Cómo se vincula el resultado final con el tratamiento de aguas residuales

La planta de retorno y tratamiento de agua de proceso de JR Simplot en Caldwell, ID, diseñada y construida por CDM Smith, trata un promedio de 2.3 millones de galones por día de aguas residuales de procesamiento de papa de alta concentración. Fuente: MDL Smith.

El diseño total de la planta en el sistema Casa Grande de Frito-Lay incluye pasos desde el tamizado fino y la clarificación primaria hasta MBR, seguidos de filtración con carbón, esterilización ultravioleta, RO y estabilización y cloración. Fuente: GE Water.

La planta de recuperación y reutilización de agua Casa Grande MBR de Frito-Lay procesa hasta 645,000 galones por día del proceso de fabricación de papas fritas. Fuente: GE Water.

Probst Group trabajó con Excel Engineering y CDM Smith para proporcionar a Baker Cheese una planta de tratamiento de aguas residuales que pudiera alcanzar concentraciones de fósforo inferiores a 0,4 mg/l. Fuente: El Grupo Probst.

En lugar de un nuevo edificio, los especialistas de DAS EE ampliaron la planta de tratamiento de aguas residuales de Friweika instalando cuatro TFR (reactores de flujo lento) con unas dimensiones de 3 m de diámetro. y 8 m de altura. Fuente: DAS.

El sistema de aguas residuales de Stonyfield está diseñado para pretratar aguas residuales de proceso sin tratar ecualizadas con niveles de DQO, TSS y FOG de hasta 5000 mg/l, 550 mg/l y 500 mg/l, respectivamente. También produce biogás, que se recupera y se utiliza para calentar el reactor anaerobio. Fuente: Sistemas ADI.

Hay varias razones para tratar sus aguas residuales, pero cuando se detiene y lo piensa, solo una cosa importa: el resultado final. Claro, usted quiere ser "verde" a los ojos de su comunidad y clientes, pero piense en las ventajas económicas de tratar sus aguas residuales.

En el nivel más básico, existen recargos de las POTW (obras de tratamiento de propiedad pública) por niveles excesivos de DBO (demanda biológica de oxígeno) y DQO ​​(demanda química de oxígeno) que se pueden reducir. Si está transportando aguas residuales fuera del sitio, eso podría ser un gasto adicional. Además, si los costos de energía de su planta son altos, es posible que pueda capitalizar la energía de sus aguas residuales. O si está ubicado en un área geográfica donde el agua es escasa, podría haber regulaciones estrictas sobre las cantidades de uso.

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Hablando de regulaciones, tal vez la EPA dice que está liberando demasiados nutrientes, como nitrógeno y potasio, en los acuíferos locales, y puede recibir una multa. Esto tampoco ayuda a la imagen de su comunidad, y es posible que desee que sus clientes perciban que en realidad es ecológico.

El resto de este artículo analiza algunas situaciones del mundo real en las que todos ganan para el tratamiento de aguas residuales donde al menos uno o más de los anteriores fueron razones convincentes para que los procesadores de alimentos y bebidas hicieran algunos cambios en la forma en que manejaban sus aguas residuales. (Para una mirada detallada a las tecnologías de aguas residuales, visite FE, septiembre de 2015).

La disponibilidad de agua dulce es limitada y cada vez es más difícil encontrar fuentes adecuadas para satisfacer los requisitos de la demanda futura.

"Se proyecta que la demanda global superará el suministro de agua dulce en un 38 % para 2025, y en las regiones sin condiciones de sequía prolongadas, la situación es aún peor", dice Brian Arntsen, líder de dominio global, UF/MBR, GE Water & Process Technologies . "La reutilización de aguas residuales se presenta de muchas formas, y las razones para la reutilización están relacionadas con la existencia de condiciones locales, como la accesibilidad al agua dulce en el medio ambiente, la población, el clima y las necesidades de la industria y la agricultura".

La tecnología de biorreactor de membrana (MBR) combina el tratamiento biológico, secundario y terciario de aguas residuales en un solo paso y se ha utilizado no solo para tratar aguas residuales con altos estándares de calidad de efluentes durante más de 25 años, sino que también es un medio bien establecido para permitir la reutilización de aguas residuales. , dice Arntsen. El proceso MBR puede generar un efluente de aguas residuales libre de sólidos extremadamente bajo en DBO (menos de 3 mg/l) y eliminación de nutrientes (N y P), produciendo un agua permeada de buena calidad para uso recreativo. Para reutilizar los diagramas de flujo que incorporan ósmosis inversa (OI) para lograr límites más estrictos, MBR proporciona agua de alimentación o producto a medida que alcanza valores de SDI (índice de densidad de sedimentos) inferiores a tres de manera constante. La literatura muestra la reducción logarítmica de virus autóctonos/colifagos en el rango de 2,6 a 3,2, y se espera que MBR elimine cantidades mayores, dice Arntsen.

– Brian Arntsen

Frito-Lay tiene 160,000 pies cuadrados. instalación en Casa Grande, AZ, que se construyó en 1984. Debido a que en esta área ahora escasea el agua, la compañía ha realizado importantes inversiones y actualizaciones tecnológicas con el objetivo de hacer que la instalación sea "casi cero neto", funcionando principalmente con fuentes de energía renovable y agua reciclada. agua, al mismo tiempo que produce casi cero residuos en vertederos, informa Arntsen.

La instalación recicla hasta el 75 por ciento del agua de producción, tiene un campo solar de 36 acres que genera 10 millones de kWh de energía eléctrica, ha reducido su consumo de gas natural en un 80 por ciento con calderas de biomasa (que usan madera recuperada y energía agrícola). residuos para la combustión) y envía menos del 1 por ciento al vertedero mediante el reciclaje y usos alternativos, como la alimentación del ganado. Este ambicioso proyecto de sostenibilidad ambiental ganó la certificación LEED de oro.

La planta de recuperación y reutilización de agua está diseñada para tratar y reciclar hasta 645,000 galones por día de agua procesada del proceso de fabricación de papas fritas y refrigerios para enjuagar y lavar el agua para el riego de jardines. Usando un proceso que incorpora clarificación, MBR, carbón activado, desinfección y RO, el agua del producto final cumple o excede los estándares primarios y secundarios de agua potable de la EPA. Consulte la tabla para ver los resultados.

La instalación de Frito-Lay Casa Grande es un excelente ejemplo de cómo una planta de alimentos en el desierto fomenta la sustentabilidad al tratar y reciclar el agua de su proceso.

Baker Cheese ha estado produciendo queso en St. Cloud, WI desde 1916. En la década de 1950, se tomó la decisión de producir solo queso mozzarella y, a través de la demanda de los clientes, se creó su Original Baker String Cheese. Hoy en día, el fabricante de queso usa alrededor de 2 millones de libras de leche por día para hacer queso en tiras. Baker necesitaba un cambio en la forma en que manejaba sus aguas residuales.

Históricamente, todas las aguas residuales del proceso se transportaban fuera del sitio a los municipios locales, lo que generaba costos de eliminación altos y crecientes. En promedio, al menos 10 camiones transportaban aguas residuales todos los días. Además de los altos costos, transportar las aguas residuales limitó en gran medida la capacidad de la instalación para aumentar la producción y reducir los costos de transporte del suero. El problema con el procesamiento de suero es que genera tres veces más aguas residuales que los flujos actuales de procesamiento de queso. Construir su propia planta de tratamiento de aguas residuales (EDAR) parecía ser la única solución viable, pero trajo consigo otros desafíos, como cumplir con límites de fósforo muy estrictos y preocupaciones estéticas.

Para satisfacer las necesidades actuales y futuras de la instalación, Probst Group trabajó con Excel Engineering y CDM Smith para proporcionar una WWTP que pudiera alcanzar concentraciones de fósforo en los efluentes de menos de 0,4 mg/l. La EDAR incluye membranas de ultrafiltración (UF) expandibles y un tanque selector anóxico utilizado para el control de nutrientes (eliminación biológica mejorada de fósforo). Las membranas de UF externas crean una barrera física que proporciona un efluente confiable con bajo contenido de sólidos para el total de sólidos en suspensión (TSS), en comparación con las tecnologías convencionales de separación de sólidos y líquidos, como la clarificación o la flotación por aire disuelto (DAF).

La eliminación confiable de sólidos es imperativa para los límites ultra bajos de fósforo, ya que los sólidos biológicos contienen de 3 a 7 por ciento de fósforo. También se instaló un digestor de lodos, lo que redujo los rendimientos típicos de lodos en un 30-50 por ciento. Para reducir aún más el fósforo y cumplir con los requisitos de cumplimiento, Baker utilizó un comercio de calidad del agua (WQT), el primero aprobado en el estado de Wisconsin. Para abordar las preocupaciones estéticas de Baker, se diseñó un tanque de lodos de concreto cuadrado para bloquear un tanque de aireación de concreto circular, y se usó un silo como tanque selector, lo que permitió que la PTAR apareciera como parte de la planta de queso.

La nueva WWTP y la WQT permitieron que la planta de St. Cloud manejara sus propias aguas residuales y planificara la expansión de la producción. Los costos operativos son significativamente más bajos que los costos de transporte. Para la comunidad local, estos cambios significan un 90 por ciento menos de tráfico de camiones en las carreteras locales y mayores oportunidades de empleo y demanda local de leche a medida que aumenta la producción.

El WQT tiene numerosos beneficios en conjunto con la nueva WWTP. Actualmente, la instalación está alcanzando niveles de fósforo inferiores a 0,3 mg/l. Y los 20 acres de pasto de la pradera y flores nativas que se plantaron como parte del WQT están ayudando a proteger la cuenca hidrográfica local y crear una servidumbre de conservación permanente que atraerá la vida silvestre.

CDM Smith anunció que la planta de retorno y tratamiento de agua de proceso (PWTRP) de JR Simplot Company en Caldwell, ID (diseñada y construida por CDM Smith) fue reconocida por la Asociación WateReuse como su Proyecto Industrial del Año 2016.

Simplot, un productor de productos de papa, estableció una meta ambiciosa para el PWTRP, que era parte de una gran expansión para consolidar la producción de papas fritas de la compañía para clientes importantes en una sola instalación: crear una instalación sin descarga de líquido y producir efluentes aptos para reutilización en la producción. El PWTRP logró los desafiantes objetivos de Simplot a través de un sistema de tratamiento innovador que incluye clarificación primaria, fermentación anaeróbica, eliminación biológica mejorada de nutrientes para nitrógeno y fósforo, y lodo activado con biorreactores de membrana seguidos de desinfección con cloro y ósmosis inversa. Toda la salmuera de ósmosis inversa se evapora en el sitio en un innovador sistema de evaporación mejorado.

El PWTRP de última generación se completó en enero de 2014 y trata un promedio de 2,3 millones de galones/día (mgd) de aguas residuales de procesamiento de papa de alta concentración con una capacidad máxima de 3,2 mgd. Aproximadamente 1,7 mgd de agua, equivalente a los estándares de agua potable, se recupera y se devuelve para su reutilización de forma segura en el proceso de producción. Una innovadora tecnología de evaporación por aspersión elimina hasta 320 000 galones por día de rechazo de salmuera del sistema de ósmosis inversa. Todo el efluente restante se utiliza para el riego de cultivos forrajeros. La construcción de paredes comunes minimizó los costos de capital y las necesidades de tuberías consolidadas, minimizando la mano de obra operativa y reduciendo el espacio total de la planta.

"Al trabajar en colaboración durante todo el proceso de diseño y construcción, pudimos entregar el proyecto dentro del presupuesto y con un cronograma agresivo, ya que el PWTRP tenía que estar operativo antes de que la nueva instalación de producción entrara en línea", dice Al Goodman, líder de servicio al cliente de CDM Smith. para Simplot. "Varias innovaciones de tratamiento están ayudando a Simplot a optimizar su gestión del agua, cumplir con los objetivos de calidad del agua reciclada equivalentes a los del agua potable y avanzar en la misión de sostenibilidad de Simplot. Esto crea lo que es verdaderamente una instalación de cero descarga de líquidos para Simplot y un proyecto emblemático que eleva el listón para la reutilización del agua. en las industrias alimentarias".

Para Friweika eG, una planta de procesamiento de papas en Weidensdorg (Alemania), el negocio se estaba multiplicando, lo que causaba un problema grave para su EDAR. La PTAR necesitaba ser ampliada, pero había muy poco espacio para instalar más equipos. Además de cumplir con las especificaciones de aguas residuales, la instalación utiliza la PTAR para producir biogás, lo que hace una mella significativa en las facturas de energía de la instalación.

Desde su puesta en marcha hace nueve años, la etapa biológica aeróbica del tratamiento de aguas residuales se ha ampliado varias veces, debido a los continuos aumentos en la producción y al consiguiente aumento de los niveles de contaminación de las aguas residuales. Sin embargo, después de aumentar la aireación, expandir la capacidad hidráulica y aumentar su nivel de automatización general, el sistema compacto de combinación original de cuatro pasos, cada uno de los cuales constaba de un tanque de lodos con un lecho sumergido y un depósito de sedimentación secundario integrado, alcanzó su capacidad.

Teniendo en cuenta la expansión de la producción y el aumento esperado en la carga orgánica también en el agua de descarga, Friweika necesitaba extender el tratamiento aeróbico agregando un nuevo sistema. El antiguo sistema fue diseñado para manejar cargas de DQO de 560 kg/d y se llenó mucho más allá de su capacidad, alcanzando en ocasiones cargas de 1260 kg/d. Pero, ¿dónde poner el sistema adicional? Una nueva planta habría requerido un segundo tanque redondo "compacto" con unas dimensiones de 22 m de diámetro y 6 m de alto, para el cual no había espacio.

Los especialistas de DAS Environmental Expert GmbH (Dresde) fueron llamados y elaboraron una solución innovadora y eficaz. En lugar de agregar otro sistema "compacto", DAS EE integró un TFR (reactor de flujo de goteo) en el diseño de la planta y logró una reducción de los requisitos especiales en casi un 50 por ciento, en comparación con un sistema compacto clásico. En lugar de un nuevo edificio, DAS amplió el antiguo sistema añadiendo cuatro TFR, cada uno de tres metros de diámetro y ocho metros de altura. En cada reactor, el agua residual cae como una película líquida y los ventiladores empujan el aire en la dirección opuesta, asegurando el suministro continuo de oxígeno necesario para los microorganismos en la biopelícula mientras realizan la degradación aeróbica.

La corriente de aguas residuales se separa en dos partes, una siendo tratada por el sistema antiguo y la otra en los TFR. Juntos, los dos sistemas tienen un poder de tratamiento que aún no ha alcanzado su capacidad, incluso durante las expansiones de producción. Las aguas residuales con cargas de entrada de DQO de alrededor de 3500 mg/l (percentil 85) se limpiaron hasta alcanzar la calidad de descarga indirecta con salidas TFR que contenían menos de 1000 mg/l de DQO.

Stonyfield siempre se ha dedicado a un "planeta saludable" y a educar a sus consumidores y productores sobre el valor de proteger el medio ambiente. Por lo tanto, no sorprende que los ingenieros de la planta de Londonderry, NH, trabajen arduamente para reducir el agua y la energía utilizadas para hacer yogur y reducir y reciclar los desechos tanto como sea posible. Con esto en mente, los ingenieros revisaron una serie de diferentes tecnologías de tratamiento de aguas residuales, proveedores y opciones de tratamiento a gran escala. Stonyfield seleccionó a ADI Systems para diseñar y construir un sistema de tratamiento de aguas residuales para cumplir con los límites de descarga de efluentes locales recientemente establecidos.

El sistema está diseñado para pretratar aguas residuales de proceso sin tratar ecualizadas con niveles de DQO, TSS y grasa-aceite-grasa (FOG) de hasta 5000 mg/l, 550 mg/l y 500 mg/l, respectivamente. Consta de dos etapas: un reactor anaeróbico ADI-BVF de baja velocidad Tipo S patentado, seguido de un sistema de pulido aeróbico ADI-SBR. ADI Systems también instaló un sistema de control de olores simple, natural y robusto para purificar los gases de escape de los tanques de ecualización.

Esta combinación de procesos unitarios trata fácilmente las aguas residuales de alta concentración, alto contenido de sólidos y alto contenido de FOG. La instalación de tratamiento produce un mínimo de lodos residuales para su eliminación, así como una cantidad sustancial de biogás, que se recupera y utiliza para calentar el reactor anaeróbico, mejorando el rendimiento y minimizando las necesidades generales de energía eléctrica para el tratamiento de residuos.

El sistema de tratamiento de aguas residuales y el sistema de conversión de residuos en energía permiten que Stonyfield cumpla o exceda los límites de efluentes obligatorios, por lo que puede producir productos de yogur sin sanciones reglamentarias. También muestra el compromiso de Stonyfield con las prácticas agrícolas sostenibles.

¿Podrían los humedales flotantes funcionar en áreas de los EE. UU. donde los niveles de nutrientes son demasiado altos? Fuente: Fonterra/Living Water.

Desarrollado por la Universidad Massey de Nueva Zelanda y adoptado por el productor de lácteos, Fonterra, y la asociación del Departamento de Conservación de Nueva Zelanda (DOC), Living Water, los humedales flotantes consisten en plantas de humedales nativas de Nueva Zelanda, atadas a esteras flotantes o "balsas" que se asientan sobre la superficie del agua Capaces de eliminar grandes cantidades de nutrientes, las balsas filtran el agua en los desagües y escorrentías antes de que llegue a los cursos de agua.

"Los humedales de tratamiento flotante solo se han instalado durante un tiempo relativamente corto, pero las pruebas iniciales y el rápido crecimiento de las plantas indican que están haciendo un buen trabajo eliminando los nutrientes del agua", dice Michael Paviour, guardabosques de la comunidad del DOC. "Los humedales flotantes no son de ninguna manera una bala de plata para resolver los [problemas] de calidad del agua, pero cuando se usan junto con otras actividades, como trampas de sedimentos y plantaciones ribereñas, están demostrando ser un método práctico y eficaz para mejorar la calidad del agua".

GE Water: www.gewater.comThe Probst Group: www.probstgroup.comCDM Smith: www.cdmsmith.comDAS Environmental Expert: www.das-ee.com; (EE.UU.): www.das-usa.comADI Systems: www.adisystemsinc.com