1.1.1 Características de la Planta de Tratamiento de Riles (PRT)
Los parámetros de diseño de la PTR se muestran en la Tabla 11. Tabla 11. Parámetros de diseño de la PTR Parámetro Caudal volumétrico Caudal másico afluente Concentración afluente Concentración efluente Eficiencia de remoción
Símbolo Qv Qma
Unidades m3/d Kg DBO5/d
Valor 15 53,13
Ca
mg DBO5/L
3,540
Ce
mg DBO5/L
< 35
%Rem DBO5
−
> 99,0
La PTR combina una serie de procesos físicos y biológicos de remoción de materia orgánica. En la Figura 11 se ilustra un esquema de las etapas de tratamiento de la PTR. Ya antes en la Figura 5 se mostraba una fotografía aérea de la ubicación de la PTR en el extremo oriente del galpón o bodega de Tamaya. La elevada concentración de la DBO5 en vendimia (periodo de cosecha o recolección que varía entre los meses de febrero y abril abril)) hace menos recom recomen endab dable le el uso uso de trat tratam amie ient ntos os aerob aerobio ios. s. Como Como altern alternat ativ iva a al abati abatimi mien ento to de la alta alta conc concen entra traci ción ón de DBO DBO5, es que se uti utiliza iza el tratamiento anaerobio, por medio de un reactor de lecho de lodos de flujo ascendente, conocido por sus siglas en inglés como UASB, el que bajará de manera importante la DBO5 (aprox. 50%). 1.1.1.1 Unidades de tratamiento
La PTR está constituida por los siguientes órganos de tratamiento Cámara de Elevación. Filtro Parabólico 2. 3. Estanque de homogenización (TRH=1 d) Reactor Hibrido Anaerobio (UASB + Filtro lecho fijo) 4. Reactor Aerobio SBR (Sequential Batch Reactor) 5. Modalidad de Lecho de Secado de Lodos con plantas acuáticas (TerraPlanta) 6. 7. Pantano Artificial con plantas acuáticas (WFS) 1.
Figura 11. Diagrama de Flujo de la PTR
1.1.1.2 Descripción del proceso de depuración
Dadas las características del Ril generado, especialmente en período de vendimia, el sistema propuesto comprende tratamientos primarios y secundarios. A través de los tratamientos primarios se pretende homogeneizar el Ril y reducir los niveles de sólidos, en cambio a través del tratamiento secundario, se espera abatir la carga orgánica del Ril. Los tratamientos terciarios pretenden dar una depuración adicional al efluente. 1.1.1.2.1
Filtro Parabólico
Tiene como función la remoción de sólidos gruesos de más de 0,75 mm, las cuales para el Ril de viñas no son separables por sistemas de sedimentación simple. Como norma general, no deben bombearse Riles en tramos largos sin un tamizado previo que evite posibles atascamientos en las tuberías. Es por ello que la ubicación del filtro parabólico debe ser lo más cercano posible a la planta. Por esta razón, en Tamaya se instaló dicho filtro inmediatamente a la salida de los Riles por el lado poniente (oeste) de la bodega (ver Figura 12).
Figura 12. Filtro Parabólico
Dicho filtro se alimenta desde una cámara de bombeo. La bomba permite el paso de sólidos de 35 mm. Esta última exigencia se mejora colocando un canasto de 20 mm de paso a la entrada a la cámara de bombeo, siendo obligatoria su limpieza 2 veces al día en vendimia o según se determine en la práctica. A la salida del filtro parabólico el Ril cae en una segunda cámara de bombeo, la cual conducirá el Ril hasta el estanque de homogenización o ecualizador (EH) de la PTR. Bajo este filtro existe un bins con capacidad de 400 kg que recibe los sólidos separados. 1.1.1.2.2 Estanque de Homogenización (EH)
Se ubica dentro del área de la PTR, tiene un volumen de 20,6 m3 y sus medidas son 2,2 h x5 L x1,62 a (m). El Ril que ingresa a este estanque, proveniente del filtro parabólico, es medido por un horómetro cuya finalidad es conocer el caudal diario y poder ir ajustando diariamente las relaciones de reciclo del reactor UASB lo más proporcional posible al Ril destinado a tratamiento. El líquido tiene un TRH de 1,5 días. En este estanque el Ril se homogeniza y neutraliza y para ello se dispone de un controlador automático de pH (on/off), conectado a dos (2) bombas dosificadoras, una para ácido y otra para el álcali. Dichas bombas tienen una capacidad de 10 L/h a 4 bar. El estanque está cubierto con tapas metálicas en sus divisiones para impedir la emanación de malos olores. Internamente el estanque se encuentra agitado mediante un bypass implementado en el sistema de bombeo (ver Figura 13).
Figura 13. Estanque de homogenización
El Estanque de Homogenización también recibe el reciclo proveniente del reactor anaerobio UASB y homogenizarlo con el Ril crudo. Adicionalmente, este estanque permite el desarrollo de una flora acidogénica con vistas a garantizar un sustrato óptimo en la alimentación del UASB. El efluente del Estanque de Homogenización es dirigido hacia el reactor anaerobio hibrido “UASB/Lecho Fijo” mediante una bomba de doble diafragma operada por aire comprimido. El caudal de salida para la conducción de producción máxima, considerando razón de reciclo de 1:1 es 21 L/min. 1.1.1.2.3 Reactor Anaerobio Híbrido “UASB/Lecho Fijo”
El Reactor Híbrido Anaerobio “UASB/Lecho Fijo” consiste en una combinación de dos reactores anaerobios: en el fondo el UASB (Up Flow Anaerobic Sludge Blanquet Reactor) y posteriormente un Filtro de Película Fija de Flujo Ascendente, lo que aumenta la eficiencia global del proceso. El reactor hibrido tiene un volumen útil de 22 m 3 y sus medidas internas son 5.5 h x 2,1 L x 2,1 a (m). La Figura 14 muestra un esquema del reactor hibrido UASB/FA.
Figura 14. Reactor hibrido
UASB/FA
La alimentación al reactor hibrido se realiza por el fondo (UASB) a través de una red de tuberías perforadas. La sección UASB tiene aprox. un 50% del volumen total y en él se desarrolla un lodo floculante y/o granular que estabiliza un por ciento de la fracción orgánica del Ril. Una porción del efluente es reciclada y mezclada con el Ril crudo, con el objetivo de aportar alcalinidad y reducir los costos de químico para el control de pH. La mezcla de Ril y de efluente entra al manto de lodos del UASB en donde se va estabilizando. El Ril continúa su ascenso hacia el Filtro de Película Fija, que tiene aprox. un 50 % del volumen total. En esta sección se emplea un soporte fijo para suministrar un área lo suficientemente grande para permitir que se forme y crezca una biopelícula que también remueve materia orgánica disuelta y clarifica el Ril en la medida que asciende por este Filtro de biopelícula. Esta biopelícula fija es también efectiva para interceptar los sólidos que escapan del lecho de lodos y los sólidos crudos del afluente, promoviendo su floculación y regreso al lecho en el extremo inferior del reactor. La parte superior del reactor está cubierta por una geomembrana donde está colocado un sistema de extracción de gases para incinerarlos y evitar cualquier posibilidad de olores. El lodo residual formado en el reactor es removido regularmente a través de un sistema colector situado en el fondo del mismo y enviado al lecho de tratamiento de lodos asistido con plantas acuáticas denominado comercialmente TerraPlanta. La tasa de generación de lodo en el fondo del reactor es baja, lo que es característico de los procesos anaerobios (el 3% de la generada en los procesos aerobios). Esta será evacuada una vez al año a los sistemas TerraPlanta. La eficiencia de remoción de la DBO5 que se alcanza en el reactor hibrido es más del 50%, por lo que a la salida del mismo se obtendrá un efluente con 17,7 kg DBO5/d. 1.1.1.2.4 Reactor SBR (Sequential Batch Reactor)
El efluente del rector anaerobio híbrido aun contiene materia orgánica por degradar, por lo que su abatimiento se llevará a cabo en un reactor aerobio del tipo Sequential Batch Reactor (SBR), cuyo volumen es de 110 m3. Este reactor es además un estanque de homogenización en sí. La regulación del pH se produce al interior de esta unidad, por las mismas variaciones que tiene el pH del Ril producido por la bodega. La Figura 15 presenta un esquema aproximado del reactor SBR.
Figura 15. Esquema del SBR
Las dimensiones aprox. del SBR son: 8,3 L x 4,9 a x 2,7 h útil x 2,8 h total (m). Es la más moderna tecnología de lodo activado, modalidad aireación extendida, el cual se caracteriza por ocupar muy poco espacio, ser muy fiable en sus resultados, gran versatilidad frente a posibles cambios, facilidad de operación, prescinde del decantador secundario y la recirculación de lodos, lográndose un efluente final de excelente calidad. Las fases de aireación y decantación se producen en el mismo estanque, limitándose a una purga de lodos. En el reactor SBR tienen lugar las siguientes fases: Carga: En esta fase el agua residual entra al reactor SBR. En esta etapa el influente proviene de un tratamiento primario de tamizado. Aireación: En esta fase se airea el agua residual. Los sistemas de aireación son difusores sumergidos. De esta forma se provee a los microorganismos del oxígeno necesario para su actividad metabólica y por ende para la degradación de las sustancias contaminantes y por otro lado mediante la aireación se logra una mezcla completa. Fase de decantación : En esta fase no se realiza ninguna aireación, teniendo lugar el reposo en el reactor SBR. El lodo activado puede entonces decantar por sedimentación. En la parte superior se forma una zona de agua clarificada y en el fondo una capa de lodo. Fase de desagüe del agua clarificada: En esta fase se evacua del reactor SBR el agua clarificada depurada biológicamente. Este proceso de vaciado parcial se lleva a cabo por diferentes sistemas, pero siempre cuidando succionar solo la parte superior del agua. Fase de descarga del excedente de lodo : En esta fase se extrae del reactor SBR la proporción de lodo en exceso que se ha formado en cada ciclo. El excedente de lodo es aspirado del fondo del depósito. Estas cinco (5) fases ocurren en forma alternada y secuencial, tal como muestra en la Figura 16. 1
2
3
4
5
Figura 16. Fases de operación del SBR. Leyenda: Carga; Aireación; Decantación; Desagüe agua clarificada y Descarga
exceso de lodo
Una vez finalizada la quinta (5ta) fase se vuelve a la primera y así se opera sucesivamente. La duración de cada ciclo es de 24 horas. El flujo de aire es suministrado por un soplador tipo lobular el cual es repartido por el fondo del SBR mediante una red de 40 difusores. El soplador funciona 21 h/d con una potencia instalada de 4 KW. El llenado del SBR es continuo y gravitacional desde el reactor UASB, para lo cual el reactor SBR llevará un deflector próximo a la entrada del mismo, el cual obliga al Ril entrar por el fondo, por lo que si hay entradas de Ril durante la fase de decantación (la cual se hará durante las horas de la noche), este no afectará el adecuado proceso de sedimentación del lodo. Una vez terminada la fase de decantación, la salida del Ril se efectúa por medio de por una bomba tipo superficial, la cual bombea el Ril a través de una manguera flexible que termina en un sistema de succión flotante. De esta manera, en el momento de producirse la succión, no se succiona lodo ni posibles espumas u otros flotantes de la superficie. La eliminación del lodo excedente se efectuará por una bomba de tipo sumergible. El lodo se succiona temporizadamente desde el fondo del SBR y se conduce hasta el sistema TerraPlanta, donde se deshidrata y humifica por efecto de la aireación que se trasmite desde las raíces de las plantas acuáticas. El caudal de lodo desde el SBR es aprox. de 1,77 m3/d con un contenido de humedad del 99% y se succiona (1 vez al día) desde el fondo del estanque.
1.1.1.2.5 Pantano Artificial o Free Water Surface (FWS)
De acuerdo a las etapas de tratamiento, el Ril después de pasar por el reactor SBR, se conduce a un sistema Wetland (pantano artificial con plantas acuáticas). El “Pantano Artificial”, conocido en inglés como Free Water Surface (FWS) es un órgano de tratamiento (como seguridad de cumplimiento de normativas) para el pulimiento de efluentes y en donde se favorece una mayor decantación de partículas de lodo. La construcción del Wetland es de tipo horizontal y permite recibir la evacuación continua del caudal durante el día en que éste se genera (15 m3).
El sistema está compuesto por una laguna impermeabilizada con geomembrana y apoyada sobre un geotextil (ver Anexo 5 _ Geomembrana y Geotextil), con una profundidad de 50 cm. La laguna llevará en los 0,3 m del fondo, un relleno de gravilla y/o arena, destinado al arraigamiento de plantas acuáticas emergentes y los elementos contaminantes que pueda conllevar este efluente son eliminados por la oxigenación de las raíces de las plantas. Las dimensiones de la laguna son 4,4 a x 12,7 L x 0,9 h (m). La Figura 17 presenta un bosquejo del FWS.
Figura 17. Diagrama del Sistema Wetland FWS
La salida del sistema estará comandada por una bomba, la cual se abrirá 8 horas después del llenado con el efluente del sistema SBR. Durante estas 8 horas, los restos de lodo que eventualmente hayan salido con el efluente, decanta, favorecido por el efecto de detención de flujo generado por los tallos de las plantas acuáticas. Luego de este proceso estacionario se abre la bomba de salida (de bajo caudal) y el efluente sale gravitacionalmente y en forma lenta, sin arrastrar sólidos hacia la cámara de acumulación para riego. Los materia orgánica remanente disuelta, se va estabilizando por efecto de las plantas acuáticas y disminuyendo consecuentemente su concentración. La laguna debe ser limpiada cada dos (2) o más años, y para ello se corta la vegetación acuática y se limpia en idéntica forma que un tranque de regadío. Dado que los rizomas quedan enterrados en la gravilla y/o arena, las plantas vuelven a crecer inmediatamente. 1.1.1.2.6 Lecho de tratamiento de lodos TerraPlanta
Tal como se indicó antes, en el reactor aeróbico SBR fundamentalmente, como en el hibrido anaerobio, se generan lodos. Estos lodos son conducidos a un sistema denominado TerraPlanta, el cual corresponde a una modalidad de lecho de secado de lodos , y que utiliza plantas acuáticas para la deshidratación y estabilización de éstos.
Los lodos son depositados en este sistema y su contenido de humedad drena a través del lecho. El agua drenada pasa al pantano artificial para continuar depurándose, en tanto que el lodo se va espesando y digiriendo por acción de las plantas del pantano. El lecho se interviene sólo una vez cada cuatro (4) a seis (6) años, al cabo de los cuales los lodos han reducido su volumen al 5% del inicial y se encuentran digeridos y estabilizados, pudiendo ser usados directamente como fertilizante. Las principales ventajas del sistema TerraPlanta son: Reducción hasta 5-10% del volumen del lodo. Reducción en costos eléctricos mantención y operación. Obtención de lodo sanitizado por procesos de humificación. Capacidad de operación de 4 a 12 años. Valorización agrícola del lodo. Aumento de la diversidad y paisajismo del lugar. Las plantas de ambos pantanos artificiales son plantas palustres de los géneros juncus spp, phragmites spp, scirpus y eventualmente otras. Para asegurar todo escurrimiento subterráneo, estos sistemas FWS y TerraPlanta poseen impermeabilizaciones, como se ilustra en la Figura 18 (ver Anexo 5 _ Geomembrana y Geotextil). •
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Figura 18. Sistema de impermeabilización en FWS y
TerraPlanta
1.1.1.2.7 Dimensiones y superficies de la PTR
A modo de resumen, la Tabla 12 recoge las dimensiones y superficies físicas de los diferentes órganos de tratamiento de la PTR en cuestión.
Tabla 12. Superficies construidas en la PTR
Íte m A B C D E F G H I J
Obra Cámara elevadora para alimentar filtro parabólico Filtro parabólico Cámara elevadora para alimentar la PTR Estanque de homogenización Reactor Hibrido Anaerobio (UASB + Filtro lecho fijo) Cámara elevadora para reciclo reactor hibrido anaerobio y alimentar reactor SBR Reactor Aerobio SBR TerraPlanta (excavación) WFS (excavación) Tendido de línea a PTR (excavación) Superficie física Total
Superfici e (m2)
Dimensiones (m) (l x a x h)
2,2
1,5 x 1,5 x 1,5
1,0
1x1x2
2,2
1,5 x 1,5 x 1,5
8,1
5 x 1,62 x 2,2
4,4
2,1 x 2,1 x 5,5
1,0
1,0 x 1,0 x 1,0
40,7 100,0 54,6 125,0
8,3 x 4,9 x 2,8 10 x 10 x 1 12,7 x 4,3 x 1 250 x 0,5 x 0,5
339
1.1.1.2.8 Consumo eléctrico
La potencia total instalada en la PTR asciende a 6,75 Kw, por concepto de dos (2) bombas sumergible de elevación, un soplador (SBR) y tres (3) bombas de evacuación (SBR, TerraPlanta y FWS). La energía diaria consumida por estos equipos suman 73,8 Kwh/d. 1.2 ETAPAS
DEL PROYECTO Y ACCIONES ASOCIADAS
1.2.1 Definición del Proyecto según Etapa de Construcción
La PTR ya está construida desde el año 2007 y se encuentra dentro del predio de Tamaya, correspondiendo a una superficie al sureste de la bodega. Como se mencionó anteriormente, su suelo es de uso agrícola industrial. 1.2.1.1 Preparación del terreno El área de la PTR se preparó con un escaso movimiento de tierra puesto que el suelo ya estaba nivelado. Solo las unidades de tratamiento FSW y el Terraplanta requirieron de excavación para cumplimentar sus dimensiones.
1.2.1.2 Obras de conducción de RILES
Los elementos de conducción de la PTR están constituidos por conexiones hidráulicas (tuberías), bombas de elevación, bombas de evacuación, cámaras y órganos de tratamiento. Inicialmente, los Riles originados del proceso productivo en la bodega son dirigidos hacia la cámara de recolección ubicada en el extremo poniente del galpón. Posteriormente el Ril se eleva hasta el Filtro Parabólico desde la cámara recolectora, con vistas a separar los sólidos gruesos. Luego el Ril filtrado se conduce por tubería soterrada hacia el lado oriente donde se ubica la PTR propiamente tal. Ya en la PTR el Ril se neutraliza y homogeniza en estanque del mismo nombre, para ser alimentados a procesos biológicos de tratamiento; primero a un reactor hibrido anaerobio de flujo ascendente y a continuación a un reactor aerobio secuencial en batch. El efluente de este último se dirige a una unidad de pulimento FWS para garantizar un Ril tratado que cumpla con las exigencias de calidad de agua para riego. Los lodos generados en los procesos biológicos son dirigidos a un pantano artificial denominado TerraPlanta donde se deshidrata y estabilizan. Ya estabilizados, los lodos podrán ser utilizados como abono orgánico de las plantaciones de viñas. 1.2.1.3 Obras de construcción Una vez que el terreno fue preparado, se procedió a efectuar las obras constructivas propias de la planta de tratamiento, y la colocación de cañerías y accesorios correspondientes para la misma. Las principales obras son: Cámara de Elevación. Filtro Parabólico 2. 3. Estanque de homogenización (TRH=1 d) Reactor Hibrido Anaerobio (UASB + Filtro lecho fijo) 4. Reactor Aerobio SBR (Sequential Batch Reactor) 5. Modalidad de Lecho de Secado de Lodos con plantas acuáticas (TerraPlanta) 6. 7. Pantano Artificial (WFS) 1.
La descripción de los órganos de tratamiento antes mencionados aparece en el punto 2.5.3.1. Unidades de Tratamiento.
