Waterwater treatment from automotive lubricants and
washing by system of activated sludges of suspense at laboratory scale=
Fabián Morales Fiallos., Renato
Sánchez Proaño. &
Rodrigo Acosta Lozada.=
Wastewater from car washers and lubricants produces
effluents with high concentrations of oils, greases and detergents. A fract=
ion
of these pollutants form an emulsion in the water, which when solubilized
increase the organic load in parameters such as TOC, COD and BOD5;
These emulsified effluents are not separated by primary systems such as gre=
ase
traps. To evaluate the contamination, a simple sampling was carried out in =
61
washing machines and lubricators in the city of Ambato. With these data, a
sample representative of 95% of the total establishments was created in the
laboratory; to which the non-emulsified fraction was separated by a primary
treatment and the soluble phase was treated with a suspended bed activated
sludge reactor. In order to improve the nutritional relationship of the
residual water of mineral origin, a suspended bed of sugar cane was placed =
in
the aeration tank.
Keywords: Waters, Residuals, Lubricator, Washer, =
Fats, Emulsified Minerals, Biological Treatment, Fats, Oils.
Resumen.
Las aguas
residuales procedentes de lavadoras y lubricadoras de automóviles producen
efluentes con altas concentraciones de aceites, grasas y detergentes. Una
fracción de estos contaminantes forman una emulsión en el agua, que al
solubilizarse aumentan la carga orgánica en parámetros como el COT, la DQO =
y la
DBO5; estos efluentes emulsionados no son separados por sistemas
primarios como trampas de grasa. Para evaluar la contaminación se procedió a
realizar un muestreo simple en 61 lavadoras y lubricadoras de la ciudad de
Ambato. Con estos datos se procedió a crear en laboratorio una muestra
representativa al 95% del total de los establecimientos; a la cual se le se=
paró
la fracción no emulsionada mediante un tratamiento primario y se trató la f=
ase
soluble con un reactor de lodos activados de lecho suspendido. Para mejorar=
la
relación nutricional del agua residual de procedencia mineral se procedió a
clocar un lecho suspendido de caña de azúcar en el tanque de aireación
Palabras claves:
Aguas, Residuales, Lubri=
cadora,
Lavadora, Grasas, Minerales Emulsionadas, Tratamiento Biológico, Grasas, Ac=
eites,
Introducción.
Las lavadoras y lubricadoras de autos generan
efluentes con aceites y grasas; las concentraciones van desde 300 mg/L hasta
600mg/L (Debabrata, 2011). Otros contaminantes como los detergentes se adhi=
eren
a los aceites y las grasas no emulsionadas, y al ser estas de una densidad
menor al agua se separan en dos fases (Aranberri, Binks,
Clint, & Fletcher, 2010), pudiéndose tratar con sistemas
primarios (Techobanglous, 1995).
Los aceites minerales procedentes del sistema de=
las
lavadoras de autos, no tienen buenas propiedades biodegradables (Jimé=
nez,
2012),
algo que se agrava con la adhesión de los detergentes (Cevallos, 2005), que a su vez
incrementan la concentración de fósforo en el agua residual (Gomes, 2015).
Además, son compuestos orgánicos más estables y por su densidad forman una
película en la interfaz aire-agua, impidiendo que se desarrollen procesos
biológicos normales e inhabilitando el intercambio de gases entre las dos
fases, lo cual reduce el oxígeno disuelto, haciendo más lenta la autodepura=
ción
de los ríos y fuentes de agua. Estos efluentes con aceiten minerales quemad=
os
aportan también con toxinas al agua, como por ejemplo alquibenzenos, naftal=
eno,
tricloretano y metales propios del desgaste del motor como bario, alumnio,
plomo, zinc, cromo (Departamento de Medio Ambiente de Aragón, 2007), reduci=
endo
la diversidad microbiana (Nyman, 1999). <=
/span>
Para regular este problema la normativa ambiental
nacional en Ecuador prohíbe el desecho en el agua de aceites y grasas en una
concentración superior a
(MAE, 2015)
. Para el tratamiento de este tipo de aguas
residuales las lubricadoras utilizan métodos físicos de tratamiento, como l=
as
trampas de grasa (Ramalho, 1996), los cuales
aprovechan la propiedad inmiscible de los dos líquidos para realizar una
separación física entre agua y contaminante. Esto es validado por varias le=
yes
sectoriales, como la ordenanza de Quito, capital del país, (DMQ, 2005). Sin
embargo, estos tratamientos no son suficientes para tratar las grasas
emulsificadas, ya que no se toma en cuenta los aceites y las grasas que cay=
eron
sobre el agua, y que debido a su alta temperatura formaron una emulsión,
aumenta la carga orgánica (Envitech, 2016)<=
!--[if supportFields]>; por lo que, R=
eed
et. al. (1998) recomienda la construcción de sistemas de flotación de aire
disuelto (FAD) o sistemas de ultrafiltración, los cuales serían muy costosos
para los propietarios de estos establecimientos.
La ciudad de Ambato, en el año 2010 tuvo una
población de 287.282 habitantes (INEC, 2011), para el año 2016 el total de
lavadoras y lubricadoras de vehículos registradas era de 57 (GAD Ambato 201=
6).
Este caudal es vertido al sistema de alcantarillado de la ciudad, y
posteriormente descargado en su mayoría al río Ambato (Panimbosa, 2018).
Con el propósito de tratar la fase soluble de es=
tos
efluentes, y aportar con un método de descontaminación con menores costos q=
ue
tecnología primaria avanzada, se pretende usar un modelo de lodos activos d=
el
tipo lecho suspendido, que consiste en un reactor biológico de mezcla compl=
eta,
en donde un residuo orgánico presente en el agua es estabilizado por una ma=
sa
de microorganismos activos; todo esto en un medio de aireación forzada. La
configuración de este reactor a escala de laboratorio será por lotes; la
aireación y la sedimentador se realizará en un mismo tanque con distintos
tiempos de retención (Méndez, Miyashir=
o,
Rojas, Cotrado, & Carrasco, 2004).
Materiales y métodos
Agua residual=
Los protocolos=
de
análisis fueron realizados según el Standard Methods (APHA, 1998). <=
span
lang=3DES-TRAD style=3D'font-size:12.0pt;line-height:115%;font-family:"Time=
s New Roman",serif;
mso-ansi-language:ES-TRAD'>Para conocer la calidad del agua de afluente, se
realizó un muestreo simple en 61 lubricadoras en la ciudad de Ambato (57
registradas y 4 no registradas), analizando DQO, DBO5; sólidos,
nitrógeno y fósforo totales; los puntos de muestreo se encuentran ubicados =
como
lo indica el Figura 1. Con estos datos se obtuvieron los valores de =
Demanda
química de oxígeno (DQO), con la técnica de reflujo cerrado y volumetría (Standard Methods 5220C), la Demanda
bioquímica de oxígeno (DBO5) con la técnica de incubación en 5 d=
ías
y uso de oxímetro (Standard Methods 4500), sólidos, nitrógeno y fósforo totales.
Usando estos datos se preparó en laboratorio agua
residual representativa a un 95% de ocurrencia, mediante una emulsión desde
aceite quemado para la etapa experimental.
<=
/span>
Figura
1. Ubicación de
las lavadoras-lubricadoras
|
Parámetros de calidad<=
/p>
|
DQO (mg/L)
|
DBO5 (mg/L)
|
Sólidos totales (mg/L)
|
Nitrógeno total (mg/L)
|
Fósforo total (mg/L)
|
|
Probabilidad 95%
|
7950
|
3895
|
86792,3=
3
|
1140,34=
|
47,52
|
Tabla 1. Valores de calidad de agua a usarse en la
investigación experimental
En la preparación de la emulsión se realizó prim=
ero
una curva de calibración entre cantidad de aceite colocado y DQO alcanzado.
Posteriormente se obtuvo la muestra usando esta curva de calibración, en el
cual se obtuvo un valor de DQO en 7930 mg/L, cercano al valor de 95% de
probabilidad; concentración a la cual se realizó la experimentación. <=
/o:p>
Protocolos de análisis
Los protocolos de análisis para los parámetros de
Demanda química de oxígeno (DQO), Demanda bioquímica de oxígeno (DBO5<=
/sub>)
y sólidos totales, nitrógeno total y fósforo total fueron realizados según =
el
Standard Methods (APHA, 1998).
Proceso de lodos activos=
de
lechos suspendido
La configuración del reactor de lodos activados =
que
se utiliza experimentalmente es por lotes (Moreno & Bui=
trón,
2012);
según Romero (2010) para el correcto funcionamiento de un sistema biológico
debe existir una relación de carbono, nitrógeno y fósforo de 100/5/1; mient=
ras
que en el agua residual existe una relación promedio de 100/29/1.
Debido a que el agua residual que ingresa al
tratamiento biológico carece de fósforo, se colocará como lecho suspendido
retazos sólidos de caña de azúcar S=
accharum
officinarum (Chávez, 1999). Si bien, =
la
adición de la Saccharum officinarum=
en el agua incrementa la carga orgánica en DQO y DBO5, ésta tamb=
ién
mejora la relación DBO5/nitrógeno/fósforo a niveles a los cuales=
se
puede tratar el efluente mediante tratamiento biológico. =
Para la construcción de este reactor se usó
policarbonato; las medidas del reactor fueron de 0,30 metros por 0,30 metros
por 0,2 metros; para la aireación se usaron cinco aspersores de burbuja fin=
a.
Se realizó una cámara de separación de las grasas no emulsionadas en la par=
te
superior del reactor (Oliveira, 2019); este prototipo de lo encuentra en la
Figura 2.
Figura
2. Prototipo us=
ado
en la fase experimental
Resultados. <=
/span>
En la Tabla 2 se muestran los datos de DQO, medi=
dos
al inicio y al final de cada tiempo de retención y sólidos sedimentables. La
medición de DQO se realizó con un equipo marca Hanna, modelo HI 83224, medi=
ante
el método 5220 D (APHA, 1998). Para el cálculo de las tasas de remoción de =
DQO
se procesan los datos como se representa en la Tabla 3; y para la obtención=
de
los coeficientes cinéticos se usaron las Figuras 4 y 5 (Techobanglous, 1995=
).
|
Experiencia<=
/p>
|
DQO
inicial
So,
mg/L
|
DQO
final
S,
mg/L
|
Volumen
ml
|
densidad
gr/ml
|
θ =3D θc
días
|
X
mg/L
|
|
1
|
7930
|
6016
|
0,33
|
0,9
|
3
|
297
|
|
2
|
7930
|
6385
|
0,33
|
0,9
|
2
|
297
|
|
3
|
7930
|
6644
|
0,33
|
0,9
|
1
|
297
|
Tabla
2: Datos tomad=
os
en la fase experimental
|
So-S
mg/L
|
XO
(mg/l)*d
|
XO/So-S
d
|
1/So
L/mg
|
1/θc
d-1
|
So-S/XO
d-1
|
1/S
(mg/L)-1
|
|
1914
|
891
|
0,466
|
1,26E-04=
|
0,33
|
2,148
|
0,000166=
22
|
|
1545
|
594
|
0,384
|
1,26E-04=
|
0,50
|
2,601
|
0,000156=
62
|
|
1286
|
297
|
0,231
|
1,26E-04=
|
1,00
|
4,330
|
0,000150=
51
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Tabla 3: Tasas de remoción de DQO en el reactor de lecho
suspendido
<=
/span>
Figura
4: Obtención de=
los
coeficientes cinéticos: Sólidos por carga removida
<=
/span>
Figura
5: Gráfico para
obtención de los coeficientes cinéticos para tiempo de retención celular
Las tablas muestran el grado de descontaminación=
del
agua residual, así como las tasas de remoción del contaminante y con estos
datos se puede estimar que el tiempo de descontaminación hasta llegar a nor=
ma
de 500 mg/L en DQO es de 16,18 días.
Discusión
Si bien, la legislación exige la construcción de
trampas de grasa en este tipo de actividades económicas, se puede apreciar =
que
parte de estos residuos producen una emulsión en el agua residual, aumentan=
do
de esta manera la carga orgánica en los efluentes, que no son separados en =
las
trampas de grasa. Esta carga orgán=
ica
puede separarse con sistemas primarios avanzados, los cuales son costosos;
pudiéndose reemplazar con sistemas tratamiento con sistemas biológicos; cuyo
funcionamiento se demostró en esta investigación.
Varios autores señalan que el tratamiento biológ=
ico
no resulta eficiente debido a los compuestos tóxicos y poco biodegradables =
que
los aceites minerales pueden tener. En el presente estudio se ha demostrado=
que
un método válido para la remoción de la carga contaminante es el tratamient=
o de
lodos activados de lecho suspendido con soporte de bagazo de caña (Saccharum officinarum), que, si bi=
en los
microorganismos tardan en adaptarse al medio, una vez superada esta etapa el
tratamiento funciona correctamente.
Conclusiones =
·
Es importante tomar en cuenta q=
ue
mientras la carga contaminante se va reduciendo al mismo tiempo el oxígeno
disuelto va aumentando, esto quiere decir que el agua va recuperando
características necesarias para que las actividades microbiológicas se vayan
desarrollando de mejor manera así también los procesos biológicos y físicos=
.
·
Aunque hay diversos métodos par=
a la
separación de aceites y grasas presentes en aguas residuales es necesario
elegir el adecuado para obtener el grado de disociación óptimo que nos perm=
ita
una remoción completa del contaminante y de esta manera disponer el agua
tratada al efluente elegido.
·
La contaminación en el rio Amba=
to
ha llegado a niveles alarmantes ya que es el cuerpo de agua que más recibe =
las
aguas residuales tanto de industrias como las domesticas, mediante este
tratamiento el agua proveniente de las lubricadoras y lavadoras del cantón =
ya
no sería una carga significativa perjudicial al rio.
Agradecimientos
Este proyecto es financiado por la Universidad
Técnica de Ambato, sin este apoyo no hubiera sido posible llevar a buen fin=
el
mismo.
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