TRABAJO DE TITULACIÓN ESPECIAL QUE SE PRESENTA COMO

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA MAESTRÍA EN GESTIÓN AMBIENTAL

TRABAJO DE TITULACIÓN ESPECIAL QUE SE PRESENTA COMO REQUISITO PARA OBTAR POR EL GRADO DE MAGISTER EN GESTION AMBIENTAL

“TRATAMIENTO SECUNDARIO POR MEDIO DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION

EN UNA INDUSTRIA PAPELERA”

AUTOR: ING. OMAR ALFREDO BENITEZ TROYA

TUTOR: DRA. MIRELLA BERMEO GARAY, PhD.

GUAYAQUIL – ECUADOR

NOVIEMBRE – 2020

ÍNDICE GENERAL

Resumen……………………………………………………………………………………………………………………………….. i

Sumary………………………………………………………………………………………………………………………………….. ii

Repositorio de la Senescyt……………………………………………………………………………………………………..iii

Resultado prueba antiplagio…………………………………………………………………………………………………. iv

Certificado de aprobacion del director de trabajo de titulación……………………………………………… v

Declaración de autoría y de autorización de licencia gratuita intransferible y no exclusiva para

el uso no comercial de la obra con fines no académicos……………………………………………………….. vi

Dedicatoria……………………………………………………………………………………………………………………….….. vii

Agradecimiento…………………………………………………………………………………………………………………….. viii

Abreviaturas…………………………………………………………………………………………………………………………… ix

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 1

Delimitación del problema: .......................................................................................................... 2

Formulación del Problema: .......................................................................................................... 2

Justificación .................................................................................................................................. 2

Objeto de estudio: ....................................................................................................................... 3

Campo de acción o de investigación: ........................................................................................... 3

Objetivo general: .......................................................................................................................... 3

Objetivos Específicos: ................................................................................................................... 4

Capítulo 1 ..................................................................................................................................... 5

MARCO TEÓRICO .......................................................................................................................... 5

1.1 . Teorías generales ........................................................................................................5

1.1.1. Tratamiento de Aguas Residuales .........................................................................5

1.1.1.1. Tratamiento primario: ............................................................................................6

1.1.1.2. Tratamiento secundario: ........................................................................................6

1.1.1.3. Métodos biológicos para el tratamiento de las aguas residuales ...........................7

1.2 Teorías sustantivas .......................................................................................................7

1.2.1. Fabricación de papel tissue ........................................................................................8

1.2.2. Descripción del proceso productivo para la fabricación de papel..............................9

1.2.3. Generación de Aguas residuales en el proceso ........................................................13

1.2.4. Sistema de tratamiento de Aguas Residuales de la Industria de Papel Tissue .........18

1.2.5. Equipos e Implementos de la Planta de Tratamiento ..............................................18

1.2.6. Descripción del Tratamiento Primario .....................................................................21

1.2.7. Desbaste ..................................................................................................................22

1.2.8. Homogenización de Caudales ..................................................................................22

1.2.9. Clarificación .............................................................................................................24

1.2.10. Parámetros de Control del agua Clarificada...........................................................24

1.2.11. Descripción del Tratamiento de Lodos ..................................................................25

1.2.12. Fundamentación Legal ...........................................................................................26

1.3. Referentes empíricos .......................................................................................................... 28

Capítulo 2 ................................................................................................................................... 30

MARCO METODOLÓGICO ........................................................................................................... 30

2.1 . Metodología: ............................................................................................................30

2.1.1. Fase de recopilación de información ............................................................................30

2.1.2. Fase de Diseño del Tratamiento Secundario. ................................................................... 30

2.1.3. Fase de elaboración de la Propuesta ............................................................................31

2.1.4. Fase de validación ........................................................................................................31

2.2. METODO ..........................................................................................................................31

2.3. Premisas o Hipótesis ........................................................................................................... 33

2.4. Universo y muestra ............................................................................................................. 33

2.5. Gestión de datos ................................................................................................................. 34

Capítulo 3 ................................................................................................................................... 35

RESULTADOS .............................................................................................................................. 35

3.1. Antecedentes de la unidad de análisis o población .........................................................35

3.2. Diagnostico o Estudio de Campo .....................................................................................36

3.2.1. Recopilación de Información ...................................................................................36

3.2.2. Diseño del Tratamiento Secundario .........................................................................39

CAPITULO 4 ................................................................................................................................ 46

DISCUSIÓN ................................................................................................................................. 46

4.1. Contrastación empírica ....................................................................................................... 46

4.2. Limitaciones ........................................................................................................................ 47

4.3. Líneas de Investigación ....................................................................................................47

CAPITULO 5 ................................................................................................................................ 49

PROPUESTA ................................................................................................................................ 49

5.1. Propuesta de las Lagunas de Estabilización ................................................................49

5.2. Conclusiones ...................................................................................................................54

5.3. Recomendaciones ...........................................................................................................55

Bibliografía ................................................................................................................................. 56

Anexos ........................................................................................................................................ 59

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 1: Equipos e Implementos de PTAR .......................................................................................... 18 TABLA 2: Datos de Tanque Ecualizador ................................................................................................ 23 TABLA 3: Datos de Agua Clarificada...................................................................................................... 24 TABLA 4: Datos de Prensa de lodos ...................................................................................................... 26 TABLA 5: Datos de la caracterización de las aguas residuales de Industria Papelera ......................... 35 TABLA 6: Datos Principales de la Caracterización de las aguas residuales de la Industria Papelera .. 36 TABLA 7: Descripción de punto de muestreos ..................................................................................... 38 TABLA 8: Matriz de Resultados de los diferentes puntos de muestreo del proceso .......................... 39 TABLA 9: Caracterización del Efluente del PTAR .................................................................................. 39 TABLA 10: Caracterización del agua que sale del tratamiento primario ............................................. 40 TABLA 11: Caracterización del Efluente de descarga del Sistema de Lagunaje……………………………....46 TABLA 12: Parámetros de DBO, DQO Y SST…………………………………………………………………………………….47 TABLA 13: COSTOS DE CONSTRUCCIÓN DE LAS LAGUNAS……………………………………………………………..50 TABLA 14: Parámetros de Control del Agua de Laguna Anaerobia………………………………………………….51 TABLA 15: Parámetros de control del agua de laguna Facultativa………………………………………………..…52 TABLA 16: Limites de descarga a un cuerpo dulce ............................................................................... 60

ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 1: Esquema general de tratamiento de aguas residuales y lodos ............................................ 5 FIGURA 2: Esquema de depuradora por lagunaje .................................................................................. 8 FIGURA 3: Plano de la Planta Industrial Productora de Papel Tissue .................................................... 9 FIGURA 4: Diagramas de cajón de Proceso de preparación de pasta.................................................. 16 FIGURA 5: Diagrama de cajón de proceso de fabricación jumbo ........................................................ 17 FIGURA 6: Esquema de Tratamiento Primario de Aguas Residuales y Lodos de Industria Papelera .. 21 FIGURA 7: Operación de desbaste del tratamiento primario de aguas residuales de Industria papelera. ............................................................................................................................................... 22 FIGURA 8: Operación de Homogenización de caudales del Tratamiento primario de Industria Papelera. ............................................................................................................................................... 23 FIGURA 9: Operación de clarificación del Tratamiento primario de aguas residuales ........................ 24 FIGURA 10: Descripción de tratamiento de Lodos ............................................................................... 25 FIGURA 11: Foto de Toma de muestra 1 del Efluente de la PTAR ....................................................... 32 FIGURA 12: Foto de muestra 2 del Efluente de la PTAR ...................................................................... 32 FIGURA 13: Foto de muestra recogida del efluente de la PTAR .......................................................... 33 FIGURA 14: Grafica DBO vs Parámetros de Legislación ....................................................................... 36 FIGURA 15: Grafica DQO vs Parámetro de Legislación ........................................................................ 37 FIGURA 16: Grafica SST vs Parámetro de Legislación .......................................................................... 37 FIGURA 17: Sistema de Lagunaje a Implementarse ............................................................................. 41 FIGURA 18: Laguna Anaerobia de Industria Papelera .......................................................................... 52 FIGURA 19: Laguna Facultativa de Industria Papelera ......................................................................... 53 FIGURA 20: Muestra de agua de salida de Poseidon ........................................................................... 63 FIGURA 21: Pesaje de Papel Filtro ........................................................................................................ 63 FIGURA 22: Pesaje de vaso de Precipitación ........................................................................................ 63 FIGURA 23: Pesaje de mezcla de Pulpa ................................................................................................ 64 FIGURA 24: Medidor de Consistencia ................................................................................................... 64 FIGURA 25: Ingreso de Muestra a estufa ............................................................................................. 65 FIGURA 26: Extracción de muestra de la Estufa ................................................................................... 65 FIGURA 27: Pesaje de Muestra ............................................................................................................. 65 FIGURA 28: Licuadora de laboratorio ................................................................................................... 67 FIGURA 29: Agitador Magnético ........................................................................................................... 67 FIGURA 30: Reactor DR ......................................................................................................................... 68 FIGURA 31: Preparación de la muestra ................................................................................................ 68 FIGURA 32: Preparación de muestra en blanco ................................................................................... 69 FIGURA 33: Papel Limpio Toalla............................................................................................................ 69 FIGURA 34: Inversión de los viales ....................................................................................................... 69 FIGURA 35: Colocación de viales en reactor precalentado .................................................................. 70 FIGURA 36: Calentado de Viales ........................................................................................................... 70 FIGURA 37: Ajuste de Potencia del Reactor ......................................................................................... 70 FIGURA 38: Inversión de cada Vial........................................................................................................ 71 FIGURA 39: Colocación de Viales en Porta tubos ................................................................................. 71 FIGURA 40: Inicio de programa ............................................................................................................ 72 FIGURA 41: Licuado de muestra ........................................................................................................... 72 FIGURA 42: Vertido de muestra en vaso de precipitación ................................................................... 72 FIGURA 43: Vertido de muestra en tubo .............................................................................................. 73 FIGURA 44: Vertido en segundo tubo de muestra ............................................................................... 73 FIGURA 45: Limpieza de muestra ......................................................................................................... 73 FIGURA 46: Inserción del blanco en titular de celda ............................................................................ 74 FIGURA 47: Cero de Pantalla de muestra ............................................................................................. 74 FIGURA 48: Eliminación de gas burbuja y residuos .............................................................................. 74 FIGURA 49: Limpieza de preparado de muestra .................................................................................. 75 FIGURA 50: Soporte de Celda ............................................................................................................... 75

i

TRATAMIENTO SECUNDARIO POR MEDIO DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION EN

UNA INDUSTRIA PAPELERA

Resumen

El objetivo de este trabajo es proponer un Tratamiento secundario, mediante el sistema de “Lagunas

de Estabilización” de las aguas residuales de una fábrica procesadora y productora de papel tissue y

su posterior descarga a un cuerpo receptor, que para este caso es el Río Babahoyo, por lo cual se

realizó una metodología del tipo deductiva basada en la recopilación de información, analisis de

datos, y por ende establecer las premisas y cuyos resultados de recopilación del efluente fueron de:

DBO5 de 372 mg/l, DQO de 554 mg/l, mg SST/l de 215, e hipoteticamente con la propuesta daria:

DBO5 de 63 mg/l, DQO de 159 mg/l, mg SST/l de 15, como conclusión se obtendria una remoción del

83% de DBO5, 71% de DQO y 93% de SST, y por ende un efluente que cumpla con los parámetros

vigentes de descarga de la Legislación Ambiental Ecuatoriana y mejoraria la calidad del cuerpo

receptor, demostrando que el tratamiento secundario por medio de las lagunas de estabilización es

factible el alcance de los objetivos planteados, mencionando también que muchos análisis fueron

realizados en el laboratorio de la misma fabrica papelera.

Palabras Claves: Efluente, Aguas residuales, caracterización del agua, lagunas de estabilización

ii

SECONDARY TREATMENT THROUGH STABILIZATION LAGOONS IN A PAPER

INDUSTRY

Summary

The objective of this work is to propose a secondary treatment, through the system of "Stabilization

Lagoons" of the wastewater from a tissue paper manufacturing and processing factory and its

subsequent discharge to a receiving body, which for this case is the Río Babahoyo, for which a

deductive type methodology was carried out based on the collection of information, data analysis,

and therefore establish the premises and whose effluent collection results were: BOD5 of 372 mg / l,

COD of 554 mg / l, mg SST / l of 215, and hypothetically with the proposal it would give: BOD5 of 63

mg / l, COD of 159 mg / l, mg SST / l of 15, as a conclusion, a removal of 83% of BOD5 would be

obtained , 71% of COD and 93% of TSS, and therefore an effluent that meets the current discharge

parameters of the Ecuadorian Environmental Legislation and would improve the quality of the

receiving body, demonstrating that secondary treatment through stabilization ponds is feasible the

alc ance of the proposed objectives, also mentioning that many analyzes were carried out in the

laboratory of the same paper factory.

Keywords: Effluent, wastewater, water characterization, stabilization pond

iii

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE TRABAJO DE TITULACIÓN ESPECIAL

TÍTULO: “ TRATAMIENTO SECUNDARIO POR MEDIO DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION EN UNA INDUSTRIA

PAPELERA”

AUTOR: Ing. Omar Benitez Troya TUTOR: Dr. Mirella Bermeo Garay, PHD

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil REVISORES:

FACULTAD: Ingeniería Química

CARRERA: Maestría en Gestión Ambiental

FECHA DE PUBLICACIÓN: N° DE PÁGS.:

TITULO OBTENIDO: Magister en Gestión Ambiental(cuarto nivel).

ÁREA TEMÁTICA: Ingeniería de Aguas

PALABRAS CLAVES: Efluente, Aguas residuales, caracterización del agua, lagunas de estabilización

RESUMEN: El objetivo de este trabajo es proponer un Tratamiento secundario, mediante el sistema de

“Lagunas de Estabilización” de las aguas residuales de una fábrica procesadora y productora de papel tissue y

su posterior descarga a un cuerpo receptor, que para este caso es el Río Babahoyo, por lo cual se realizó una

metodología del tipo deductiva basada en la recopilación de información, analisis de datos, y por ende

establecer las premisas y cuyos resultados de recopilación del efluente fueron de: DBO5 de 372 mg/l, DQO de

554 mg/l, mg SST/l de 215, e hipoteticamente con la propuesta daria: DBO5 de 63 mg/l, DQO de 159 mg/l, mg

SST/l de 15, como conclusión se obtendria una remoción del 83% de DBO5, 71% de DQO y 93% de SST, y por

ende un efluente que cumpla con los parámetros vigentes de descarga de la Legislación Ambiental Ecuatoriana

y mejoraria la calidad del cuerpo receptor, demostrando que el tratamiento secundario por medio de las

lagunas de estabilización es factible el alcance de los objetivos planteados, mencionando también que muchos

análisis fueron realizados en el laboratorio de la misma fabrica papelera.

N° DE REGISTRO(en base de datos): N° DE CLASIFICACIÓN:

Nº

DIRECCIÓN URL (tesis en la web):

ADJUNTO PDF X SI NO

CONTACTO CON AUTOR: Teléfono:

0993067085

E-mail:

[email protected]

CONTACTO DE LA INSTITUCIÓN Nombre: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

Telefono: 2292949

iv

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

CERTIFICADO PORCENTAJE DE SIMILITUD

Habiendo sido nombrado Dra. Mirella Bermeo Garay, PhD.., tutor del trabajo de titulación

,certifico que el presente trabajo de titulación ha sido elaborado por Omar Alfredo Benitez

Troya C.C: 0922485875, con mi respectiva supervisión como requerimiento parcial para la

obtención del título de Magíster en Gestión Ambiental.

Se informa que el trabajo de titulación: “Tratamiento Secundario por medio de Lagunas de

Estabilizacion en una Industria Papelera”, ha sido orientado durante todo el periodo de

ejecución en el programa antiplagio URKUND quedando el 0% de coincidencia.

https://secure.urkund.com/view/80291406-538319-626823

DIRECTOR DE TRABAJO DE TITULACIÓN

Nombre: Ing. Martha Bermeo Garay, PhD

C.I. 0905104790

FECHA: 05 de noviembre del 2020

https://secure.urkund.com/view/80291406-538319-626823

v

CERTIFICADO DEL DIRECTOR DE TRABAJO DE TITULACION

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA MAESTRÍA EN GESTIÓN AMBIENTAL

Guayaquil, 04 de noviembre del 2020 Ing. Carlos Muñoz C., MSc Decano de la Facultad de la Facultad de Ingeniería Química Universidad de Guayaquil De mis consideraciones: Envío a Ud. el informe correspondiente a la tutoría realizada al Trabajo de Titulación

denominado “TRATAMIENTO SECUNDARIO POR MEDIO DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION

EN UNA INDUSTRIA” del estudiante OMAR ALFREDO BENITEZ TROYA, de la maestría en

GESTIÓN AMBIENTAL, indicando que ha cumplido con todos los parámetros establecidos en

la normativa vigente:

• El trabajo es el resultado de una investigación.

• El estudiante demuestra conocimiento profesional integral.

• El trabajo presenta una propuesta en el área de conocimiento (opcional según la modalidad)

• El nivel de argumentación es coherente con el campo de conocimiento.

Adicionalmente, se adjunta el certificado de porcentaje de similitud (firmada por el tutor), la

versión aprobada del trabajo de titulación, el registro de tutorías y la rúbrica de evaluación

del trabajo de titulación.

Dando por concluida esta tutoría de trabajo de titulación, CERTIFICO, para los fines

pertinentes, que el estudiante está apto para continuar con el proceso.

Atentamente,

DIRECTOR DE TRABAJO DE TITULACIÓN

Nombre: Ing. Martha Bermeo Garay, PhD

C.I. 0905104790

vi

DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y DE AUTORIZACIÓN DE LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO NO COMERCIAL DE LA OBRA CON

FINES NO ACADÉMICOS

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA MAESTRÍA EN GESTIÓN AMBIENTAL

LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO NO COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS

Yo, OMAR ALFREDO BENITEZ TROYA, con C.I. No. 0922485875, certifico que los contenidos

desarrollados en este trabajo de titulación, cuyo título es ““TRATAMIENTO SECUNDARIO

POR MEDIO DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION EN UNA INDUSTRIA” son de mi absoluta

propiedad y responsabilidad, en conformidad al Artículo 114 del CODIGO ORGANICO DE LA

ECONOMIA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACION”, autorizo la

utilización de una licencia gratuita intransferible, para el uso no comercial de la presente

obra a favor de la Universidad de Guayaquil.

_______________________________

OMAR ALFREDO BENITEZ TROYA

C.I. No. 0922485875

vii

DEDICATORIA

Dedico este gran logro en primer lugar

a mi Dios Jehová en el nombre de mi

señor Jesucristo, quien me ha

permitido vivir y alcanzar esta meta, a

mis padres y esposa quienes, con sus

consejos, esfuerzos, y cada minuto

que dedicaron para mí, fueron tan

esenciales y la principal causa o fuente

de inspiración para lograr este

objetivo, ya que aquí los merecedores

de todo merito son mis padres y

esposa.

viii

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios, a mis padres,

hermanos, novia, maestros y amigos,

quienes estuvieron a mi lado

apoyándome incondicionalmente.

A los dueños y trabajadores de la

empresa industrial productora de

papel tissue, por brindarme toda su

colaboración y facilidades para

realizar este trabajo.

Agradezco también a todas aquellas

personas que de una u otra manera

colaboraron para que se cumpla este

gran objetivo en mi vida de obtener

este Título, a todos los llevo en mi

corazón, y deseo que Dios derrame

muchas bendiciones sobre ellos y sus

familias.

ix

ABREVIATURAS

PTAR PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.

WWTP WASTE WATER TREATMENT PLANT.

TRH Tiempo de retención Hidráulica

TULSMA Texto Unificado de Legislación Secundaria del Ministerio de Ambiente

DBO Demanda Biológica de Oxigeno

DQO Demanda Química de Oxigeno

ARD Aguas Residuales Domestica

ALL Aguas Lluvias

Qmd Caudal medio diario

QMd Caudal máximo diario

Co Carga Orgánica

Cv Carga Volumétrica

Qd Caudal de diseño

EDAR Estación Depuradora de Aguas Residuales

PPM Partes Por Millon

SS Solidos Suspendidos

SST Solidos Suspendidos Totales

ST Solidos Totales

GPM Galones por minuto

1

INTRODUCCIÓN

Uno de los factores indispensables para tener una adecuada protección de las fuentes de

suministro de agua es contar con tecnologías que provean un tratamiento efectivo y adecuado al

agua residual. Con este factor, las industrias que generan residuos líquidos biodegradables pueden

considerar a las lagunas de estabilización como una opción de tratamiento, más aún si se

encuentran localizadas en climas cálidos y cuentan con disponibilidad de terrenos con

características compatibles para este tipo de sistemas. En general, las lagunas son depósitos

construidos mediante la excavación y compactación de la tierra que almacenan agua para su

tratamiento por un periodo determinado de tiempo. Las lagunas constituyen un tratamiento

alterno ya que permiten un manejo sencillo del agua residual, y la recirculación de nutrientes. Su

popularidad se debe a la simplicidad de su operación, confiabilidad, bajo costo y eficiencia

energética. Sin embargo, a pesar de su aparente simplicidad, las lagunas de estabilización son

reactores bioquímicos complejos que requieren un adecuado diseño y más que el tipo de modelo

matemático que se emplee para su diseño, es necesario tomar en cuenta las condiciones

ambientales que determinan su forma de operación.

Esta Industria papelera solucionara un problema de causar un Impacto Ambiental Negativo al

descargar su efluente, al implementar la propuesta de un tratamiento secundario mediante

lagunas de estabilización, aprovechando las extensiones de terreno existentes y las características

físicos – químicas del mismo, y siempre siendo necesario garantizar su eficiencia y sostenibilidad

a través del tiempo mediante una adecuada selección de la tecnología y operación del sistema.

2

Delimitación del problema:

La investigación de proponer un sistema de lagunas de estabilización como tratamiento

secundario de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) de una industria productora

de papel tissue va enfocado al cumplimiento y mejoramiento de parámetros de descarga de

efluentes al cuerpo de agua receptor, en este caso el rio Babahoyo, según las leyes nacionales

ambientales vigentes y de esta manera no causar ningún impacto ambiental negativo al Medio

Ambiente.

Formulación del Problema:

¿Es posible mejorar los parámetros físicos químicos de acuerdo a la legislación vigente de descarga

del efluente de una industria productora de papel tissue a cuerpos de agua dulce (Rio Babahoyo)

proponiendo que se implemente un sistema de tratamiento secundario por medio de lagunas de

estabilización aprovechando el terreno y sus características?

Justificación

Este proyecto se presenta como alternativa a los problemas surgidos a no cumplir con los

parámetros que indica la ley ambiental vigente para descargas de aguas residuales al rio

Babahoyo.

El proyecto consiste en tratar un agua residual de origen Industrial mediante la propuesta de

lagunas de estabilización, realizando un tratamiento físico-químico y microbiológico cumpliendo

con los parámetros de calidad de vertido de agua a un cuerpo receptor. Con esto se lograría

descontaminar dichas aguas y en cuanto a saneamiento ambiental esto repercutiría en la mejora

de la calidad de vida en la población aledaña a la fábrica, lo cual se lograría metabolizar las aguas

residuales de origen industrial, dando así un agua que cumpla con los parámetros de descarga a

3

cuerpos de agua dulce(Rio Babahoyo) del Anexo 1, del Texto Unificado de Legislación Secundaria

del Ministerio del Ambiente (TULSMA) AM97A.

Objeto de estudio:

El objeto de este proyecto es proponer el tratamiento secundario por medio de Lagunas de

estabilización de la PTAR de una Industria Productora de Papel Tissue para cumplir parámetros

de descarga de efluente a cuerpo de agua dulce.

Campo de acción o de investigación:

El campo de acción se basa en el tratamiento apropiado de las aguas residuales generadas por una

industria productora de papel tissue por medio de la propuesta de un tratamiento secundario a

través de la implementación de lagunas de estabilización para que cumpla parámetros de descarga

al Rio Babahoyo de acuerdo a la legislación vigente.

La minuciosa investigación radica en que las lagunas de estabilización son reactores bioquímicos

complejos que requieren un adecuado diseño y más que el tipo de modelo matemático que se

emplee para su diseño, es necesario tomar en cuenta las condiciones ambientales que determinan

su forma de operación.

Objetivo general:

Proponer un sistema de tratamiento secundario por medio de lagunas de estabilización en una

industria papelera.

4

Objetivos Específicos:

• Caracterizar la calidad del agua residual antes y después del Tratamiento primario que tiene

como PTAR, esta industria Papelera.

• Determinar todas las ecuaciones de diseño, para poder dimensionar cada laguna de

estabilización del tratamiento secundario.

• Proponer la implementación de cada laguna para cumplir los resultados de los análisis físicos

químicos del efluente en la descarga de la laguna facultativa de acuerdo a los parámetros de

calidad del agua que indica la legislación nacional vigente de descarga a un cuerpo receptor

de agua dulce (rio Babahoyo).

5

Capítulo 1

MARCO TEÓRICO

1.1. Teorías generales

Para la mira y objetivo de este proyecto de propuesta del tratamiento secundario por medio

de lagunas de estabilización se hablara del tratamiento de aguas residuales industriales, los

conceptos principales y diferentes tratamientos que puedan darse a las mismas y que serán

de criterio para el diseño del tratamiento secundario que se va a proponer en la Industria

procesadora de papel.

1.1.1. Tratamiento de Aguas Residuales

EL tratamiento de aguas residuales industriales engloba los mecanismos y procesos

implementados para tratar el agua residual producida como subproducto de actividades

industriales o comerciales. Después del tratamiento, el agua residual industrial tratada puede

ser reutilizada o desechada a una alcantarilla del sistema sanitario o a un cuerpo de agua

superficial. En la actualidad, las operaciones y procesos unitarios se agrupan entre sí para

constituir los llamados tratamientos primarios, secundarios o y terciario (o tratamiento

avanzado). (ROJAS, 2017).

FIGURA 1: Esquema general de tratamiento de aguas residuales y lodos Fuente: Manual de Operaciones de Aguas Residuales de Industria Papelera

Tratamiento

Primario

Tratamiento

Secundario

Tratamiento

Terciario Agua

Tratada Agua

Residual

Residuos

Sólidos

Tratamiento

de Lodos

6

El tratamiento primario inmiscuye el uso de operaciones físicas tales como la sedimentación

y el desbaste para la eliminación de los sólidos sedimentables y flotantes presentes en el agua

residual. El tratamiento secundario consiste en procesos biológicos y químicos los que se

emplean para eliminar la mayor parte de la materia orgánica. En el tratamiento terciario se

emplean combinaciones adicionales de los procesos y operaciones unitarias con el fin de

eliminar otros componentes, tales como el nitrógeno y el fósforo, cuya reducción con

tratamiento secundario no es significativa. (DAVID M. ROSENBERG, 2000).

La mayoría de los procesos descritos anteriormente están concebidos para el tratamiento de

la fracción liquida del agua residual. No obstante, en el proyecto de las plantas de tratamiento,

el tratamiento de los lodos obtenidos del agua residual tiene un papel de igual o mayor

importancia. (PAPELERA, 2020)

1.1.1.1. Tratamiento primario:

Contempla el uso de operaciones físicas tales como: Desarenado, mezclado, floculación,

flotación, sedimentación, filtración y el desbaste (principalmente rejas, mallas, o cribas) para

la eliminación de sólidos sedimentables y flotantes presentes en el agua residual. (387, 4 DE

NOVIEMBRE DEL 2015)

1.1.1.2. Tratamiento secundario:

Contempla el empleo de procesos biológicos y químicos para remoción principalmente de

compuestos orgánicos biodegradables y sólidos suspendidos. El tratamiento secundario

generalmente está precedido por procesos de depuración unitarios de tratamiento primario.

(TULSMA libro vi anexo 1)

7

1.1.1.3. Métodos biológicos para el tratamiento de las aguas residuales

El tratamiento biológico es un proceso que parece simple, en la superficie ya que utiliza

procesos naturales para ayudar a la descomposición de sustancias orgánicas, pero en realidad,

es un proceso complejo que se ubica en la intersección de la biología y bioquímica, y que no

es comprendido en su totalidad. Los tratamientos biológicos dependen de las bacterias,

nematodos y otros pequeños organismos que descomponen los residuos orgánicos mediante

procesos celulares normales. Las aguas residuales contienen generalmente como sustrato la

materia orgánica, compuesta por residuos, desechos y alimentos parcialmente digeridos.

También pueden contener organismos patógenos, metales pesados y toxinas. (DAILEY, 2018).

1.2 Teorías sustantivas

Lagunas de Estabilización

Este sistema, entendido como la disposición de las aguas servidas en depresiones naturales o

expresamente construidas para este fin, es un procedimiento eficiente para depurar las aguas

servidas. El tratamiento de las aguas servidas de origen domiciliar e industrial es uno de los

principales problemas que se presenta, derivado principalmente de las grandes

concentraciones urbanas. El sistema de tratamiento por lagunas, está basado en varios tipos

de lagunas conectadas en serie, en paralelo, o en una combinación de ambas, se le conoce, en

algunas zonas de habla hispana como lagunaje, en otras zonas se les denomina balsas, a

continuación veremos el esquema de una depuradora por Lagunaje. (ROJAS, 2017)

8

FIGURA 2: Esquema de depuradora por lagunaje

Fuente: (GUILLEN, 2018)

Una laguna de estabilización es, básicamente, una excavación en el suelo donde el agua

residual se almacena para su tratamiento por medio de la actividad bacteriana con acciones

simbióticas de las algas y otros organismos. Cuando el agua residual es descargada en una

laguna de estabilización se realiza en forma espontánea un proceso de autopurificación o

estabilización natural, en el que tienen lugar fenómenos de tipo físico, químico y biológico.

(GUILLEN, 2018)

1.2.1. Fabricación de papel tissue

Descripción General de una planta papelera

La planta de manufactura y conversión de papel Tissue posee un área de 127.300 m2

aproximadamente. Datos de Producción: La Empresa parte de un proceso de 60 toneladas

diarias de materia prima (papel reciclado) nacional o importado, produce un promedio de 40

toneladas de papel y para lo cual necesita un consumo de agua de 50 m3/Tonelada, por lo

tanto utilizara 2000 m3/día. (PAPELERA, 2020)

9

FIGURA 3: Plano de una Planta Industrial Productora de Papel Tissue

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

1.2.2. Descripción del proceso productivo para la fabricación de papel

La Industria Papelera se dedicará a la fabricación de papeles absorbentes (Higiénico, Servilletas

y Toallas). (PAPELERA, 2020)

Fabricación de papeles absorbentes (higienico, servilletas y toallas).

Donde sus actividades se dividen en:

Manufactura

El área de manufactura está compuesta por 2 secciones:

1) Preparación de pasta.

La materia prima que utiliza para la fabricación de papeles higiénicos, servilletas y toallas es

material de archivo que se generan en oficinas e instituciones, libros, revistas y todo tipo

de material reciclado que sea proveniente de pasta química, existe un pequeño porcentaje

que se utiliza de los materiales reciclados nombrados que provengan de pulpa mecánica y

virgen o celulosa blanqueada (PAPELERA, 2020)

10

La presentación de esta materia prima llega a la planta compactada en pacas o fardos y con

las especificaciones solicitadas. (PAPELERA, 2020)

PROCESO CONVEYER

Estas pacas son enviadas a un Conveyer (transportador) en la cual se colocan varias pacas

para que sean llevados al Pulper de Alta Consistencia

PULPER HELICO DE ALTA CONSISTENCIA –

Del conveyer caen las pacas en este pulper en la cual se agrega agua hasta lograr

desagregar la materia prima al 18 % de consistencia, este pulper hélico desagrega el

material por fricción hasta volverlo pasta y tiene una ventaja muy importante que al

hacerlo por fricción todo cuerpo extraño que no es fibra como plástico telas etc., el tiempo

de batido que se toma en desagregar el material es de 25 minutos luego es vaciado

a un equipo llamado Dumpin Poire (PAPELERA, 2020)

DUMPING POIRE.-

En este equipo también conocido como pera es vaciado lo que viene del pulper hélico con el

propósito de retener todo cuerpo extraño mayor a 4 mm que tienen los agujeros de este equipo

la cual por medio de una bomba traslada la pasta hasta el Liquid Ciclon. (PAPELERA, 2020)

Liquid ciclon automatico.-

Este equipo por centrifuga y diferencia de peso específico logra desechar todos los materiales

menores a 4 mm que lograron pasar por el Dumping Poire, el aceptado es enviado a un tanque

de almacenamiento donde se mantienes agitando la pasta continuamente para mantener

homogénea la pasta, de aquí es bombeado a un equipo llamado Screenone. (PAPELERA, 2020)

11

SCREENONE.-

Este equipo es uno de los equipos que el proveedor Kadant Lamort lo tiene recién en

el mercado logrando altas eficiencias en la limpieza de la pasta y reemplazando a 4 equipos,

este equipo que tiene un canasto de ranuras de 35 milésimas de pulgada opera a una

consistencia del 3,5 % y logra detener todo cuerpo extraño en 3 pasos que tiene este

equipo, el rechazo se va al efluente y el aceptado es enviado a las Celdas de Destintados

presurizados. (PAPELERA, 2020)

Celdas de destintados presurizadas mak-c.

Estas celdas de destintados que tienen 4 pasos logra extraer toda la tinta que

contiene la pasta dejándola totalmente blanca, el rechazo es enviado a un Clarificador donde

el agua clarificada retorna al proceso y los lodos que se generan son enviados a una prensa

de lodos donde posteriormente estos lodos prensados son enviados con volquetas al relleno

sanitario, el aceptado de estas celdas es enviado al DNT lavador de pasta. (PAPELERA, 2020)

DNT LAVADOR ESPESADOR.-

La pasta que viene de las celdas de destintado es enviado al DNT el cual primero lo

espesa al 8 % ya que viene solo con 1 %, este DNT es un lavador de pasta el cual logra sacar

alrededor del 85 % de cenizas que la pasta contiene ya que por ser un material reciclado la

materia prima contiene un relleno llamado caolín que este equipo debe sacarlo porque

no es fibra, luego esta pasta es llevada a un equipo llamado Heating Screw. (PAPELERA, 2020)

HEATING SCREW.-

La pasta que viene del DNT llega a este equipo con el fin de proceder a un blanqueo

reductivo el cual se agrega un producto para mejorar la blancura de la pasta, en este

equipo la consistencia se mantiene alrededor de 8 %, tener un proceso de blanqueo en el

sistema nos da un ahorro importante ya que con material reciclado podemos mejorar

12

blancura en el terminado de la hoja y minimizar el uso de pulpa virgen la cual es una

materia prima mucha más cara además que tenemos que importarla. (PAPELERA, 2020)

Torre pulmón.-

La pasta llega a esta torre pulmón el cual nos permite tener un stock en el proceso de

hasta 2 horas y mantiene una consistencia del 8 al 10 %.. (PAPELERA, 2020).

Tanque de mezcla y Tanque de Maquina

De la torre pulmón es enviado la p a s t a al tanque de mezcla bajando la consistencia a

3,5% para luego pasarla a la tina de máquina donde la pasta está lista para ser enviada al

Refinador. (PAPELERA, 2020)

REFINACION. -

La pasta al 3,5 % de consistencia es enviada a la sección de refinación donde la pasta por

medio de unos segmentos de cuchillas logra cepillar y homogenizar la fibra para que esté

lista para ser enviada a la sección de Máquina de Papel. ( P A P E L E R A , 2 0 2 0 )

2) MAQUINA DE PAPEL.

APROACH FLOW.-

A esta sección llega la pasta refinada al 3,5 % de consistencia y pasa por un Depurador

presurizado el cual tiene un canasto de 35 milésimas de pulgada a una consistencia del 1 % ,

el rechazo es enviado a una Zaranda Vibratoria donde cierne esta pasta y lo aceptado lo envía

al Silo de agua blanca y el rechazo se va al efluente, el aceptado del Depurador es enviado a

la Bomba Fan Pump la cual por caudal y presión homogeniza la pasta a una consistencia de

0,2 % y lo envía a la caja de entrada presurizada de la máquina de papel donde por medio de

un labio inferior sale la pasta directamente al Formador donde inmediatamente se produce

una extracción de agua rápida para pasarla a una malla sin fin que la lleva al área de fieltros

13

donde lo lleva a la prensa contra el Yankee donde por presión contra el secador exprime la

hoja y la pasa al Secador Yankee la cual la superficie es calentado con vapor y seca el papel

sacándolo con una humedad del 5 % , luego de pasar por la superficie del Secador Yankee

por medio de una cuchilla crepadora despega la hoja del secador y la lleva a enrollarse en el

Pope Reel donde comienza a formarse el Jumbo Roll cuyo ancho de 2,75 metros y su

diámetro es de 2 metros .

Estos Jumbos luego de obtener el diámetro pasan a embalarse con Strech Film para luego

ser almacenados y posteriormente enviados a la Línea de Rollos PCMC para su conversión a

rollos. (PAPELERA, 2020).

Sección Rebobinadora.-

En esta sección se la utiliza para satisfacer la demanda de los anchos y diámetros de la

servilleteras, normalmente se cortan en múltiplos del ancho de la bobina madre, también se

la utiliza para satisfacer pedidos de clientes que requieren otros anchos en higiénicos además

para hacer el rollo triple hoja se requiere hacer un Jumbo Roll de doble hoja.

La mayoría de los Jumbos Roll serán utilizados por el área de conversión tanto para higiénico,

servilletas y toallas. (PAPELERA, 2020)

1.2.3. Generación de Aguas residuales en el proceso

De acuerdo al proceso ya mostrado de la Industria Papelera ahora se presenta los puntos

del proceso en donde se generan aguas residuales mediante el siguiente esquema de

diagramas de cajón, las cuales irán directamente a la PTAR de la misma como se muestra

en la figura 4. ( P A P E L E R A , 2 0 2 0 )

14

15

16

FIGURA 4: Diagramas de cajón de Proceso de preparación de pasta


17

En esta primera parte del proceso vemos todos los puntos donde se generan aguas

residuales y esta parte del proceso se conoce como preparación de pasta, en la cual se

generan aproximadamente 40 m3/dia para una producción de 40 toneladas diarias de papel

Tissue a continuación veremos la otra parte del proceso donde se generan aguas residuales

como se muestra en la figura 5. ( P A P E L E R A , 2 0 2 0 ) .

FIGURA 5: Diagrama de cajón de proceso de fabricación jumbo

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue.

18

El 70% de agua residual se genera en el proceso de preparacion de pasta, y 30% en maquina

de papel, los demas desechos generados son alamacenados y gestionados de acuerdos a las

normativas legales vigentes para su disosicion final.

1.2.4. Sistema de tratamiento de Aguas Residuales de la Industria de Papel

Tissue

El sistema de tratamiento de las aguas residuales Industriales de la Planta Industrial

productora de Papel Tissue se realiza por medio de su PTAR que describiremos a continuación.

1.2.5. Equipos e Implementos de la Planta de Tratamiento

La planta de tratamiento de aguas residuales de esta planta industrial consta con los

siguientes equipos para realizar su tratamiento primario como se muestra en la Tabla 1.

( P A P E L E R A , 2 0 2 0 )

CANTIDAD EQUIPO FOTOGRAFÍA

1 Prensa de lodo

1 Clarificador Poseidón

1 Bomba Poisepump

19

1 Bomba para el tanque

homogenizador

1 Agitador

1 Bomba del tanque de lodos

1 Bomba para el tanque

Clarificador

1 Motor reductor para la prensa

de lodos

2 Motor reductores para mover

las paletas del Poseidón

20

1 Bomba dosificadora de

coagulante

1 Bomba dosificadora de

floculante

1 Motor del agitador de

floculante

1 Panel Eléctrico de Control de la

Planta de Tratamiento

1 Tanque Homogenizador

1 Tanque de lodos

1 Tanque de agua clarificada

21

1 Tolva volumétrica

1 Tanque de preparación de

floculante

1 Tanque de almacenamiento de

floculante

TABLA 1: Equipos e Implementos de PTAR Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

1.2.6. Descripción del Tratamiento Primario

El tratamiento primario de aguas residuales de la planta de papel tisú, consiste en tres

operaciones unitarias: desbaste, homogenización de caudales y clarificación.

Adicionalmente existe se tratan los lodos generados en el tratamiento primario para reducir

su contenido de agua. (ROJAS, 2017), como se muestra en la figura 6.

FIGURA 6: Esquema de Tratamiento Primario de Aguas Residuales y Lodos de Industria Papelera Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

Desbaste Homogenización

de Caudales Clarificación

Agua

Clarificad

a

Agua

Residual

Lodos Tratamiento

de Lodos Desechos

Sólidos

TRATAMIENTO PRIMARIO DE AGUAS

RESIDUALES

22

1.2.7. Desbaste

La operación de desbaste como se muestra en la figura 7, es la primera operación unitaria

que tiene lugar en la planta de tratamiento de aguas residuales. Para esto se tienen rejillas

con aberturas de tamaño uniforme, que se utilizan para retener los sólidos gruesos

existentes en el agua residual. Esta operación tiene lugar previo a la recolección del agua

residual en la cisterna de recepción, y no solo reduce la carga contaminante del agua a la

entrada sino que permite preservar los equipos como conducciones, bombas y válvulas,

frente a los depósitos y obstrucciones provocados por los sólidos, que habitualmente

pueden ser muy fibrosos: tejidos, papeles, etc. ( R O J A S , 2 0 1 7 )

FIGURA 7: Operación de desbaste del tratamiento primario de aguas residuales de Industria papelera Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

1.2.8. Homogenización de Caudales

La homogenización como se muestra en la figura 8, permite amortiguar las variaciones de

caudal de las aguas residuales generadas en la planta. De esta forma se garantiza un caudal

de aguas residuales constante hacia el proceso de clarificación.

Homogenización

de Caudales

REJILLAS

Desechos

Sólidos

Agua

Residual

23

FIGURA 8: Operación de Homogenización de caudales del Tratamiento primario de Industria Papelera


El proceso de homogenización se compone de una cisterna de recepción de aguas residuales,

bombas de transferencia de aguas residuales y el tanque ecualizador donde se efectúa la

homogenización de caudales, los parámetros se muestran en la tabla 2.

El tanque ecualizador tiene una capacidad de 200 m3, lo cual representa un tiempo de

retención de 1.9 horas. Este tanque tiene un agitador horizontal para mantener su contenido

bien mezclado para la sedimentación de sólidos y prevenir malos olores. (ROJAS, 2017).

Parámetro Valor

Presión de Operación, P Atmosférica

Volumen de almacenamiento, V 200 m3 52800 Gal

Diámetro de Tanque, D 7 m 23 pies

Altura de Tanque, H 6 m 20 pies

Flujo de entrada, Qin 104 m3/h 460 GPM

Tiempo de retención, t 1.9 h 115 min

TABLA 2: Datos de Tanque Ecualizador


Clarificación

CISTERNA DE RECEPCIÓN

Desbaste

TANQUE ECUALIZADOR

24

1.2.9. Clarificación

El proceso de clarificación del agua residual industrial de la planta consiste en un Sistema de

Flotación por Aire Disuelto. (DAF) horizontal rectangular con sus equipos periféricos y el

tanque de almacenamiento de agua clarificada. Como resultado de esta operación se obtiene

agua clarificada y lodos, como se muestra en la figura 9. (PAPELERA, 2020)

FIGURA 9: Operación de clarificación del Tratamiento primario de aguas residuales

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue 1.2.10. Parámetros de Control del agua Clarificada En la Tabla 3 se muestran los parámetros del agua clarificada vs lo que admite el equipo.

Parámetro Valor Limite Permisible del Equipo

Ph 7,2 6-9

Temperatura 42 °C 35-45 °C

Sólidos Suspendidos Entrada 6540 mg/l 10.000 mg/l

Sólidos Suspendidos Salida 86 mg/l 100 mg/l

TABLA 3: Datos de Agua Clarificada


Agua

Clarificada

TANQUE DE AGUA CLARIFICADA

Homogenización

de Caudales

Tratamiento

de Lodos

CLARIFICADOR

Coagulante Floculante

COAGULACIÓN Y FLOCULACIÓN

25

1.2.11. Descripción del Tratamiento de Lodos En el tratamiento de lodos se reduce la cantidad de agua contenida en los lodos generados en

la planta. El tratamiento consta de un tanque de almacenamiento de lodos, la bomba de

transferencia de lodos y el filtro banda para lodos, como se muestra en la figura 10. (ROJAS, 2017)

FIGURA 10: Descripción de tratamiento de Lodos


El filtro banda es un equipo de deshidratación de alimentación continua que emplea los

principios de condicionamiento químico, drenado por gravedad y aplicación mecánica de

presión para deshidratar los lodos.

Primero el lodo es introducido en una sección de drenaje por gravedad que le permite al lodo

espesarse. En algunas unidades esta sección es provista con asistencia de vacío, lo que

incrementa el drenaje y puede ayudar a reducir los olores. Luego de la sección de drenaje por

gravedad, presión se aplica en la sección de presión, donde el lodo es comprimido entre

bandas de tela porosas opuestas. La compresión y fuerzas cortantes generan la liberación de

cantidades adicionales de agua del lodo. Los lodos deshidratados son removidos de las bandas

por medio de cuchillas raspadoras, los parámetros se muestran en la tabla 4.

Lodos

TANQUE DE AGUA

CLARIFICADA

Clarificación

FILTRO BANDA

26

Parámetro Valor

Marca KLEIN

Modelo BS20

Presión de Operación, P Atmosférica

Porcentaje de sólidos en el lodo de entrada, %Slodoin 3-5% DS

Porcentaje de sólidos en el lodo de salida, %Slodoout 30-35% DS

TABLA 4: Datos de Prensa de lodos


1.2.12. Fundamentación Legal

ANEXO 1 DEL LIBRO VI DEL TEXTO UNIFICADO DE LEGISLACIDN SECUNDARIA DEL

MINISTERIO DEL AMBIENTE: NORMA DE CALIDAD AMBIENTAL Y DE DESCARGA DE

EFLUENTES AL RECURSO AGUA

NORMA DE CALIDAD AMBIENTAL Y DE DESCARGA DE EFLUENTES: RECURSO AGUA

Registro Oficial -- Edición Especial Nº 387 - Miércoles 4 de noviembre de 2015

Normas generales para descarga de efluentes a cuerpos de agua dulce

5.2.4.1 Dentro del límite de actuación, los municipios tendrán la facultad de definir las cargas

máximas permisibles a los cuerpos receptores de los sujetos de control, como resultado del

balance de masas para cumplir con los criterios de calidad para defensa de los usos asignados

en condiciones de caudal crítico y cargas contaminantes futuras. Estas cargas máximas serán

aprobadas y validadas por la Autoridad Ambiental Nacional y estarán consignadas en los

permisos de descarga. Si el sujeto de control es un municipio, este podrá proponer las cargas

máximas permisibles para sus descargas, las cuales deben estar justificadas técnicamente; y

serán revisadas y aprobadas por la Autoridad Ambiental Nacional. (TULSMA libro vi anexo 1)

27

5.2.4.2 La determinación de la carga máxima permisible para una descarga determinada se

efectúa mediante la siguiente relación desarrollada a través de un balance de masa, en el

punto de descarga, en cualquier sistema consistente de unidades: (TULSMA libro vi anexo 1)

Qe.Ce= (Qe+Qr) Cc- QrCr

En donde:

▪ Ce = concentración media diaria (del contaminante) máxima permitida en la descarga

(o efluente tratado), para mantener el objetivo de calidad en el tramo aguas abajo de

la descarga, en condiciones futuras.

▪ Cc = concentración media diaria igual al criterio de calidad para el uso asignado en el

tramo aguas abajo de la descarga.

▪ Cr = concentración del contaminante en el tramo aguas arriba de la descarga, cuyo

valor debe ser menor que la concentración que el criterio de calidad. (TULSMA libro vi

anexo 1)

▪ Cc. Qr = caudal crítico de cuerpo receptor, generalmente correspondiente a un período

de recurrencia de 10 años y siete días consecutivos o caudal con una garantía del 85%,

antes de la descarga o caudal ambiental. (TULSMA libro vi anexo 1)

▪ Qe = Caudal de la descarga en condiciones futuras (generalmente se considera de 25

años, período que es el utilizado en el diseño de las obras de descontaminación).

(TULSMA libro vi anexo 1)

5.2.4.3 Ante la inaplicabilidad para un caso específico de algún parámetro establecido en la

presente norma o ante la ausencia de un parámetro relevante para la descarga bajo estudio,

la Autoridad Ambiental Nacional deberá establecer los criterios de calidad en el cuerpo

receptor para los caudales mínimos y cargas contaminantes futuras. La carga máxima

permisible que deberá cumplir el sujeto de control será determinada mediante balance de

28

masa del parámetro en consideración. La Entidad Ambiental de Control determinará el

método para el muestreo delcuerpo receptor en el área de afectación de la descarga, esto

incluye el tiempo y el espacio para la realización de la toma de muestras. (TULSMA libro vi

anexo 1)

5.2.4.4 Para el caso en el cual el criterio de calidad es la concentración de bacterias, la

correspondiente modelación bacteriana es de carácter obligatorio, como parte de un Plan

Maestro de Control de la Contaminación del Agua. (TULSMA libro vi anexo 1)

5.2.4.5 En los tramos del cuerpo de agua en donde se asignen usos múltiples, las normas para

descargas se establecerán considerando los valores más restrictivos de cada uno de los

parámetros fijados para cada uno. (TULSMA libro vi anexo 1)

5.2.4.6 En condiciones especiales de ausencia de estudios del cuerpo receptor, se utilizarán

los valores de la TABLA 9 de limitaciones a las descargas a cuerpos de agua dulce, con el aval

de la Autoridad Ambiental Competente. Las concentraciones corresponden a valores medios

diarios. (TULSMA libro vi anexo 1)

5.2.4.7 Los lixiviados generados en los rellenos sanitarios cumplirán con las normas fijadas

considerando el criterio de calidad de acuerdo al uso del cuerpo receptor. Adicionalmente, los

límites máximos permisibles para descarga de estos lixiviados a cuerpos de agua, se regirán

conforme a la normativa ambiental emitida para el efecto. (TULSMA libro vi anexo 1) mostrada

en el ANEXO 1 de este documento.

1.3. Referentes empíricos

Debido a la investigación realizada sobre el sistema de lagunas de Estabilización en lo que

respecta al tratamiento secundario de aguas residuales de una Industria procesadora de papel

Tissue, se citan los siguientes estudios:

29

Ana María Rojas Aguirre y Jorge Amusquivar Fernández, Realizaron el diseño de un

Tratamiento de aguas residuales por Lagunas de Estabilización para la Población de Sacaca,

debido a que es una de las pocas poblaciones que dispone de un sistema de depuración de

aguas residuales como es el tanque Imhoff, sin embargo de acuerdo a evaluación realizada en

el sistema de depuración existente se observa que no cumple con el objetivo previsto y

requiere de un tratamiento secundario. (Aguirre, 2017)

Luis Gustavo Grefa Vegay realizó una investigación sobre el rediseño en la planta de

tratamiento de aguas residuales del Centro de Faenamiento Municipal de Orellana, Provincia

de Orellana.” (VEGAY, 2014)

Eduardo Fernández Mayo Peternell Realizo el Proyecto de ejecución de la Planta de

Tratamiento de Aguas Residuales para la localidad de Xochiapa – Mexico. (FERNANDEZ, 2014)

Báez Tejada, Napoleón, Toscano Pozo, y Jhoana Gabriela, realizaron un diseño de lagunas de

oxidación para tratamiento de aguas residuales generadas en “El campamento” de la empresa

Triboilgas ubicado en el cantón El Coca, su objetivo fue diseñar lagunas de oxidación para el

tratamiento de las aguas grises y negras que contaminan el recurso agua con la presencia de

parámetros fuera de norma. (Báez Tejada, 2014).

30

Capítulo 2

MARCO METODOLÓGICO

2.1. Metodología:

La Metodología para la propuesta del tratamiento secundario por medio de Lagunas de

Estabilización es cuantitativa - deductivo, se realizara en las siguientes FASES:

2.1.1. Fase de recopilación de información

Recolectar toda la información sobre el análisis de caracterización de aguas en el sistema

actual de la PTAR de la Industria productora de Papel Tissue, para lo cual manejaremos dos

fuentes de información:

Fuentes primarias.- Constituirán aquellos datos que se tomaran directamente de la fuente

de investigación, como en este caso serán los datos de campo porque se toman directamente

del área de trabajo, para la cual se utilizara técnicas analíticas cualitativas y cuantitativas para

la recolección de datos como es la muestra de agua, parámetros físicos y químico tomados de

la fuente.

Fuentes secundarias.- Constituirán aquellos datos que se tomaran de otras fuentes que no

sean las primarias como textos, revistas, leyes, estadísticas, información impresa relativa a la

empresa, registros de las actividades y relacionándose la fundamentación en: teórica y legal.

2.1.2. Fase de Diseño del Tratamiento Secundario.

Una vez teniendo los parámetros de caracterización del agua del efluente, más otros datos

cualitativos y cuantitativos, se procederá al respectivo diseño y cronograma de la propuesta de

31

las Lagunas de Estabilización como tratamiento secundario para las agua industriales de una

fábrica de papel tissue.

2.1.3. Fase de elaboración de la Propuesta

Establecer la propuesta de las lagunas de estabilización para que se cumplan todos los

parámetros establecidos en la legislación ambiental en lo que se refiere a las descargas al

cuerpo hídrico.

2.1.4. Fase de validación Comparar la caracterización del agua en otras industrias papeleras, en tanto del afluente como

de efluente por medio de muestras tomadas en la descarga, las mismas que fueron analizadas

en laboratorios acreditados para evidenciar la calidad del agua anterior y posterior del

tratamiento secundario, con los parámetros exigidos por la legislación ambiental vigente en lo

que respecta a límites de descarga a cuerpos de agua dulce y la cual se muestra en el ANEXO

1 de este documento.

2.2. METODO Teóricos y empíricos

De acuerdo a los puntos expuestos en la metodología presento lo siguiente:

Para la toma de muestra se realizaran los respectivos procedimientos internos en Laboratorio

de la Industria productora de papel Tissue y los cuales son descritos en el ANEXO 2.

Se tomaron las muestras del efluente para ser analizadas con un laboratorio externo

acreditado por la OAE y así obtener los resultados.

32

Cabe Indicar que la toma de muestra se la hace en presencia de los responsables de llevar el

seguimiento de respectivos análisis para establecer la veracidad y validación del

procedimiento y no incurrir en errores.

A continuación se presenta el registro fotográfico de la operación de la figura 11 a la 13.

Registro fotográfico:

FIGURA 11: Foto de Toma de muestra 1 del Efluente de la PTAR Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

FIGURA 12: Foto de muestra 2 del Efluente de la PTAR Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

33

FIGURA 13: Foto de muestra recogida del efluente de la PTAR Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

2.3. Premisas o Hipótesis

Con los datos de la caracterización del agua del efluente, más otros parámetros y datos se

realizará la propuesta de un tratamiento secundario por medio de lagunas de estabilización

para cumplir parámetros de descarga a cuerpos hídricos de acuerdo a la legislación ambiental

nacional vigente, presentada en la fundamentación legal de este documento.

2.4. Universo y muestra

Se procederá a realizar muestras en la descarga directa del Efluente de la PTAR, los análisis

serán Físicos - Químicos – Biológicos, con los parámetros establecidos para su estudio, las

muestras se tomaran en diferentes sitios cumpliendo el protocolo para poder ser analizadas

de manera correcta según la normativa de los laboratorios seleccionados, que en este caso

serán los siguientes laboratorios:

Laboratorio Grupo Químico Marcos y Laboratorio PSI

34

2.5. Gestión de datos

Con esta propuesta se espera obtener los parámetros que se encuentran fuera de rango de

acuerdo a la legislación Ambiental Ecuatoriana en los análisis físicos – químicos - Biológicos,

los cuales se realizarian en laboratorios acreditados externos ya mencionados y así mismo

internamente, evaluando la eficiencia y efectividad del tratamiento secundario propuesto ,y

en comparación con los datos de otras planta papeleras que trabajan.

35

Capítulo 3

RESULTADOS

3.1. Antecedentes de la unidad de análisis o población

La planta industrial de papel Tissue de la cual proceden las aguas cuenta con un proceso de

tratamiento primario y el cual fue descrito en el capítulo anterior de este documento y se

realizaron los respetivos análisis de las muestras de descarga al cuerpo hídrico receptor.

Una vez obtenidos los resultados se realiza una matriz con las fechas correspondientes de cada

uno de los parámetros analizados en la Tabla 5, indicando que los límites máximos permisibles

son tomados del acuerdo ministerial n° 097a edición especial año II n-387, 4 de noviembre

2015 – Tabla 9 mostrada en el ANEXO 1 del presente documento.

TABLA 5: Datos de la caracterización de las aguas residuales de Industria Papelera Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

Los certificados de análisis pueden verlos en el Anexo 3 del presente documento.

La propuesta se realizará de acuerdo a los datos obtenidos en los parámetros Físicos,

químicos, biológicos y a los otros parámetros de diseño necesarios.

36

3.2. Diagnostico o Estudio de Campo Para la elaboración del diagnóstico o estudio de campo se ha tomado diferentes

resultados de las muestras seleccionadas, y el cual serán de mucha importancia para la

elaboración del diseño del tratamiento secundario a través de lagunas de estabilización.

3.2.1. Recopilación de Información Una vez teniendo los parámetros de descarga de la PTAR, de acuerdo a los resultados

de la tabla 5 y como se muestra a continuación en la Tabla 6:

TABLA 6: Datos Principales de la Caracterización de las aguas residuales de la Industria Papelera


De donde sacamos las gráficas comparativas mostradas en la figura 14 a la 16:

FIGURA 14: Grafica DBO vs Parámetros de Legislación


37

FIGURA 15: Grafica DQO vs Parámetro de Legislación


FIGURA 16: Grafica SST vs Parámetro de Legislación


También se analizó los parámetros a través de todo el proceso identificando cada

punto de muestreo de la siguiente manera como se muestra en la tabla 7 y Tabla 8,

donde las unidades están en mg/l a continuación para todos los parámetros químicos:

38

TABLA 7: Descripción de punto de muestreos


39

TABLA 8: Matriz de Resultados de los diferentes puntos de muestreo del proceso


El Efluente de la PTAR es descargado al Rio Babahoyo mediante un canal donde

desembocan las aguas provenientes del tratamiento primario con la siguiente

caracterización mostrados en la Tabla 9.

Parámetros Valores Limite permisible

Solidos Suspendidos Totales 22 130 mg/l

Demanda Química de Oxígeno 514 200 mg/l

Demanda Bioquímica de Oxígeno 269 100 mg/l

TABLA 9: Caracterización del Efluente del PTAR


Donde estos parámetros no cumplen con los establecidos por el Ministerio de Ambiente

Ecuatoriano en el Registro Oficial - Edición Especial Nº 387, para que sean descargados

a un cuerpo receptor de agua dulce, para lo cual se elaborara una propuesta de un

tratamiento Secundario por medio de lagunas de estabilización. (387, 4 DE NOVIEMBRE

DEL 2015)

3.2.2. Diseño del Tratamiento Secundario Se requiere diseñar un sistema de tratamiento de aguas residuales secundario para un

afluente de las siguientes características donde los límites permisibles son establecidos

40

por el Ministerio de Ambiente Ecuatoriano en el Registro Oficial - Edición Especial Nº

387 mostrados en la Tabla 10:

PARAMETRO NOTACION UNIDAD EFLUENTE LMP

CAUDAL Q m3/día 2500 N/A

SOLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES SST mg/l 22 130

DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO

DBO mg/l 269 100

DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO DQO mg/l 514 200

TABLA 10: Caracterización del agua que sale del tratamiento primario Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

NOTACION:

𝑺𝒊= Concentración de la DBO del Afluente, mg/l 𝑺𝒆= Concentración de la DBO del Efluente, mg/l 𝑪𝒗=Carga orgánica Volumétrica, g/m3.d 𝐓 = Temperatura ambiente media del mes más frio, °C V= Volumen total del líquido contenido dentro de la laguna, 𝑚3 Q = Gasto de agua, 𝑚3 h= Profundidad de la laguna, m 𝑨𝒏 =Area neta, 𝑚2

Índice de biodegradabilidad del agua residual

Una aproximación cuantitativa de la biodegradabilidad de un efluente va a estar dada

por la relación de la demanda bioquímica de oxígeno a la demanda química de oxígeno.

De este índice se tiene una referencia acerca de la biodegradabilidad de un efluente

determinado. Así se tiene que, cuando: (DQO/DBO5) < 2.5 es un efluente o compuesto

altamente biodegradable, pudiéndose utilizar sistemas biológicos como fangos activos,

lechos bacterianos, o lagunas de estabilización. Y cuando 2.5 < (DQO/DBO5) < 5 es

medianamente biodegradable siendo recomendable el empleo de lechos bacterianos.

todas las ecuaciones que se mencionan en los calculos posteriore y relaciones aplicadas

pertenecen a Conagua del diseño de Lagunas de tratamiento para aguas residuales.

(CONAGUA, 2014)

41

Calculo de biodegradabilidad (factibilidad de tratamiento por lagunas de estabilización) DQO

DBO5=

514

269=1,91 ∴

DQO

DBO5 < 2,5

Por lo tanto de la caracterización del efluente del proceso primario, se concluye que es

factible complementar el proceso con un Sistema de lagunas de estabilización.

(CONAGUA, 2014)

Configuración del sistema

Para este sistema de tratamiento se plantea un proceso de dos lagunas:

Laguna anaerobia + Laguna Facultativa

FIGURA 17: Sistema de Lagunaje a Implementarse Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

Laguna Anaerobia

Cálculo de la carga orgánica volumétrica para una temperatura ambiente media del mes

más frío de 16°C. Aplicando la ecuación de Mara – Pearson. (Cruz, 2014), y también los

modelos establecidos en Conagua.

CV = 20.T – 100

CV = 220𝑔

𝑚3𝑑

Porcentaje de Remoción %R=2T+20=52%

42

Para Calcular el Volumen aplicamos:

V=Si.Q

CV

V=(269)(2500)

220 = 3057 m3

Los factores que hay que tener en cuenta al proyectar una laguna anaerobia son

fundamentalmente los aspectos de conservación del calor, sedimentación de materia

en suspensión y almacenamiento de fangos. Considerando los mecanismos

responsables de la degradación anaerobia y las variables ambientales que influyen sobre

ellos, por esta razón las lagunas pequeñas, profundidad media a alta y tiempos cortos

de residencia es el diseño normal en la mayoría de los países, especialmente como

depuración. (Conagua)

Por los factores mencionados daremos una altura de 4.5m de donde con este dato calculamos el área superficial:

𝐴𝑛 =𝑉

ℎ=

3057

4,5= 680𝑚2

Considerando una relación largo / ancho de la laguna X=3 se tiene:

3 =L

W

L = 3W An = L. W = 3W2 An = X. W

W = √An

X= √

680

3= 15 m

L = W . X =(3)(15)= 45m

43

Calculamos la carga superficial:

Csp =QSi

An

Csp =(2500)(269)

680

Csp =989g

m2d⁄

Estimando una remoción de la DBO5 del 52% como se establece en las ecuaciones de

Mara – Pearson para este tipo de lagunas tenemos:

Se=269 − (0.52)(269)= 129 mg/l

Se= 129 mg/l

El tiempo de retención hidráulica es de:

τ =V

Q=

3057

2500= 1,22dias ≅ 2 dias

Este tiempo está acorde con lo establecido para lagunas anaeróbicas. (CONAGUA, 2014)

Laguna Facultativa

Las ecuaciones de diseño son tomadas del manual de Conagua.

Carga Superficial de diseño para T=16°C

CS = 250. (1,08)T−20 = 250. (1,08)16−20 = 183,75 KgDBO

ha. d

Estimación de la carga removida de la laguna CST = 0.8063Cs + 7.67 = (0.8063)(183.75) + 7.67

44

CST = 155.8 KgDBO

ha.d

Calculamos el área de la laguna

𝐴𝑛 =𝑆𝑖𝑄

1000𝐶𝑆

𝐴𝑛 =(129 )(2500)

1000(183.75)

A n= 1.755 ha = 17550 m2 Calculamos la carga superficial:

𝐶𝑠𝑝 =𝑄𝑆𝑖

𝐴𝑛

𝐶𝑠𝑝 =(2500)(129)

17550

𝐶𝑠𝑝 =18.4𝑔

𝑚2𝑑⁄

Estimare una profundidad de 2m para esta laguna, ya que esta medida es considerada

según los modelos hechos en zonas climáticas similares a la de este diseño.

𝑉 = 𝐴. ℎ = (17550)(2) = 35100𝑚3

Para calcula el largo y el ancho hacemos el mismo procedimiento que en el diseño de la

laguna anaerobia, donde la relación largo ancho será de 3.

𝑊 = √𝐴𝑛

𝑋= √

17550

3= 76.5 𝑚

L = W . X =(76.5)(3)= 229,5m

45

El tiempo de retención hidráulica, donde e es la tasa de evaporación neta de 4 mm/d según estudios realizados en zonas climáticas similares a la de esta laguna, de tal modo calculamos:

𝜏 =2𝐴ℎ

2𝑄 − 0.001𝐴𝑒=

2(17550)(2)

(2)(2500) − 0.001(17550)(4)= 14𝑑𝑖𝑎𝑠

Estimando una remoción de la DBO5 del 50% como se establece en las ecuaciones de

Mara – Pearson y los estudios realizados en zonas climáticas similares para este tipo de

lagunas tenemos:

Se=129 - (0.50)(129)= 64.5 mg/l

Sistema de bombeo

De acuerdo al caudal tiempos de retención de las lagunas se seleccionaron las siguientes

bombas para la descarga del Efluente al Cuerpo de agua dulce como receptor:

3 bombas de 22 HP con motor a Diésel, con turbina 6” MOD SL -150 B con Turb. SL-

150, con mangueras 6” Flexibles

46

CAPITULO 4

DISCUSIÓN

4.1. Contrastación empírica

Una vez diseñada la propuesta del sistema de tratamiento secundario por medio de

lagunas de estabilización de la Industria productora de papel tissue, podemos evidenciar

en otras plantas papeleras que tienen este sistema secundario, que las mismas

funcionan y desarrollan su trabajo de remoción y biodegradación de la materia orgánica,

llegando a cumplir parámetros de DBO5 y DQO, para lo cual se presentan los informes

de resultados de análisis, con los datos tabulados en la Tabla 11:

TABLA 11: Caracterización del Efluente de descarga del Sistema de Lagunaje Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

47

Por lo tanto vemos que es eficiente el sistema de tratamiento secundario de aguas

residuales por medio de lagunas de estabilización para una Industria Papelera

4.2. Limitaciones

Las limitaciones para este proyecto de Propuesta del Tratamiento Secundario por medio

de lagunas de estabilización, fueron las siguientes:

• Para la construcción de las lagunas el Nivel Freático era una de las limitantes para

establecer la profundidad de las mismas.

• El estudio Geotécnico para corroborar cualquier contaminante y la

impermeabilidad del suelo mediante arcilla y grava natural.

4.3. Líneas de Investigación

Como línea de investigación se llevará a cabo los respectivos análisis físicos, químicos y

bilógicos para ver el comportamiento y desempeño funcional de las lagunas por medio

del plan de muestreo y del cual se arrojan los siguientes resultados según la tabla 12 que

se muestra a continuación donde las unidades de los parámetros están en mg/l:

TABLA 12: Parámetros de DBO, DQO Y SST


48

4.4. Aspectos Relevantes

En este trabajo podemos identificar como aspectos relevantes la factibilidad de que el

tratamiento secundario por medio de lagunas de estabilización para toda Industria de

papel Tissue es eficiente en la remoción y biodegradación de materia orgánica:

1. Remover de las aguas residuales la materia orgánica que ocasiona la contaminación.

2. Eliminar microorganismos patógenos que representan un grave peligro para la salud.

3. Utilizar su efluente para reutilización, con otras finalidades, como agricultura.

También la eliminación de la materia orgánica en las lagunas de estabilización es el

resultado de una serie compleja de procesos físicos, químicos y biológicos, entre los

cuales se destacan dos grandes grupos.

• Sedimentación de los sólidos en suspensión, que suelen representa una parte

importante (40-60 % como DBO5 ) de la materia orgánica contenida en el agua

residual, produciendo una eliminación del 75-80 % de la DBO5 del efluente.

• Transformaciones biológicas que determinan la oxidación de la materia orgánica

contenida en el agua residual.

• El resultado del análisis de este proyecto, nos muestra que el sistema secundario por

medio de lagunas de estabilización de la planta de tratamiento de aguas es un

proceso completamente funcional y confiable en un terreno acorde a todos los

factores, para tener un desempeño eficiente y bien sustentado y cumplir con los

objetivos, lo cual nos indica que sí es posible desarrollar nuevas tecnologías, al

alcance, que en general cualquier planta industrial productora de papel tissue puede

llevar a cabo los procesos biológicos de aguas residuales provenientes de un

tratamiento primario.

49

CAPITULO 5

PROPUESTA

5.1. Propuesta de las Lagunas de Estabilización Para este sistema de tratamiento se propone un proceso de dos lagunas:

Laguna anaerobia y una Laguna Facultativa

En el Anexo 4 se muestra el plano del diseño de las lagunas, estas lagunas deben

implementarse por excavación del terreno natural, formando un bordo perimetral con

el fin de encerrar el área de tratamiento, evitar la aportación de escurrimientos

superficiales.

La selección del sitio para la construcción de las lagunas se tomó en cuenta:

• La capacidad de tratamiento y de almacenamiento requerida

• Las necesidades de elevación (presión)

• La disponibilidad y costo del terreno

El terreno donde se construirían las lagunas está a más de 500m de la población y áreas

residenciales en Babahoyo.

En el anexo 4 de este documento se tiene detalladamente los planos de construcción

con las especificaciones de diseño calculados en este capítulo.

Costos de construcción

La propuesta de diseño establece los costos de construcción de los componentes del

sistema de tratamiento.

A continuación en la tabla 13 se mostrara los costos de construcción de cada laguna,

también el total de las de las dos lagunas como tratamiento secundario antes de ser

depositados en el río Babahoyo, donde una vez implementadas estas lagunas se

tomaron los muestreos y analizados en el laboratorio para evaluar su funcionamiento

50

operativo, donde los resultados están en los informes detallados en el anexo 2 y anexo

3.

Actividad Laguna anaerobia Laguna facultativa

Excavación $3000 $2000

Retiro y disposición de material

$1500 $1500

Compactación con Arcilla $6000 $7500

Talud de concreto $750 $600

COSTO TOTAL $11250 $11600

TABLA 13: COSTOS DE CONSTRUCCIÓN DE LAS LAGUNAS Fuente: Propia del Autor

Laguna Anaerobia

Tiene un volumen de 3057m3 y una altura de área 4.5 m dando un total de área de 680

m2, el afluente ingresa a esta laguna por medio de un canal que es dirigido hacia una

canaleta donde vierte sus aguas en forma de cascada para tener un proceso de aireación

y donde se logra una remoción de DBO5 del 52% y un tiempo de retención de 48 horas

el efluente de esta laguna es descargado por rebose y por medio de tuberías a otra

unidad para completar el proceso de tratamiento y oxigenar el efluente, la estabilización

de la materia orgánica se realiza mediante un proceso combinado de sedimentación y

conversión biológica de los desechos.

Los parámetros de control con que salen las aguas de esta laguna anaerobia son los

siguientes mostrados en la Tabla 14 donde los límites permisibles son establecidos por

el Ministerio de Ambiente Ecuatoriano en el Registro Oficial - Edición Especial Nº 387

51


Solidos Suspendidos Totales 124 mg/l 130 mg/l

Demanda Química de Oxígeno 323 mg/l 200 mg/l

Demanda Bioquímica de Oxígeno 130 mg/l 100 mg/l

TABLA 14: Parámetros de Control del Agua de Laguna Anaerobia


Características del funcionamiento normal de la laguna anaerobia:

El nivel de olores es soportable para un visitante y no es detectable a 100 m de la misma.

El color de la laguna está entre gris y negro.

En el afluente se observa desprendimiento de burbujas de gas.

En la superficie de la laguna se observa burbujeo de gas.

El Ph esta entre 7.0 y 7.5.

La temperatura, especialmente del lodo es siempre la misma.

De vez en cuando puede aparecer un poco de color verdoso o rosado en la superficie.

El agua que sale de la laguna, tiene apariencia de agua un poco turbia y con pocos

sedimentos.

No hay vegetación ni en los taludes ni en las áreas cercanas como esta en la figura 18.

52

FIGURA 18: Laguna Anaerobia de Industria Papelera


Laguna Facultativa

Esta laguna tiene un volumen de 35100 m3 y una altura de 2,0 m y un área de 17550 m2,

el agua que ingresa a esta laguna es por rebose y por medio de una bomba, esta laguna

se caracteriza por tener las zonas bien definidas, la zona superficial donde las bacterias

y las algas coexisten como en las lagunas aerobias, la zona intermedia donde la

descomposición de la materia orgánica se realiza mediante bacterias anaerobias,

aerobias y facultativas y la zona de fondo donde los sólidos se acumulan y son

descompuestos fermentativamente, a continuación los parámetros comparativos con la

legislación vigente en la Tabla 15.


Solidos Suspendidos Totales 15 mg/l 130 mg/l

Demanda Química de Oxígeno 159 mg/l 200 mg/l

Demanda Bioquímica de Oxígeno 63 mg/l 100 mg/l

TABLA 11: Parámetros de control del agua de laguna Facultativa Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

53

Características del funcionamiento normal de la laguna facultativa

Según la observaciones en la figura 19 podemos decir:

• El color de agua es verde intenso y un poco transparente.

• No hay olores desagradables.

• El Ph es mayor que 7.0.

• No hay natas de algas o lodo flotando en la superficie de agua.

• El agua que sale es clara

• No hay vegetación ni en taludes ni en las áreas vecinas

FIGURA 19: Laguna Facultativa de Industria Papelera


Estas lagunas se implementaron por excavación del terreno natural, formando un

bordo perimetral con el fin de encerrar el área de tratamiento, evitar la aportación de

escurrimientos superficiales.

La selección del sitio para la construcción de las lagunas se tomó en cuenta:

54

• La capacidad de tratamiento y de almacenamiento requerida

• Las necesidades de elevación (presión)

• La disponibilidad y costo del terreno

El terreno donde se construyeron las lagunas está a más de 500m de la población y áreas

residenciales en Babahoyo.

En el anexo 4 de este documento se tiene detalladamente los planos de construcción

con las especificaciones de diseño calculados en este capítulo.

5.2. Conclusiones

• Las recopilaciones del efluente en la primera fase fueron de: DBO5 de 372 mg/l,

DQO de 554 mg/l, mg SST/l de 215, lo que indica que era necesaria una solución

para mejorar los parámetros de agua de acuerdo a la legislación ambiental

vigente.

• Se determinaron todas las ecuaciones de diseño, y por medio de las ecuaciones

se dimensiono cada laguna de estabilización.

• Se obtuvo los resultados del análisis físico químico del agua que sale de la laguna

facultativa que es depositada en el Rio Babahoyo: DBO5 de 63 mg/l, DQO de 159

mg/l, mg SST/l de 15, y cumple con los parámetros de calidad del agua que indica

la legislación nacional vigente para poder ser descargada a un cuerpo receptor

de agua dulce mostrados en la Tabla 14 y Tabla 15, obteniendo una remoción del

83% de DBO5, 71% de DQO y 93% de SST.

55

5.3. Recomendaciones

Se recomienda que el mantenimiento de las lagunas se debe realizar en forma manual,

la cual procederá de la siguiente manera:

• Para limpiar la canaleta de agua que ingresa a la laguna anaerobia primero se cierra

la válvula de paso de agua que se encuentra en la terminación del canal y se procede

a limpiar por medio de palas los lodos que se encuentren estacionados en esta

sección esto se lo realiza cada semana para evitar que gran cantidad de lodos

ingresen a la laguna

• Las ramas u hojas que hayan caído a la laguna anaerobia se las recoge por medio de

un recogedor tipo limpiador de piscina

• La laguna anaerobia se la limpia en su totalidad cada 6 meses para evitar que esta se

llene de mucho sedimento, lo cual se la realiza por medio de una draga.

56

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59

ANEXOS

60

ANEXO 1

TABLA 16. LIMITES DE DESCARGA A UN CUERPO DE AGUA DULCE

Parámetros Expresado como Unidad Límite Máximo permisible

Aceites y Grasas Sostenible en hexano mg/l 30

Alkil mercurio mg/l No detectable

Aluminio Al mg/l 5,0

Arsénico total As mg/l 0,1

Bario Ba mg/l 2

Boro Total B mg/l 2

Cadmio Cd mg/l 0,02

Cianuro total CN² mg/l 0,1

Cinc Zn mg/l 5

Cloro Activo Cl mg/l 0,5

Cloroformo Ext. Carbón cloroformo ECC mg/l 0,1

Cloruros Cl² mg/l 1000

Cobre Cu mg/l 0,1

Cobalto Co mg/l 0,5

Coliformes Fecales NMP NMP/100ml 2000

Color Real Color real Unidades de color inapreciable en dilución: 1/20

Compuestos fenólicos Fenol mg/l 0,2

Cromo hexavalente mg/l 0,5

Demanda Bioquímica de Oxigeno ( 5 días ) DBO5 mg/l

100

Demanda Química de Oxígeno DQO mg/l 200

Estaño Sn mg/l 5

Fluoruros Fenol mg/l 5

Fosforo total P mg/l 10

Hierro total Fenol mg/l 10

Hidrocarburos Totales de Petróleo TPH

mg/l 20

Manganeso total Mn mg/l 2

Material flotante visibles mg/l Ausencia

mercurio total Hg mg/l 0,005

niquel Ni mg/l 2

Nitrógeno amoniacal N mg/l 30

Nitrógeno total Kjendahl N mg/l 50

61

Compuestos Organoclorados Organoclorados totales mg/l 0,05

Compuesto Organofosforados Organofosforados totales mg/l 0,1

Plata Ag mg/l 0,1

Plomo Pb mg/l 0,2

Potencial de Hidrógeno pH mg/l 6----9

Selenio Se mg/l 0,1

Solidos suspendidos Totales SST mg/l 130

Solidos Totales ST mg/l 1600

Sulfatos SO mg/l 1000

Sulfuros S mg/l 0,5

Temperatura °C mg/l condición natural +3

Tensoactivos

Sustancias Activas al Azul de metileno

mg/l 0,5 Tetracloruro de carbono

La apreciación del Color se estima sobre 10 cm de muestra diluida

TABLA 16: Limites de descarga a un cuerpo dulce Fuente: Registro Oficial -- Edición Especial Nº 387 - Miércoles 4 de noviembre de 2015

62

ANEXO 2: Procedimientos internos de Laboratorio para determinación de parámetros

físicos, químicos y biológicos:

Determinación de Sólidos Suspendidos del agua Clarificada

Objetivo

Establecer el lineamiento para una buena toma de muestra para la determinación de los

sólidos suspendidos del agua clarificada

Materiales

Jarra toma muestra

Medidor de consistencia

Papel filtro

Estufa

Vaso de precipitación

Balanza

Agua

Pasta de papel

Procedimiento

En la PTAR

Tomar la muestra de agua a la salida del Poseidón lavando el recipiente para que no

haya interferencia en el análisis

63

FIGURA 20: Muestra de agua de salida de Poseidon Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

En laboratorio

Tarar el papel filtro, previamente puestos en Estufa por 20 minutos a 160°C repetir la

operación hasta peso constante.

FIGURA 21: Pesaje de Papel Filtro Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

Pesar el vaso de precipitación verificando que esté limpio y seco

FIGURA 22: Pesaje de vaso de Precipitación Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

64

Homogenizar la mezcla de pulpa, tomar una alícuota y pesarla en el recipiente

previamente tarado.

FIGURA 23: Pesaje de mezcla de Pulpa

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue Diluir la alícuota de la muestra con agua previamente pesada y filtrarla en el medidor

de consistencia hasta quitar toda el agua.

FIGURA 24: Medidor de Consistencia Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

Llevamos la muestra filtrada a secar a la estufa a 160 °C por 20 minutos

65

FIGURA 25: Ingreso de Muestra a estufa


Sacar la muestra de la estufa, y pesar

FIGURA 26: Extracción de muestra de la Estufa Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

FIGURA 27: Pesaje de Muestra Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

Realizar el cálculo de consistencia

66

Cálculos

P1 = Peso de la muestra húmeda

P2 = Peso de Vaso de precipitación

P3 = Peso del papel filtro

P4= Peso de la muestra seca

Peso seco = Peso de muestra seca – peso de papel filtro

Peso Húmedo = Peso de la muestra húmeda – peso de vaso de precipitación

Determinación de Demanda Química de Oxigeno

Recolección y almacenamiento de muestras

Recoger las muestras en botellas de vidrio limpias. Utilice botellas de plástico sólo si se

sabe que son libre de contaminación orgánica.

Pruebe las muestras biológicamente activas tan pronto como sea posible.

Homogeneizar las muestras que contengan sólidos para obtener una muestra

representativa.

Para conservar muestras para un análisis posterior, ajuste el pH de la muestra a menos

de 2 con ácido sulfúrico concentrado (aproximadamente 2 ml por litro). Ninguna adición

de ácido es necesaria si la muestra se ensaya inmediatamente.

Mantenga las muestras conservadas a 2-6 ° C (36-43 ° F) por un máximo de 28 días.

Corrija el resultado de la dilución causada por las adiciones de volumen.

% 𝑝𝑝𝑚 =𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝐻ú𝑚𝑒𝑑𝑜∗100 x 10000

67

Procedimiento de digestión del reactor

Ponga 500 ml de muestra en una licuadora, mezcle por 2 minutos o hasta que esté bien

homogeneizada. Para muestras con grandes cantidades de sólidos en suspensión,

aumentar el tiempo de homogeneización. Si La muestra no contiene Sólidos en

suspensión, vaya al paso 3.

FIGURA 28: Licuadora de laboratorio Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

Para los 200-15.000 mg / L rango o para mejorar la exactitud y reproducibilidad de otros

rangos vierta la mezcla Homogeneizada en un vaso de precipitación de una de 500 ml y

suavemente revuelva con un agitador magnético

FIGURA 29: Agitador Magnético Fuente: Industria Productora de Papel Tissue

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Encienda el Reactor DR para seleccionar programas pre programados y asigne la

temperatura de ensayo

FIGURA 30: Reactor DR

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue Prepare la muestra: Retire la tapa de un vial para el rango seleccionado. sostener el vial

en un ángulo de 45 grados. Utilice una Pipeta para agregar 2,00 ml de muestra al vial.

Para viales de 250-15.000 mg / L: Utilice una pipeta Ten Sette para añadir 0,20 ml de

muestra al frasco.

FIGURA 31: Preparación de la muestra


Prepare la muestra en blanco: Retire la tapa de un vial sostenga el vial en un ángulo de

45 grados. Usar una pipeta limpia para agregar 2,00 ml de agua desionizada al frasco.

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Para viales de 250-15.000 mg / L: Utilice una pipeta TenSette para añadir 0,20 ml de

agua desionizada Al vial.

FIGURA 32: Preparación de muestra en blanco

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue Cierre bien los frascos. enjuague los viales con agua y limpiar con un papel limpio toalla.

FIGURA 33: Papel Limpio Toalla

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue Sujete los viales por el tapón, sobre un fregadero. Invertir suavemente varias veces para

mezclar. los viales se ponen muy calientes durante la mezcla.

FIGURA 34: Inversión de los viales


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Coloque los viales en el Reactor precalentado DRB200. Cerrar la tapa.

FIGURA 35: Colocación de viales en reactor precalentado

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue Caliente los viales por 2 horas.

FIGURA 36: Calentado de Viales

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue Ajuste la potencia del reactor cuando este cumpla el tiempo de programación apáguelo

y dejar enfriar los viales en el Reactor hasta aproximadamente 20 minutos a 120 ° C o

Menos.

FIGURA 37: Ajuste de Potencia del Reactor


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Invierta cada vial varias veces mientras está caliente.

FIGURA 38: Inversión de cada Vial

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue Colocar los viales en una porta tubo para enfriar a la temperatura ambiente.

FIGURA 39: Colocación de Viales en Porta tubos

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue Determinación para Solidos Suspendidos Totales

Recolección y almacenamiento de muestras

Recoger las muestras en botellas de vidrio o plástico.

Para conservar las muestras para su análisis posterior, mantenga las muestras a una

temperatura igual o inferior a 6 ° C (43 ° F) Hasta 7 días.

Dejar que la temperatura de la muestra aumente a temperatura ambiente antes del

análisis.

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Procedimiento fotométrico

Inicie el programa 630 Sólidos suspendidos.

FIGURA 40: Inicio de programa

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue Mezclar 500 ml de muestra en una licuadora a alta velocidad Por exactamente dos minutos.

FIGURA 41: Licuado de muestra

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue Vierta la muestra mezclada En un vaso de precipitados de 600 ml.

FIGURA 42: Vertido de muestra en vaso de precipitación


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Prepare la muestra: Revuelva la muestra y Verter inmediatamente 10 ml de la muestra

mezclada en una tubo de muestra.

FIGURA 43: Vertido de muestra en tubo

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue Preparar Prepare la muestra en blanco: Llene un Segundo tubo de muestra con 10 ml de

agua destiladas o agua des ionizada.

FIGURA 44: Vertido en segundo tubo de muestra

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue Limpie la muestra en blanco celda.

FIGURA 45: Limpieza de muestra


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Inserte el blanco en el Titular de la celda. Cero

FIGURA 46: Inserción del blanco en titular de celda

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue Presione CERO. La pantalla Muestra 0 mg / L de TSS.

FIGURA 47: Cero de Pantalla de muestra

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue Muestra para eliminar cualquier gas Burbujas y uniformemente Suspender cualquier residuo.

FIGURA 48: Eliminación de gas burbuja y residuos


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Limpie el preparado Muestra.

FIGURA 49: Limpieza de preparado de muestra

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue Insertar el preparado Muestra en el soporte de la celda. Leer

FIGURA 50: Soporte de Celda

Fuente: Industria Productora de Papel Tissue Pulse LEER. Resultados Mostrar en mg / L TSS.

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TRABAJO DE TITULACIÓN ESPECIAL QUE SE PRESENTA COMO