Seminario de Reporte de Avances en Actividades del Proyecto:

““TTRATAMIENTO Y REUSO DEL AGUA RATAMIENTO Y REUSO DEL AGUA RESIDUAL EN ALGUNOS INGENIOS RESIDUAL EN ALGUNOS INGENIOS AZUCAREROS DE LA CUENCA DEL AZUCAREROS DE LA CUENCA DEL

PAPALOAPAN Y DEL RÍO BLANCO PARA PAPALOAPAN Y DEL RÍO BLANCO PARA RIEGO DE CAÑA DE AZÚCARRIEGO DE CAÑA DE AZÚCAR””

por: Ing. Erik González-Portela

PROYECTO CONACYT-SAGARPA

INSTITUCIÓN: INSTITUTO DE ECOLOGÍA, A. C.

RESPONSABLE: DRA. EUGENIA J. OLGUÍN PALACIOSRESPONSABLE: DRA. EUGENIA J. OLGUÍN PALACIOS

EQUIPO DE TRABAJO: EQUIPO DE TRABAJO:

Instituto de Ecología: Dra. Eugenia J. Olguín, M. en C. Gloria Sánchez-Galván, Dr. Gustavo Aguirre, Dra. Eugenia J. Olguín, M. en C. Gloria Sánchez-Galván, Dr. Gustavo Aguirre, Ing. Quím. EIng. Quím. Erikrik González González--Portela, Q.F.B. Teresa de JPortela, Q.F.B. Teresa de J.. Pérez-Pérez, M. en G. A. Pérez-Pérez, M. en G. A. Gabriel Mercado V.Gabriel Mercado V.

CODEPAP: Lic. Juan Manuel Irigoyen, Ing. Manuel CuéllarLic. Juan Manuel Irigoyen, Ing. Manuel Cuéllar

COEPA: M. en C. Claudio Torres NachóM. en C. Claudio Torres Nachónn

Ingenio San José de Abajo, S.A. de C.V.: Arq. Adela Perdomo BuenoArq. Adela Perdomo Bueno

Ingenio Nuevo San Francisco, S.a. de C.V.:Ing. Rubén de Jesús Martínez, M. en C. Samuel DávilaIng. Rubén de Jesús Martínez, M. en C. Samuel Dávila

OBJETIVO GENERAL:

 El presente proyecto tiene como objetivo El presente proyecto tiene como objetivo general, implementar estrategias y general, implementar estrategias y desarrollar tecnologías para el desarrollar tecnologías para el tratamiento del agua de dos ingenios tratamiento del agua de dos ingenios azucareros que impactan la Cuenca del azucareros que impactan la Cuenca del Papaloapan, para poder re-utilizarlas en Papaloapan, para poder re-utilizarlas en el riego de la caña de azúcar, sin generar el riego de la caña de azúcar, sin generar riesgos ambientales.riesgos ambientales.

BENEFICIOS ESPERADOS

 

1)      Se espera contribuir al aumento de la tasa costo-beneficio con la que operan ambos ingenios al lograr reducir los pagos por derecho de descarga.

2)      Contribuir a revertir el actual impacto negativo que causa la descarga de aguas residuales sin tratar.

3)      Aumentar la productividad de la caña de azúcar en las zonas de riego

Ahorros en el consumo de Agua

Aguas Residuales con Sólidos

Suspendidos Totales y

Coliformes

Humedales Construidos

Ingenio San José de Abajo

Ingenio Nuevo San Francisco

PROYECTO: TRATAMIENTO Y REUSO DEL AGUA RESIDUAL EN ALGUNOS INGENIOS AZUCAREROS DE LA CUENCA DEL PAPALOAPAN

Y DEL RÍO BLANCO PARA RIEGO DE CAÑA DE AZÚCAR

Ahorros en el consumo de Agua

Lagunas con

Salvinia minima

Vinazas Mezcladas con

Aguas Residuales del Proceso Azucarero

PRODUCCIÓNPRODUCCIÓNPROBLEMAPROBLEMA

DAÑOSDAÑOSAMBIENTALESAMBIENTALES

PRODUCCIÓN PRODUCCIÓN MÁS LIMPIAMÁS LIMPIA

BIOTECNOLOGÍASBIOTECNOLOGÍASAMBIENTALMENTEAMBIENTALMENTE

PERTINENTESPERTINENTES

Uso SUSTENTABLEde los Recursos

TECNOLOGIAS ALTERNATIVAS TECNOLOGIAS ALTERNATIVAS

Para el Tratamiento de Efluentes ContaminadosPara el Tratamiento de Efluentes Contaminados

FITORREMEDIACIÓNFITORREMEDIACIÓN

Es el uso de plantas verdes para remover o contener compuestos contaminantes o transformarlos en sus derivados no tóxicos. (Macek y col., 2000)

Humedales Humedales artificialesartificiales

Sistemas Sistemas integralesintegrales

Plantas flotantesPlantas flotantesPlantas terrestresPlantas terrestres

Capacidad:Capacidad: 6,000 6,000 toneladas de caña/día.

Superf. Ind.:Superf. Ind.: 5634 5634 hectáreas, con un rendimiento 73 ton de caña/ha73 ton de caña/ha.

Producción por zafraProducción por zafra: 39,200 ton de azúcar39,200 ton de azúcar

Consumo de Consumo de AguaAgua: 1.5 m3/s1.5 m3/s

PRODUCCION

Parámetros de Contaminación:

Sólidos Totales, Grasas y AceitesSólidos Totales, Grasas y Aceites, DBO, y coliformes.

Efluentes

PROBLEMÁTICA AMBIENTAL EN EL INGENIO

Ingenio “Nuevo San Francisco”

Lerdo de Tejada, Ver.

Río TecolapanRío Tecolapan

RíoRío

San Agustín *San Agustín *

Canal de Entra

da (11 Km)

(4 K

m)

Canal Entrada Canal Salida

Objetivo General:

Evaluar la capacidad de remoción de la carga orgánica (expresada como DQO y DBO5) de un agua residual sintética por tres plantas (Pontederia cordata, Eicchornia crassipes y Salvinia minima) bajo condiciones ambientales de invernadero.

Objetivos Específicos:

• Definir el sistema de operación Definir el sistema de operación más adecuadomás adecuado para cada planta, y calcular el para cada planta, y calcular el tiempo de retención tiempo de retención hidráulicohidráulico (TRH), la carga orgánica y otros (TRH), la carga orgánica y otros parámetros de interés para cada sistema.parámetros de interés para cada sistema.

• Comparar Comparar el desempeño entre los tres sistemas de el desempeño entre los tres sistemas de fitorremediación, en relación al fitorremediación, en relación al porcentaje de porcentaje de remociónremoción de DQO, DBO, NTK y PO de DQO, DBO, NTK y PO44..

• Evaluar las Evaluar las ventajas de cada sistemaventajas de cada sistema y estimar y estimar el el óptimoóptimo en relación a en relación a costoscostos..

1.1. Tanque reservorio de 1,000 LTanque reservorio de 1,000 L

2.2. Tanque de alimentación y ajuste de pH.Tanque de alimentación y ajuste de pH.

3.3. Sistema de bombeo peristálticoSistema de bombeo peristáltico

4.4. Humedal construido c/ Humedal construido c/ PontederiaPontederia

5.5. Laguna c/ Laguna c/ LirioLirio

6.6. Laguna c/Laguna c/SalviniaSalvinia

44

5

66

5 5

55

11

Sistema Continuo; TRH = 5 días

22

33

Colecta, cultivo y siembra dePontederia cordata

Colecta, cultivo y adaptación deEicchornia crassipes

Lagunas conInóculo deSalvinia minima

Cultivo y daptación deSalvinia minima

Para determinar el TRH, en el Humedal Construido, se consideró el Modelo de Remoción de DBO/DQO para Humedales de Flujo Sub-superficial (Shepherd et al., 2001).

Ci = C0 exp(-kT τ); donde:

Ci = Concentración a determinada distancia o determinado tiempo (mg/L)

C0 = Concentración inicial (a la entrada)

kT = Constante de velocidad de degradación (d-1)

τ = Tiempo de Retención Hidráulico, TRH (d)

Así, (dC/dt) = -kC y C= C e-kt

Constante para el sistema 1 (Pontederia): kT = 0.9/d ± 50%

>> Cálculo del TRH: τ = -ln (C/C0) / kT

// τ pontederia = 2.5 días; la recomendación del Dr. Grismer fue que, al iniciar la

operación, se considerara duplicar el TRH calculado.

Así entonces, proponemos utilizar, para el sistema de humedales construidos con Pontederia cordata un TRH de 5 días.

Componentes Concentración

(mg/L)

Carbohidratos Sacarosa 80 Alcoholes Metanol 80 Etanol 60

IsoPropanol 60 Ácidos grasos Ácido Fórmico 12 Ácido Acético 8

Micronutrientes Cloruro de Amonio 28

Hidróxido de Potasio 14 Fosfato de Amonio 4 Cloruro de Cobalto 1.6

Clorhidrato de Tiamina 0.4

DQO = 350DBO5= 290

Crecimiento de Pontederia cordata durante diversas fases del experimento en un sistema de humedal construido.

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30

Tiempo (días)

Alt

ura

de

tallo

s (c

m)

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Tiempo (días)

Alt

ura

de

ta

llo

s (

cm

)

Cultivo adicionado con efluentes anaerobios al 10%; día 0 a 20; adaptación al ARS del día 21 al 28

Remoción de DQO y DBO por el sistema de Humedal Construido con flujo sub-superficial plantado con Pontederia cordata, con un TRH= 5 días.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Tiempo (días)

DQ

O, D

BO

5 (

mg

/L)

DQO (mg/L)

DBO (mg/L)

Crecimiento de Eicchornia crassipes durante el experimento en un sistema de Laguna en régimen contínuo. TRH=5 días.

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

0 10 20 30 40

Tiempo (días)

Bio

mas

a (k

g)

Remoción de DQO y DBO por el sistema de laguna en régimen contínuo inoculada con Eicchornia crassipes. TRH=5 días.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Tiempo (días)

DQ

O ,

DB

O5

(mg

/L)

DQO (mg/L)

DBO (mg/L)

Crecimiento de Salvinia minima durante el experimento en un sistema de Laguna en régimen continuo. TRH=5 días.

300

350

400

450

500

550

600

650

0 2 4 6 8 10 12

Tiempo (días)

Bio

mas

a (g

)

Remoción de DQO y DBO por el sistema de laguna en régimen contínuo inoculada con Salvinia minima. TRH=5 días.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 2 4 6 8 10 12

Tiempo (días)

DQ

O ,

DB

O5

( m

g/L

)

DQO (mg/L)

DBO (mg/L)

El sistema de laguna conEl sistema de laguna con Salvinia minimaSalvinia minima: : 39% de DQO y 25% de DBO39% de DQO y 25% de DBO55..La planta no tuvo las condiciones requeridas para su mantenimiento.

El sistema de humedal construído conEl sistema de humedal construído con Pontederia cordataPontederia cordata: : 90%90% de DQO y DBO de DQO y DBO55

La planta se mantuvo sana y en crecimiento.

El sistema de laguna con El sistema de laguna con Eicchornia Eicchornia crassipescrassipes: : 65%65% de DQO y de DQO y 60%60% de DBO de DBO55..La planta se mantuvo sana y en crecimiento.

Eficiencia Global:

El presente trabajo se desarrolla en la Unidad de Biotecnología Ambiental del Instituto de Ecología.

Se agradece la colaboración del Mtro. Gabriel Mercado y el Ing. Serge Baechler en el desarrollo de las actividades de estas actividades experimentales.