Técnica, conocimientos prácticos y soluciones para reducir grasas (FOG), fluctuaciones de pH y DQO.
Las aguas residuales de las lecherías se encuentran entre las aguas residuales industriales más exigentes: contienen altas cargas orgánicas, porcentajes variables de grasa, proteínas y productos químicos de limpieza procedentes de procesos CIP. Al mismo tiempo, su composición y caudal suelen variar considerablemente a lo largo del día, entre las diferentes líneas de productos y en función de los regímenes de producción y limpieza. Por lo tanto, un pretratamiento fiable antes de su vertido al alcantarillado no es solo una cuestión de cumplimiento de los valores límite, sino, sobre todo, una palanca para la seguridad operativa, la estabilidad de las tarifas y la previsibilidad de los procesos.
Este artículo muestra dónde y por qué se generan aguas residuales en la industria láctea, cómo difieren los flujos de aguas residuales según el producto y qué tecnología probada se ha establecido en el pretratamiento, con especial atención a las sustancias lipofílicas (grasas/aceites/FOG), el control del pH y la reducción de la DQO.
Índice
Por qué es necesario pretratar las aguas residuales de las lecherías
El alcantarillado municipal y la planta depuradora son sensibles a las características típicas de las aguas residuales de las lecherías:
Alto CSB/BSB debido a los componentes de la leche (lactosa, proteínas, grasas)
Grasas/aceites (FOG) que obstruyen las tuberías, interfieren con las bombas y provocan depósitos.
Fuertes fluctuaciones del pH debido al CIP (alcalino/ácido), que perturban los procesos biológicos y atacan los materiales.
Partículas en suspensión y copos que se sedimentan en las tuberías o flotan/forman espuma en la instalación.
Cargas de impacto (slug loads): los picos cortos suelen determinar el diseño y el riesgo de fallos o averías.
Por lo tanto, el objetivo de un pretratamiento suele ser:reducir significativamente el FOG/TSS (
), estabilizar el pH y eliminar una parte relevante del CSB (particular) in situ, a ser posible con unos CAPEX/OPEX razonables y una gran robustez.
¿Dónde se generan las aguas residuales en la industria láctea? Puntos típicos de generación de aguas residuales
En las lecherías, las aguas residuales no se generan «en un solo lugar», sino que se distribuyen por varias áreas. Para planificar un pretratamiento, es fundamental conocer estas fuentes, ya que generan diferentes propiedades y picos:
1) Recepción de leche y logística
Agua de lavado y limpieza procedente de las zonas de recepción de leche
Limpieza de camiones cisterna (interior/exterior)
Pérdidas durante el trasvase (derrames): carga orgánica que cambia con frecuencia, picos de grasa parciales, picos relativamente «cortos».
2) Líneas de proceso (producción)
Separadores, homogeneizadores, pasteurización/UHT
Vaciados, cambios de producto, devoluciones: Depende del producto: los porcentajes de grasa y proteína varían considerablemente; a menudo se trata de emulsiones.
3) Limpieza CIP (Cleaning-in-Place): el motor principal
Limpieza alcalina (normalmente con NaOH)
Limpieza ácida (dependiendo del funcionamiento, p. ej., para descalcificar)
Pasos de desinfección, tensioactivos: provoca saltos en el pH, picos de temperatura y, a menudo, emulsiones estables que dificultan la separación.
4) Llenado, limpieza del suelo, cambio de turno/producto
Agua de limpieza con restos de producto
Espuma, partículas finas, componentes de azúcar/aromas (en postres/yogures): carga muy variable, a menudo con picos elevados de DQO.
5) Depurador/lavador de aire de escape (en el caso del polvo de leche/secado)
Agua de lavado procedente de sistemas de eliminación de polvo: partículas finas, cargas variables, generalmente fáciles de tratar mediante flotación/precipitación (dependiendo de la composición).
6) Salmuera (típica en la producción de queso)
Conductividad/cloruro parcialmente elevados: importante para la elección del material, la protección contra la corrosión y la gestión del proceso.
¿Por qué las aguas residuales varían tanto según el producto?
La gama de productos de una lechería determina en gran medida si predominan las grasas, las proteínas o los compuestos orgánicos disueltos y, por lo tanto, también qué tratamiento previo es más eficaz.
Queso y requesón
alto contenido en proteínas/suero
A menudo, CSB/BSB elevados, en parte cargas relevantes para el fósforo.
Dependiendo de la línea, más sólidos (restos de rotura): Planta de flotación con precipitación/floculación muy eficaz para partículas; las partículas disueltas permanecen parcialmente.
Mantequilla, nata, productos lácteos
Alto contenido en grasas, emulsiones: «Disciplina estrella» clara para la flotación DAF (reducción de FOG) cuando se controlan el pH y las emulsiones.
Yogur, postres, mezcla para helados
Azúcar, estabilizadores, viscosidad parcialmente elevada: mayor proporción de materia orgánica disuelta, que , sin embargo, puede eliminarse mediante la dosificación de precipitantes y la flotación por descompresión.
Leche UHT/ESL
Cambios frecuentes de producto, CIP regular: predominan los picos de pH y temperatura; la compensación/neutralización son decisivas. En algunos casos, basta con una sencilla instalación de neutralización de CO2 con descarga controlada por la carga de DQO.
Leche en polvo/secado por atomización
Limpieza intensiva, agua de depuración: partículas finas que cambian con frecuencia; recomendable mediante etapas previas robustas + flotación.
Los objetivos principales del pretratamiento: sustancias lipófilas, pH y DQO.
En la práctica, el pretratamiento de las aguas residuales de las lecherías se puede reducir a tres «enemigos principales»:
Sustancias lipofílicas (FOG/grasa/aceite): provocan depósitos, flotación, formación de espuma, averías.
Fluctuaciones del pH: dificultan la precipitación/floculación, aumentan la necesidad de productos químicos y sobrecargan las canalizaciones/instalaciones.
CSB: parámetros de tarifas y vertidos; sobre todo el CSB particulado se puede separar de forma económica mediante flotación.
Técnica de mejores prácticas: cadena de procesos para el pretratamiento de productos lácteos
1) Cribado/cribado fino: la protección para todo lo que viene después
Un tamizado fino automático (por ejemplo, tamiz de tambor, a menudo en el rango de pocos milímetros) protege las bombas, las válvulas y la flotación. Especialmente en el caso de las aguas residuales de las lecherías, las fibras, los grumos o los restos de productos pueden provocar rápidamente averías.
Lo que importa:
Limpieza automática/retrolavado fiable
diseño de fácil mantenimiento
Estrategias de redundancia/bypass sensatas para un funcionamiento continuo
2) El depósito tampón: lo suficientemente grande, pero no demasiado
En las lecherías, un depósito tampón/compensador de dimensiones adecuadas suele ser el elemento más importante para reducir los costes de explotación:
Suaviza el pH y la carga de la producción y el CIP.
Esto reduce el consumo de agentes neutralizantes (por ejemplo, NaOH) y hace que la precipitación/floculación sea más estable.
Sin embargo, el depósito no debe ser demasiado grande. Las aguas residuales de las lecherías pueden acidificarse si permanecen mucho tiempo en el depósito. Entonces, una parte de los componentes orgánicos no disueltos se transforma en materia orgánica disuelta.
La materia orgánica disuelta ya no se puede eliminar de forma tan sencilla y económica mediante flotación con precipitación/floculación.
Principio práctico:
Diseñar el amortiguador de tal manera que «amortigüe» las fluctuaciones de forma segura, pero sin generar tiempos de permanencia innecesariamente largos.
Foto: El diseño adecuado de un tanque mezclador y de compensación con ventilación externa es fundamental para un funcionamiento eficiente de la planta y una degradación semibiológica del DQO.
3) Por qué la ventilación en el acumulador es tan importante (4 razones)
Un depósito tampón ventilado suele ser la forma más económica de «acondicionamiento» para las aguas residuales de las lecherías:
Contrarrestar la acidificación: el oxígeno frena los procesos anaeróbicos.
Conservación y prevención de olores: menos H₂S/olores «putrefactos», mejores condiciones de trabajo.
Reducción parcial del DQO: cuando se opera con volumen residual, puede formarse una pequeña biología que ya degrada parte del DQO.
Mejores propiedades de flotación: entrada más uniforme, separación más estable en el DAF.
4) Neutralización: el control del pH como factor de estabilidad
La neutralización (normalmente con NaOH, que suele proporcionar el operador) es fundamental para:
Cumplir los requisitos iniciales,
estabilizar la precipitación/floculación posterior,
Hacer que las emulsiones sean más fáciles de manejar.
Es importante contar con una estrategia de regulación clara con medición y registro:
El pH, la temperatura y el caudal deben registrarse y documentarse para el funcionamiento, la optimización y la gestión de pruebas.
Foto: Aquí se puede ver una planta de neutralización de aguas residuales mediante CO2 en forma de contenedor (ALMA Neutra). La ventaja de la neutralización con CO2 es la mineralización especialmente sostenible y la fijación permanente del CO2 en las aguas residuales.
5) Flotación por descompresión DAF + precipitación/floculación: el núcleo de la reducción de grasa/TSS
Para las aguas residuales de las lecherías, la flotación DAF es una de las etapas de pretratamiento más eficaces y económicas cuando se trata de sustancias lipófilas y DQO particulada.
Principio técnico:
Una corriente de reciclaje se satura con aire a presión (agua blanca).
Al reducir la presión se forman burbujas muy finas.
Las burbujas se adhieren a las escamas, las gotas de grasa y las partículas → flotación → separación como flotado.
Además, un sistema de extracción de sedimentos puede eliminar de forma fiable las partículas depositadas en el fondo.
Especialmente en las lecherías, es fundamental que la saturación del aire y la tecnología de válvulas no se conviertan en un cuello de botella, incluso con cargas de grasa/proteínas.
6) Flotado/lodos y deshidratación: 18-20 % MS solo con deshidratación
En muchos proyectos se desea un alto contenido de materia seca en los lodos (por ejemplo, 18-20 % MS). Sin tecnología adicional, esto no suele ser realista.
Por lo general, estos contenidos de MS solo se pueden alcanzar mediante la deshidratación de los lodos.
Por lo tanto, ladeshidratación de lodos suele ser la palanca decisiva para:
Reducir el volumen de residuos
Simplificar la logística
Reducir los costes operativos de forma sostenible
Las ventajas de nuestros productos en el pretratamiento de productos lácteos
Lasflotaciones por relajación de presióndeALMAWATECHofrecen varias ventajas técnicas que garantizan una alta eficiencia y seguridad operativa:
Válvulas de expansión que no se obstruyen: el caudal de agua saturada de aire se mezcla uniformemente a través de válvulas neumáticas que funcionan sin obstruirse.
Sistema patentado de saturación de aire energéticamente eficiente: gracias alefecto Venturi, el aire se mezcla eficazmente con el agua, lo que reduce el consumo de energía.
Sistema de refuerzo de burbujas: este sistema patentado asegura la formación de microburbujas de bajo consumo y garantiza el tamaño óptimo de las burbujas para maximizar la formación de flóculos y la separación de contaminantes.
Dosificación proporcional a la carga de los medios operativos: La dosificación en línea en nuestras instalaciones se controla mediante unamedición CSB en línea, que adapta con precisión los precipitantes y floculantes a la carga de las aguas residuales. Esto suponeun ahorro considerableen los costes operativos.
Formación de copos aerófilos: el reflujo del flujo de agua saturada de aire hacia el reactor de floculación favorece la formación decopos aerófilos, que tienen una mayor flotabilidad y llegan más rápidamente a la superficie.
Todas nuestras flotaciones por relajación de presión están equipadas con un control de proceso integrado, basado en elsoftware ALMA Visiondelportal TIA de Siemens, así como conmedios operativos ALMA AQUA desarrollados específicamentepara precipitantes, neutralizantes y coadyuvantes de floculación. La selección de los medios operativos óptimos se realiza tras una exhaustiva prueba de laboratorio, con el fin de satisfacer de la mejor manera posible los requisitos específicos de sus aguas residuales.
Foto: Una de nuestras plantas de flotación con dosificación proporcional de CSB de precipitantes y nuestro sistema patentado ALMA Bubble-Booster.
Conclusión
El tratamiento moderno de las aguas residuales de las lecherías antes de su vertido al alcantarillado se basa en un principio claro:
Primero estabilizar (cribado, amortiguación, aireación, neutralización), luego separar de manera eficiente (flotación DAF) y, opcionalmente, deshidratar de manera económica.
De este modo, se pueden reducir de forma fiable las sustancias lipofílicas, las fluctuaciones del pH y una parte relevante del CSB, con un funcionamiento robusto y unos costes previsibles.
Foto: Vista frontal de nuestra célula de flotación ALMA NeoDAF de desarrollo propio con extracción de sedimentos.
