Estudio de la generación de gas metano (CH4) y remoción de carga orgánica en las lagunas anaerobias de la planta de tratamiento de aguas residuales de una extractora de aceite crudo de palma

Abstract

El cultivo de palma africana en el Ecuador tuvo 280 000 hectáreas sembradas para el 2013. El cultivo de aceite de palma puede traer consigo graves problemas ambientales como deforestación, pérdida de biodiversidad, contaminación del aire, descargas de agua residual contaminada entre otros. Dentro de los impactos más significativos de la extracción de aceite crudo de palma se encuentra la generación de agua residual, la cual posee gran concentración de materia orgánica, altas temperaturas y pH ácido. El método más común de tratamiento de este efluente es el sistema de lagunaje que consiste en lagunas dispuestas en serie, inicialmente anaerobias, seguidas por facultativas y finalmente aerobias. Esta investigación tiene como objetivo determinar la generación de metano y la remoción de la carga orgánica del agua residual en las lagunas anaerobias pertenecientes al sistema de tratamiento de una planta extractora de aceite ubicada en Quinindé, Esmeraldas. Se realizó la caracterización del agua residual del sistema de tratamiento, ensayos de actividad metanogénica específica, estudio de generación de metano en bioreactores a escala laboratorio y mediciones in situ de CH4 con el equipo West Systems Portable Flux Manager. La caracterización del agua residual presentó resultados que permiten demostrar que el efluente del sistema de tratamiento de aguas residuales cumple con los límites permisibles dispuestos por la legislación nacional ambiental con parámetros de: pH, temperatura, DQO, sólidos totales, nitratos y sulfatos. Los ensayos de actividad metanogénica específica AME) se realizaron evaluando como inóculos lodos sólidos y líquidos de las Lagunas No. 3, 4 y 5, obteniendo el mayor valor de AME para los lodos líquidos de la Laguna No. 4 con un valor de 2, 23 g DQO-CH4/g SSV. d. Posteriormente, los bioreactores son montados con lodos líquidos de la Laguna No. 4 y alimentados con agua residual de la Laguna No. 3. Se evaluaron tres bioreactores: R1 con condiciones de operación batch, R2 con operación de mezcla completa y alimentación constante y R3 con alimentación constante y sin agitación para simular la actividad que sucede en la Laguna No. 4 en Quinindé. La producción acumulada de metano se monitoreó diariamente, mientras que el pH, DQO, DQOs, sólidos totales, sólidos volátiles y nitratos fueron monitoreados periódicamente cada 7 días durante 45 días de operación. Adicionalmente, se analizó el efecto de la alimentación y agitación en relación a la generación de metano y a la remoción de la carga orgánica, obteniendo los siguientes resultados: para R1 la generación de metano fue de 7.02 mL CH4/g SV y remoción de DQOs de 40%, para R2 4.69 mL CH4/g SV y remoción del 73% y para R3 3.25 mL CH4/g SV y remoción del 67% de DQOs. Las mediciones in situ se realizaron en las Lagunas No. 2, 3, 4, 5 y 6, obteniendo valores de metano significativos en la Laguna No. 3 y No. 4 con valores de 59.7 m3 CH4/d y 115 m3 CH4/d, respectivamente. Estos resultados indican la potencial generación de metano en las lagunas, sin embargo en comparación con la literatura, la generación de metano teórica para un sistema de tratamiento de lagunaje puede alcanzar entre 27 - 30 m3 CH4/d por cada m3 de efluente tratado/día, resultando en un potencial de 24 300 m3 CH4/m3 efluente, demostrando la importancia de la optimización de la PTAR.