Perspectivas de funcionamiento de un reactor de biodiscos bajo condiciones anaerobias en el tratamiento del agua residual del beneficio del café

Abstract

Este documento se desarrolló para ofrecer herramientas a uno de los problemas de contaminación más comunes en la industria cafetera, el cual es la falta de tratamiento de las Aguas Residuales producto del Beneficio Húmedo del Café (ARBHC). Las características de las ARBHC varían según el tipo de fertilizante que se utilice o la variedad de planta de café que se esté manejando en la finca. Por lo general, las aguas de lavado se destacan por una Demanda Química de Oxígeno con valores cercanos a 27000 mg/l y un pH que ronda las 4.0 y 4.5 unidades. (Zambrano Franco, 1999) En la producción cafetera la mayor producción de aguas residuales se da en tiempo de cosecha, esto es, que la generación de estas aguas no es constante. Por tanto, los reactores de tratamiento de aguas residuales no van a operar de forma continua, si no en forma pausada o intermitente, lo cual es ideal para algunos sistemas de reactores anaerobios. Por otro lado, los tratamientos anaeróbicos transforman parcialmente los contaminantes en amoniaco, dióxido de carbono, metano, agua y sulfuro de hidrógeno; teniendo como ventajas que los reactores anaerobios tienen bajo consumo eléctrico, se puede usar el metano en el mismo proceso (calentamiento) o en procesos externos, los lodos son fácilmente degradables (hasta de 30 a 40%) y, por tanto, los costos de manejo y transporte del lodo son relativamente bajos. Además, los reactores anaeróbicos se pueden instalar en espacios reducidos y se les pueden aplicar altas cargas hidráulicas y orgánicas desempeñándose de manera aceptable (Burbano Cendales, 2006). Además, algo muy importante es que sus costos de construcción y costo operativo son relativamente bajos, respecto a otros sistemas que utilizan bombas de aireación y mano de obra calificada (Lorenzo & Obaya, 2006). Zambrano Franco (1999), implementaron diversas tecnologías y configuraciones de reactores anaerobios (UAF, UASB) para así, llegar a la implementación de un sistema Modular de Tratamiento Anaerobio (SMTA), el cual se evaluó durante tres años y mostró remociones superiores al 80% de DBO5. Adicionalmente, los sistemas de tratamiento tipo Contactor Biológico Rotatorio (RBC) comúnmente conocido como Biodiscos, son usados para disminuir la concentración de la DBO5 y de efluentes con alta presencia de nitrógeno. Según J. A. Romero (2004)., la implementación de un reactor RBC demanda menos espacio comparado con los sistemas usuales como lodos activados, menores

tiempos de retención hidráulica, obteniendo remociones de contaminantes orgánicos de hasta el 95% de DBO5, el lodo que se produce es muy estable y puede ser en algunos casos utilizado sin ningún tratamiento en biorremediación de suelos, alta concentración de biomasa, una alta área superficial específica, bajo costo de energía, sencilla operación, insensible a sustancias tóxicas y agitación parcial. En este ejercicio investigativo se analizaron teóricamente las potencialidades de un híbrido de un reactor anaerobio con biodiscos (An-RBC) el cual combina las ventajas del reactor RBC aeróbico y el proceso anaeróbico. Por estas razones, el proceso An-RBC podría brindar una alternativa, que parece ser eficiente al momento de tratar aguas residuales de media y algunas de alta resistencia. (Yeh , Lu, & Lin, 1997) Para el análisis de las ventajas y desventajas de este híbrido, se tuvieron en cuenta los resultados plasmados por diferentes autores en artículos de categoría Q1 a Q3, así como trabajos de pregrado, maestría y doctorado. Dicha información fue compilada y organizada de tal modo que fuera posible encontrar relaciones entre las variables de interés como DBO, DQO, N, P, pH, SST, SSV y así, proporcionar información de utilidad al momento de diseñar un sistema alternativo An-RBC, como posible tratamiento de las aguas residuales del beneficio húmedo del café (ARBHC). De esta forma, este documento está organizado en tres grandes secciones: La primera, donde se contextualiza acerca de la industria del café, los datos técnicos y los tipos de beneficio que se utilizan para el procesamiento del fruto del café; junto con las ventajas y desventajas de los procesos anaerobios aplicados a la depuración de este tipo de aguas residuales y el principio del funcionamiento de los biodiscos. En la segunda parte está el análisis e interpretación de la información recolectada en investigaciones sobre el tema, donde se realiza una revisión al comportamiento de las variables de interés mediante el análisis de las metodologías de dichos estudios y los valores de parámetros de interés de calidad del agua. En cuanto la tercera parte, se intenta dar una perspectiva acerca del posible funcionamiento de este híbrido partiendo de un balance de masa en términos DQO a partir de la producción anual de agua residual en una finca que procesa aproximadamente 80 cargas de café pergamino seco, ya que es de suma importancia tener un punto de referencia acerca de los productos generados a partir de una cantidad estimada de DQO biodegradable para así, generar estimativos de los subproductos generados en la digestión anaerobia para dar mejor uso eficiente de estos en el caso del biogás, o una disposición final como lo es el caso de los lodos y el material no biodegradable.

Finalmente, se plantea un Pre-dimensionamiento del prototipo a escala de laboratorio. Las dimensiones fueron establecidas con base en la disponibilidad de los materiales más comunes y de fácil acceso en el mercado. Todo esto para brindar información a futuras investigaciones relacionadas con el tratamiento de las ARBHC en reactores anaerobios.