 774 10.259
DBO (mg O2/l) 5.350 500 2.550
SS (mg/l) 5.000 220 2.102
A y G (mg/l) 1.200 23 474
NT (mg N/l) 750 48 252
PT (mg P/l) 90 10 40
Cl (mg Cl/l) 1.000 649 825
pH 8 6 7
En general, el 80-95 % del agua total consumida forma parte del efluente final y se identifican concentraciones elevadas de materia orgánica, aceites y grasas, y sólidos en suspensión.
En cuanto a la biodegradabilidad de las aguas residuales (ver relación en la tabla siguiente), con los datos de la tabla de características de las aguas residuales de matadero, se obtiene un valor bajo de biodegradabilidad, si bien generalmente se considera que las aguas residuales de mataderos son biodegradables.
Tabla
Grado de biodegradación según la relación entre la DBO5 y la DQO (adaptado de Metcalf & Eddy, 2003).
Relación DBO5/DQO Grado de biodegradación.
Si DBO5/DQO < 0,2 Poco biodegradable.
Si 0,2 < DBO5/DQO < 0,4 Biodegradable.
Si DBO5/DQO > 0,4 Muy biodegradable.