Treatment technologies of liquid and solid wastes from two-phase olive oil mills

Abstract

Over the last 10 years the manufacture of olive oil has undergone important evolutionary changes in the equipment used for the separation of olive oil from the remaining components. The latest development has been the introduction of a two-phase centrifugation process in which a horizontally-mounted centrifuge is used for a primary separation of the olive oil fraction from the vegetable solid material and vegetation water. Therefore, the new two-phase olive oil mills produce three identifiable and separate waste streams. These are: 1) the wash waters from the initial cleansing of the fruit; 2) the wash waters from the secondary centrifuge and 3) the aqueous solid residues from the primary centrifugation. As well as offering process advantages they also reduce the water consumption of the mill. The introduction of this technology was carried out in 90% of Spanish olive oil factories. Therefore, the new twophase olive mill effluents (TPOME) are made up of the mixture of effluents (1) and (2), the total volume of TPOME generated being around 0.25 l/kg of olives processed. In addition, the solid residue (two-phase olive pomace, TPOP) has a high organic matter concentration giving an elevated polluting load and it cannot be easily handled by traditional technology which deals with the conventional three-phase olive cake. So, this paper aims to report the main features and characteristics of TPOME, and of TPOP, as compared to the classical olive mill wastewater (OMW) and olive cake derived from the three-phase manufacturing process. The advantages and disadvantages of the two-phase decanting process will be summarized. Among the treatments reported for TPOME, aerobic processes in completely mixed and activated sludge reactor showed high COD removal efficiencies. Kinetic constants of the aerobic processes were also compared at different operational conditions. The report also includes the following findings: assays of anaerobic digestion of wastewaters from the washing of olives, of olive oil and the two together using fluidised-beds and hybrid reactors; the kinetics, performance, stability, purification efficiencies and methane yield coefficients; other purifying methods for TPOME treatment including oxidation (with different chemical oxidants) and physico-chemical treatments (using different coagulants and flocculants); the anaerobic digestibility of TPOP using different influent substrate concentrations; kinetic studies of anaerobic digestion of TPOP and mass balances to predict the behaviour of the reactor and simplified kinetic models for studying the hydrolysis, acidogenic and methanogenic steps of one and two-stage anaerobic digestion of TPOP. Finally, other methods for treatment and use of TPOP were mentioned, including composting, production of alcohols, mannitol, and other added - value compounds such as monosaccharides, oligosaccharides, arabinose and glucose. Furfural and activated carbons were also produced from TPOP and included in the report.

Durante los últimos 10 años el proceso de elaboración de aceite de oliva ha sufrido importantes cambios en los equipos utilizados para la separación del aceite del resto de componentes. El más reciente ha sido la introducción del decanter o centrífuga horizontal de dos fases para la separación del aceite de oliva de la mezcla constituida por la fracción sólida vegetal y agua de vegetación. Por tanto, el sistema de elaboración por centrifugación en dos fases genera tres residuos diferentes: 1) aguas de lavado de aceitunas; 2) aguas de lavado de aceite obtenidas en la centrífuga vertical y 3) residuos sólidos con un elevado contenido en humedad procedente del decanter. Entre otras ventajas, el proceso de dos fases también reduce considerablemente el consumo de agua de proceso. Esta tecnología ya se ha introducido en el 90 % de las almazaras españolas. Por tanto, los nuevos efluentes líquidos resultantes del proceso en dos fases están constituidos por la mezcla de los efluentes (1) y (2), generándose cantidades del orden de 0.25 l/kg de aceitunas procesadas. De manera adicional, se genera un nuevo residuo sólido (orujo húmedo o ¿alperujo¿) con una elevada concentración de materia orgánica, lo que le confiere un alto poder contaminante, dificultando su manipulación y aprovechamiento mediante los métodos tradicionales aplicados al orujo convencional de tres fases. En este trabajo se detallan las características principales y propiedades de los efluentes líquidos y residuos sólidos resultantes del proceso de elaboración del aceite de oliva en dos fases, comparándose con las características de los alpechines y orujos tradicionales procedentes del sistema de tres fases. También se resumen las ventajas e inconvenientes del sistema de dos fases. Entre los tratamientos que se detallan para la depuración de las aguas de lavado mezcla, destacan los procesos aerobios en reactores de mezcla completa y lodos activados, con los que se alcanzan elevadas eficiencias de depuración, obteniéndose las constantes cinéticas de los mismos para diferentes condiciones operacionales. También se describen los resultados más relevantes obtenidos en el proceso de digestión anaerobia de estas aguas de lavado utilizando reactores de lecho fluidizado e híbridos, detallándose el comportamiento operacional, estabilidad, eficiencias de depuración y coeficientes de rendimiento en metano alcanzados. Igualmente se detallan otros métodos de tratamiento del alperujo, tales como métodos oxidativos (utilizando diferentes oxidantes químicos) y fisico-químicos (utilizando diferentes coagulantes y floculantes). Al mismo tiempo, se describe la digestibilidad anaerobia del alperujo utilizando diferentes concentraciones de sustrato como alimento, detallándose algunos estudios cinéticos y balances de masa que permiten reproducir el comportamiento del reactor, así como determinados modelos simplificados que permiten estudiar las etapas de hidrólisis, acidogénesis y metanogénesis en el proceso de digestión anaerobia en una y dos etapas del alperujo. Finalmente, se reseñan otros métodos para el tratamiento y aprovechamiento de este residuo, tales como compostaje, obtención de alcoholes, manitol, y otros compuestos de valor añadido, tales como monosacáridos, oligosacáridos, arabinosa y glucosa, así como furfural y carbón activo.