• No se han encontrado resultados

FACTIBILIDAD DE LA DIGESTIÓN ANAEROBIA DE LAS VINAZAS

PERIODO DE DIGESTIÓN EN DÍAS

IV.10 FACTIBILIDAD DE LA DIGESTIÓN ANAEROBIA DE LAS VINAZAS

La digestión anaerobia es particularmente aceptada para el tratamiento de aguas residuales de industria vinícola y de destilerías (Moletta 2005). Su relación DQO/N/P pudiera estar desbalanceada para el tratamiento aerobio, por lo cual necesitaría de la adición de nitrógeno y fósforo. Los rendimientos de remoción de DQO de las tecnologías de LF son generalmente altos para tratamiento de aguas residuales de industria vinícola y de destilerías con eficiencias generalmente entre 80% y 90%. La producción teórica de metano a 35°C es de 395 L CH4/Kg DQO removida, o sea

alrededor de 500 a 600 L de biogás conteniendo 60% a 80 % de metano por Kg DQO removida.

La digestión anaerobia de vinazas de vino (Cognac, Armagnac, Pisco Chileno y otros Brandys alrededor del mundo) está generalizada en el mundo. Estas son obtenidas por destilación del vino y presentan elevadas temperaturas de más de 95°C. Otros tipos de vinazas pueden ser también tratadas por digestión anaerobia. Existen casos particulares como las aguas residuales de destilería de la factoría Scotch Whisky (Boopathy y col., 1988); o las de destilería de tequila con un UASB (Ilangovan y col., 2001). Estas vinazas fueron fácilmente biodegradables y con alta

75 DQO (20 a 60 g/L). Las tecnologías usadas son por ejemplo, filtros anaerobios o UASB si los residuales tienen alto contenido de sólidos suspendidos. El rendimiento de remoción es generalmente muy bueno, de 80% hasta 98% (Moletta 2005). Un ejemplo es el tratamiento anaerobio de vinazas en la región de Cognac. Una Empresa trató vinazas de la producción de Cognac. El volumen de vinazas fue de 350,000 m3/año de noviembre a marzo. El promedio de la DQO fue de 30 g/L con

20 g/L de DBO5. Esta empresa procesó un total de 70 a 80 Ton DQO/día con un flujo

promedio de 100 m3/h. Las vinazas fueron almacenadas en varios tanques y

tratadas por cuatro sistemas. Tres fueron sistemas completamente mezclados (digestores de 5000, 6000 y 6000 m3) y un filtro aerobio de 4000 m3. Los digestores

completamente mezclados se operaron aplicando una Carga Orgánica de 3.0 a 5.0 Kg DQO/m3.d y 6.0 a 7.0 Kg DQO/m3.d para los filtros anaerobios, manteniendo una

temperatura de 37°C. La producción de biogás fue de 0.65 m3/Kg DQO removida

con un contenido de 65% de metano. La eficiencia de remoción de la DQO alcanzó valores anuales promedio de 93.6%. Parte de los lodos fueron retornados al inicio. El sobrenadante fue almacenado (con dos meses de residencia) en cuatro lagunas (dos de 20,000 m3 y dos de 5000 m3).

Parte del biogás fue utilizado para producir electricidad (con dos generadores) y la otra parte para producir vapor. La producción de energía fue de 6 Ton/h de vapor, 800 kW/h electricidad y 1.3 Mw/h de calor. Por ejemplo, el tratamiento de 480,000 m3 de vinazas permite generar un equivalente a 3910 Ton de combustible y el 89

% de estás son transformadas en vapor o electricidad. El costo de inversión fue de aproximadamente 4 millones de Euros para los digestores; 600,000 Euros para producción de electricidad y 400,000 Euros para la producción de vapor. El costo del tratamiento fue de 0.52 euros/m3 de vinazas.

En Francia, un estudio llevado a cabo por Bogdan y Servais (2001), mostró que 10 digestores fueron aplicados a destilerías. La mitad de ellos fueron filtros anaerobios, y los otros fueron reactores completamente mezclados. El rendimiento de remoción

76 de DQO fue de 85% a 98%. Posterior a este estudio, había 20 industrias vinícolas implementando digestores anaerobios, de estos 5 fueron reactores de lecho fluidizado, 12 filtros anaerobios y 3 reactores completamente mezclados.

Macarie y Le Mer (2006) recomiendan acoplar un sistema aerobio y anaerobio. Bajo esta configuración el costo de tratamiento queda todavía inferior a un tratamiento completamente aerobio, pero la eficiencia de tratamiento puede ser mejorada de manera satisfactoria.

Aplicando un sistema aerobio-anaerobio, se aumenta la biodegradabilidad del efluente, pero bajo estas condiciones es importante considerar cuando cortar el aporte en oxígeno. Por otro lado, aplicando un sistema anaerobio/aerobio se remueve un máximo de materia orgánica a costo reducido por digestión anaerobia, y el aporte de oxígeno se aplica únicamente como pulimento a fin de reducir todavía la concentración en DQO residual. Sin embargo no existen estudios de comparación de biodegradabilidad bajo estas condiciones.

Además de los casos particulares de tratamiento de vinazas mostrados anteriormente, en diversos países se han llevado a cabo investigaciones para evaluar diferentes tecnologías de depuración de este tipo de efluentes, incluyendo sistemas de tratamiento aerobio, anaerobio, sistemas combinados aerobio- anaerobio y tratamiento fisicoquímico.

Los sistemas de tratamiento evaluados han sido desarrollados a escala laboratorio, escala piloto o aplicados a escala completa; estos han sido probados en vinazas de diferentes orígenes, tales como vinazas de producción de vino, de producción de etanol a partir de miel de caña o a partir de melazas, así como de vinazas provenientes de producción de tequila.

Por otro lado, los sistemas de tratamiento de vinazas desarrollados contemplan la evaluación de diferentes variables de diseño correspondientes a cada tecnología.

77 Así por ejemplo, en sistemas de tratamiento aerobio, se ha estudiado a escala completa la depuración de vinazas mezcladas con agua residual urbana en procesos de lodos activados en efluentes generados en diversas estaciones del año con diferentes concentraciones de DQO, así como el tratamiento en reactores de lecho fijo de dos etapas a diferentes cargas orgánicas.

En el tratamiento anaerobio de vinazas, la evaluación de los sistemas de tratamiento ha estado por ejemplo, dirigida a la evaluación del efecto de la carga orgánica, el tiempo de residencia hidráulica y la temperatura sobre la eficiencia de remoción de materia orgánica en reactores UASB; en reactores de lecho fluidizado, lecho fluidizado inverso y reactores de lecho turbulento inverso, diversas investigaciones han estado encaminadas a evaluar las características de los soportes empleados, el efecto de las condiciones hidráulicas sobre el desarrollo de la biopelícula, el efecto de la carga orgánica, el TRH y la temperatura sobre la eficiencia de remoción de la materia orgánica. En algunos otros casos, también ha sido evaluado el efecto de un pretratamiento de las vinazas con enzimas u hongos antes del tratamiento anaerobio.

Por otro lado, además de los tratamientos biológicos aerobios y anaerobios (aunque en menor cantidad), algunos procesos fisicoquímicos también han sido empleados en la depuración de las vinazas, ya sea como único tratamiento o en combinación con tratamientos aerobios, anaerobios.

Las Tablas 4.6, 4.7 y 4.8 resumen diversas tecnologías empleadas en el tratamiento de las vinazas, clasificándolos en procesos biológicos aerobios, biológicos anaerobios y en procesos combinados (aerobios/anaerobios) y fisicoquímicos.

78 Tabla 4.6 Ejemplos de tecnologías de tratamiento biológico aerobio empleadas en el

tratamiento de las vinazas. TECNOLOGÍA

EMPLEADA CARACTERÍSTICAS DEL AGUA TRATADA DE REMOCIÓN EFICIENCIAS REFERENCIA