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PROBLEMA: El Departamento de Recursos Medioambientales de Pensilvania ha dictado reglamentaciones que fijan nuevas normas rigurosas de descarga.
College Hill Poultry Inc. de Fredericksburg, Pensilvania, procesa 25 000 aves por día. Los operarios usan agua para escaldar, preparar productos, refrigerar aves enteras y sus partes, procesar vísceras y realizar tareas de saneamiento.
Los 55 000 galones diarios de aguas residuales contienen cantidades importantes de materia orgánica soluble y en suspenso. En el pasado, las aguas residuales se trataban para cumplir con normas de tratamiento secundarias mediante el uso de un sistema de tratamiento en una laguna aireada.
A fin de cumplir con los nuevos requisitos sobre efluentes, se contrató a una empresa de ingeniería para que estudiara el problema. Conforme a sus recomendaciones, el procesador de aves de corral inició un programa de conservación del agua basándose en la teoría de que el agua conservada es agua que no requiere tratamiento. El programa de conservación de agua llevó a un aumento de las concentraciones de contaminantes. Sin embargo, el uso de menos agua redujo el total de libras de materias que ingresaba en el efluente. Con el uso del agua dentro del menor nivel permitido por el USDA, los esfuerzos se centraron a continuación en la búsqueda de formas de tratar el agua usada en los procesos conforme a las disposiciones medioambientales estatales y federales sin perder de vista los costos de capital, operativos, de mantenimiento y de energía.
SOLUCIÓN: College Hill instaló un sistema de pretratamiento que consiste en un tamiz mecánico rotativo y un desnatador de aceite Modelo 6V de Oil Skimmers Inc. para la recuperación de subproductos. El desnatador de aceite Modelo 6V, con un diseño único antiobstrucción, tiene un tubo plástico formulado especialmente para atraer y recolectar el aceite de desecho que flota en la superficie de las aguas residuales. El tubo pasa a través de un sistema de limpiadores para eliminar el aceite que cae por gravedad en un tambor de contención. También instalaron un tanque de floculación y un tanque de flotación de aire disuelto (DAF), así como un sistema de tratamiento secundario que emplea un proceso de aireación de baja carga en contracorriente, diseñado en Alemania Occidental, para limpiar y nitrificar el efluente antes de descargarlo en la corriente receptora.
El primer paso del pretratamiento es tamizar para eliminar los sólidos de desecho. La velocidad de las aguas residuales que fluyen a través del tambor rotativo con tamiz de alambre trapezoidal ayuda a retener los sólidos contra el tamiz. Los sólidos atrapados ascienden a la parte superior del tamiz a medida que el tambor gira. Los sólidos más grandes o más pesados caen libremente cuando inician su camino hacia abajo, mientras que los sólidos más pequeños son removidos por una racleta que se mueve en contacto con el tambor. Todo el material tamizado recuperado se recolecta en una pequeña tolva que está conectada a un sistema de cinta transportadora al vacío para vísceras secas. La cinta transportadora mueve el material tamizado hacia el edificio de procesamiento donde se manufactura para ser usado como alimento proteínico para animales.
Debajo del tamiz mecánico rotativo hay un pozo húmedo de pequeño volumen que se usa para ecualizar el flujo que ingresa a la unidad DAF hidráulica. Un desnatador continuo Modelo 6V recolecta y elimina automáticamente alrededor de 100 galones de aceite por hora de la grasa flotante de las aguas residuales contenidas en el pozo húmedo. La grasa desnatada se recolecta para procesamiento en la misma tolva usada para recolectar y procesar
Para mejorar la floculación se agrega un coagulante, seguido de un ajuste del pH, a fin de promover la formación de flóculos en el floculador mecánico. Es de fundamental importancia mezclar bien y rápidamente estos productos químicos para lograr el rendimiento del sistema. Después de 10 minutos de agitación suave para mejorar la floculación de los pequeños glóbulos de grasa u otras partículas coaguladas, las aguas residuales floculadas continúan fluyendo por gravedad hacia la parte superior del tanque DAF. Aquí se mezcla con una porción del efluente de la unidad DAF que ha sido presurizada a aproximadamente 60 a 70 libras por pulgada cuadrada y aireada. Cuando se despresuriza este flujo reciclado hasta alcanzar la presión atmosférica, se forman finas burbujas de aire.
A medida que el flujo combinado ingresa al tanque DAF, estas finas burbujas de aire se adhieren a las partículas floculadas, con lo que aumenta su flotabilidad y se separan de las aguas residuales. Las aguas residuales parcialmente tratadas se descargan en un vertedero y en el sistema de tratamiento secundario. Las partículas floculadas forman un manto de lodo (flotador) sobre la superficie del agua. El lodo es desnatado automáticamente y transportado a una tolva. Un sistema de bombeo de lodo mueve ese flotador de la tolva a un tanque de retención de lodo anaeróbico. El sistema de pretratamiento ha reducido la demanda biológica de oxígeno (DBO) en un 80%, los sólidos en suspensión y el fosfato en un 90% y el amoníaco-nitrógeno en un 30%.
El sistema de tratamiento secundario (proceso de aireación de baja carga en contracorriente) consta de un tanque circular que tiene un anillo exterior para aireación y un tanque circular interior para la clarificación final. El sistema de tratamiento está equipado con sopladores, puente rotativo con aireadores de difusión fina, pozo de espesamiento de lodo y estación de bombeo de lodo.
Después del pretratamiento, las aguas residuales ingresan en el tanque de aireación con anillo exterior donde entran en contacto con el lodo activado floculado. Aquí se airean y agitan hasta que la contaminación orgánica total haya sido descompuesta en forma aeróbica por microorganismos en presencia de oxígeno.
El proceso de aireación de baja carga en contracorriente utiliza el principio de la aireación difusa en corrientes que se mueven horizontalmente. En los sistemas de aire difuso verticales o convencionales, las burbujas de aire ascendentes se elevan aproximadamente hacia el mismo lugar, lo que crea una corriente ascendente del agua hacia la superficie. Debido a que las burbujas de aire suben rápidamente, el tiempo de detención es corto. En consecuencia, los índices de transferencia de oxígeno son bajos.
Con una corriente horizontal, las burbujas de aire son desviadas por el líquido que se mueve en forma lateral, lo cual las hace ascender lentamente en un recorrido diagonal hacia la superficie. Este tiempo de detención más prolongado permite una mayor transferencia de oxígeno entre el aire y las aguas residuales.
Después de una aireación suficiente, el lodo mezclado activado fluye a través de un caño hacia el tanque de clarificación. El lodo se deposita en el fondo del tanque, mientras que el efluente purificado pasa por la compuerta de rebose, recibe cloro y abandona el sistema.
El lodo depositado en el tanque de clarificación se transfiere a la estación de bombeo de lodo mediante una bomba de tornillo. Aproximadamente el 90% del lodo activado vuelve al sistema y el remanente se desecha en el pozo de espesamiento de lodo donde se lo deja decantar para un nuevo espesamiento. El lodo se bombea desde el pozo a los tanques de almacenamiento. Periódicamente, el lodo se transporta en camiones tanque y se esparce en tierras de cultivo.
RESULTADOS: El sistema de pretratamiento y de tratamiento secundario en College Hill Poultry ha disminuido la DBO en un 99,7%, los sólidos en suspensión en un 98,7%, el amoníaco-nitrógeno en un 97,3% y el fosfato en un 95,1%, lo que determinó que la empresa pudiera cumplir con las estrictas normas sobre vertido del estado. Además, las cargas de grasa y aceite en el efluente han disminuido a 4,6 mg/l.
La combinación exclusiva de equipo y tratamiento está permitiendo recuperar valiosos subproductos para su procesamiento y oxidar los contaminantes orgánicos restantes para formar un lodo totalmente estabilizado con un efluente casi totalmente nitrificado.