RILES Industria Pesquera

Residuos Industriales Líquidos—Recomendaciones Técnicas para el Mejoramiento del Sistema de Gestión de RILes en la Industria Procesadora de Productos Marinos por Carlos Correa, Carla Zapata y Cristian Bornhardt

antecedente s de proceso Resumen: En el presente estudio se presentan los antecedentes y gestión de residuos líquidos de dos plantas procesadoras de pescados. Una planta consta de líneas procesadoras procesador as de salmón fresco y congelado, conservas de jurel y producción de harina de pescado; en cambio la otra planta sólo cuenta con una línea de procesamiento de salmones y truchas frescas y congeladas. A través de un balance de materia se cuantificó el uso del agua en las distintas etapas de proceso y se caracterizaron los efluentes generados, identificándose identificándose oportunidades de ahorro de agua y recuperación de proteínas de la sangre generada en la etapa de eviscerado. Ambas industrias cuentan con un sistema de tratamiento primario para sus RILes (desbaste, ecualización, coagulación/floculación y flotación). Se realizó una optimización de estos sistemas, obteniéndose ahorros importantes de aditivos (coagulante y floculante). La mayor dosis de coagulante (FeCl 3 ) se requiere en la mezcla de RILes de las plantas de conservas y salmón (980 mg/L), y la menor dosis (154 mg/L) al tratar el RIL de salmón. La mayor dosis de floculante se utiliza al tratar la mezcla

de RILes de las plantas de salmón y harina (90 mg/L), y la menor dosificación se requiere en el tratamiento del RIL de salmón (30 mg/L).

a pesca es una de las actividades industriales importantes importantes de Chile, siendo la zona central y sur en donde se desembarcan los mayores volúmenes. A nivel mundial, Chile se ha establecido como el segundo productor de salmones, provenientes de establecimientos de salmonicultura ubicados en la zona sur del país. Debido a las características del producto final y al proceso productivo de la industria procesadora de productos marinos, se hace indispensable el uso de grandes volúmenes de agua, cuyo requerimiento involucra problemas de abastecimiento, uso y disposición final de las aguas con alta carga orgánica y grasas. Actualmente, una cantidad importante de este tipo de plantas vierte sus residuos industriales líquidos (RILes) al sistema de alcantarillado público o directamente al mar.

L

Figura 1. Diagrama de flujo de la planta procesadora de salmón Agua Potable Agua Potable

Agua Residual Lavado de bins

Línea de Proceso

Recepción del salmón

Corte de cabeza y eviscerado

Lavado con duchas

Hielo

Estiba en hielo

Fileteado, desespinado y despielado

Lavado, trozado y sanitizado

Pesaje, moldaje y empaque

RIL Final

Producto Final

noviembre/diciembre noviembre/diciembr e 2003

A G U A

L A T I N O A M É R I C A

1

Sin embargo en los últimos años, fundamentalmente debido a la entrada en vigencia de nuevas normativas ambientales que regulan las descargas de aguas servidas, muchas plantas procesadoras han implementado diversos tipos de tratamiento de sus RILes, entre los que la gran mayoría ha optado por sistemas mecánicos para la retención de sólidos gruesos y fisico-quí fisico-químicos micos de coagulación/fl coagulación/floculación oculación seguida de flotación. El objetivo del presente trabajo consistió en caracterizar las corrientes de aguas residuales generadas en las diferentes etapas del proceso, con el objeto de identificar oportunidades de reducir y/o reutilizar alguna de ellas, como también desarrollar recomendaciones y criterios técnicos para mejorar la operación y efectividad de los tratamientos existentes, y proponer soluciones alternativas. Descripción del proceso productivo

Los antecedentes presentados a continuación están basados en el análisis detallado de dos plantas procesadoras de productos marinos, disponiéndose de antecedentes generales adicionales de varias otras

plantas de similares características.3&5 Una de las industrias, Planta A, está ubicada en la zona centro-sur de Chile y está constituida por tres plantas de proceso—A1: planta de productos congelados y frescos de salmón; A2: planta de conservas de jurel; y A3: planta de harina de pescado (ver Tablas 3&4 ).). La otra industria, Planta B, corres ponde a una línea de procesamiento de salmón, cuya descripción básicamente coincide con la planta A1. En esta planta, A1 (ver Figura 1) los salmones o truchas son transportados a la planta elaboradora desde los centros de cultivo en contenedores de plástico (bins) con agua y hielo a temperatura inferior a 4ºC. Luego del pesaje, los ejemplares son eviscerados manualmente, pasan por una etapa de lavado y luego a un almacenamiento inte rmedio (estiba) en contenedores con agua y hielo. Posteriormente se filetean mediante cortes apropiados, se extraen las espinas mediante pinzas, se separa las aletas y se vuelven a lavar. Finalmente, se clasifican las piezas según peso y talla, se protegen con bolsas de PVC, se env asan con hielo en cajas de poliestireno expandido y se almacenan en cámara frigorífica a 0 ºC o

Figura 2. Diagrama de flujo de la planta de conservas de jurel Agua Potable

Agua Residual

Línea de Proce Proceso so

Recepción de pescado Agua Potable

Pozos de almacenamiento

Dosificador de pescado

Selección, trozado y eviscerado

Llenado de tarros

Cocción

Drenado

Adición líquido de cobertura

Sellado

Lavado de tarros Esterilización

Secado y palletizado

2

A G U A

Estero Collén L A T I N O A M É R I C A

RIL Planta Conservera


a -18º C, según se trate de producto fresco o congelado, respectivamente. Los restos de vísceras son extraídos mediante succión por vacío y almacenados en contenedores apropiados. Los residuos líquidos de este proceso provienen principalmente del agua-hielo de transporte de los contenedores, del lavado por aspersión post-eviscerado, del agua-hielo de estiba, de las duchas de fileteado y lavado de equipos, mesones y pisos, y por lo tanto pueden arrastrar cantidades importantes de residuos sólidos. En la Figura 2 se muestra el diagrama de flujo de la planta de conservas de jurel—A2. En ella el pescado llega desde el puerto en camiones, se descarga en una tolva de recepción, desde donde se transporta por correas a los pozos de mantenimiento, refrigerados con agua y hielo en escamas. El proceso consiste en una selección manual, corte y eviscerado mecánico, llenado manual de las latas, cocción continua con vapor a 100 ºC, drenado, dosificación de líquido de cobertura (principalmente salmuera), sellado, lavado con agua caliente, esterilización en autoclaves estáticos horizontales con vapor saturado, enfriamiento con agua potabilizada y finalmente secado. Previo al control de calidad de los lotes se proc ede al etiquetado y envasado de los tarros para su despacho. Las principales fuentes de emisiones líquidas en este proceso son el agua de movimiento de pesca, agua de sangre en la línea de producción, hielo de refrigeración, exudado de vísceras, exudado de trozos de desperdicios, lavado de trozos, agua de drenado de tarros, rebalse de líquido de cobertura de los tarros, lavado de tarros, agua de enfriamiento de autoclave y lavado de equipos y pisos. Además, las trozadoras tie nen un chorro de agua que produce la lubricación y enfriamiento de los cuchillos. La planta de harina de pescado, A3, procesa todos los residuos sólidos provenientes de las plantas anteriores, incluyendo materia prima

que por alguna razón no cumpla con los requisitos para su procesamiento. El proceso (ver Figura 3 ) consiste en una cocción con vapor directo, separación por prensado, secado, molienda y ensacado. Los líquidos generados en la prensa pasan luego a una centrífuga “decanter” y los sólidos recuperados son recirculados junto con el producto prensado. La fracción líquida se centrifuga para separar el subproducto aceite, generando el agua de cola, la cual se concentra en evaporadores; el concentrado se une al sólido prensado. La principal corriente de residuos líquidos se produce por el lavado de pisos y equipos, además de una corriente de alta carga correspondiente a purga de agua de cola. Para el tratamiento de los RILes, ambas plantas procesado ras poseen un sistema de tratamiento primario, primario, compuesto de cinco etapas: desbaste, ecualización, coagulación con FeCl3, floculación mediante un polímero aniónico, y flotación flotació n por aire disuelto. Además, en el caso de la plan ta B, se añade cal durante la etapa de coagulación. En ambos casos las aguas son vertidas al sistema de alcantarillado público, que finalmente descarga al mar sin tratamiento previo. Metodología empleada

En primera instancia se realizó una recopilación de datos de caudales, caracterización de corrientes y de usos de agua, con el objeto de indentificar y cuantificar las oportunidades de reducción del uso de agua, prevención de la contaminación y/o segregación de corrientes. Por otra parte, se llevaron a cabo una serie de ensayos para la optimización de los tratamientos existentes. Los análisis para la caracterización de las corrientes y determinación de la efectividad de los tratamientos fueron realizados utilizando técnicas standard,1 midiéndose los siguientes parámetros: Demanda Qímica de Oxígeno (DQO); Demanda Biológica de Oxígeno

Figura 3. Diagrama de flujo de la planta de harina de pescado Agua Potable

Agua Residual

Línea de Proceso Planta de Efluentes

Materia prima

Cocedor Licor de prensa

Prensa

Torta de prensa

Decanter

Licor de decanter

Aceite

Centrífuga

Agua de cola

Torta de decanter

Purificador

Aceite

Homogenización Evaporador Concentrad o so solub luble le Secado


Enfriamiento

A G U A

Homogenización


Molienda

Ensacado

3

(DBO5 ), contenido de sólidos suspendidos totales (SST), sólidos sedimentables (S. sed.), aceites y grasas (A y G), turbidez, pH, temperatura, fósforo total (P. total), nitrógeno amoniacal (N-NH4) y poder espumógeno (P.E.). (P .E.). La optimización de la dosificación de coag ulante y floculante para diversas mezclas de RILes se realizó a través de pruebas de jarras, empleando la metodología de Eckenfelder (ver http://mx.geocities.com/ r_millan_l/tratabil.html ) y la clasificación de Willcomb para evaluar la calidad del flóculo,4 utilizando para ello FeCl3 como coagulante y el polímero aniónico AR-299 como floculante, tomando en cuenta el cambio de pH que ocurre debido a la adición del FeCl3 , que posee un pH de 2. La reducción del pH permite coagular proteínas y llegar al potencial Z de las partículas suspendidas. En consecuencia, para cada combinación de RILes es necesario determinar el pH óptimo. Para determinar la dosificación a recomendar de coagulante se utilizan jarras con un litro de RIL cada una, se les añaden distintas cantidades de FeCl3 y se les homogeneiza a 100 10 0 rpm por 3 minutos, para luego añadir una igual cantidad de polímero a todas las jarras y homogeneizar por 12 minutos a 50 rpm. Posteriormente se decanta por 15 minutos y se mide el pH, turbidez, SST y DQO del sobrenadante. De esta manera se obtiene la dosis a recomendar, considerando pH, turbidez y formación de flóculo como parámetros determinantes. En forma equivalente se determina la dosis óptima de floculante. Para determinar una dosis efectiva se considera como punto fundamental la formación de un flóculo o grumo consistente y de buen tamaño. Éste debe soportar una gran presión y no desintegrarse al momento de inyectarse el aire presurizado presur izado (5 atmósferas de presión) que se utiliza en la celda DAF (dissolved air flotation) de flotación. Se sabe que un flóculo pequeño posee una superficie de contacto por unidad de v olumen mayor que los flóculos de mayor tamaño; por lo tanto, en los sistemas convencionales de flotación (inyección de burbujas de aire a través de difusores) solamente se necesita la formación de un flóculo pequeño. Para clasificar cualitativamente el flóculo se utilizó el índice de Willcomb,2 normalmente utilizado en la floculación de aguas potables, que se muestra en la Tabla 1. Cabe señalar que, dependiendo del RIL, el tamaño del flóculo y la turbidez del sobrenadante sufren variaciones.

Resultados y discusión

Las plantas procesadoras son abastecidas de agua potable producida en la misma industria. La planta A1 genera en promedio 90 metros cúbic os por hora (m3 /h) de aguas residuales, de los cuales el 36% corresponde al lavado de materia prima, un 25% a la estiba de la materia prima, otro 25% a los aseos de la sala de procesos y un 14% al sanitizado de la materia prima. La planta de conservas de jurel jure l (A2) envía a la planta de efluentes un caudal de 44 m3 /h, del cual un 60% se produce por el movimiento de pesca, un 26% por aseo de salas, y un 14% corresponde al líquido de cobertura y otros. La planta A2 utiliza una gran cantidad de agua al momento de enfriar los tarros después de la esterilización es terilización en los autoclaves, utilizando 3 caudales que alcanzan los 44 m /h. Esta agua no es enviada a la planta de tratamiento, sino que es vertida directamente a un e stero cercano, ya que cumple la normativa correspondiente. La planta de harina vierte a la planta 3 de tratamiento de efluentes en promedio 3 m /h. Las plantas procesadoras de salmón (A1 y B) tienen el mayor aporte de carga orgánica (DBO5) en las secciones de recepción de materias primas y eviscerado de salmones o truchas. Existe un gran porcenta je de pérdida de agua debido a un manejo descuidado de las mangueras por parte de los operarios, lo que además gene ra pérdidas de agua potable y un aumento en aguas residuales que deben ser tratadas posteriormente a un mayor costo. Los caudales de agua utilizados en los procesos A1 y B dependen de la producción y son bastante altos: van desde 8 a 16 m3 de agua por tonelada de salmón o trucha proces ada. La relación de volumen de agua por tonelada de producción de salmón o trucha en la planta A1 queda representada en la Tabla 2, apreciándose una variación de esta relación. Esta variación se debe a la falta de capacitación de los operarios, con el problema adicional de que el personal cambia con bastante frecuencia en este tipo de empresas. La caracterización de los RILes de las distintas plantas se muestra en la Tabla 3, apreciándose la alta carga orgánica de t odas las corrientes, en especial la proveniente de la planta de harina. Esta alta carga se debe a que la corriente que proviene de esta planta se produce por la baja capacidad de separar grandes caudales en el decanter, por lo que se debe mantener una purga del agua de cola. Sin embargo, el tratamiento de los RILes se hace especialmente complicado Tabla 1. Índice de Willcomb para Caracterización de Flóculos cuando la planta de conservas—A2—se encuentra en plena faena, lo que se aprecia Índice Descripción del índice de Willcomb por las altas dosis de coagulante (FeCl3 ) 0 Flóc Flócul uloo col coloi oida dall sin sin ning ningun unaa señ señal al de aglu aglutitina naci ción ón 2 Visi Visibl ble. e. Flóc Flócul uloo muy muy pequ pequeñ eño, o, casi casi impe imperc rcep eptitibl blee requeridos para una buena formación de 4 Dispe Disperso rso.. Flócu Flóculo lo bien bien form formado ado,, pero pero unifor uniformem mement entee distr distribu ibuido ido (sedim (sediment entaa muy muy lento lento)) flóculos, como se desprende de los datos 6 Claro. Claro. Flócul Flóculoo de de tama tamaño ño relati relativam vament entee gran grande, de, pero pero que que precip precipita ita con lentit lentitud ud mostrados en la Tabla 4, que representan las 8 Buen Bueno. o. Flóc Flócul uloo que que se depo deposi sita ta fáci fácil,l, pero pero no comp comple leta tame ment ntee dosis óptimas determinadas para cada tipo 10 Excele Excelente nte.. Flóc Flócul uloo que que se deposi deposita ta com comple pletam tament ente, e, dejand dejandoo el el agua agua crista cristalilina na de RIL a través de los ensayos de jarras. Como era de esperar, tratándose de un tratamiento Tabla 2. Relación de consumo de agua por tonelada de salmón procesada físico-químico para la eliminación de material Mes m3 agua ton producto m 3 /ton producto en suspensión, la eficiencia de remoción de los Enero 16482 1318 12,5 compuestos solubles es significativamente Febrero 17262 1394 12,4 menor, con lo que no se logra cumplir las Marzo 16668 1270 13,1 normas de descarga de DBO5 . La diferencia que A b r il 4938 304 16,2 Mayo 4007 270 14,8 existe en el parámetro de poder espumógeno Junio 12522 1030 12,2 entre las plantas A1 y B (ver Tabla 3 ) podría Jul io 14560 1200 12,1 deberse sencillamente al tipo de detergente Agosto 17035 1230 13,8 utilizado en las distintas plantas. Este es un Septiembre 19657 1415 13,9 problema fácil de resolver, ya sea cambiando Octubre 18757 1390 13,5 de detergentes o agregando antiespumante a la Noviembre 25738 3150 8,2 salida del tratamiento, lo cual debe ser evaluado Diciembre 28289 3550 8,0 económicamente. 4

A G U A



Tabla 3. Caracterización Caracterización de los RILes de las plantas que componen la industria pesquera Planta pH T DQO DBO5 A y G SST S. Sed. N-NH4 ( ºC ) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (ml/L) (mg/L) 7,4 3970 1760 3100 630 Salmón fresco y congelado (Planta B): 6,7 6,7 13 2740 1860 692 421 25 11,9 Planta A1: 6,6 16 9100 3860 1984 1843 42 71,1 Conservas de jurel (Planta A2) 7,9 22 69700 49780 6970 2458 53,4 Harina (Planta A3)

P total (mg/L) 23 3,9 33,4 0,8

P. E. (mm) 7 4 6 1

Tabla 4. Optimización de la dosificación de coagulante y floculante RIL (Planta)

Salmón (A1) Salmón y conservas de jurel (A1 + A2) Salmón, conservas y harina (A1 + A2 + A3) Salmón y harina (A1 + A3)

Dosis FeCl 3 (mg/L)

Dosis Polímer o (mg/L)

Eficiencias de Remoción (%) Turbidez SST DQO (mg/L) (mg/L) (mg/L)

pH final

DBO 5 final (mg/L)

154 980

30 70

98,6 98,9

91,7 91,6

67,2 34,8

5,68 5,56

284 1600

840

50

99,5

93,7

84,0

5,52

1105

168

90

95,6

93,8

55,1

5,65

1993

La cantidad promedio de lodo producida por la planta de tratamiento es de 100 kilogramos por hora (kg/h), la cual puede aumentar cuando trabajan las plantas de conservas de jurel y harina de pescado, o disminuir cuando trabaja solamente la planta de salmones.

2. Arboleda, J., Teoría y práctica de la purificación de agua , Ed. Instituto Colombiano de Ciencias, Colombia, 1992. 3. Correa, C., Recomendaciones técnicas para el mejoramiento de un

Conclusiones

Universidad de La Frontera, Temuco, Chile, 2001. 4. Eckenfelder, Eckenf elder, W., Industrial Water Pollution Control , 2ª Ed., McGraw-Hill – Interamericana de España S.A., España, 1989. 5. Zapata, C., Optimizaci Optimización ón de la operación de una planta para el tratamiento Tesiss físico-químico de efluentes de una industria procesadora de salmón , Tesi Carrera Ing. Ambiental, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile, 2001.

En base a los resultados de dosificación obtenidos obtenidos se desarrolló un manual de operaciones para la optimización de los sistemas de tratamiento, detectándose que existían potenciales de ahorro de aditivos químicos. En el caso de la Planta B, se cuantificó la conveniencia de la instalación de un sistema de tratamiento de los flotados obtenidos, que en el caso de la Planta A son procesados en la planta de harina. Otras sugerencias se orientaron hacia un mejoramiento de los sistemas de recuperación de sólidos en las corrientes de proceso. En algunos casos existe cierto potencial de ahorro y/o reutilización de agua, como es el caso del agua de enfriamiento de los esterilizadores de la planta de conservas. Como alternativa se ha evaluado la instalación de un sistema de recuperación de proteínas en la planta de salmón, introduciendo una separación de las corrientes que contie nen agua sangre producida en las primeras etapas del proceso. Además se debe capacita r al personal en la utilización del agua, ya que los operarios no tienen mayores conocimient os sobre los costos asociados a los residuos industriales líquidos que generan en sus plantas; se sabe que los costos de producir agua potable es la cuarta parte de los costos del tratamiento de aguas residuales. Se corroboró que mediante los tratamientos implementados en general, no es posible cumplir con las normas de descarga par a DBO, para lo cual se requeriría una planta biológica.

sistema de tratamiento de residuos industriales líquidos de una industria procesadora de productos marinos , Tesis Carrera Ing. Ambiental,

Acerca de los Autores

El Dr. Dr. Carlos Correa M. es ingeniero ambiental y actualmente se desempeña en la Empresa Sanitaria de Los Lagos (ESAL), de Puerto Montt, Chile. La Dra. Carla Zapata S. es ingeniero ambiental y actualmente desarolla actividad profesional independiente en Santiago, Chile. El Dr. Cristian Bornhardt* es académico del Departamento de Ingeniería Química, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile. Este artículo fue presentado en el XXVIII Congreso de la Asociación Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental (AIDIS) en Cancún, México, del 27 al 31 de octubre 2002.

Agradecimientos

Este trabajo fue apoyado por po r el Proyecto PE 2101 de la Dirección de Investigación y Desarrollo de la Universidad de La Fron tera, Temuco Temuco (Chile).

* Contacto: Cristian Bernhardt–Av. Bernhardt–Av. Francisco Salazar 01145– Casilla 54-D, Temuco–Chile; Tel: Tel: +56 (45) 325474, Fax: +56 (45) 325053 o email: [email protected]

Referencias

1. APHA-AWWA-WPCF, Standard Methods for Examination of Water and Wastewater , 16th Ed., Washington, D.C., EE.UU., 1985.


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