Depuración de efluentes vinícolas mediante reactores anaerobios

Abstract

En esta Tesis Doctoral se presenta el estudio de la depuración de efluentes vinícolas mediante reactores anaerobios y la evaluación de los distintos factores que determinan su eficacia. Las aguas residuales de bodega se generan estacionalmente, presentan en general un carácter ácido, con elevados y muy variables niveles de DQO y DBO5 y la materia orgánica se encuentra mayoritariamente en forma soluble. De cara a los procesos biológicos, presentan déficit de nutrientes y una alta concentración de compuestos polifenólicos. Se trabajó con tres reactores anaerobios tipo UASB a escala laboratorio en régimen discontinuo y semicontinuo, estudiando la influencia de la temperatura y de distintos modos de alimentación intermitente sobre la eficacia del proceso. En la operación en continuo de estos reactores, se alcanzó una OLR de 7.9 g DQO/l.d, obteniendo rendimientos de eliminación de DQO siempre superiores al 97%, con un HRT de 7.2 d. Se concluyó que existe un efecto tóxico para concentraciones de polifenoles en el agua residual superiores a 193 mg HG/l, que se manifiesta en un aumento de la concentración de la DQOs en el efluente. Se evidenció una adaptación progresiva a concentraciones de polifenoles que inicialmente resultaron tóxicas. Finalmente, se observó una rápida recuperación en el rendimiento de un reactor con déficit de nutrientes tras el aporte de éstos, en aproximadamente un tiempo de residencia hidráulico. Posteriormente, se dispusieron los reactores tipo UASB en serie con recirculación. Con esta configuración se consiguió una mayor estabilidad que con el reactor simple. La recirculación permitió mantener el pH, la actividad biológica y una alta producción de metano, superior al 70%, en el primer reactor en serie, a pesar de estar sometido a altas velocidades de carga orgánica. Asimismo, este sistema presentó una gran capacidad de recuperación frente a modificaciones en las condiciones de operación. No se observó ninguna diferencia significativa en cuanto a la eliminación global de la DQOs, que osciló entre 98.9-99.5%, obteniendo efluentes con DQOs entre 38-119 mg /l, trabajando con HRT dentro del intervalo de 7.2-1.1 d. Por último, se estudió la depuración de efluentes vinícolas mediante un biorreactor compartimentado anaerobio-aerobio a escala piloto, el cual alcanzó un rendimiento de eliminación de DQO de hasta el 95%. Se comprobó que es posible optimizar el funcionamiento del reactor prescindiendo de las dos cámaras anaerobias finales, empleándolas como etapas de contacto-decantación, en las que el lecho de lodos sirve básicamente para la retención de sólidos. Se estudiaron diferentes estrategias de mantenimiento del sistema durante el periodo de menor actividad. Se encontró que el mantenimiento del reactor a baja temperatura tras la vendimia permite conservar el fango en las condiciones de máxima actividad. Por el contrario, el mantenimiento de la temperatura de operación próxima al óptimo mesófilo sin alimentación, además de favorecer la digestión de los fangos, implica una disminución de su actividad metanogénica específica. Los resultados obtenidos permiten concluir que la depuración anaerobia constituye una alternativa viable para el tratamiento de los efluentes vinícolas. La configuración de los reactores anaerobios puede ser optimizada, aprovechando la combinación del efecto de la recirculación y la compartimentación sobre el rendimiento del proceso.