DEPURACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES DE BODEGA

En este apartado se presentan dos alternativas clara- mente diferenciadas: el tratamiento individual de las aguas de bodega, realizado por una sola o por un grupo de bodegas, y el cotratamiento de las aguas de bodega junto con aguas residuales urbanas, realiza- do en las estaciones de tratamiento de estas últimas.

2.1. Cotratamiento de aguas residuales de bodega en estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas

El vertido de las aguas residuales de bodega a la red de saneamiento de la población resulta una alternativa atractiva, no requiere realizar ningún tipo de inversión y desde un punto de vista técnico se simplifica el man- tenimiento, dado que únicamente serán necesarias operaciones de pretratamiento muy sencillas. Las tasas de vertido pueden suponer un coste mayor que el de mantenimiento de una depuradora propia, pero a pesar de ello, cuando sea posible, será una de las mejores opciones, especialmente para las bodegas pequeñas.

A pesar de que los procesos de tratamiento conven- cionales empleados en el tratamiento de aguas resi- duales permiten la eliminación de los contaminantes característicos de las aguas de bodega, la carga contaminante y el régimen de vertido pueden generar problemas de operación graves asociados a sobrecargas orgánicas durante el periodo de vendi- mia, razones por las que con frecuencia estos verti- dos no están autorizados.

Para reducir los problemas de operación del trata- miento conjunto, es necesario contar con estos ver- tidos desde el diseño las estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas. La bibliografía recoge casos de éxito, a escala real y durante largos periodos de tiempo, de sistemas de cotratamiento en los que el vertido de vendimia supera en hasta 8 veces el verti- do propio de la población en la que se ubica (Beck et al. 2005; Brucculeri et al. 2005, Bolzonella et al. 2007).

Las diferentes estrategias empleadas coinciden en aumentar la aireación de los procesos de fangos acti- vados durante el periodo de vendimia, y en algunos casos el propio volumen de la cuba de aireación mediante la introducción de aire en la zona de entra- da del agua residual, que durante el resto del año se mantiene en condiciones anóxicas para favorecer la eliminación de nutrientes. En cualquier caso, la incor-

poración de las aguas residuales de bodega a la depu- radora de aguas residuales urbanas, genera sobre- costes de tratamiento, asociados tanto a la aireación como al aumento de la producción de fangos que se pueden estimar entre 0,25 – 0,8 €/m³.

Finalmente, se han propuesto y ensayado a escala de laboratorio otras alternativas de tratamiento con- junto, basadas en el uso de las aguas residuales de bodega como fuente de carbono en procesos de des- nitrificación, o en la codigestión de las aguas resi- duales de bodega con los fangos de depuración mediante procesos anaerobios. En la evaluación de la viabilidad de estas opciones habrá que considerar no solo los factores técnicos y los costes de tratamien- to, sino también los costes de transporte mediante una red de saneamiento diferenciada o mediante cis- ternas.

2.2. Tratamiento de aguas residuales de bodega Para la depuración de aguas residuales de bodega, deben emplearse procesos capaces de eliminar mate- ria orgánica disuelta de un modo robusto frente a las fluctuaciones de caudal y carga características de las mismas. En relación con los costes, será necesario con- siderar tanto los de inversión, incluida la ocupación de espacio, como los de explotación: energía, reac- tivos, gestión de fangos y personal de mantenimien- to, si fuera necesario. Cada uno de estos factores ten- drá una contribución relativa mayor o menor dependiendo del tamaño de la bodega.

Los procesos empleados con mayor frecuencia son de tipo biológico, precedidos por etapas de pretrata- miento simples para la eliminación de sólidos grue- sos, neutralización y/o regulación de caudal. Dentro de los procesos biológicos, el de fangos activados se adapta relativamente bien a las necesidades de depu- ración de las grandes bodegas, sin embargo, no siem- pre es la mejor opción para bodegas pequeñas.

Dependiendo de las condiciones climatológicas y de la disponibilidad de terreno, también es frecuente el empleo de balsas de evaporación, sistemas de lagu- naje, humedales artificiales y sistemas de aplicación al terreno.

Las balsas de evaporación natural no son más que una excavación en el terreno recubierta por una barrera geotextil, que permite la evaporación de agua a razón de 5 – 10 l/m² dependiendo del clima. Son sistemas muy simples pero que requieren de grandes superfi-

Victorino Diez Blanco. Doctor en Ciencias Químicas. Profesor Titular de Ingeniería Química. Universidad de Burgos

cies, generan fangos de elevada salinidad y, en parti- cular, pueden generar olores desagradables asociados a la formación de ácidos orgánicos de cadena corta.

Para el control de olores se han probado diferentes alternativas. Cabe destacar los ensayos realizados por Bories et al. (2005) a escala real, empleando diferen- tes reactivos comerciales de nitrato para inhibir la for- mación ácidos orgánicos y oxidar materia orgánica.

A pesar de que la eficacia del proceso fue elevada, debe considerarse que fue necesario añadir 136 g de reactivo por litro de vino elaborado en la bode- ga. La evaporación forzada sobre paneles o median- te atomizadores, reduce tanto la superficie necesaria como la generación de malos olores.

Los sistemas de lagunaje son procesos de trata- miento biológico casi-naturales, simples, y con un mínimo consumo energético. Dependiendo del pro- ceso biológico predominante las lagunas pueden ser anaerobias, facultativas o aerobias. La introducción de aire permite acelerar el proceso biológico, lo que reduce el tiempo de permanencia del agua, pero aún así el volumen necesario para estos sistemas es del orden del 50 al 80 % del volumen de vertido anual y, como mínimo cada 5 años, debe realizarse un des- fangado parcial.

Los sistemas de aplicación al terreno, riego de tierras de cultivo, arboledas, pastizales o viñedos es una solu- ción de bajo coste y simple que no requieren perso- nal experto, permitiendo tratar, evacuar y aprovechar su valor como recurso. El éxito de esta práctica es variable, algunos contaminantes como sodio y poli- fenoles han mostrado efectos fitotóxicos, sin embar- go, apenas se han realizado estudios rigurosos sobre las consecuencias de esta práctica a largo plazo. Los resultados de los estudios realizados sobre la reutili- zación de aguas residuales en el riego de la vid son contradictorios. Por una parte estudios como el de Rawnsley (2008) señalan que el riego con aguas reci- cladas tiene un impacto inapreciable sobre el creci- miento de la vid, y de otra, estudios como el de Paranychianakis et al. (2004) a lo largo de 3 años señalan que se produce una disminución del creci- miento de la vid, del rendimiento y calidad del mosto, impactos negativos que se agravan de vendimia en vendimia.

Los humedales artificiales están basados en la activi- dad de macrófitas emergentes cultivadas en balsas de poca profundidad, entre 0,1 y 0,6 m, de fondo imper- meable o con una barrera subsuperficial, rellenos de

piedras o arenas. A diferencia de la aplicación al terre- no, la selección de macrófitas con capacidad de absor- ber sodio (Typha latifolia, Juncus acutus, Scirpus maritimus), permite la fitorremediación del vertido, reduce su toxicidad, lo que facilita el uso posterior para el riego.

En relación con los procesos biológicos aerobios inten- sivos, además del sistema de fangos activados y con el fin de superar los problemas de sedimentación aso- ciados a las fluctuaciones de carga, en las bodegas se están introduciendo otros reactores biológicos como los sistemas discontinuos secuenciales (SBR) y bio- rreactores de membrana (MBR).

En el proceso SBR, que operan de forma discontinua mediante ciclos de llenado, reacción, decantación y vaciado, es posible adecuar el tiempo de la etapa de decantación a las características del fango lo que, en general, permite obtener un efluente clarificado inclu- so cuando los fangos se encuentran temporalmente alterados durante periodos de sobrecarga.

En los sistemas MBR, la separación del fango está garantizada mediante el empleo de membranas de micro o ultrafiltración que, por otra parte, permiten obtener efluentes de elevada calidad que, en deter- minadas condiciones podrían reutilizarse cumplien- do con la normativa al efecto (Real Decreto 1620/2007). La bibliografía recoge casos de éxito de la aplicación de MBR en bodegas a escala real (Guglielmi et al., 2009, Bolzonella et al., 2010). Cabe destacar la evolución de la instalación presentada por Guglielmi et al. (2009). En la depuradora construida en 1970 inicialmente se instaló un proceso de fangos activados convencional. Este reactor biológico fue remodelado en el año 1999 para la su operación como SBR y, finalmente, en el año 2005 fue rediseñado, incorporando módulos de ultrafiltración para su con- versión en MBR.

Los puntos débiles del MBR son el coste de las mem- branas, su limpieza y los costes de operación. El obje- tivo es minimizar el ensuciamiento mediante ciclos de operación optimizados y emplear técni- cas de limpieza eficientes, simples y con un bajo con- sumo de reactivos. En cuanto a los aspectos econó- micos es necesario minimizar el sobrecoste del proceso asociado a la aireación de las membranas, que en la actualidad representa el 30 % de los costes de operación.

DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES DE BODEGA. CUALIDADES PROPIAS: COMPOSICIÓN Y ESTACIONALIDAD

La tabla 3 recoge valores orientativos de la capacidad de tratamiento y eficacia de los procesos biológicos aerobios de tratamiento de aguas residuales.

Los procesos de tratamiento anaerobio generan biogás que puede ser valorizado. El tamaño y ocupa- ción de terreno de los reactores anaerobios es nota- blemente menor debido a su mayor capacidad de tra- tamiento. Estos procesos no requieren aireación y tienen una menor producción de fangos y una menor demanda de nutrientes que los procesos aerobios. Esta demanda, que con frecuencia se minusvalora, resul- ta especialmente importante en el tratamiento de las

aguas residuales de bodega, deficitarias tanto en nitrógeno como en fósforo. Una estimación sobre la base de la composición media de las aguas residua- les generadas en la elaboración de tintos recogida en la tabla 1, y el ratio de contaminación anual recogi- do en la tabla 2, permite calcular la demanda de N y P es del orden de 0,6 kg de urea y 0,1 kg de ácido fosfórico por Tn de uva. La figura 1 muestra los resul- tados obtenidos en el tratamiento de aguas resi- duales de bodega deficitarias en nutrientes, en las que se observa que tras 21 días de operación, (fase a), la concentración de materia orgánica en el efluente

Tabla 3. Parámetros característicos de diferentes procesos aerobios de tratamiento de aguas residuales de bodega.

Figura 1. Efecto de la carencia de nutrientes de las aguas residuales de bodega sobre la eficacia del tratamiento anerobio.I: reactor con déficit de nutrientes inicial (a), corregido en el segundo periodo (b);L: reactor con alimentación equilibrada en nutrientes.

Victorino Diez Blanco. Doctor en Ciencias Químicas. Profesor Titular de Ingeniería Química. Universidad de Burgos

alcanzó valores superiores a 2.000 mg DqO/l. Duran- te el mismo periodo un reactor idéntico alimentado con aguas residuales de bodega a las que se las se corrigió el déficit de N y P, la concentración de mate- ria orgánica en el efluente se mantuvo por debajo de 200 mg DqO/l. Tras la adición de nutrientes al primer reactor, (fase b), se comprobó que en poco más de 10 días la concentración de materia orgánica en el efluente disminuía hasta 240 mg/l.

Otra ventaja de los procesos anaerobios es su adap- tación a las condiciones de alimentación discontinua con paradas y rearranques sucesivos. Tras una pues- ta en marcha correcta, etapa clave de cualquier pro- ceso biológico anaerobio que debe llevarse a cabo de un modo progresivo, adaptando la velocidad de la ali- mentación a la capacidad real de tratamiento, las eta- pas de rearranque que siguen a los periodos en los que en la bodega apenas se generan aguas residua- les, son bastante rápidos alcanzando su capacidad de tratamiento máxima al cabo de 4 – 16 días.

Por último, frecuentemente se señala como desven- taja de los sistemas anaerobios los costes energéticos asociados al mantenimiento de la temperatura óptima de operación, 35 ºC. Sin embargo, debe indi- carse que los procesos anaerobios perfectamente pue- den operar, aunque a menor velocidad, a temperatu- ras de hasta 4 ºC, opción que debe ser considerada para las instalaciones de tamaño medio o bajo.

En cualquier caso, el ahorro de energía, nutrientes y gestión de fangos en exceso, así como las posibilida- des de valorización del biogás, son especialmente atractivas para las grandes bodegas. Moleta (2005) recoge, como ejemplo de aplicación de la tecnolo- gía UASB, un reactor anaerobio de este tipo instala- do en una bodega francesa que produce 65.000 hl/año, que genera 95 m³de aguas residuales al día durante la época de vendimia con una concentración de materia orgánica de 22 g DqO/l.

3. DEPURACIÓN DE LAS AGUAS