PROYECTO
MEJORAMIENTO DE PRODUCTIVIDAD MEDIANTE LA UTILIZACIÓN DE CATALIZADORES ENZIMÁTICOS
EN PLANTAS DE AGUAS SERVIDAS
RESUMEN:
La
Planta de Tratamiento de Aguas Servidas (PTAS) de COOPAGUA ubicada en la Comuna
de Santo Domingo, Quinta Región, presenta características especiales respecto
de su operación, las mismas características de zonas con altos niveles de
población flotante estacional, como en el caso del litoral Chileno, que recibe
a miles de visitantes durante el período de vacaciones de verano y fines de
semana largos. Esta población flotante puede en algunos casos, cuadruplicar a
la población estable, obligando a las empresas sanitarias a contar con una
infraestructura sobredimensionada para los períodos normales de servicio,
introduciendo además, factores de mayor complejidad operacional en comparación
a aquellas PTAS que pueden tratar flujos relativamente estables durante todo el
año. A este escenario, se suma la inminente necesidad de tener que someter a
las PTAS a una ampliación de su capacidad, y a los compromisos establecidos en
el Plan de Desarrollo presentado y aprobado por la Superintendencia de
Servicios Sanitarios.
En consecuencia, se conformó
este proyecto, que consistió en la aplicación de biotecnología (Catalizadores
Enzimáticos) en la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas (PTAS) de COOPAGUA,
con el fin de comprobar su eficiencia y como puede incidir positivamente en los
resultados técnicos y económicos de una planta de tratamiento que se ve
enfrentada a altas exigencias en cortos períodos de tiempo.
INTRODUCCIÓN:
Los
resultados obtenidos se deben interpretar teniendo en cuenta que la PTAS de
Coopagua es una de las que tienen mejores resultados en términos de calidad de
tratamiento y servicio según el ranking
de la SISS, por lo tanto, este ensayo se centró en la optimización del proceso
de tratamiento y la reducción de costos operacionales. El ensayo consistió en
inocular durante 60 días seguidos el Catalizador Enzimático utilizando durante
la totalidad de la prueba, la infraestructura de tratamiento existente y los
protocolos operacionales normales para el período del año (enero – febrero) en
que se realizó el ensayo.
OBJETIVOS:
Se
determinó que los principales objetivos del proyecto serían los siguientes:
1.
Económico: Como consecuencia directa del estudio de los resultados
obtenidos, determinar si la aplicación de este producto, permitiría postergar
inversiones y resultar económicamente rentable.
2.
Manejo de residuos: Manejar eficientemente las aguas y los lodos
tratados para su posterior disposición, cumpliendo con la totalidad de las
normas chilenas que regulan esta actividad.
3.
Capacidad de tratamiento: El óptimo tratamiento de las aguas
servidas redundará en la capacidad de tratamiento de la planta. (Resultados obtenidos en plantas de tratamiento en
Europa indican que la capacidad de tratamiento aumenta en por lo menos un 20%).
4.
Ahorro: Optimizar el tratamiento para obtener ahorros principalmente
en dos áreas: Productos Químicos y Energía.
-
4.1 Productos Químicos: Evitar el consumo
de cualquier aditivo físico/químico, como coagulantes o floculantes y de
productos destinados a la regulación del pH.
-
4.2 Energía: Optimizar el proceso de
tratamiento posibilitando un ahorro de energía debido principalmente a la
disminución de los tiempos de aireación. (Existen plantas
que manteniendo los mismos resultados en los parámetros han disminuido hasta un
30% el uso de compresores de aire).
5.
Protección ambiental y laboral: Aplicación de biotecnología
de vanguardia, amigable con el medio ambiente (sin productos químicos
sintéticos) e inocua para seres humanos, animales y plantas.
METODOLOGÍA:
Estudio
de la infraestructura de tratamiento de la planta, con el objetivo de conocer
los protocolos de funcionamiento, historial y la tecnología involucrada, a fin
de establecer la correcta aplicación del Catalizador y eventualmente, sugerir
correcciones al funcionamiento en beneficio del ensayo.
Cálculo de la Dosificación:
Luego de conocidos todos los aspectos técnicos implicados en el tratamiento, se
establece una dosificación de inicio considerando tres variables; volumen de
agua diario a tratar, DQO y Nitrógeno Total, ambos parámetros medidos a la
entrada del sistema de tratamiento.
Inoculación del Producto;
Establecida la dosis de inicio se comienza la inoculación del Catalizador
Enzimático en forma manual, en la cámara de mezcla de los afluentes, estos
últimos, provenientes de las dos redes de alcantarillado de la Sanitaria.
Toma de muestras: Las tomas
de muestras se efectuaron cada 15 días a contar del día de inicio de la prueba
y hasta el final del ensayo, con el objetivo de conocer la evolución de los
parámetros de las aguas tratadas y así mantener o modificar la dosis establecida
como dosis de inicio.
Estudio de los resultados
parciales y modificaciones en el proceso de tratamiento a fin sugerir
modificaciones para optimizar el funcionamiento del Catalizador Enzimático.
ACTIVIDADES:
Se
recopila la información necesaria para conocer el funcionamiento de la PTAS. En
esta etapa se hace un estudio de los componentes físicos de la planta, sus
resultados históricos en cuanto a la calidad de tratamiento, volúmenes tratados
y de cualquier otro antecedente que sirva para definir el protocolo final de
aplicación del Catalizador. Luego de
revisar todos los antecedentes disponibles se llega la conclusión de que para
los primeros 30 días del ensayo, no es necesario sugerir modificaciones al tratamiento
utilizado. Por otra parte y considerando
las variables (volumen diario a tratar, DQO y Nitrógeno Total) obtenidas en los
resultados de las tomas de muestras en el mismo período (enero, febrero, marzo
de los años 2010, 2011 y 2012) se establece que la dosis diaria inicial del
Catalizador será de 200cc.
La dosificación del
Catalizador Enzimático se hará manualmente todos los días alrededor de las
18:00 hrs para evitar los peak de
consumo y por lo tanto aumentar el tiempo de permanencia del Catalizador en el
sistema.
Luego de 15 días de
implementada la prueba, se hacen los primeros análisis para lo cual se hacen
tomas de muestras compuestas durante 24 horas.
Los resultados obtenidos determinan una leve mejoría en los parámetros DQO,
N, P, etc. En consideración a estos
resultados se decide mantener la dosificación de 200cc de Catalizador cada 24
horas hasta el final del ensayo.
Los resultados de las tomas
de muestras obtenidas a los 30 días de la aplicación de la prueba, mostraban
una tendencia positiva en términos de parámetros, sin embargo, factores como la
formación de espuma, digestibilidad de los lodos y actividad microbiológica se
ven fuertemente optimizados. Serán estos
últimos, los resultados más evidentes para ser considerados en este estudio.
RESULTADOS:
Los
resultados operacionales en términos de calidad de agua tratada obtenida por
Coopagua, la sitúan entre las mejores evaluadas por la SISS, en consecuencia,
los resultados se centraron en la optimización del proceso de
tratamiento y la reducción de costos operacionales.
Reactores
Biológicos: Las mejoras obtenidas en relación a los años
anteriores se centran en cuatro fenómenos fácilmente observables:
Oxigenación:
Considerando las mejoras producidas con la incorporación del Catalizador, a los
30 días se probó con una disminución de un 50% en la oxigenación en el reactor
biológico (de 2mg/L a 1 mg/L) observándose que los parámetros del agua tratada
se mantenían dentro de los valores históricos. (Gráfico 1)
Gráfico 1
Espuma: Los
digestores biológicos en los períodos punta de tratamiento (diciembre a marzo)
presentaban históricamente una capa de espuma de unos 20 cm de alto en la
totalidad de la superficie del estanque. Luego de la utilización del Catalizador,
se observa una capa de espuma parcial y el espesor no excede los 2 cm.
Flóculos
y Películas Biológicas: El Catalizador facilitó la formación de
flóculos y películas biológica y creó las condiciones para el tratamiento de
una mayor carga orgánica, la cual puede alcanzar valores de más de 400mg 02/l
(DQO). (Valores mayores de 350mg O2/l garantizan la
formación de ácido humínico que es de fundamental importancia en un proceso
activado).
Microbiología:
Observaciones microscópicas de muestras obtenidas de los estanques biológicos, permitieron
visualizar una mayor actividad en los microorganismos del sistema, en especial,
rotíferos y ciliados, en comparación a observaciones hechas con anterioridad al
uso del Catalizador. Otro hecho importante observado durante la prueba fue la
baja presencia de microorganismos filamentosos, situación deseada, ya que
estos, son causantes del fenómeno de Bulking, asociados a lodos activados.
Sedimentadores: Como
consecuencia de las mejoras producidas en el proceso biológico, se observó en
esta etapa, una menor presencia de sedimentos y menor generación de espuma. En
esta fase del proceso de tratamiento se produce una de los mayores problemas de
los sistemas biológicos que es, la mala compactación de los lodos. El
Catalizador permite entre otras cosas, una óptima concentración de oxígeno,
lleva el pH a niveles neutros y evita la formación de sulfuros, factores que
inhiben el fenómeno de bulking.
Secado
y Disposición de Lodos: El sistema de disposición y secado de
lodos de Coopagua consiste en una serie de 6 canchas de deshidratación tipo
invernadero, de 270 m2 de superficie en total. La menor producción de lodos (20% menos) en las etapas
anteriores, redundó positivamente en este factor. Históricamente, la Sanitaria
presentaba algunos inconvenientes en el proceso de deshidratación de los lodos,
debido principalmente a que en el período punta de tratamiento se producía un
“cuello de botella” en relación a esta superficie destinada al secado. El
protocolo de funcionamiento de la planta debía ser modificado en época de alta
demanda, con el fin de retener los lodos hasta que se dispusiera de superficie.
Contrariamente a lo anterior, durante el período de prueba de los Catalizadores
Enzimático se pudo contar con el espacio suficiente para el sacado de lodos sin
alterar los tiempos de funcionamiento de la planta, generándose además una
capacidad ociosa de superficie de secado.
(Experiencias anteriores indican que el
lodo obtenido puede ser dispuesto en suelo, sin peligros de contaminación por
los elementos presentes. Elementos como el nitrógeno, fósforo se encuentran en
sus niveles óptimos para ser integrados y aprovechados por los vegetales, sin
la posterior adición de acondicionadores. Coopagua definió para una segunda
etapa la caracterización del lodo resultante).
Resultados
Económicos: Según pruebas realizadas en otras PTAS, la
aplicación de Catalizadores permitiría alcanzar aumentos en la reducción de DBO
sobre el 30%. Para efecto de esta evaluación, consideraremos conservadoramente
un aumento de capacidad de tratamiento de un 15%, lo que unido a la
implementación de los proyectos de inversión considerados en la cartera del
Plan de Desarrollo permitirían alcanzar hasta 850 KgDBO/día.
El aumento en la capacidad
de tratamiento de DBO por la aplicación de BWC permitiría postergar
inversiones, al desplazar la curva de balance oferta/demanda de tratamiento
hacia la derecha, como se muestra en el Gráfico 2. Con esto, se llegaría al final del período de evaluación con una
capacidad de tratamiento de DBO equivalente a 806 KgDBO/día, suficiente para
satisfacer la demanda de tratamiento, una capacidad inferior a los 850 KgDBO/día
descritos anteriormente. La sola aplicación desde el año 1, considerando un
tratamiento de shock más un perfil alineado al tratamiento mensual, permitiría
postergar el déficit de capacidad de tratamiento observable el año 2, al año 6.
Como consecuencia de lo anterior, la inversión contemplada al año 1 puede
postergarse hasta el año 5 de manera de subir en 120 KgDBO/día, al año 6.
Gráfico 2
Adicionalmente, el aumento
de capacidad alcanzado al año 12 permite evitar la inversión contemplada
originalmente para el mismo año, con el consiguiente beneficio financiero. Como
consecuencia, se puede proponer un nuevo perfil de inversiones que garantice el
equilibrio oferta v/s demanda de DBO KgDBO/día incorporando en el proceso al
Catalizador Enzimático. (Gráfico 3)
Gráfico 3
CONCLUSIONES:
La
experiencia se realizó bajo el protocolo planificado, tomando muestras
periódicas de acuerdo al programa de la PTAS.
El ensayo demuestra que la aplicación de Catalizadores Enzimáticos
permite mejoras en el sistema de tratamiento, posibilitando ahorros en los
procesos operacionales, reduciendo la necesidad de utilizar aditivos y
disminuyendo la producción de lodos en por lo menos un 20%.
En términos de energía, la
planta puede obtener los mismos resultados de tratamiento con un consumo de
energía que disminuye en por lo menos un 30%. Si bien la Planta objeto del
ensayo posee parámetros operacionales bajo lo exigido por la norma, los
resultados obtenidos fueron altamente positivos y medibles. Adicionalmente, y bajo
supuestos conservadores obtenidos de experiencias de la aplicación en PTAS en
otros países, la aplicación de Catalizadores Enzimáticos permitiría proponer un
nuevo perfil de inversiones que garanticen el equilibrio oferta v/s demanda de
DBO KgDBO/día, permitiendo el aplazamiento de inversiones que permitirían
obtener, de acuerdo al Plan de Desarrollo vigente, un ahorro en valor presente
(VAC) equivalente a UF 1.028.
REFERENCIAS:
1. Roland Chamy M. y Otros (2003) Avances en
Biotecnología Ambiental: Trat. de Residuos Líquidos y Sólidos.
2. CHILE, INN, Norma Chilena Nº 1333, (1978), y
D.S 90 Requisitos de calidad del agua para diferentes usos.
3. ALEMANIA, Prof. Dieter Mähl (2000) Catalizadores
Enzimáticos.
4. CHILE, SISS, Archivos Electrónicos,
Legislación y Normativa
