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I. INTRODUCCIÓN
El crecimiento del cultivo de palma aceitera se ha constituido como
una de las actividades agrarias con mayor crecimiento y potencial en la
Amazonía peruana en los últimos años. El procesamiento del aceite de palma
constituye una industria que genera grandes cantidades de desechos líquidos,
con un alto impacto al medio ambiente, los efluentes que se generan son
sustancias que requieren de un tratamiento especial. Los sistemas para el
tratamiento de estos efluentes convencionalmente se emplea: el sistema de
lagunas de oxidación, biodigestores de tanque abierto, sistemas de aireación
extendida, al igual que un digestor anaeróbico cerrado tratados. (DGCA, 2012)
El tratamiento de aguas residuales industriales por lagunas de
oxidación es una forma económica, debido a su bajo costo de inversión (excepto
por lo que se refiere al requerimiento del terreno), los bajos costos de operación,
a su habilidad para asimilar cargas orgánicas o hidráulicas fluctuantes y a su
éxito en la eliminación de elementos patógenos, lo que significa una reducción
considerable de la carga orgánica, Cuervo (1987) citado por CORREA (2008).
Los efluentes provenientes de la empresa Oleaginosas del Perú S.A
se dividen en dos tipos, el primero corresponde a las aguas residuales
domésticas que se generan en los servicios higiénicos, comedores, oficinas, etc.;
el segundo corresponde a las aguas residuales industriales generadas por el
proceso productivo (materia prima) que es un agua con elevada carga orgánica
y contenido de grasas, este efluente son tratados en un sistema de laguna de
oxidación que permite bajar los valores de los parámetros que se encuentren por
encima de lo establecido por la normativa ambiental tomada como referencia;
para su posterior descarga al quebrada Oshpilon cercana a las instalaciones de
la planta.
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Las aguas residuales industriales de esta planta está compuesto
básicamente de materia orgánica, agua, solidos sedimentables y solidos
suspendidos. La materia orgánica proviene de partículas de pulpa de la fruta que
logran pasar los filtros utilizados en el proceso. Los sólidos pesados se
componen de arena, que llega al proceso adherida a los racimos de fruta, que
por el manejo que reciben en los campos de cultivo se impregnan a ella. La
característica de estos desechos líquidos es un pH acido, traza de aceite,
temperatura del orden de 60 °C, una elevada demanda bioquímica de oxígeno.
El sistema de lagunas de oxidación de OLPESA, han producido
algunos rechazos por parte de caseríos aledaños por la generación de malos
olores. También se ha detectado mal funcionamiento de las mismas, ocasionado
posiblemente por aspectos constructivos, de operación y mantenimiento, puesto
que se han tenido en la concepción de ser sistemas que pueden trabajar sin
ninguna supervisión.
Actualmente existe la necesidad de realizar estudios que analicen el
funcionamiento de lagunas de oxidación implementadas en nuestro país, para
fundamentar los diseños futuros que se efectuarán. Por lo tanto es importante
saber si el tratamiento de los desechos líquidos de la empresa OLPESA
mediante las lagunas de oxidación se ajustan a los límites máximos permisibles
antes de su vertimiento al cauce receptor.
La presente practica describe el comportamiento actual del sistema
de lagunas de oxidación utilizados para el tratamiento de las aguas residuales
industriales de la empresa Oleaginosas del Perú S.A., de tal forma que permita
describirlo con la mejor aproximación y así interpretar su funcionamiento en
términos hidráulicos y cinéticos, al igual que los posibles problemas ambientales
asociados con el sistema.
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1.1. OBJETIVOS:
1.1.1. Objetivo General
Evaluar la variación fisicoquímica en las aguas residuales
industriales tratadas en el sistema de lagunas de oxidación de la empresa
Oleaginosas del Perú S.A.
1.1.2. Objetivos específicos
- Cuantificar el caudal, tiempo de retención hidráulica, volumen
tratado y la recuperación de aceite en el sistema de lagunas de
oxidación.
- Medir los parámetros fisicoquímicos en el sistema de lagunas de
oxidación como: temperatura, pH, conductividad eléctrica, oxígeno
disuelto, solidos suspendidos, demanda bioquímica de oxígeno.
- Evaluar la emisión de gases en función del pH a través del tiempo
en el sistema de lagunas de oxidación.
- Comparar los valores obtenidos de los efluentes con los valores
máximos permisibles para industrias de producción y procesamiento
de aceite vegetal.
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II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1. Importancia de la palma de aceite a nivel mundial
El aceite de palma se extrae del fruto de la palma africana (Elaeis
guineensis), cultivo capaz de producir más de 3.5 toneladas de aceite por
hectárea, rendimiento diez veces superior al que se obtiene de otros cultivos de
semillas oleaginosas como la soya o el girasol, incluso sin ser un producto
modificado genéticamente. Estos rendimientos tan elevados, junto con los bajos
costes de producción y los múltiples usos, hacen que el aceite de palma sea el
aceite vegetal más usado en el mundo (FEDEPALMA, 2015).
Malasia e Indonesia, principales productores de aceite de palma, son
también los más importantes países exportadores de aceites y grasas. En
conjunto, ambas naciones representan casi el 50% del volumen total exportado
de aceites y grasas en el mundo; le siguen Argentina, Estados Unidos, Brasil y
la Unión Europea. La superficie sembrada con palma de aceite en Malasia e
Indonesia representaría prácticamente el 80% de la superficie mundial.
(CENIPALMA, 2011).
2.2. La palma de aceite en Perú
La palma aceitera es un cultivo en expansión, tanto en el mundo
como en el Perú. El año 2001 se publicó el plan nacional de palma aceitera 2000
- 2010 (MINAG, 2001) y se presentó la situación del cultivo a julio del 2000 como
línea de base. El total acumulado de hectáreas sembradas al año 2000 era
14,667. De acuerdo con estimados de la oficina de estudios económicos y
estadísticos del Ministerio de Agricultura - MINAG, para el 2008 ya existían
35.379 hectáreas de palma, y este número alcanzó las 44.396 hectáreas para el
2010 y actualmente se estima que existen 50,000 hectáreas de palma en el Perú
(DGCA, 2012).
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Es importante mencionar que el mercado de aceites y grasas
comestibles en el Perú produjo en 1999 alrededor de 239,334 toneladas. Esta
producción ha ido en aumento en la última década creciendo a una tasa
promedio de 3 % al año. En este sector, se distinguen dos grandes categorías
de productos: los aceites, que pueden ser de origen vegetal o compuesto, y las
grasas, entre las que se distinguen las mantecas y las margarinas.
La hectárea de palma produce 25 a 30 toneladas de racimos de
frutos frescos (RFF) y requiere de una inversión de dos mil quinientos a tres mil
dólares. La recuperación del monto se inicia al tercer año y para el quinto la
inversión está prácticamente recuperada. La palma aceitera permite obtener dos
subproductos atractivos en los mercados: el aceite puro de palma y el palmiste.
Del primer producto se tiene desde 16 a 24% de extracción por hectárea y 3.5%
en el caso del palmiste, insumo especial que sirve para la elaboración de aceites
especiales utilizados por la industria cosmética (DGCA, 2012).
2.2.1. Ubicación geográfica de áreas instaladas
En el Perú hasta el año 2011 la superficie instalada de palma
aceitera era de 55.980 has. Actualmente se ha incrementado en un 3% siendo
el área de palma aceitera de 57,752 ha., constituida de la sumatoria de áreas de
las regiones de San Martín, Ucayali, Loreto y Huánuco, que son las zonas
potenciales del país (DGCA, 2012).
Del total de 57,752 hectarias instaladas en campo definitivo y en
crecimiento de palma aceitera en zonas nuevas se tiene que: 28,657 has (49%)
se encuentran en la Región San Martín, 14,791 has. (26%) en la Región Ucayali,
13,354 has. en la región Loreto (23%) y 1000 has. pertenecen a la Región
Huánuco (2%).
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Cuadro 1. Ubicación de áreas instaladas de aceite de palma en el Perú.
Región En
Producción (Has.)
En Crecimiento
(Has.)
Superficie Total (Has)
Producción (TM/RFF)
Aceite Crudo (TM)
San Martin
23.134 5.523 28.657 462.680 92.536
Ucayali 3.392 11.349 14.741 61.056 12.211
Loreto 5.970 7.384 13.354 71.64 14.328
Huánuco 71 1.0 1.0 568 114
TOTAL 32.567 25.256 57.752 595.944 119.189
Fuente: MINAG-DGCA-DIA. 2012.
Fuente: MINAG-DGCA-DIA. 2012
Figura 1. Superficie instalada de palma aceitera en el Perú
2.3. Producción mundial de aceite de palma
En el cuadro 2. Se describe la distribución de la producción de palma
por continente.
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Cuadro 2. Producción mundial de aceite de palma africana
Continente Producción (millones
de toneladas) Participación mundial
(%)
Asia 43.8 89.2
América 2.6 5.3
África 2.1 4.3
Oceanía 0.6 1.2
TOTAL 49.1 100
Fuente: FAO.
Durante el año 2011 se produjeron 49.1 millones de toneladas de
aceite de palma crudo, de los cuales el 5.3% fue aportado por el continente
americano (FEDEPALMA, 2015).
2.4. Producción de aceite de palma en américa
La producción por país en el continente americano se muestra en la
figura 2.
Fuente: FAO.
Figura 2. Producción de aceite de palma en América
36,1
15,1
11,2 10,49,5
7,3
3 2,81,7 1,6 0,8 0,5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
porc
enta
je
8
Colombia es el principal país productor de aceite de palma en
América, lo que equivale al 36.1%, de la producción del continente, seguido de
Ecuador con 15.1% En Guatemala está en la posición 6, con 7.3% de la
producción total en América.
El contexto anterior denota la alta importancia e impacto que está
causando en el continente americano la producción de aceite de palma, en
donde se está posicionando en un lugar importante en su producción por país,
lo que implica un expertiz en la industria que crece constantemente, abrigando
de por sí, a su alrededor, un valor agregado de beneficios a la población donde
se instala (CENIPALMA, 2011).
2.5. Tratamiento de aguas residuales industriales por medio de lagunas
de oxidación
Las lagunas de oxidación son lugares de almacenamiento de aguas
residuales, relativamente grandes y de poca profundidad, provistas de
estructuras en tierra abiertas al sol y al aire y cuyo fin es el de lograr el tratamiento
de las aguas residuales a través de procesos naturales, pero controlados
(METCALF, 1985).
En la implantación de esta tecnología se han definido como objetivos
fundamentales, remover de las aguas residuales la materia orgánica que
ocasiona la contaminación en la fuente receptora y eliminar los microorganismos
potencialmente patógenos que representan un grave peligro para la salud.
Aunque en muchas ocasiones se presenta un tercer objetivo y es utilizar su
efluente con otras finalidades, como agricultura o piscicultura (MOPT, 1991).
La laguna de oxidación es aparentemente un método simple de
tratamiento de las aguas residuales pero los mecanismos de purificación
involucrados son complejos. Estos involucran procesos de sedimentación,
digestión, oxidación, síntesis, fotosíntesis, respiración endógena, intercambio de
gases, aireación, evaporación, corrientes térmicas y filtración, Rolim (2000)
citado por CORREA (2008).
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2.5.1. Clasificación de las lagunas
Existen varias formas de clasificar las lagunas. De acuerdo con el
contenido de oxígeno, pueden ser: aeróbicas, anaeróbicas y facultativas. Si el
oxígeno es suministrado artificialmente con aireación mecánica o aire
comprimido se denominan aireadas. Con base en el lugar que ocupan respecto
a otros procesos, las lagunas pueden clasificarse como: primarias o de aguas
residuales crudas, secundarias, si reciben efluentes de otros procesos de
tratamiento y de maduración, si su propósito fundamental es reducir el número
de organismos patógenos, Cuervo (1987) citado por CORREA (2008).
2.5.1.1. Laguna de enfriamiento/estabilización
Esta laguna diseñado para enfriar el agua residual desde 40ºC hasta
una temperatura menor de 35ºC con el fin de garantizar el trabajo de los
microorganismos, homogenizara los caudales que salen del proceso durante el
día y servirá para recuperar el aceite ácido. Esta recuperación de aceite ácido,
compensara en parte, los costos directos de mantenimiento del sistema. El aceite
ácido se venderá como materia prima para fabricar jabones.
En esta laguna se recomienda no efectuar un arranque con
microorganismos adaptados, ya que por sus dimensiones no resistiría a la gran
cantidad de materia orgánica que le entra. Se busca que con el tiempo de
residencia se pueda recuperar aceite ácido (SALDAÑA, 2014).
2.5.1.2. Lagunas aerobias
Reciben aguas residuales que han sido sometidos a un tratamiento
y que contienen relativamente pocos sólidos en suspensión. En ellas se produce
la degradación de la materia orgánica mediante la actividad de bacterias
aerobias que consumen oxigeno producido fotosintéticamente por las algas y
diseñadas para una máxima producción de algas. Son lagunas poco profundas
de 1 a 1.5m de profundidad y suelen tener tiempo de residencia elevada, 20-30
días (GOMEZ, 1999).
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Las lagunas aerobias se pueden clasificar, según el método de
aireación sea natural o mecánico, en aerobias y aireadas.
- Lagunas aerobias: la aireación es natural, siendo el oxígeno
suministrado por intercambio a través de la interface aire-agua y
fundamentalmente por la actividad fotosintética de las algas.
- Lagunas aireadas: en ellas la cantidad de oxígeno suministrada por
medios naturales es insuficiente para llevar a cabo la oxidación de la
materia orgánica, necesitándose un suministro adicional de oxígeno
por medios mecánicos.
2.5.1.3. Lagunas anaerobias.
El tratamiento se lleva a cabo por la acción de bacterias anaerobias.
Como consecuencia de la elevada carga orgánica y el corto periodo de retención
del agua residual, el contenido de oxígeno disuelto se mantiene muy bajo o nulo
durante el proceso. El objetivo perseguido es retener la mayor parte posible de
los sólidos en suspensión, que pasan a incorporarse a la capa de fangos
acumulados en el fondo y eliminar parte de la carga orgánica (DÍAZ et al., 2002).
La estabilización es estas lagunas tiene lugar mediante las etapas
siguientes.
- Hidrólisis: los compuestos orgánicos complejos e insolubles en otros
compuestos más sencillos y solubles en agua.
- Formación de ácidos: los compuestos orgánicos sencillos generados en
la etapa anterior son utilizados por las bacterias generadoras de ácidos.
Produciéndose su conversión en ácidos orgánicos volátiles.
- Formación de metano: una vez que se han formado los ácidos orgánicos,
una nueva categoría de bacterias actúa y los utiliza para convertirlos
finalmente en metano y dióxido de carbono.
Las lagunas anaerobias suelen tener profundidad entre 2 y 5 m, el
parámetro más utilizado para el diseño de lagunas anaerobias es la carga
volumétrica que por su alto valor lleva a que sean habituales tiempos de
retención con valores comprendidos entre 2-5 días (DIAZ et al., 2002).
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2.5.1.4. Lagunas facultativas.
Son aquellas que poseen una zona aerobia y una anaerobia, siendo
respectivamente en superficie y fondo. La finalidad de estas lagunas es la
estabilización de la materia orgánica en un medio oxigenado proporcionando
principalmente por las algas presentes, Chao (2000) citado por CORREA (2008).
En este tipo de lagunas se puede encontrar cualquier tipo de
microorganismos, desde anaerobios estrictos, en el fango del fondo, hasta
aerobios estrictos en la zona inmediatamente adyacente a la superficie. Además
de las bacterias y protozoarios, en las lagunas facultativas es esencial la
presencia de algas, que son los principales suministradoras de oxígeno disuelto
(CNA, 2007).
El objetivo de las lagunas facultativas es obtener un efluente de la
mayor calidad posible, en el que se haya alcanzado un elevada estabilización de
la materia orgánica, y una reducción en el contenido en nutrientes y bacterias
coliformes. La profundidad de las lagunas facultativas suele estar comprendida
entre 1 y 2 m para facilitar así un ambiente oxigenado en la mayor parte del perfil
vertical, Rolim (2000) citado por CORREA (2008).
Las bacterias y algas actúan en forma simbiótica, con el resultado
global de la degradación de la materia orgánica. Las bacterias utilizan el oxígeno
suministrado por las algas para metabolizar en forma aeróbica los compuestos
orgánicos. En este proceso se liberan nutrientes solubles (nitratos, fosfatos) y
dióxido de carbono en grandes cantidades, estos son utilizados por las algas en
su crecimiento. De esta forma, la actividad de ambas es mutuamente
beneficiosa, Chao (2004) citado por GOMEZ (1999).
En una laguna facultativa existen tres zonas:
- Una zona superficial en la que existen bacterias aerobias y algas en
una relación simbiótica, como se ha descrito anteriormente.
- Una zona inferior anaerobia en la que se descomponen activamente
los sólidos acumulados por acción de las bacterias anaerobias.
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- Una zona intermedia, que es parcialmente aerobia y anaerobia, en la
que la descomposición de los residuos orgánicos la llevan a cabo las
bacterias facultativas. Los sólidos de gran tamaño se sedimentan para
formar una capa de fango anaerobio. Los materiales orgánicos sólidos
y coloidales se oxidan por la acción de las bacterias aerobias y
facultativas empleando el oxígeno generado por las algas presentes
cerca de la superficie. El dióxido de carbono, que se produce en el
proceso de oxidación orgánica, sirve como fuente de carbono por las
algas. La descomposición anaerobia de los sólidos de la capa de fango
implica la producción de compuestos orgánicos disueltos y de gases
tales como el CO2, H2S y el CH4, que o bien se oxidan por las bacterias
aerobias, o se liberan a la atmósfera.
2.5.1.5. Lagunas de maduración.
Este tipo de laguna tiene como objetivo fundamental la eliminación
de bacterias patógenas. Además de su efecto desinfectante, las lagunas de
maduración cumplen otros objetivos, como son la nitrificación del nitrógeno
amoniacal, cierta eliminación de nutrientes, clarificación del efluente y
consecución de un efluente bien oxigenado (METCALF, 1986).
Las lagunas de maduración se construyen generalmente con tiempo
de retención de 3 a 10 días cada una, mínimo 5 días cuando se usa una sola y
profundidades de 1 a 1.5 metros. En la práctica el número de lagunas de
maduración lo determina el tiempo de retención necesario para proveer una
remoción requerida de coliformes fecales, Rolim (2000) citado por CORREA
(2008).
Las lagunas de maduración suelen constituir la última etapa del
tratamiento, por medio de una laguna facultativa primaria o secundaria o de una
planta de tratamiento convencional, debido a la eliminación de agentes
patógenos, si se reutiliza el agua depurada (SALDAÑA, 2014).
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2.5.2. Ecología de las lagunas anaerobias
La laguna anaerobia es un biorreactor que combina la sedimentación
de sólidos y su acumulación en el fondo, con la flotación de materiales del agua
residual en la superficie y con biomasa activa suspendida en el agua residual o
adherida a los lodos sedimentados y a la nata flotante. Una laguna anaerobia
puede considerarse como un proceso anaerobio de tasa baja, en el cual la
materia orgánica es estabilizada mediante su transformación en dióxido de
carbono y metano. Usualmente son abiertas a la atmósfera, pero podrían
cubrirse para recoger el metano producido y para controlar la emisión de olores
(DIAZ et al., 2002).
Aunque existe una transferencia atmosférica de oxígeno en la capa
superior, la laguna anaerobia recibe cargas orgánicas altas que hacen que su
contenido sea anaerobio y que no exista crecimiento algal que produzca oxígeno,
es decir, una laguna puede ser mantenida en condiciones anaeróbicas por la
aplicación de una carga de DBO que exceda la producción de oxígeno por
actividad fotosintética. La fotosíntesis puede reducirse, disminuyendo el área
superficial e incrementando la altura. Las lagunas anaerobias pueden tornarse
turbias debido a la presencia de sulfuros metálicos reducidos. Esta restricción en
la penetración de la luz hace que el crecimiento de algas sea reducido (DIAZ et
al., 2002).
14
Fuente: ROMERO, 2005.
Figura 3. Flujo de procesos en las lagunas anaerobias
El mayor problema que presentan las lagunas anaerobias es el olor,
dependiendo esta variable del pH que allí se presenta. Las lagunas anaerobias
son utilizadas normalmente como primera fase en el tratamiento de aguas
residuales industriales con alta carga orgánica y alta temperatura. Cuando se
usan el porcentaje de reducción en la carga del desecho es más importante que
la calidad del efluente, siendo necesario dar un tratamiento adicional antes de
descargar el desecho, generalmente se dispone a trabajar en serie con lagunas
facultativas y de maduración, Yánez (1982) citado por CORREA (2008).
2.5.3. Ecología de las lagunas facultativas
Las bacterias y las algas son los dos componentes biológicos
principales de las lagunas facultativas y su interacción constituye el efecto
ecológico más importante sobre el proceso de autopurificación. Estas
constituyen un sistema de tratamiento bioquímico de crecimiento suspendido, sin
recirculación de sólidos sedimentados. El crecimiento algal representa el
suministro adecuado de oxígeno fotosintético para la actividad aerobia bacterial
y, por otra, la necesidad de removerlas del efluente para impedir que aumenten
su concentración de sólidos suspendidos y de materia orgánica biodegradable
(CNA, 2007).
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En las lagunas facultativas la porción inferior es anaerobia y la
porción superior es aerobia. La porción aerobia recibe oxígeno de la actividad
fotosintética algal y de la re-aireación superficial existente a través de la interfaz
aire-líquido. Las variaciones de la cantidad de luz incidente producen cambios
considerables en las condiciones de una laguna facultativa, Yanez (1982) citado
por GOMEZ (1999).
Cuando existe suficiente cantidad de energía solar y de nutrientes,
junto con condiciones ambientales como temperatura, normalmente se
desarrollan crecimientos de algas en la superficie de la laguna. Las algas utilizan
los subproductos de la oxidación bacteriana tales como: gas carbónico, fosfatos
y amoníaco; al hacerlo producen oxígeno. Este oxígeno producido (normalmente
en la capa de agua cercana a la superficie) puede ser accesible a todas las
bacterias de la laguna si se tiene una mezcla adecuada (ver mecanismos de
auto-purificación en Figura 4). La parte suspendida forma depósitos de lodos en
el fondo que se descomponen por mecanismos anaerobios, Cuervo (1990)
citado por CORREA (2008).
A diferencia de lo que ocurre con las lagunas anaerobias, el objetivo
perseguido en las lagunas facultativas es obtener un efluente de la mayor calidad
posible, en el que se haya alcanzado una elevada estabilización de la materia
orgánica, y una reducción en el contenido de nutrientes y bacterias coliformes
(MOPT, 1991).
16
Fuente ROMERO, 2005.
Figura 4. Mecanismos de autopurificación en lagunas facultativas
2.5.4. Factores climáticos que afectan a las lagunas
La eficiencia de una laguna, medida como el grado de estabilización
de la materia orgánica que entra, es dependiente no sólo de la cinética de los
procesos biológicos, sino también, de las características hidráulicas del sistema.
El comportamiento hidráulico y biológico de todas las lagunas de estabilización
es afectado por diferentes factores, algunos son controlables por el hombre y
otros no. Sin embargo, todos deben ser tenidos en cuenta en el diseño del
proyecto, cuidando de minimizar el impacto ambiental que pueden ocasionar los
factores no controlables por el hombre (GARCIA y GARRIDO, 1994). Estos
factores comunes son:
2.5.4.1. Temperatura
Las reacciones físicas, químicas y bioquímicas que ocurren en las
lagunas de oxidación son influenciadas notoriamente por la temperatura. Es una
variable que se relaciona con la radiación solar y afecta tanto a la velocidad de
la fotosíntesis como el metabolismo de las bacterias responsables de la remoción
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de la materia orgánica. Esos fenómenos son retardados por las bajas
temperaturas. En nuestro medio tropical, donde no se presentan las variaciones
estacionales que se dan en otras regiones, y teniendo en cuenta la gran
capacidad calorífica del agua almacenada en grandes volúmenes, las
variaciones de temperatura en el ambiente no afectan notoriamente la
temperatura del agua en la laguna, es decir, la temperatura es prácticamente
constante para todo el volumen de agua, con una temperatura levemente inferior
a la media de aquella que la laguna presenta en las horas que la temperatura
ambiente es más baja (GARCIA y GARRIDO, 1994).
La producción óptima de oxígeno en lagunas facultativas indica que
para algunas especies de algas se realiza en el rango de temperatura de 20 a
25ºC. Para temperaturas por encima de los 35ºC, la actividad fotosintética de las
algas decrece (GARCIA et al., 1995).
De acuerdo a la cinética bioquímica una variación de 10ºC en la
temperatura produce cambios de aproximadamente 50% en la actividad
biológica. Igual consideración debe hacerse para la actividad que se ejerce en
los lodos sedimentados, donde la digestión anaerobia es mucho más sensible a
las bajas temperaturas. Sin embargo, esta actividad aumenta en proporción de
cerca de cuatro veces por cada 5ºC de elevación para temperaturas por debajo
de 22ºC (GARCIA et al., 1995).
2.5.4.2. Fotosíntesis
En las lagunas facultativas, la materia orgánica del agua residual
doméstica es oxidada por las bacterias heterotróficas, utilizando el oxígeno
producido por las algas. Las algas, utilizando energía solar, con el CO2 y el
amoníaco producido por las bacterias, sintetizan materia orgánica y producen
oxígeno. Durante el día, las algas pueden producir oxígeno en exceso del
requerido para la respiración y crear condiciones de sobresaturación y pérdida
de OD a la atmósfera. La oxidación fotosintética permite cargas de DBO de hasta
25 g DBO/m3*d; pero en ausencia de oxigenación fotosintética, la oxigenación
atmosférica sólo permite cargas de hasta 5 g DBO/m3*d, para condiciones
aeróbicas, Romero (2005) citado por CORREA (2008).
18
2.5.4.3. Radiación solar
La luz es fundamental para la actividad fotosintética. Esta depende
no sólo de la luz que alcanza la superficie del agua, sino de la que penetra en
profundidad. Dado que el medio es normalmente muy turbio, debido sobre todo
a la presencia de las mismas algas, la luz que penetra en la laguna se atenúa
rápidamente y se anula a poca distancia de la superficie. Puesto que la
intensidad de la luz varía a lo largo del día y del año, la velocidad de crecimiento
de las algas varía también de la misma forma. Este fenómeno da lugar a dos
efectos fundamentales: el oxígeno disuelto y el pH del agua presentan valores
mínimos al final de la noche, y aumentan durante las horas de luz solar hasta
alcanzar valores máximos a media noche. A partir de este punto los valores
decrecen de nuevo a lo largo de la noche, Romero (2005) citado por CORREA
(2008).
2.5.4.4. Precipitaciones
El efecto inmediato de la lluvia es provocar un aumento del caudal
de entrada, por lo que el tiempo de residencia del agua disminuye. Lluvias
intensas pueden diluir el contenido de las lagunas rasas, afectando el alimento
disponible para la biomasa. El aumento repentino del caudal podrá generar en el
efluente grandes cantidades de sólidos, arrastre significativo de la población de
algas y el acarreamiento de materiales inorgánicos, principalmente arcilla. Para
evitar estos problemas, es conveniente la construcción de estructuras con
rebose lateral para desviar los excesos de agua afluente y además deben
construirse zanjas desviadoras de aguas lluvias para contener inundaciones
(IDRIS, 1995).
19
2.5.5. Factores fisicoquímicos que influyen a las lagunas
2.5.5.1. pH
La actividad fotosintética demanda un consumo grande de CO2 por
las algas. Además, el uso factible de carbono, a partir del ión bicarbonato y la
producción de ión OH- hace que se obtengan períodos de pH altos en las lagunas
facultativas o aeróbicas. Durante las últimas horas diurnas se pueden observar
valores de pH superiores a 9. El desarrollo de un pH demasiado alto hace que la
actividad bacterial disminuya, se reduce la producción de CO2 y se limita el
proceso simbiótico (JIMENEZ, 2000).
En países de clima tropical, las lagunas anaeróbicas con tiempo de
retención de 1 a 5 días y profundidades superiores de 2.5 - 3 metros, tienen
funcionamiento satisfactorio, con pH óptimo variando de 7 a 7.2, con predominio
de la fase metánogenica sobre la fase ácida de formación de ácidos volátiles
(JIMENEZ, 2000).
2.5.5.2. Oxígeno disuelto
Las concentraciones de oxígeno disuelto, OD, en la laguna, son el
reflejo de la intensa actividad fotosintética. Dependiendo de cada estanque, en
una laguna facultativa la capa oxigenada superficial presenta una variación
diurna de OD y puede que el oxígeno disminuya notablemente durante la noche;
pero también puede ocurrir que se observe concentraciones de sobresaturación
de OD durante el día, hasta valores determinados, en algunos estudios, de 36
mg/L (GARCIA et al., 1995).
Además de las variaciones diarias en el contenido en oxígeno
disuelto, éste presenta también variaciones importantes en profundidad. La
profundidad a la que se anula el oxígeno disuelto se llama oxipausa, y su
posición depende de la actividad fotosintética, el consumo de oxígeno por las
bacterias, la temperatura y el grado de mezcla inducido por el viento (MOPT,
1991).
20
2.5.5.3. Área superficial
El área superficial de una laguna de estabilización está determinada
en función de la carga orgánica, usualmente expresada en términos de DBO5,
aplicada por día, principalmente para las lagunas facultativas. En climas cálidos,
cargas orgánicas variando de 150 a 400 Kg. DBO5/ha*día, han sido usadas con
éxito para las lagunas facultativas. Las cargas más bajas se aplican a
temperaturas del aire en torno a 20ºC y las más altas temperaturas próximas a
30ºC. Las cargas superficiales que exceden de 200 a 250 Kg. DBO5/ha*día, han
sido objeto de problemas ocasionales de malos olores, en cuanto que las cargas
que excedan 400 Kg. DBO5/ha*día, probablemente llevan a la anaerobiosis, esto
es, ausencia de oxígeno disuelto y/o a una caída brusca en la eficiencia total del
sistema, OPS (1999) citado por CORREA (2008).
Aunque las lagunas anaerobias son dimensionadas en función de
las tasas volumétricas y de la relación que existe entre el tiempo de detención,
temperatura y eficiencia de remoción, la tasa de aplicación por unidad de
superficie puede ser considerada de gran importancia, debido a que puede dar
una buena indicación para que la laguna permanezca totalmente anaerobia. Este
valor debe estar por encima de un mínimo de unos 1000 Kg DBO/ha*día, Cuervo
(1990) citado por CORREA (2008).
2.5.5.4. Tiempo de retención
La actividad biológica en las lagunas está influenciada por las
características de circulación del agua. Cuando se proyecta una laguna, se
calcula el tiempo necesario para alcanzar un determinado grado de depuración
(GOMEZ, 1999).
Desde el punto de vista de la depuración lo que importa es realmente
todo el material que entra en la laguna permanece en ella durante ese tiempo, o
si hay diferencias importantes entre el tiempo que una parte u otra del fluido
permanece en la laguna. Cuando esto ocurre, la fracción que atraviesa
rápidamente el estanque alcanza un grado menor de estabilización que la que
permanece embalsada durante más tiempo. Estas diferencias en el tiempo real
21
de residencia provocan siempre la disminución de la eficacia de la depuración
(MOPT, 1991).
La circulación del agua a través de la laguna viene afectada por la
forma y tamaño de ésta, la situación de entradas y salidas, velocidad y dirección
de los vientos dominantes y la aparición de las diferencias de densidad dentro
del estanque. Las anomalías de flujo más frecuentes se manifiestan en la
aparición de zonas muertas, es decir, partes de la laguna en las que el agua
permanece estancada durante largos períodos de tiempo. La distribución de las
aguas residuales en una laguna debe ser lo más uniforme posible, para que se
pueda utilizar todo el volumen de la laguna proyectada para el tratamiento,
obteniéndose con eso el tiempo de retención ideal, Rolim (2000) citado por
CORREA (2008).
2.5.5.5. DBO y sólidos suspendidos
La producción de efluentes, con DBO alta, en muchas lagunas de
oxidación, es el resultado de crecimiento de biomasa suspendida en la laguna y
no al escape de DBO del afluente a través de ella; como lo confirman los ensayos
de DBO sobre efluentes filtrados y no filtrados. Esto realza la capacidad de las
lagunas para tratar aguas residuales, pero también enfatiza la necesidad de
separar apropiadamente la biomasa algal y bacterial del efluente, si se desean
efluentes de alta calidad en términos de DBO y sólidos suspendidos totales
(DIAZ et al., 2002).
La reducción de sólidos en suspensión en el tratamiento anaerobio
es del orden del 70%. Estos sólidos se acumulan en el fondo de las lagunas y
dan lugar a la formación de una capa de fangos. A medida que aumenta el tiempo
de almacenamiento de los fangos en las lagunas, su contenido en materia
orgánica disminuye debido a la degradación anaerobia a la que están sometidos
(MOPT, 1991).
22
2.6. Descripción del proceso productivo de la empresa OLPESA
La distribución de las instalaciones de planta fue según diseño de la
época (años 80-90) en aquel entonces basado solo entre la producción y el
ahorro de energía mas no se consideraron factores ambientales ni sociales; más
que la ubicación relativa alejada de la población local en el distrito Tocache y
cercanos a las zonas de producción de la materia prima (OLPESA, 2012).
Para fines de entendimiento, se indica a continuación la descripción
del proceso industrial para la obtención de aceite crudo de palma como principal
actividad de Oleaginosas del Perú S.A. (OLPESA) y contempla el desarrollo de
las siguientes acciones:
2.6.1. Recepción del fruto
Los racimos son transportados en vehículos y descargados en las
rampas de descarga y luego colocados en vagones de esterilizado. Es
importante mencionar que se debe tener bastante cuidado en el cortado,
manipuleo y transporte de RFF de tal manera que los RFF no sean dañados. Los
daños de los frutos de Palma deterioran la calidad de aceite crudo de palma.
En la rampa de descarga se hace un control de calidad de la carga
recepcionada verificando la presencia de frutos verdes, frutos sobre maduros,
frutos con pedúnculos largos. Cuando se realiza la estiba del fruto a los vagones,
se hace mediante tolva hidráulica y tolva manual. Para cargar en la tolva manual
se realiza con la ayuda de personal provisto de Punzones como herramienta
manual, y la tolva hidráulica es automática, sin requerir personal para el llenado
de los vagones (OLPESA, 2012).
2.6.2. Esterilización
La operación de esterilizado consiste en ingresar los vagones con
racimos de fruta fresca (RFF) para facilitar la separación de la fruta del racimo
fresco y al mismo tiempo facilitar el desprendimiento del aceite de la fruta en la
prensa. La esterilización es realizada en una autoclave horizontal con vagones
de una capacidad de 1.3 TM de RFF. Se inyecta vapor saturado a una presión
23
de 3 bar y a una temperatura de 140 °C es usado como un medio de
calentamiento. Usualmente el ciclo de esterilizado esta entre 75 a 90 minutos
(DGCA, 2012).
La esterilización es la etapa más importante del proceso de
extracción de aceite crudo de Palma. Como consecuencia de esta operación,
hay mejor desprendimiento de fibra en la parte superior del Palmiste; por lo que
hay un aumento de combustible y una mejora en la capacidad calorífica. Los
vagones con racimos de palma esterilizada se transportan con la ayuda de una
grúa monorriel hacia la tolva de alimentación que las deja caer hacia el tambor
desfrutador (OLPESA, 2012)
Se identifica el drenaje deficiente de los condesados de
esterilización, debido a que el agua de las autoclaves, va directamente a un canal
donde se junta con el condensado de las autoclaves y es trasladada hasta el
tanque florentino para la recuperación de aceite, posteriormente este efluente
que posee una temperatura en promedio de 67 °C y son tratados en un sistema
de lagunas de oxidación (OLPESA, 2012).
2.6.3. Desfrutamiento
Este proceso se realiza en el tambor desfrutador para separar,
mediante un proceso mecánico, el fruto de la tusa o raquis. El fruto es
transportado mediante sinfines de elevadores a los digestores. Las tusas o raquis
son conducidos por medio de bandas transportadoras y se recolectan para
disponerlas en los cultivos, donde se inicia su descomposición y la incorporación
de sus elementos en el suelo, para luego ser absorbidos como nutrientes por las
palmas (FEDEPALMA, 2015).
2.6.4. Digestión prensado
Los frutos son macerados hasta formar una masa homogénea
blanda para extraer el aceite mediante prensas que separan la torta (compuesto
de fibra, cuesco y nueces) y el aceite crudo. El compuesto aceitoso pasa por
bombeo al proceso de decantación y clarificación. La torta o parte sólida pasa al
24
desfibrador para separar las nueces que van a un proceso de secado en un silo
y se lleva a palmistería. La fibra se usa como combustible de las calderas que
generan vapor de agua que necesita la planta (OLPESA, 2012).
2.6.5. Clarificación
Se realiza mediante una separación estática o dinámica de fases por
diferencia de densidades. La clarificación puede hacerse por sistemas estáticos
en tanques circulares verticales, en tanques cuadrangulares horizontales o
también puede hacerse por sistemas dinámicos, tales como centrífugas o
“decanters”. El aceite clarificado pasa a los tanques sedimentadores donde las
partículas pesadas se van decantando por reposo. Así se separa de la mezcla
lodosa restante que pasa a las centrífugas deslodadoras (FEDEPALMA, 2002).
2.6.6. Secado
Luego de que el aceite crudo es reclasificado se transporta al tanque
se secado que consta de dos tanques secadores provistos de un sistema de
serpentines donde el aceite se encuentra a una temperatura de 90 a 95 °C por
un tiempo de 3 horas. El secado se realiza con la finalidad de evitar daños
posteriores al aceite por efecto de la hidrólisis auto catalítica, el aceite se
deshidrata y el agua se elimina hasta un contenido de humedad inferior al 0.2%
teniendo cuidado de no quemar el aceite, provocando un aumento de su color
(OLPESA, 2012).
2.6.7. Almacenamiento
Una vez realizado el secado, el aceite es bombeado a los tanques
de almacenamiento a través de tuberías. Los tanques se stock poseen
serpentines manteniendo el aceite crudo a una temperatura de 60 °C, para poder
evitar la oxidación. El tiempo de almacenamiento en la fábrica va a depender del
peróxido promedio del aceite, de esta forma no se corre el riesgo de que se
incremente la acidez del aceite. OLPESA cuenta con dos tanques de
almacenamiento (OLPESA, 2012).
25
2.6.8. Deslodado
Las aguas aceitosas se tamizan y pasan por centrífugas
deslodadoras para recuperar el aceite y separar las aguas efluentes. Esta agua
ya no tiene ningún contenido de aceite recuperable, por lo tanto, pasa a las
piscinas de desaceitado para continuar con el sistema de tratamiento de aguas
residuales (OLPESA, 2012).
2.6.9. Desfibrador y trituración
La mezcla compuesta por fibra y nueces, que se seca a una
humedad requerida, es conducida mediante sinfines para la separación. La
separación es un proceso neumático, donde se utiliza una columna vertical a
través de la cual pasa un flujo de aire ascendente a una velocidad determinada
que toda la fibra sube y las nueces caen al fondo de la columna de separación.
Las nueces pasan al tambor pulidor para separarlas de impurezas y de éste van
al silo de almacenamiento, donde se secan para facilitar el rompimiento de la
cáscara y poder recuperar la almendra contenida en ella. La fibra recogida sirve
como combustible de las calderas y como abono natural en las plantaciones
(OLPESA, 2012).
2.6.10. Palmistería
Las nueces secas provenientes de los silos de almacenamiento van
a un tambor provisto de mallas, en donde se realiza su clasificación por tamaños
antes de enviarlas a las rompedoras. Mediante un proceso de separación
neumática y de fuerzas centrífugas se separa la almendra de la cáscara.
La mezcla sólida (torta) del prensado es separada por medio de un
transportador separador y secador. Al finalizar el transportador llega a una
columna de aire la cual separa las fibras y son enviadas al caldero por medio de
transportador sinfín para ser utilizadas como combustible y la semilla o nuez es
mandada al chanca nueces, después de quebrada la nuez se procede a separar
las almendras de la cascara mediante el mismo mecanismo neumático de
absorción de los componentes menos pesados en este caso las cascaras,
26
cayendo así las almendras a un transportador que las conduce a un silo de
secado. Para después poner en sacos de 60 kilos la almendra (OLPESA, 2012).
2.6.11. Tanque florentino
Las aguas aceitosas del proceso de esterilización, clarificación y
centrifuga deslodadora se unen mediante canales y llegan al florentino, en esta
etapa se logra recuperar aceite que entra nuevamente al proceso en la etapa de
clarificación. Posteriormente las aguas residuales pasaran mediante tuberías a
la planta de tratamiento (OLPESA, 2012).
Figura 5. Flujograma del proceso de extracción de aceite en OLPESA
27
2.7. Diseño de la planta de tratamiento de aguas residuales de OLPESA
La construcción de la PTAR con fines de tratamiento de los efluentes
generados en el proceso de extracción de aceite crudo de palma y posterior la
adecuación hacia el secuestro de Carbono por Metanización de sus aguas de
desecho con la cobertura de las lagunas de esta planta y lograr labores bajo el
esquema de Mecanismo de Desarrollo Limpio.
De todos los procedimientos de diseño de procesos de tratamiento
biológicos, quizá sea el menos definido el de las lagunas de oxidación. Por ello,
son numerosos los métodos que aparecen en la bibliografía y cuando se
comparan los resultados obtenidos por cada uno de ellos son muchas las
diferencias que se encuentran. Sin embargo, existen factores comunes que
inciden en su funcionamiento, como son: la carga DBO5, tiempo de detención
real, dispersión y características de la capacidad de procesamiento,
características de sólidos en el efluente (DESIAL, 2012).
Cuadro 3. Parámetros de diseño de las lagunas de oxidación en OLPESA
Parámetro Unidad Sistema de lagunas
de oxidación
Tiempo de retención días 17 - 19
Caudal m3/h 15.0
Cp t-RFF/h 17.0
RFF Procesado T 3000
Ratio m3/t RFF 2.0
Potencial de hidrogeno pH 3.5 – 5.5
Carga de DBO5 mg/L 1500 - 1200
Solidos susp. Efluente (mg/L) mg/L 80 - 160°
Fuente: DESIAL, 2012.
*Cp = Capacidad máxima de procesamiento de la planta extractora (t-RFF/h)
*RFF Procesado = racimo de fruto fresco procesado en máxima producción (t)
*Ratio = Relación de agua producida por fruto procesado (m3/t RFF)
28
2.8. Análisis del monitoreo ambiental en OLPESA
Como parte indispensable del Programa de Adecuación y Manejo
Ambiental de Oleaginosas del Perú S.A. se diseñó un programa de monitoreo
que consistió en la evaluación de las aguas residuales industriales generados
por la planta. El programa de monitoreo ambiental se efectúo por el Laboratorio
Environmental Quality Analytical Services S.A. - EQUAS S.A. el cual cuenta con
acreditación INDECOPI-SNA con registro N° LE 030.
2.8.1. Metodología empleada
La metodología empleada por el laboratorio EQUAS S.A. en el
presente monitoreo ha sido preparada de acuerdo con lo establecido en los
protocolos publicados por DIGESA y PRODUCE, para la elaboración de este tipo
de monitoreo, así como los lineamientos y guías establecidas en la Legislación
Ambiental vigente en el país y Normas y Metodologías aplicadas a nivel
internacional (OLPESA, 2015).
Para el monitoreo de agua residual industrial se consideraron tres
puntos de muestreo, los que se encuentran ubicados uno en el efluente del
proceso salida del Tanque Florentino, el segundo en la salida del sistema de
lagunas de oxidación antes del vertimiento y el tercero en la Quebrada aguas
abajo después del vertimiento. En los siguientes cuadros se muestran los
resultados obtenidos del monitoreo de efluentes generados en la planta.
Cuadro 4. Resultados del monitoreo de agua residual industrial - microbiológico
Ensayos Fecha de muestreo
EC-01 Efluente
EC-02 Salida
EC-03 Aguas Abajo
Estándar Nacional
Coliformes totales
(NMP/100mL)
11/10/2015
9,2 X 10 2,4 x 103 1,3 x 10 5000
Coliformes Fecales
(NMP/100mL)
11/10/2015
<1,8 3,3 x 102 <1,8 1000
Fuente: OLPESA, 2015.
29
Cuadro 5. Resultados del monitoreo de agua residual industrial - Fisicoquímico
Ensayos Resultados
Estándar Nacional Fecha de
muestreo EC-01 EC-02 EC-03
Aceites y grasas (mg/L)
11/10/2015 4 036.3 25.8 4.5 1
DBO5(mg/L) 11/10/2015 15 300 558.5 135.2 <=15
DQO (mg/L) 11/10/2015 18 950 387.6 170.2 40
pH 11/10/2015 4.19 6.92 7.15 6.8 – 8.4
Sólidos Suspendidos
(mg/L) 11/10/2015 29 400 575.5 324 -
Temperatura 11/10/2015 51.2 29.6 27.9 30
Fuente: OLPESA, 2015.
2.8.2. Evaluación de resultados del monitoreo
Según los resultados obtenidos en el monitoreo en el mes de
Octubre del 2015, se tiene que los parámetros fisicoquímicos como la pH, DBO5,
DQO, aceites y grasas de las aguas residuales industriales sobrepasan los
límites establecidos en el Estándar Nacional de Calidad Ambiental para el agua
D.S. Nº 002-2008-MINAM-Categoria 3: Riego de Vegetales y Bebida de
Animales (OLPESA, 2015).
30
III. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. Descripción de la zona de estudio
3.1.1. Ubicación política
El lugar donde se desarrolló la presente práctica pre profesional fue
en la planta de extracción de aceite de palma africana Oleaginosas del Perú S.A.
(OLPESA), que se encuentra ubicada en la localidad de Villa Palma, distrito de
Tocache, Provincia de Tocache y Departamento de San Martín, específicamente
a la altura del kilómetro 640 de la carretera Fernando Belaúnde Terry.
Figura 6. Imagen satelital de la empresa Oleaginosas del Perú S.A.
Cuadro 6. Coordenadas geográficas del área de la empresa OLPESA
Vértice Coordenadas UTM – WGS 84
Este Norte Altitud
V1 324459.67 9099754.60 400
4001
402
V2 324318.42 9099766.03 401
45445454545
V3 324251.78 9099777.70 402
V4 324130.50 9099705.42 401
31
3.1.2. Aspectos ambientales
3.1.2.1. Clima
El clima que predomina es el cálido húmedo, razón por la cual se
producen constantemente lluvias regulares o a veces torrenciales, como por
ejemplo en la zona comprendida entre Tocache y Juanjui (a un promedio de
altura de 500 m.s.n.m.) las precipitaciones llegan al orden de los 1000 a 1500
mm anuales. El clima varía de húmedo y cálido en las áreas bajas de planicies y
lomadas del sector central de la cuenca, hasta muy húmedo y templado frío en
las montañas. Las precipitaciones anuales varían entre 1000 a 1500 mm; la
humedad relativa es de 78.3 % y se han registrado velocidad máxima promedio
de viento de 75 km/h. Analizando la temperatura registrada en las estaciones
Tocache y Pachiza, la primera ubicada (333217.11 E y 9095497.11 N); y la
segunda (303378.34 E y 9194919.44 N), se puede observar que la temperatura
media mensual en la primera es 24.6 ºC y 25.3 ºC, en la segunda. La diferencia
térmica entre ambas estaciones es de 0.7 ºC, lo que indica que desde el punto
de vista latitudinal hay un comportamiento térmico uniforme en la zona de estudio
(OLPESA, 2012).
3.1.2.2. Hidrología
Hidrológicamente, la empresa Oleaginosas del Perú se encuentra
ubicada en la vertiente del Amazonas, dentro de la cuenca del río Huallaga
(afluente del Ucayali); comprometiendo a su afluente el río Cañuto. El área en
estudio se encuentra entre Tocache y Villa Palma (OLPESA, 2012).
Según estudios hidrológicos y de drenaje, las cuencas hidrográficas
que se encuentran entre Tocache y Villa Palma, tienen una extensión
comprendida entre 1.00 y 23.00 Km²; y la vegetación sobre la superficie de
drenaje está constituida por especies diversas de vegetación propias de zonas
tropicales; así mismo, el tipo de suelo predominante es de tipo arena limosa
arcillosa, con rocas sueltas con diámetros entre 2” a 20” dispuestas en la
superficie de los cauces de las quebradas. Por las características mencionadas
anteriormente el coeficiente de escorrentía para un período de retorno de 100
32
años y compatible con el tipo de suelo y características topográficas de la
cuenca, ha permitido adoptar el valor de 0.37 para caudales de diseño (OLPESA,
2012).
3.2. Materiales y equipos
3.3.1. Materiales
- Lapicero
- Libreta de campo
- Cooler
- Frascos de vidrio transparente (500 mL)
- Etiquetas para rotulado
- Wincha
- Papel filtro
- Material de laboratorio (probetas, pipetas, vasos precipitados,
crisoles, embudos, matraces)
3.3.2. Equipos
- Equipo de protección personal (3M)
- Cámara digital SONY (16 megapíxeles)
- Cronometro
- GPS submétrico (Garmin 60 csx)
- Laptop Lenovo (CORE i5)
- multímetro portátil sension+ MM150
- Termómetro Hg
- Balanza analítica
- Estufa
- Desecador
- Oxímetro LaMotte
- USB 16 GB
3.3.3. Software
- Programa Microsoft Office Word
- Programa Microsoft Office Excel
- Programa Microsoft Power Point
33
- Programa Autocad 2014
- Programa ArcMap 10.2
- Software Google Earth
3.3. Metodología
3.3.1. Fase pre-campo
Es importante preparar con anticipación los materiales de trabajo
(equipos), lista de chequeo, formatos (fichas de registro de campo), la
recolección y clasificación de la información disponible básica de la empresa.
Los equipos utilizados en el monitoreo semanal son previamente calibrados, los
frascos de vidrio se rotularon correctamente. Durante las primeras semanas en
planta se visitaron las instalaciones internas de la empresa, se realizó un
seguimiento detallado del proceso productivo, almacenamiento del producto
terminado, manejo de residuos, efluentes y emisiones.
3.3.1.1. Identificación del flujo de los efluentes
Se identificó el diagrama de flujo de los efluentes, que nos indica la
secuencia del proceso por los cuales son tratados los desechos líquidos
generados de la extracción de aceite de palma en OLPESA, los efluentes que
son tratados dentro del sistema de lagunas de oxidación luego son vertidos a la
quebrada Oshpilon.
34
Figura 7. Diagrama de flujo del tratamiento de aguas residuales en OLPESA
3.3.1.2. Identificación de los puntos de muestreo
La evaluación fisicoquímica se realizó dentro del sistema de lagunas
de oxidación donde se tratan las aguas residuales industriales de OLPESA; en
ello se establecieron cuarto puntos de monitoreo.
- Punto P-01: En este sitio se encuentra ubicado la caja de distribución, el
efluente que proviene de la torre de enfriamiento se distribuye a la primera
poza que es una laguna de estabilización de 2 metros de profundidad,
dicha laguna tiene como función llegar alcanzar la temperatura óptima
para la digestión del efluente en las siguientes lagunas.
- Punto P-02: en este punto de muestreo se encuentra la caja de registro
de entrada del efluente a la laguna anaerobia. El proceso anaerobio es
realizado por microorganismos cuyo metabolismo se realiza en ausencia
35
de oxígeno. En este proceso la temperatura de operación debe estar entre
15 a 35°C, el pH de operación entre 6.5 a 7.5.
- Punto P-03: en este sitio se encuentra la caja de registro de entrada del
efluente a la laguna facultativa. En este proceso se remueve la carga
orgánica que se pasó desde la fase primaria, en esta etapa del tratamiento
recombina la actividad anaeróbica con la aeróbica. La temperatura de
operación debe estar entre 15 a 35°C, el pH de operación entre 6.5 a 8.
- Punto P-04: en este sitio se encuentra la caja de registro de salida de la
PTAR de OLPESA, que luego son vertidos a la quebrada Oshpilon.
Cuadro 7. Ubicación de los puntos de monitoreo
Puntos de
monitoreo Descripción Altitud
Coordenadas
Este Norte
P-01 Entrada de efluente a la
laguna de estabilización 402 324254 9100106
P-02 Entrada de efluente a la
laguna anaerobia 402 324269 9100158
P-03 Salida de efluente de la
laguna anaerobia 402 324279 9100204
P-04 Salida de efluente de la
laguna facultativa 402 324299 9100296
Figura 8. Esquema general de la planta de tratamiento de aguas residuales de
OLPESA
36
3.3.2. Fase de campo
Durante el transcurso de la práctica, se registró los parámetros
fisicoquímicos de calidad del agua in-situ tales como el oxígeno disuelto,
temperatura, pH y conductividad. Para el caso de parámetros ex-situ se colectó
las muestras de efluentes en botellas de vidrio de 500 ml (al borde) de cada uno
de los puntos de monitoreo para la determinación de la demanda bioquímica de
oxígeno (BDO5) y sólidos suspendidos totales en el laboratorio de microbiología
de la Universidad Nacional Agraria de la Selva (APHA-AWWA WPCF, 1992). La
frecuencia de muestreo fue una vez por semana. Se trasladó hacia el laboratorio
las muestras en un cooler de plástico a 4°C para su conservación.
3.3.3. Fase de gabinete
En la etapa de gabinete se realizó el procesamiento y a la evaluación
de los resultados obtenidos en la planta de tratamiento de aguas residuales de
OLPESA y los emitidos por el laboratorio de microbiología de la UNAS, los cuales
se comparan con la normativa ambiental para efluentes de procesamiento de
extracción de aceite de palma africana, para ello se elaboró gráficos
correspondientes a cada parámetro evaluado para su posterior análisis.
3.3.4. Cuantificación del caudal, TRH, volumen tratados y la
recuperación de aceite en el sistema de lagunas de oxidación
- Determinación del Caudal
Para el caudal aplicado en OLPESA generado en el proceso de
extracción de aceite de palma africana, la fórmula que se utiliza para medir el
caudal en industrias de procesamiento de aceite vegetal es la siguiente (GÓMEZ,
1999):
𝑄 = 𝐶𝑝 ∗ 𝐻𝑃 ∗ 𝑅 (1)
Donde:
Q = Caudal aplicado (m3/día)
Cp = Capacidad máxima de procesamiento de la planta extractora (t RFF/h)
HP = Horas de procesamiento en máxima producción de la extractora (h/día)
R = Relación de agua producida por fruto procesado (m3/t RFF)
37
Para cuantificar el caudal el caudal de la laguna de estabilización, se
realizó mediciones semanales, por el método volumétrico para la entrada al
sistema de lagunas de oxidación, se requiere un cronómetro y un recipiente
aforado (20 litros con graduaciones de 1 L). Se coloca el recipiente bajo la
descarga de tal manera que reciba todo el flujo; de manera simultánea se activa
el cronómetro (GÒMEZ, 1999).
𝑄 = 𝑉𝑇⁄ (2)
Donde: Q = Caudal, L/s V = Volumen, L t = Tiempo, s
El método del flotador se realizó para cuantificar el caudal de la
laguna anaerobia y facultativa, se realizó mediciones semanales, se obtiene el
área transversal midiendo el ancho del efluente, luego dividir en secciones y
medir la profundidad en cada una de ellas para obtener el área transversal
promedio. Se midió y demarco una distancia conocida a lo largo del canal; se
colocó sobre la superficie del efluente un elemento flotante en el canal y
simultáneamente activar el cronometro; medir el tiempo transcurrido hasta que
el objeto termine de recorrer la distancia asignada. Repetir este proceso varias
veces y calcular el promedio.
El caudal se calcula de la siguiente forma:
𝑄 = 𝑉 ∗ 𝐴 (3)
Donde:
Q = Caudal (m3/s)
V = Velocidad superficial (m/s)
A = Área transversal promedio (m2)
La velocidad se calcula como:
𝑉 = 𝑋𝑡⁄ (4)
Donde:
V = Velocidad superficial (m/s)
38
X = Longitud recorrida por el elemento flotante
t = Tiempo de recorrido del elemento flotante
- Determinación del Tiempo de retención hidráulica (TRH)
Dentro del sistema de lagunas de oxidación, en las tres lagunas de
oxidación el tiempo de retención hidráulica, se define como el cociente entre
volumen total de reacción y el caudal a tratar (GÓMEZ, 1999):
𝑇𝑅𝐻 = 𝑉𝑡𝑄⁄ (5)
Donde:
TRH = tiempo de retención hidráulica
Vt = volumen total (m3)
Q = Caudal a tratar (m3/s)
- Cuantificación del volumen tratado y el aceite recuperado en
el sistema de lagunas de oxidación
Se determinó el volumen que son tratados los efluentes generados
en el proceso de extracción de aceite de palma de la empresa OLPESA, así
mismo se recolecto la información sobre cuánto de aceite se recupera en la
laguna de estabilización, se realizó la recopilación de información de cuantas
horas de proceso de extracción de la planta ingresa al sistema de lagunas de
oxidación.
3.3.5. Medición de los parámetros fisicoquímicos de calidad del
sistema de lagunas de oxidación
3.3.5.1. Parámetros de campo (In-situ)
- Determinación de la temperatura
La temperatura debe medirse directamente en el cuerpo de agua, la
determinación de la temperatura del agua se realizó mediante termometría
realizada “in situ” con un termómetro de mercurio. Este procedimiento se realizó
39
en cada una de los puntos de monitoreo cada semana. Según el método 2250 B
(APHA-AWWA-WPCF, 1992).
- Determinación del potencial de hidrogeno (pH)
Se calibró el equipo antes de realizar el monitoreo, antes de obtener
la muestra se enjuagó tres veces el dispositivo con el agua residual a muestrear,
luego se introdujo la sonda en el agua residual, manteniendo una agitación
constante con movimientos circulares hasta que estabilice un valor determinado,
y así registrar el valor del pH, se determinó usando el multímetro portátil de
pH/ORP/EC sension+ MM150 adecuadamente calibrado, se registró el valor del
pH para cada punto de monitoreo, luego de la medición del PH-metro será
enjuagado con agua destilada y secado, esto se realizó cada semana. Según el
método 4500-H+ B (APHA-AWWA-WPCF, 1992).
- Determinación del oxígeno disuelto
Se calibró el equipo antes de realizar el monitoreo, antes de obtener
la muestra se enjuagó tres veces el dispositivo con el agua a muestrear, luego
se introdujo la sonda en el agua residual, manteniendo una agitación constante
con movimientos circulares hasta que estabilice un valor determinado, la
medición del OD utilizando el método de electrodo de membrana, en los puntos
de monitoreo, esto se realizó cada semana. Según el método 4500-O G (APHA-
AWWA-WPCF, 1992).
- Conductividad eléctrica
Se calibró el equipo antes de realizar el monitoreo, antes de obtener
la muestra se enjuagó tres veces el dispositivo con el agua a muestrear, luego
se introdujo la sonda en el agua residual, manteniendo una agitación constante
con movimientos circulares hasta que estabilice un valor determinado, y así
registrar el valor de la conductividad eléctrica, se determinó mediante un
multímetro portátil de pH/ORP/EC sension+ MM150. La medición in situ se
realizara directamente en los efluentes del sistema, de acuerdo con los puntos
40
de monitoreo, esto se realizó cada semana. Según el método 2510 B (APHA-
AWWA-WPCF, 1992).
3.3.5.2. Parámetros de campo (Ex-situ)
- Determinación de los sólidos suspendidos totales
En este parámetro se realizó el siguiente procedimiento: secar el
papel filtro durante una hora a 103 – 105 ºC hasta obtener peso constante, luego
se coloca en un desecador durante 30 min, pesar el papel filtro antes de usarlo,
se coloca el filtro en el embudo y pasar 100 ml de muestra, luego secar el filtro
en un horno a 103 – 105 ºC, al final llevarlo al desecador durante 30 min y pesar
hasta alcanzar peso constante. Según el método 2540 D. (APHA-AWWA-WPCF,
1992).
𝑆𝑆𝑇 (𝑚𝑔
𝐿) =
(𝐴−𝐵)∗106
𝐶 (𝑚𝑙) (6)
Donde:
A = Peso filtro + residuo (g)
B = Peso filtro (g)
C = muestra de agua (ml)
- Determinación de la demanda bioquímica de oxigeno
(DBO5)
La demanda bioquímica de oxígeno, consistió en el siguiente
procedimiento: primero medir el OD de la muestra de agua y el OD del agua
destilada, luego se toma 5 ml de muestra y colocar en una botella de DBO de
500 ml y luego aforar hasta el borde con agua destilada, incubar a una
temperatura constante de 20 ºC por 5 días, medir el OD final. Según el método
5210 B (APHA-AWWA-WPCF, 1992):
Cálculo de resultados
𝐷𝐵𝑂5 = (𝑂𝐷𝑚 − 𝑂𝐷𝑤) + 𝑉𝑏
𝑉𝑚 (𝑂𝐷𝑤 − 𝑂𝐷𝑓) (7)
41
Dónde:
𝑂𝐷𝑚 = Concentración de oxígeno disuelto de la muestra inicial
𝑂𝐷𝑓 = Concentración de oxígeno disuelto final
𝑂𝐷𝑤 = Concentración de oxígeno disuelto del agua destilada
𝑉𝑏 = Volumen de la botella de DBO, (500 ml)
𝑉𝑚 = Volumen de muestra inoculada (ml)
3.3.6. Evaluación de la emisión de gases en función del pH en la
laguna de oxidación a través del tiempo
Para el comportamiento de la emisión de gases, se realizó una
evaluación cualitativa conforme el pH disminuye o aumenta, se determinará si
se emite mayor porcentaje de gases conforme el pH cambia a través del tiempo.
Con la información procesada de la forma anterior, se procederá a construir
gráficos que muestren las diferencias del cambio de pH, con el fin de interpretar
el funcionamiento actual de las lagunas de oxidación.
3.3.7. Comparación de los resultados obtenidos con los valores
máximos permisibles en los puntos de monitoreo
Para la descarga de efluentes líquidos de actividades industriales de
extracción de aceite vegetal, se empleó los Valores Máximos Permisibles (VMP)
según la “Guía sobre medio ambiente, salud y seguridad para la producción y el
procesamiento de aceite vegetal” descrito por la Corporación financiera
internacional (IFC) depende del Grupo del Banco Mundial la cual es una norma
internacional recomendada para la industria en cuestión (ver Cuadro 8).
42
Cuadro 8. Valores máximos admisibles de efluentes para el procesamiento de aceite vegetal
Valores indicativos de efluentes para el procesamiento de aceite vegetal
Contaminantes Unidades Valor indicativo
Potencial de hidrogeno pH 6 - 9
DBO5 mg/l 50
DQO mg/l 250
Nitrógeno total mg/l 10
Fósforo total mg/l 2
Aceite y grasa mg/l 10
Total de sólidos en suspensión mg/l 50
Temperatura °C <3b
Bacterias coliformes totales NMPa/100 ml 400
Fuente: Corporación financiera internacional (IFC). 2015
*NMPa: Número más probable b Al borde de una zona de mezcla establecida que toma en cuenta la calidad del agua ambiente, el uso del agua receptora.
43
IV. RESULTADOS
4.1. Caudal, TRH, volumen tratado y recuperación de aceite en el sistema
de lagunas de oxidación
4.1.1. Cuantificación del caudal
En el Cuadro 9 muestra el caudal de los efluentes de OLPESA en
los meses de enero a marzo generados en el proceso de extracción de aceite de
palma, hubo una ampliación de la planta extractora, lo cual aumento el
rendimiento de la capacidad de procesamiento, esto permitió el incremento de
las horas de procesamiento por día y disminuir el consumo de agua que utiliza
para procesar (Ratio). Obteniéndose un máximo caudal en el mes de marzo con
20.81 m3/h, y el mínimo caudal con 19.11 m3/h en el mes de enero.
Cuadro 9. Caudal generado en OLPESA de la extracción de aceite de palma
Meses Cp
(t-RFF/h)
HR
(h/día)
Ratio
(m3/TM-
RFF)
Caudal
generado
(m3/d)
Caudal
generado
(m3/h)
Enero 24.66 12 1.55 458.68 19.11
Febrero 25,05 14 1.25 438.19 18.26
Marzo 25,03 14 1.43 499.48 20.81
El caudal en el sistema de lagunas de oxidación es diferente al
caudal que se genera en la planta, ya que antes de ingresa a las lagunas de
oxidación, el efluente que se genera en la planta pasa por una caseta de
bombeo. En el Cuadro 10 se muestra el caudal semanal de los meses de enero
a marzo que ingresa a la laguna de estabilización, obteniéndose un máximo
caudal de 19.149 m3/h, y el mínimo caudal con 18.701 m3/h.
44
Cuadro 10. Caudal semanal de enero a marzo del efluente en la laguna de estabilización
Laguna de estabilización
Fecha Volumen (L) Tiempo (s) Caudal (L/s) Caudal (m3/h)
20/01/2016 20 3.81 5.249 18.898
27/01/2016 20 3.77 5.305 19.098
03/02/2016 20 3.79 5.277 18.997
10/02/2016 20 3.85 5.195 18.701
17/02/2016 20 3.77 5.305 19.098
24/02/2016 20 3.81 5.249 18.898
02/03/2016 20 3.76 5.319 19.149
09/03/2016 20 3.79 5.277 18.997
16/03/2016 20 3.78 5.291 19.048
En el Cuadro 11 se observa el caudal semanal que ingresa a la
laguna anaerobia en los meses de enero a marzo, obteniéndose un máximo
caudal de 16.77 m3/h, y el mínimo caudal con 15.89 m3/h. El caudal disminuye
ya que el efluente que sale de la laguna de estabilización no cuenta con un
sistema de bombeo, para que ingrese con mayor velocidad a la laguna
anaerobia.
Cuadro 11. Caudal semanal de enero a marzo del efluente en la laguna anaerobia
Laguna anaerobia
Fecha Velocidad
(m/s)
Ancho
(m)
Caudal
(m3/s)
Caudal
(m3/h)
20/01/2016 0.0341 0.4000 0.0044 15.7091
27/01/2016 0.0353 0.4000 0.0047 16.7718
03/02/2016 0.0345 0.4000 0.0044 15.8897
10/02/2016 0.0349 0.4000 0.0046 16.5767
17/02/2016 0.0341 0.4000 0.0046 16.6909
24/02/2016 0.0349 0.4000 0.0045 16.0744
02/03/2016 0.0353 0.4000 0.0045 16.2635
09/03/2016 0.0345 0.4000 0.0046 16.3862
16/03/2016 0.0337 0.4000 0.0046 16.5034
45
En el Cuadro 12 se observa el caudal semanal de los meses de
enero a marzo de la laguna facultativa, obteniéndose un máximo caudal de 19.36
m3/h, y el mínimo caudal con 16.65 m3/h. los efluentes que ingresan a la laguna
facultativa es menos espesos que cuando ingresa en la anaerobia, debido a que
hay disminución de carga orgánica y presenta menos sólidos en suspensión.
Cuadro 12. Caudal semanal de enero a marzo del efluente en la laguna facultativa
Laguna facultativa
Fecha Velocidad (m/s) Ancho (m) Caudal (m3/s) Caudal (m3/h)
20/01/2016 0.0652 0.2500 0.0051 18.1957
27/01/2016 0.0638 0.2500 0.0051 18.3830
03/02/2016 0.0652 0.2500 0.0054 19.3696
10/02/2016 0.0638 0.2500 0.0046 16.6596
17/02/2016 0.0652 0.2500 0.0051 18.1957
24/02/2016 0.0652 0.2500 0.0052 18.7826
02/03/2016 0.0638 0.2500 0.0053 18.9574
09/03/2016 0.0625 0.2500 0.0048 17.4375
16/03/2016 0.0652 0.2500 0.0052 18.7826
4.1.2. Cuantificación del tiempo de retención hidráulica (TRH)
En el Cuadro 13 se observa el tiempo de retención hidráulica en el
sistema de lagunas de oxidación de la empresa OLPESA, obteniéndose un total
de 15.07 días, que es el tiempo que permanece el efluente en el sistema.
Cuadro 13. Tiempo de retención hidráulica del sistema de lagunas de oxidación
Laguna Área
(m2)
Profundidad
(m)
Volumen
(m3)
Caudal
(m3/h)
TRH
(horas)
TRH
(d)
Laguna de
estabilización 300 2 452.73 18.99 23.85 0.99
Laguna
anaerobia 1610 3.5 3805.08 16.32 233.18 9.72
Laguna
facultativa 1058 2.5 1915.70 18.31 104.64 4.36
46
4.1.3. Cuantificación del volumen y horas procesas
En el Cuadro 14 se observa el volumen generado y las horas que se
procesaron en la planta para la extracción de aceite de palma en los meses de
enero a marzo, así mismo se observa el volumen del efluente que son tratados
dentro del sistema de lagunas de oxidación y las horas que ingreso al sistema
para el tratamiento de los efluentes, obteniéndose 560 horas y 10835.28 m3 de
efluente que se trataron de un total de 698.86 horas y 13583 m3 de efluentes
generados por OLPESA en los tres meses.
Cuadro 14. Volumen y horas tratadas en el sistema de lagunas de oxidación
Meses
OLPESA Sistema de lagunas de
oxidación
Horas
procesadas (h)
Efluente
generado (m3)
Horas
ingresadas (h)
Efluente
tratado (m3)
Enero 204.90 3916.00 198 3784.09
Febrero 240.07 4383.17 189 3450.78
Marzo 253.89 5283.83 173 3600.42
PROMEDIO 232.95 4527.67 186.67 3611.76
TOTAL 698.86 13583.00 560.00 10835.28
En la Figura 9 nos muestra la comparación del efluente generado y
tratado en OLPESA, lo cual no todos los efluentes generados en la planta son
tratados en el sistema de lagunas de oxidación, esto indica que una parte de
estos efluentes son vertidos a la quebrada Oshpilon sin ningún tipo de
tratamiento (ver ANEXO B – Figura 53).
47
Figura 9. Volumen de efluentes generados y tratados en OLPESA
En la Figura 10 muestra el porcentaje de volumen de los efluentes
tratados en el sistema de lagunas de oxidación de OLPESA, el porcentaje más
alto fue el mes de enero con 97%, en los meses de febrero y marzo se obtiene
un porcentaje bajo debido al colapso del sistema, esto se debe básicamente que
el flujo de efluentes que ingresan son mayor a la capacidad de la Planta de
tratamiento de aguas residuales (PTAR).
Figura 10. Porcentaje del volumen de efluentes tratados en el sistema de
lagunas de oxidación
0,00
1000,00
2000,00
3000,00
4000,00
5000,00
6000,00
Enero Febrero Marzo
Volu
men d
e e
fluente
(m
3)
efluentegenerado
efluentetratado
EneroFebrero
Marzo
0%
20%
40%
60%
80%
100%97%
79%
68%
Porcentajedeefluentestratados
48
4.1.4. Cuantificación del aceite crudo recuperado en las lagunas de
oxidación
El aceite que se logra recuperar en la PTAR proviene de la laguna
de estabilización, en el Cuadro 15 se muestra el aceite crudo de palma que se
recupera del sistema de la lagunas de oxidación en los meses de enero a marzo,
durante los tres meses se observa que se recuperó un total de 24 520 kg de
aceite de crudo de palma.
Cuadro 15. Recuperación de aceite crudo de palma en la laguna de estabilización
Meses Peso de
aceite (kg) Peso de lodo liviano (kg)
Peso de lodo pesado (kg)
Peso de agua (kg)
Peso neto (kg)
Enero 9428.1 195.4 146.55 0 9770
Febrero 7064.2 42.9 28.6 14.3 7150
Marzo 8028.4 82.3 82.3 41.15 8230
TOTAL 24520 320.6 257.5 55.5 25150
En la figura 11 los valores obtenidos de aceite crudo de la
recuperación de la laguna de estabilización tienen un gran porcentaje con
respecto al peso neto, los valores en lodos livianos y pesados son de porcentaje
mínimo, los valores de agua son casi nulos con respecto al peso total, debido a
que no presentan grandes cantidades de agua.
49
Figura 11. Pesos netos del aceite crudo de palma recuperado en la lagunas de
estabilización
4.2. Parámetros fisicoquímicos de calidad del sistema de lagunas de
oxidación
Los puntos de monitoreo dentro del sistema de lagunas de oxidación fueron:
Punto 1: entrada de efluente a la laguna de estabilización
Punto 2: entrada de efluente a la laguna anaerobia
Punto 3: salida de efluente de la laguna anaerobia
Punto 4: salida de efluente de la laguna facultativa
En la figura 12 los valores más bajos de pH se obtiene en el
Punto 1, los cuales fueron variando en el transcurso de las semanas, el pH va
aumentando conforme el efluente pasa de una laguna a otra dentro de la PTAR,
hasta llegar al punto 4 que son los valores más altos de pH que se obtuvo en las
lagunas, los cuales se obtuvo un valor de 7.35 en promedio. En las semanas 5,
6 y 7 hubo un colapso de las lagunas de oxidación, por lo cual no ingreso efluente
a dicho sistema.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Enero Febrero Marzo
9770
7150
8230
9428,1
7064,2
8028,4
341,95 71,50 164,600,00 14,30 41,15
Peso
(kg
)
PesoNeto
Peso deAceite
Peso delodos
Peso deagua
50
Figura 12. Variación de pH de los efluentes en cada semana
En la figura 13 los valores más altos de temperatura se obtiene en el
punto 1 con 40°C en promedio, va disminuyendo conforme el efluente pasa
desde la laguna de estabilización hasta la facultativa, en el punto 4 (salida del
efluente de la PTAR) se obtiene un temperatura promedio de 27°C. En la semana
5, 6 y 7 hubo un colapso de las lagunas de oxidación, en el cual no ingreso
efluente a dicho sistema, por lo que no se registraron datos en el punto 1.
Figura 13. Variación de la temperatura de los efluentes en cada semana
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1 2 3 4 5 6 7 8
pH
Semanas
Punto 1
Punto 2
Punto 3
Punto 4
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
1 2 3 4 5 6 7 8
Tem
pera
tura
(°C
)
Semanas
Punto 1
Punto 2
Punto 3
Punto 4
51
En la figura 14 los valores de oxígeno disuelto en los efluentes son
valores muy bajos debido a una alta carga orgánica, los puntos 3 y 4 obtienen
valores mayores con un promedio de 2.64 mg/L y 2.75 mg/L respectivamente,
en el punto 2 se observa un valor constante en promedio de 1.5 mg/L, en el punto
1 se obtiene los valores más bajos en promedio son 1.4 mg/L. En la semana 5,
6 y 7 debido al colapso de las lagunas de oxidación, no ingreso efluente a dicho
sistema.
Figura 14. Variación del oxígeno disuelto de los efluentes en cada semana
En la figura 15 los valores de conductividad eléctrica en los efluentes
son valores altos, los puntos 1 y 2 obtienen valores altos con un promedio de
8577.52 µS/cm y 7968.3500 µS/cm respectivamente, en los punto 3 y 4 se
observa valores de conductividad menores, con un promedio de 1170.25 µS/cm
y 984.85 µS/cm respectivamente, en la semana 5, 6 y 7 hubo un colapso de las
lagunas de oxidación, en el cual no ingreso efluente a dicho sistema.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
1 2 3 4 5 6 7 8
Oxig
eno D
isuelto (
mg/L
)
Semanas
Punto 1
Punto 2
Punto 3
Punto 4
52
Figura 15.Variación de la conductividad de los efluentes en cada semana
En la figura 16 los valores de DBO5 en los efluentes son valores
altos, los puntos 1 y 2 se caracterizan por tener mayor concentración de materia
organica, donde se obtienen los valores más altos de DBO5 que en promedio
son de 12115.25 mg/L y 10036.50 mg/L respectivamente, en los punto 3 y 4 se
observa valores de DBO5 menores, con un promedio de 651.63 mg/L y 330.5
mg/L respectivamente, en la semana 5, 6 y 7 hubo un colapso de las lagunas de
oxidación, en el cual no ingreso efluente a dicho sistema.
Figura 16. Variación de la DBO5 de los efluentes en cada semana
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
1 2 3 4 5 6 7 8
Conductivid
ad (
µS
/cm
)
Semanas
Punto 1
Punto 2
Punto 3
Punto 4
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
1 2 3 4 5 6 7 8
DB
O5
(mg/L
)
Semanas
Punto 1
Punto 2
Punto 3
Punto 4
53
En la figura 17 los valores de sólidos suspendidos totales en los
efluentes se caracterizan por tener una gran cantidad de concentración de
sólidos en suspensión, los puntos 1 y 2 obtienen valores mayores con un
promedio de 32069.33 mg/L y 26689.75 mg/L respectivamente, dentro de las
lagunas anaerobia y facultativa donde hay un mayor consumo de materia
orgánica, lo cual en los punto 3 y 4 se observa valores de SST menores, con un
promedio de 763 mg/L y 330.5 mg/L respectivamente, en la semana 5, 6 y 7 hubo
un colapso de las lagunas de oxidación, en el cual no ingreso efluente a dicho
sistema.
Figura 17. Variación de la SST de los efluentes en cada semana
4.2.1. Promedio de los parámetros fisicoquímicos del efluente tratado
en el sistema de lagunas de oxidación
En el Cuadro 16 se observa los valores promedio de los parámetros
fisicoquímicos de calidad de las aguas residuales que son tratados en la PTAR
de OLPESA, se obtuvo el comportamiento de los parámetros en los cuatros
puntos de monitoreo conforme transcurre el efluente por la PTAR durante los
meses de enero a marzo.
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
1 2 3 4 5 6 7 8
SS
T (
mg/L
)
Semanas
Punto 1
Punto 2
Punto 3
Punto 4
54
Cuadro 16. Valores promedios de los efluentes de los cuatro puntos estudiados
dentro de las lagunas de oxidación
Parámetro Unidad Valores de las Lagunas de Oxidación
Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4
Temperatura ºC 40 36 30 28
Potencial de hidrogeno pH 4.26 4.8 6.85 7.65
Oxígeno disuelto mg/L 1.42 1.53 2.64 2.75
DBO5 mg/L 12115.25 10036.50 651.63 487.35
Sólidos suspendidos mg/L 32069.33 26689.75 763.00 330.50
Conductividad µS/cm 8577.52 7968.35 1170.25 984.85
*Punto 1: entrada de efluente a la laguna de estabilización
*Punto 2: entrada de efluente a la laguna anaerobia
*Punto 3: salida de efluente de la laguna anaerobia
*Punto 4: salida de efluente de la laguna facultativa
En la figura 18 la temperatura del efluente generado disminuye
considerablemente conforme pasa por el sistema de lagunas de oxidación de
OLPESA, el cual ingresa con un valor de 40 ºC en promedio y termina con una
temperatura de 28 ºC en promedio, el efluente tratado en el sistema luego son
vertidos a la quebrada Oshpilon.
Figura 18. Temperatura en los puntos de muestreo
40
36
3028
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4
Te
mp
era
tura
(ºC
)
55
En la figura 19 los valores promedio de pH que se obtuvieron van en
aumento dentro del sistema de lagunas de oxidación, el efluente que ingresa en
el Punto 1 es un pH acido de 4.26 los cuales presentan mayor cantidad de iones
hidrogeno, conforme pasa por el sistema los iones hidróxido aumentan lo que
hace que se obtengan pH altos en las lagunas anaerobia y facultativa, en el
Punto 4 el pH es casi neutro en promedio de 7.65.
Figura 19. Potencial de hidrogeno en los puntos de muestreo
En la figura 20 los valores promedio de Oxígeno disuelto de los
efluentes son valores bajos dentro del sistema de lagunas de oxidación en los
meses de enero a marzo, desde el Punto 1 se encuentra el valor mínimo de 1.42
mg/L, fueron variando en el transcurso del paso por las lagunas de oxidación,
conforme se degrada y disminuya la materia orgánica, hasta el Punto 4 que se
obtuvo el valor máximo de 2.75 mg/L.
4,26
4,8
6,85
7,65
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4
pH
56
Figura 20. Oxígeno disuelto en los puntos de muestreo
En la figura 21 los valores promedio de DBO5 del efluente en los
meses de enero a marzo decreció desde el punto 1 hasta el punto 4, obteniendo
el valor máximo de 12115.25 mg/L, fueron variando en el transcurso por la PTAR,
debido al consumo de la materia orgánica en las lagunas anaerobia y facultativa
en el punto 4 se obtuvo el valor mínimo de 487.35 mg/L.
Figura 21. Demanda bioquímica de oxígeno en los puntos de muestreo
1,421,53
2,642,75
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4
Oxig
eno D
isuelto (
mg/L
)
12115,25
10036,50
651,63 487,35
0,00
2000,00
4000,00
6000,00
8000,00
10000,00
12000,00
14000,00
Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4
DB
O5
(mg
/L)
57
En la figura 22 los valores promedio de los Sólidos suspendidos
totales (SST) de los efluentes tratados en la PTAR, la concentración de sólidos
en suspensión decreció desde el Punto 1 obteniendo el valor promedio de
32069.33 mg/L, fueron variando en el transcurso por las lagunas de oxidación,
hasta el Punto 4 se obtuvo el valor mínimo de 330.5 mg/L.
Figura 22. Sólidos suspendidos totales en los puntos de muestreo
En la figura 23 los valores promedio de la conductividad eléctrica de
los efluentes en la PTAR, similar a los SST y BDO5 los valores de conductividad
decreció desde el Punto 1 con 8577.52 µS/cm obteniendo el valor máximo,
fueron variando en el transcurso dentro de las lagunas de oxidación, hasta el
Punto 4 que se obtuvo el valor mínimo de 984.85 µS/cm.
32069,33
26689,75
763,00 330,50
0,00
5000,00
10000,00
15000,00
20000,00
25000,00
30000,00
35000,00
Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4
SS
T (
mg/L
)
58
Figura 23. Conductividad eléctrica en los puntos de muestreo
4.3. Evaluación de la emisión de gases en función del pH a través del
tiempo
La evaluación cualitativa de la emisión de gases conforme el pH
disminuye o aumenta, se muestra como se emite mayor porcentaje de gases
conforme el pH aumenta a través del tiempo.
4.3.1. Emisión de gases evaluados en la laguna anaerobia
En la figura 24 las emisiones de gases en la laguna anaerobia está
en función al cambio de pH, donde se obtuvo que en un pH acido de 5.5 a 6.0
existe ausencia de emisión de gases, los valores de pH entre 6.3 a 6.5 se
observa poca presencia de gases, valores de pH mayores a 6.6 se obtuvo una
mayor presencia de gases dentro de la laguna anaerobia
8577,52
7968,35
1170,25 984,85
0,00
1000,00
2000,00
3000,00
4000,00
5000,00
6000,00
7000,00
8000,00
9000,00
10000,00
Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4
Co
nd
uctivid
ad
(µ
S/c
m)
59
Figura 24. Emisiones de gases de la laguna anaerobia en función al pH en cada
semana
En la figura 25 los olores producidos en la laguna anaerobia varia
conforme el pH varia, donde un pH acido de 5.5 a 6.0 no se percibe olor, valores
de pH entre 6.2 a 6.7 se percibe olores ligeros, valores de pH de 6.73 a 6.88 la
intensidad de olores es fuerte, los valores de pH de 6.9 a más la intensidad del
olor es muy fuerte.
Figura 25. Nivel de intensidad de olores en la laguna anaerobia en función al pH
en cada semana
6,736,94 6,98
6,816,68
6,43
5,97 5,92 5,84
6,42
6,84 6,82 6,90
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
pH
emisión de gases
6,736,94 6,98
6,816,68
6,43
5,97 5,92 5,84
6,42
6,84 6,82 6,90
4,00
4,50
5,00
5,50
6,00
6,50
7,00
7,50
pH
Intensidad del olor
60
4.3.2. Emisión de gases evaluado en la laguna facultativa
En la figura 26 las emisiones de gases en la laguna facultativa están
en función al cambio de pH, donde un pH de 6.0 a 6.8 se observa la ausencia de
emisión de gases, donde el pH esta entre 7.0 a 7.18 se obtuvo poca presencia
de emisiones de gases, en cuanto a un pH de 7.2 a 7.4 se obtuvo mayor
presencia de gases por parte de la laguna facultativa.
Figura 26. Emisiones de gases de la laguna facultativa en función al pH en cada semana
En la figura 27 los olores producidos en la laguna facultativa está en
función al cambio de pH, donde un pH de 6.0 a 6.2 se obtuvo nivel de intensidad
sin olor, donde el pH es de 6.3 a 6.9 se observa nivel de intensidad de olores
ligeros, con pH de 7.0 a 7.4 se obtuvieron nivel de intensidad de olores
moderado. No se observa olores muy fuertes esto es debido a que en la laguna
facultativa no se genera muchos olores a diferencia de la primera laguna
anaerobia.
7,187,32 7,28
7,09 7,056,78
6,026,17
6,34
7,00
7,28 7,26 7,34
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
pH
emisión de gases
61
Figura 27. Nivel de intensidad de olores en la laguna facultativa en función al
pH en cada semana
4.3.3. Relación del pH con respecto la DBO5 y la precipitación pluvial
La evaluación semanal en el sistema de lagunas de oxidación de
OLPESA, se determinó que existe relación del pH con la DBO5 y la precipitación
pluvial, se realizó la comparación en las dos lagunas de oxidación (anaerobia y
facultativa) que forman mayor emisión de gases.
En la figura 28 la concentración de la demanda bioquímica de
oxígeno (DBO5) en la laguna anaerobia varia conforme el pH aumenta o
disminuye, donde los valores de pH es acido entre 5.8 a 6.4 se observa mayor
concentración de DBO5 entre los 882 a 867 mg/L, conforme los valores de pH
son superiores a 6.8 se observa que la concentración de DBO5 empieza a
disminuir entre los 860 a 847 mg/L
7,187,32 7,28
7,09 7,056,78
6,026,17
6,34
7,007,28 7,26 7,34
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
pH
Intensidad del olor
62
Figura 28. Relación del pH con la concentración de la DBO5 en la laguna
anaerobia
En la figura 29 la concentración de la demanda bioquímica de
oxígeno (DBO5) en la laguna facultativa varia conforme el pH aumenta o
disminuye, donde los valores de pH entre 6.1 a 7.2 se observa mayor
concentración de DBO5 valores entre los 580.5 a 561.2 mg/L, conforme los
valores de pH son superiores a 7.2 se observa que la concentración de DBO5
empieza a disminuir entre los 557.3 a 545.5 mg/L.
Figura 29. Relación del pH con la concentración de la DBO5 en la laguna facultativa
840
845
850
855
860
865
870
875
880
885
6,7 6,9 7,0 6,8 6,7 6,4 6,0 5,9 5,8 6,4 6,8 6,8 6,9
DB
O5
pH
555
560
565
570
575
580
585
590
7,2 7,3 7,3 7,1 7,1 6,8 6,2 6,2 6,3 7,0 7,3 7,3 7,3
DB
O5
pH
63
En la figura 30 los valores de pH que aumenta o disminuye conforme
la concentración de la precipitación pluvial (mm) varia en las lagunas de
oxidación (anaerobia y facultativa) donde mayor es la concentración de la
precipitación los valores de pH se torna acido entre 6.3 a 5.8, cabe mencionar
que los valores ácidos de pH en las lagunas (anaerobia y facultativa) fue debido
al colapso del sistema de lagunas de oxidación de OLPESA, aun así la
precipitación es un factor a tener en cuenta en el variación del pH. Existe una
fuerte relación entre los valores de pH y la precipitación pluvial, conforme la
concentración de la precipitación pluvial es afectada los valores de pH se
modifica.
Figura 30. Relación del pH con la precipitación pluvial
4.3.4. Dispersión de la emisión de gases de las lagunas de oxidación
En la figura 31 se muestra la rosa de viento de dispersión de los
gases que se genera en las lagunas de oxidación (anaerobia y facultativa), los
fueron recolectados de la estación meteorológica de TANANTA que registro los
datos de los meses Enero a Marzo del 2016, esta rosa de viento nos indica que
los gases que se generan tienen un alcance de 1.5 kilómetros a su alrededor,
con una velocidad de viento máxima entre 3.5 a 5.5 m/s, la dirección del viento
5,7
5,9
6,1
6,3
6,5
6,7
6,9
7,1
7,3
1,4 0,8 0,6 1,2 2,1 0,9 1,5 3,1 4,2 3,2 5,2 11,2 22,8
pH
precipitación (mm)
Laguna Anaerobia Laguna Facultativa
64
en su mayoría soplan desde noroeste del Pacifico, se dirige al sureste del
pacifico, lo cual afecta a los caseríos cercanos a la PTAR de OLPESA, en este
caso las poblaciones más afectadas son la localidad de Villa Palma,
Bambamarca y Tananta que se encuentran cercanos a la empresa.
Figura 31. Rosa de viento dispersión de la emisión de gases generados en las lagunas de oxidación
4.4. Comparación de los valores obtenidos de los efluentes con los
valores máximos permisibles (VMP) en los puntos muestreados.
El análisis comparativo se realizó considerando los Valores Máximos
Permisibles (VMP) según la “Guía sobre medio ambiente, salud y seguridad para
la producción y el procesamiento de aceite vegetal” una norma internacional
recomendada para la industria en cuestión, en el cuadro 17 se muestra los
valores de los parámetros fisicoquímicos del efluente en la salida del sistema de
lagunas de oxidación en los meses de Enero a Marzo, que posteriormente son
vertidos a la quebrada Oshpilon.
65
Cuadro 17. Valores de los efluentes de OLPESA comparado con la normativa ambiental
Parámetro Unidad
Efluente de las lagunas de
oxidación
Valores indicativos de efluentes
para el procesamiento de aceite
vegetal Enero Febrero Marzo
Temperatura ºC 28 28.25 28.67 ≤ 3b
potencial de
hidrogeno pH 7.82 7.51 7.30 6 - 9
Oxígeno
disuelto mg/l 2.75 2.69 2.69 -
DBO5 mg/l 482 486.25 491.33 50
Sólidos
suspendidos mg/l 321 329.75 334.67 50
Conductividad µS/cm 985 985.75 983.67 -
*b Se toma en cuenta la calidad del agua ambiente, el uso del agua receptora, los receptores
potenciales y la capacidad de asimilación.
En la figura 32 los valores de temperatura durante los muestreos en
las lagunas de oxidación, cumplen con lo establecido con la normativa ambiental
internacional (IFC) de descarga de efluentes para industrias de procesamiento
de aceite vegetal, ya que no sobrepasan el valor máximo establecido. En el caso
de la temperatura del agua no debe ser mayor en 3 °C a la temperatura del agua
receptora que vaya a ser vertido.
Figura 32. Valores obtenidos de temperatura del efluente comparado con la
normativa ambiental
2828,25 28,67
0
5
10
15
20
25
30
35
Enero Febrero Marzo
Te
mp
era
tura
(°C
)
Límite de descarga
66
En la figura 33 los valores los valores obtenidos de pH en los
efluentes de las lagunas de oxidación, cumplen con lo establecido con la
normativa ambiental internacional (IFC) para la descarga de efluentes para
industrias de procesamiento de aceite vegetal, ya que no sobrepasan el rango
establecido.
Figura 33. Valores obtenidos de pH del efluente comparados con la normativa
ambiental
En la figura 34 los valores obtenidos de DBO5 durante todo el tiempo
de muestreo en los efluentes en las lagunas de oxidación no cumplen con lo
establecido por la normativa ambiental en descarga de efluentes para industrias
de procesamiento de aceite vegetal, debido a que los efluentes generados en
OLPESA sobrepasan los valores máximos de descarga.
7,827,51
7,30
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Enero Febrero Marzo
pH
Límite de descarga
67
Figura 34. Valores obtenidos de DBO5 del efluente comparado con la normativa
ambiental
En la figura 35 los valores obtenidos de sólidos suspendidos totales
de los efluentes en la PTAR no cumplen con lo establecido en los límites
máximos de descarga según la normativa ambiental para industrias de
procesamiento de aceite vegetal, debido a que los efluentes de OLPESA
sobrepasan los valores máximos impuestos en la normativa.
Figura 35. Valores obtenidos de sólidos suspendidos totales del efluente
comparados con la normativa ambiental
482 486,25 491,33
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Enero Febrero Marzo
DB
O5 (m
g/L
)
0
50
100
150
200
250
300
350
Enero Febrero Marzo
SS
T (
mg
/L)
Límite de descarga
Límite de descarga
68
V. DISCUSIÓN
Según DESIAL (2012), en el informe de la construcción de la planta
de tratamiento de aguas residuales de OLPESA, menciona que el sistema de
lagunas de oxidación fue diseñado para un caudal de 15 m3/h, un tiempo de
retención hidráulica de 17 a 19 días, una capacidad máxima de procesamiento
de 17 t-RFF/h. En los cuadros 7, 11 y 12 nos indica que los resultados obtenidos
ha sobrepasado su capacidad con la cual fue diseñada, lo que explica el mal
funcionamiento de la PTAR, con esto refleja las falencias que está atravesando
la empresa, al no reducir los impactos que causan dichos efluentes.
Según OLPESA (2015), se realizó un monitoreo de sus aguas
residuales industriales tratadas en la PTAR de la empresa, muestra que son
aguas residuales con una elevada carga orgánica. De acuerdo a los resultados
obtenidos en el transcurso de la práctica, en los meses de Enero a Marzo del
2016 se corrobora que los valores de los parámetros fisicoquímicos concuerda
con los valores que muestra la empresa en su monitoreo. En el cuadro 16 nos
revela una ligera mejora en la eficiencia de la remoción de DBO5 y SST aun así
son efluentes con gran cantidad de lodos (materia orgánica), por lo cual su
descarga a un cuerpo de agua causa un impacto ambiental negativo.
En lagunas anaerobias las bacterias son muy sensibles al cambio de
pH. Se estima que para valores de pH inferiores a 6.5 la actividad metanogénica
comienza a presentar problemas, y que por debajo de pH=6.2 se detiene
completamente (MOPT, 1991). En las figuras 24 y 25 (Anexo - Cuadro 25) se
determina que los resultados del cambio de pH concuerda, conforme el pH
aumenta se obtiene una mayor emisión de gases, con un pH mayor a 6.7 es lo
óptimo para la actividad de las bacterias dentro de la laguna anaerobia de
OLPESA. Conforme el pH varia dentro de la laguna se percibe el cambio de la
intensidad de olores que se genera por la actividad microbiológica de las
bacterias al degradar la carga organica.
69
La actividad fotosintética demanda un consumo grande de CO2 por
las algas. Además el uso factible de carbono, a partir del ión bicarbonato y la
producción de ión OH- hace que se obtengan períodos de pH altos en las
lagunas facultativas (CORREA, 2008). En las figuras 26 y 27 (Anexo - cuadro
26) se determina que se necesita un pH entre 7 a 7.4 para tener una actividad
fotosintética óptima.
Se observa que en la PTAR de OLPESA la laguna anaerobia
presenta mayor emisiones de gases que la laguna facultativa. En el cuadro 17
se observa la relación del pH con la DBO5, conforme el pH es acido la
concentración de DBO5 aumenta, debido a que un pH menor a 6.2 los
microorganismos se inactivan, lo cual causa que se detenga la actividad
metanogénica y no se consuma la materia orgánica del agua residual,
disminuyen de esta forma la concentración de oxígeno disuelto en el agua.
En el cuadro 18 se observa la relación del pH con la precipitación
pluvial, conforme exista mayor precipitación pluvial hará que el pH sea más
acido, esto es provocado por las lluvias acidas, otro efecto inmediato de la
precipitación pluvial es provocar un aumento del caudal de entrada, por lo que el
tiempo de residencia del agua disminuye, a su vez el arrastres significativo de la
población microbiológica afectando el consumo de la carga orgánica del efluente.
En tanto no se establezcan en el país, Límites Máximos Permisibles
(LMP) para el control y la protección ambiental, son de uso referencial los
establecidos por instituciones de Derecho Internacional Público (OEFA, 2016).
Ya que en el Perú no existe normativa ambiental relacionada a los efluentes de
industrias de extracción de aceite de palma africana, los resultados obtenidos de
los muestreos en la PTAR de OLPESA se compara con una normativa
internacional, en este caso se utilizó el descrito por la Corporación financiera
internacional (IFC) que emplea Valores Máximos Permisibles (VMP) en la “Guía
sobre medio ambiente, salud y seguridad para la producción y el procesamiento
de aceite vegetal”.
70
VI. CONCLUSIÓN
1. En promedio el 82% de los efluentes generados fueron tratados en el
sistema de lagunas de oxidación. Durante los tres meses se recuperó
un total de 24.52 toneladas de aceite de crudo de palma.
2. Los valores de los parámetros fisicoquímicos evaluados dentro de la
PTAR indican un efluente de mala calidad con respecto a la elevada
carga orgánica, con altas concentraciones de DBO5 y SST.
3. La emisión de gases es directamente proporcional en función al pH a
través del tiempo, conforme el pH aumenta se emite mayor porcentaje
de gases.
4. Los valores de DBO5 y solidos suspendidos totales sobrepasan los
límites máximos permisibles establecidos en la normativa ambiental,
mientras que el pH y la temperatura presentan valores aceptables.
71
VII. RECOMENDACIONES
1. Evaluar la adición de un coagulante (soda caustica) para ayudar a
reducir los sólidos suspendidos que se encuentran en el sistema de
tratamiento estudiado, ya que no se logra remover significativamente.
Se debe tener en cuenta que la sustancia no cause alteraciones en los
microorganismos que existen en las lagunas de oxidación.
2. Adicionar rejillas y una trampa de grasas como un pre-tratamiento,
antes de que los efluentes ingresen a la PTAR de OLPESA, evitando
que se pasen materiales no deseados al sistema, de esta forma se
puede mejorar la eficiente de la PTAR.
3. Optimizar el consumo de agua en el proceso de extracción de aceite,
minimizando la relación de tonelada de fruto procesado con el agua
utilizada en el proceso, de esta forma disminuir el volumen de efluente
generado por la planta.
4. Considerar la reutilización del efluente, desde la laguna facultativa
hasta la laguna anaerobia, para aumentar el tiempo de retención
celular, lo cual aumenta el tiempo de permanencia de los lodos activos
en el sistema y consigue que los microorganismos degraden mayor
cantidad de materia orgánica.
5. Tomar en cuenta el mejoramiento industrial en el proceso de extracción
de aceite de palma, de esta manera se podrán disminuir las pérdidas
de aceites y grasas, logrando disminuir los impactos ambientales con
respecto a la calidad del agua.
6. Construir otra laguna anaerobia de mayor capacidad, con el fin de
aprovechar los gases generados y poder generar electricidad del
proceso de biodigestión, de esta forma se mejora la eficiencia de la
PTAR de OLPESA logrando un desarrollo sostenible.
72
7. Se recomienda continuar con el monitoreo de las lagunas de oxidación
de OLPESA para determinar si existe variación de los parámetros
fisicoquímicos con el transcurso del tiempo, ver si presenta relación con
los cambios de los factores climáticos del medio ambiente.
73
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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76
ANEXO
77
ANEXO A. Documentos
78
Anexo A.1. Formatos de registros
Cuadro 18. Ficha de registro de parámetros evaluados
Ficha de registro de datos en campo
Nombre de la empresa :
Tipo de muestreo :
Cuerpo de agua receptor :
Punto de monitoreo
Descripción del Punto de Muestreo
Fecha y hora de
Muestreo T (°C) pH
OD (mg/L)
Conductividad (μS/cm)
Caudal (m3/s)
Coordenadas UTM
Altitud Observaciones
Este Norte m.s.n.m.
Nombre y Apellidos
responsable del monitoreo de la calidad del agua
79
Anexo A.2. fichas de controles
Cuadro 19. Ficha de control de temperatura y pH de efluentes
FORMATO DE CONTROL DE TEMPERATURA Y PH DE EFLUENTES
OLPESA-AQ-F-009 V.01
FECHA HORA RESPONSABLE
LAGUNA DE ENFRIAMIENTO LAGUNA ANAEROBIA LAGUNA FACULTATIVA
ENTRADA SALIDA SALIDA SALIDA
pH T (MAX 60°C) pH T (MAX 40°C) pH T °C pH T °C
OPERADOR PTAR JEFE DE PLANTA
80
Cuadro 20. Ficha de control de recuperación de aceite
FORMATO DE CONTROL DE RECUPERACION DE ACEITE
OLPESA-AQ-F-010 V.02
FECHA HORA Acidez % Aceite % Lodo liviano
% Lodo pesado
% Agua Peso de Aceite
Peso neto de L. liviano
(kg)
Peso neto de L. pesado
(kg)
Peso neto de Agua
(kg)
OPERADOR PTAR JEFE DE PLANTA
81
Anexo A.4. Registro de los parámetros fisicoquímicos
Cuadro 21. Valores de los parámetros del efluente en el punto 1 evaluados semanalmente
Fecha
Valores de los parámetros del efluente en el Punto 1
pH Temperatura
(°C)
Oxígeno
Disuelto
(mg/L)
Conductividad
(µS/cm)
DBO5
(mg/L)
SST
(mg/L)
29/01/2016 4.35 41 1.39 8582 12132 32082
05/02/2016 4.65 42 1.32 8593 12146 32099
12/02/2016 4.41 40 1.42 8576 12119 32078
19/02/2016 4.27 40 1.41 8578 12124 32072
26/02/2016 - - - - - -
04/03/2016 - - - - - -
11/03/2016 - - - - - -
18/03/2016 4.26 40 1.43 8577 12115 32069
Cuadro 22. Valores de los parámetros del efluente en el punto 2 evaluados semanalmente
Fecha
valores de los parámetros del efluente en el punto 2
pH Temperatura
(°C)
Oxígeno
Disuelto
(mg/L)
Conductividad
(µS/cm)
DBO5
(mg/L)
SST
(mg/L)
29/01/2016 4.98 35 1.58 7967 10016 26662
05/02/2016 5.06 37 1.53 7983 10038 26686
12/02/2016 5.04 36 1.55 7975 10029 26676
19/02/2016 5.08 37 1.54 7989 10035 26697
26/02/2016 4.65 35 1.51 7958 10043 26705
04/03/2016 4.51 36 1.48 7948 10052 26710
11/03/2016 4.62 35 1.49 7953 10048 26713
18/03/2016 5.01 36 1.56 7973 10027 26669
82
Cuadro 23. Valores de los parámetros del efluente en el punto 3 evaluados semanalmente
Fecha
valores de los parámetros del efluente en el punto 3
pH Temperatura
(°C)
Oxígeno
Disuelto
(mg/L)
Conductividad
(µS/cm)
DBO5
(mg/L)
SST
(mg/L)
29/01/2016 7.07 30 2.78 1189 635 738
05/02/2016 7.05 30 2.83 1185 628 758
12/02/2016 7.01 29 2.69 1179 642 742
19/02/2016 6.75 28 2.64 1168 647 746
26/02/2016 5.67 28 2.52 1162 659 785
04/03/2016 5.59 28 2.49 1156 662 782
11/03/2016 5.46 29 2.58 1158 672 769
18/03/2016 6.29 29 2.63 1165 668 784
Cuadro 24. Valores de los parámetros del efluente en el punto 4 evaluados semanalmente
Fecha
valores de los parámetros del efluente en el punto 4
pH Temperatura
(°C)
Oxígeno Disuelto (mg/L)
Conductividad (µS/cm)
DBO5 (mg/L)
SST (mg/L)
29/01/2016 7.65 27 2.75 985 482 321
05/02/2016 7.58 26 2.79 995 478 317
12/02/2016 7.63 25 2.71 982 487 329
19/02/2016 7.52 26 2.69 979 491 334
26/02/2016 7.05 25 2.56 987 489 339
04/03/2016 7.11 26 2.64 984 495 341
11/03/2016 7.25 26 2.68 981 495 337
18/03/2016 7.45 27 2.74 986 484 326
83
Anexo A.5. Registro de la emisión de gases
Cuadro 25. Comportamiento de las emisiones de gases en función al pH evaluado en la laguna anaerobia
Fecha
Laguna anaerobia
pH Emisión de gases Intensidad del Olor DBO5
(mg/L)
Precipitación
pluvial (mm)
20-ene. 6.73 presencia olor fuerte 867 1.5
27-ene. 6.94 presencia olor muy fuerte 850 0.8
3-feb. 6.98 presencia olor muy fuerte 847 1.4
10-feb. 6.81 presencia olor fuerte 862 0.9
17-feb. 6.68 presencia olor ligero 869 3.1
24-feb. 6.43 poca presencia olor ligero 868 4.2
2-mar. 5.97 ausencia sin olor 871 5.2
9-mar. 5.92 ausencia sin olor 874 11.2
16-mar. 5.84 ausencia sin olor 882 22.75
23-mar. 6.42 poca presencia olor ligero 867 3.2
30-mar. 6.84 presencia olor fuerte 858 1.2
6-abr. 6.82 presencia olor fuerte 860 2.1
13-abr. 6.90 presencia olor muy fuerte 854 0.6
Cuadro 26. Comportamiento de las emisiones de gases en función al pH evaluado en la laguna facultativa
Fecha
Laguna facultativa
pH Emisión de gases Intensidad del
Olor
DBO5
(mg/L)
Precipitación
pluvial (mm)
20-ene. 7.18 poca presencia olor moderado 563,1 1,5
27-ene. 7.32 presencia olor moderado 559,0 0,8
3-feb. 7.28 presencia olor moderado 562,0 1,4
10-feb. 7.09 poca presencia olor ligero 565,6 0,9
17-feb. 7.05 poca presencia olor ligero 567,0 3,1
24-feb. 6.78 ausencia sin olor 567,5 4,2
2-mar. 6.02 ausencia sin olor 585,2 5,2
9-mar. 6.17 ausencia sin olor 581,0 11,2
16-mar. 6.34 ausencia sin olor 578,5 22,75
23-mar. 7.00 poca presencia olor ligero 569,8 3,2
30-mar. 7.28 presencia olor moderado 561,2 1,2
6-abr. 7.26 presencia olor moderado 561,0 2,1
13-abr. 7.34 presencia olor moderado 561,5 0,6
84
Anexo A.6. Datos climatológicos – SENAMHI
Cuadro 27. Datos climatológicos de la estación Tananta en el mes de febrero
85
Cuadro 28. Datos climatológicos de la estación Tananta en el mes de marzo
86
Cuadro 29. Datos climatológicos de la estación Tananta en el mes de abril
87
88
89
90
91
92
93
94
ANEXO B. Galería de imágenes
95
Figura 36. Empresa Oleaginosas del Perú S.A.
Figura 37. Vista panorámica de la torre de enfriamiento
96
Figura 38. Distribución del efluente en la torre de enfriamiento
Figura 39. Vista panorámica de la laguna de estabilización
97
Figura 40. Vista panorámica de laguna anaerobia
Figura 41. Vista panorámica de laguna facultativa
98
Figura 42. Recuperación de aceite en la laguna de estabilización
Figura 43. Retiro de la espuma generada en la laguna facultativa
99
Figura 44. Medición de la temperatura en el sistema de lagunas de oxidación
Figura 45. Emisiones de gases producidos en el sistema de lagunas de oxidación
100
Figura 46. Calibración del multímetro portátil sension+ MM150
Figura 47. Medición de los parámetros fisicoquímicos in-situ de los efluentes
101
Figura 48. Medición del caudal que ingresa a la PTAR
Figura 49. Monitoreo de los efluentes tratados en el sistema de lagunas de oxidación de OLPESA
102
Figura 50. Formato de control de temperatura y pH por parte de OLPESA
Figura 51. Capa de lodos generados en la laguna anaerobia
103
Figura 52. Medición in-situ de los efluentes en los puntos de monitoreo
Figura 53. Vertido del efluente sin ser tratado en la PTAR de OLPESA
104
Figura 54. Cooler con los frascos listo para el recojo de muestras
Figura 55. Muestras recolectadas de los efluentes del sistema de lagunas de oxidación
105
Figura 56. Proceso para la medición de solidos suspendidos totales
Figura 57. Paso de las muestras por los filtros para determinar los SST
106
Figura 58. Proceso para la medición de la DBO5
Figura 59. Medición de la DBO5 de los 4 puntos monitoreados
107
ANEXO C. Planos
108
ÍNDICE DE CONTENIDO
Página
I. INTRODUCCIÓN ....................................................................................... 1
1.1. OBJETIVOS: ..................................................................................... 3
1.1.1. Objetivo general ................................................................... 3
1.1.2. Objetivos específicos ............................................................ 3
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA .................................................................... 4
2.1. Importancia de la palma de aceite a nivel mundial ............................ 4
2.2. La palma de aceite en Perú .............................................................. 4
2.2.1. Ubicación geográfica de áreas instaladas ............................ 5
2.3. Producción mundial de aceite de palma ............................................ 6
2.4. Producción de aceite de palma en américa ...................................... 7
2.5. Tratamiento de aguas residuales industriales por medio de
lagunas de oxidación ......................................................................... 8
2.5.1. Clasificación de las lagunas ................................................. 9
2.5.2. Ecología de las lagunas anaerobias ................................... 13
2.5.3. Ecología de las lagunas facultativas ................................... 14
2.5.4. Factores climáticos que afectan a las lagunas ................... 16
2.8. Análisis del monitoreo ambiental en OLPESA ................................ 28
2.8.1. Metodología empleada ....................................................... 28
2.8.2. Evaluación de resultados del monitoreo ............................. 29
III. MATERIALES Y MÉTODOS ................................................................... 30
3.1. Descripción de la zona de estudio................................................... 30
3.1.1. Ubicación política ............................................................... 30
3.1.2. Aspectos ambientales......................................................... 31
3.2. Materiales y equipos ...................................................................... 32
3.3.1. Materiales ........................................................................... 32
3.3.2. Equipos ............................................................................... 32
109
3.3.3. Software ............................................................................. 32
3.3. Metodología .................................................................................... 33
3.3.1. Fase pre-campo ................................................................. 33
3.3.2. Fase de campo ................................................................... 36
3.3.3. Fase de gabinete ................................................................ 36
3.3.4. Cuantificación del caudal, TRH, volumen tratados y la
recuperación de aceite ....................................................... 36
3.3.5. Medición de los parámetros fisicoquímicos de calidad
del sistema de lagunas de oxidación .................................. 38
3.3.6. Evaluación de la emisión de gases en función del pH
en la laguna de oxidación a través del tiempo .................... 41
3.3.7. Comparación de los resultados obtenidos con los valores
máximos permisibles en los puntos de monitoreo .............. 41
IV. RESULTADOS ........................................................................................ 43
4.1. Caudal, TRH, volumen tratado y recuperación de aceite en
el sistema de lagunas de oxidación................................................. 43
4.1.1. Cuantificación del caudal .................................................... 43
4.1.2. Cuantificación del tiempo de retención hidráulica (TRH) .... 45
4.1.3. Cuantificación del volumen y horas procesas ..................... 46
4.1.4. Cuantificación del aceite crudo recuperado en las
lagunas de oxidación .......................................................... 48
4.2. Parámetros fisicoquímicos de calidad del sistema de lagunas
de oxidación .................................................................................... 49
4.2.1. Promedio de los parámetros fisicoquímicos del
efluente tratado en el sistema de lagunas de oxidación ..... 53
4.3. Evaluación de la emisión de gases en función del pH a través
del tiempo ........................................................................................ 58
4.3.1. Emisión de gases evaluados en la laguna anaerobia ......... 58
4.3.2. Emisión de gases evaluado en la laguna facultativa .......... 60
4.3.3. Relación del pH con respecto la DBO5 y la precipitación
pluvial ................................................................................. 61
4.3.4. Dispersión de la emisión de gases de las lagunas de
oxidación............................................................................. 63
110
4.4. Comparación de los valores obtenidos de los efluentes con los
valores máximos permisibles (VMP) en los puntos muestreados. .. 64
V. DISCUSIÓN ............................................................................................. 68
VI. CONCLUSIÓN ......................................................................................... 70
VII. RECOMENDACIONES ............................................................................ 71
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................ 73
IX. ANEXO .................................................................................................... 76
ANEXO A. Documentos ........................................................................... 77
ANEXO B. Galería de imágenes ........................................................... 94
ANEXO C. Planos ................................................................................ 107
111
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro Página
1. Ubicación de áreas instaladas de aceite de palma en el Perú. ...................... 6
2. Producción mundial de aceite de palma africana ........................................... 7
3. Parámetros de diseño de las lagunas de oxidación en OLPESA ................. 27
4. Resultados del monitoreo de agua residual industrial - microbiológico ........ 28
5. Resultados del monitoreo de agua residual industrial - fisicoquímico .......... 29
6. Coordenadas geográficas del área de la empresa OLPESA ....................... 30
7. Ubicación de los puntos de monitoreo ......................................................... 35
8. Valores máximos admisibles de efluentes para el procesamiento de
aceite vegetal ............................................................................................. 42
9. Caudal generado en OLPESA de la extracción de aceite de palma ............ 43
10. Caudal semanal de enero a marzo del efluente en la laguna de
estabilización ............................................................................................. 44
11. Caudal semanal de enero a marzo del efluente en la laguna anaerobia ... 44
12. Caudal semanal de enero a marzo del efluente en la laguna facultativa ... 45
13. Tiempo de retención hidráulica del sistema de lagunas de oxidación ........ 45
14. Volumen y horas tratadas en el sistema de lagunas de oxidación ............. 46
15. Recuperación de aceite crudo de palma en la laguna de estabilización .... 48
16. Valores promedios de los efluentes de los cuatro puntos estudiados
dentro de las lagunas de oxidación ........................................................... 54
17. Valores de los efluentes de OLPESA comparado con la normativa
ambiental ................................................................................................... 65
18. Ficha de registro de parámetros evaluados ............................................... 78
19. Ficha de control de temperatura y pH de efluentes .................................... 79
20. Ficha de control de recuperación de aceite................................................ 80
21. Valores de los parámetros del efluente en el punto 1 evaluados
semanalmente ........................................................................................... 81
22. Valores de los parámetros del efluente en el punto 2 evaluados
semanalmente ........................................................................................... 81
23. Valores de los parámetros del efluente en el punto 3 evaluados
semanalmente ........................................................................................... 82
112
24. Valores de los parámetros del efluente en el punto 4 evaluados
semanalmente ........................................................................................... 82
25. Comportamiento de las emisiones de gases en función al pH evaluado
en la laguna anaerobia .............................................................................. 83
26. Comportamiento de las emisiones de gases en función al pH evaluado
en la laguna facultativa .............................................................................. 83
27. Datos climatológicos de la estación Tananta en el mes de febrero ........... 84
28. Datos climatológicos de la estación Tananta en el mes de marzo ............. 85
29. Datos climatológicos de la estación Tananta en el mes de abril ................ 86
113
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura Página
1. Superficie instalada de palma aceitera en el Perú ………………………..……..6
2. Producción de aceite de palma en América ................................................... 7
3. Flujo de procesos en las lagunas anaerobias…………………………………...14
4. Mecanismos de autopurificación en lagunas facultativas ............................. 16
5. Flujograma del proceso de extracción de aceite en OLPESA ...................... 26
6. Imagen satelital de la empresa Oleaginosas del Perú S.A. ......................... 30
7. Diagrama de flujo del tratamiento de aguas residuales en OLPESA ........... 34
8. Esquema general de la planta de tratamiento de aguas residuales de
OLPESA .................................................................................................... 35
9. Volumen de efluentes generados y tratados en OLPESA ............................ 47
10. Porcentaje del volumen de efluentes tratados en el sistema de lagunas
de oxidación ............................................................................................... 47
11. Pesos netos del aceite crudo de palma recuperado en la lagunas de
estabilización ............................................................................................. 49
12. Variación de pH de los efluentes en cada semana……………………..…….50
13. Variación de la temperatura de los efluentes en cada semana .................. 50
14. Variación del oxígeno disuelto de los efluentes en cada semana .............. 51
15. Variación de la conductividad de los efluentes en cada semana ............... 52
16. Variación de la DBO5 de los efluentes en cada semana ........................... 52
17. Variación de la SST de los efluentes en cada semana .............................. 53
18. Temperatura en los puntos de muestreo ................................................... 54
19. Potencial de hidrogeno en los puntos de muestreo ................................... 55
20. Oxígeno disuelto en los puntos de muestreo ............................................. 56
21. Demanda bioquímica de oxígeno en los puntos de muestreo…………..…..56
22. Sólidos suspendidos totales en los puntos de muestreo ............................ 57
23. Conductividad eléctrica en los puntos de muestreo ................................... 58
24. Emisiones de gases de la laguna anaerobia en función al pH en cada
semana…………………………………………………………………………...59
25. Nivel de intensidad de olores en la laguna anaerobia en función al pH
en cada semana ........................................................................................ 59
114
26. Emisiones de gases de la laguna facultativa en función al pH en cada
semana ...................................................................................................... 60
27. Nivel de intensidad de olores en la laguna facultativa en función al pH
en cada semana ........................................................................................ 61
28. Relación del pH con la concentración de la DBO5 en la laguna
anaerobia ................................................................................................... 62
29. Relación del pH con la concentración de la DBO5 en la laguna
facultativa ................................................................................................... 62
30. Relación del pH con la precipitación pluvial ............................................... 63
31. Rosa de viento dispersión de la emisión de gases generados en las
lagunas de oxidación ................................................................................. 64
32. Valores obtenidos de temperatura del efluente comparado con la
normativa ambiental .................................................................................. 65
33. Valores obtenidos de pH del efluente comparados con la normativa
ambiental ................................................................................................... 66
34. Valores obtenidos de DBO5 del efluente comparado con la normativa
ambiental ................................................................................................... 67
35. Valores obtenidos de sólidos suspendidos totales del efluente
comparados con la normativa ambiental ................................................... 67
36. Empresa Oleaginosas del Perú S.A. .......................................................... 95
37. Vista panorámica de la torre de enfriamiento ............................................. 95
38. Distribución del efluente en la torre de enfriamiento .................................. 96
39. Vista panorámica de la laguna de estabilización ........................................ 96
40. Vista panorámica de laguna anaerobia ...................................................... 97
41. Vista panorámica de laguna facultativa ...................................................... 97
42. Recuperación de aceite en la laguna de estabilización .............................. 98
43. Retiro de la espuma generada en la laguna facultativa ............................. 98
44. Medición de la temperatura en el sistema de lagunas de oxidación .......... 99
45. Emisiones de gases producidos en el sistema de lagunas de oxidación ... 99
46. Calibración del multímetro portátil sension+ MM150................................ 100
47. Medición de los parámetros fisicoquímicos in-situ de los efluentes ......... 100
48. Medición del caudal que ingresa a la PTAR............................................. 101
115
49. Monitoreo de los efluentes tratados en el sistema de lagunas de
oxidación de OLPESA ............................................................................. 101
50. Formato de control de temperatura y pH por parte de OLPESA .............. 102
51. Capa de lodos generados en la laguna anaerobia ................................... 102
52. Medición in-situ de los efluentes en los puntos de monitoreo .................. 103
53. Vertido del efluente sin ser tratado en la PTAR de OLPESA ................... 103
54. Cooler con los frascos listo para el recojo de muestras ........................... 104
55. Muestras recolectadas de los efluentes del sistema de lagunas de
oxidación.................................................................................................. 104
56. Proceso para la medición de solidos suspendidos totales ....................... 105
57. Paso de las muestras por los filtros para determinar los SST .................. 105
58. Proceso para la medición de la DBO5 ...................................................... 106
59. Medición de la DBO5 de los 4 puntos monitoreados ................................ 106
116
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA
FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES
DEPARTAMENTO ACADEMICO DE CIENCIAS AMBIENTALES
INFORME FINAL DE PRÁCTICA PRE PROFESIONAL
EVALUACIÓN FISICOQUÍMICA DE LAS AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES TRATADAS EN EL SISTEMA DE LAGUNAS DE OXIDACIÓN DE LA EMPRESA OLEAGINOSAS DEL PERÚ S. A.
EJECUTOR : DE LA CRUZ ESPINOZA. Renzo David
ASESOR : Ing. M.Sc. PAREDES SALAZAR. Jose Luis
INSTITUCIÓN : Oleaginosas del Perú S.A. (OLPESA)
LUGAR DE EJECUCION : Localidad de Villa Palma s/n. Tocache
PERIODO DE REALIZACIÓN : 11 de Enero al 11 de Abril del 2016
TINGO MARÍA – PERÚ
2016
