3. tecnologias

Curso “Gestión y Tratamiento de Efuentes y Residuos

Agroindustriales y Pecuarios” Lima Septiembre 2014

TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO

Fernando Fdz-Polanco y María Fdz-Polanco

Grupo de Tecnología Ambiental

Dpto Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente

Universidad de Valladolid (España)

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

Curso “Gestión y Tratamiento de Efuentes y

Residuos Agroindustriales y Pecuarios”

Lima 11 – 14 Septiembre 2014



eliminada

generados

generados

X

3

eliminadaO

3

2O

DQO Kg

X Kg celular síntesis de orendimient Y

d

X Kg ismosmicroorgan de generación P

X Kg

DQO Kg ismosmicroorgan y DQO entre relación 1,42

m

DQO Kg eliminada DQO SS

d

m alimentado caudal Q

d

O Kgoxígeno de consumo R

SS QY P

P 1,42 SS QR

OX

XOO

PROCESOS AEROBIOS. FANGOS ACTIVOS

NECESIDADES DE OXÍGENO



PROCESOS AEROBIOS. FANGOS ACTIVOS

CV

(kg DQO/m3reactor.d)

SSLM

(mg SSLM/L)

CM

(kg DQO/kg SSVLM.d)

TRC

(d)

TRH

(h)% DQO

OD

(mg O2/L)

0.3-1.6 1500-4000 0.2-0.64-

103-5

85 a

952

PARÁMETROS DE DISEÑO Y OPERACIÓN

CU

LT

IVO

EN

SU

SP

EN

SIÓ

NFA

NG

OS

AC

TIV

OS

Qe

Se

Xe

O2

QO

SO

4. PURGA

VSX

3. RECIRCULACIÓN

CO2

1. REACTOR BIOLÓGICO 2. SEDIMENTADOR

QR XR QW XW



AIREACIÓN



SEDIMENTADOR



. Carrousel.

PROCESOS AEROBIOS



PROCESOS AEROBIOS. BIOPELÍCULA

AEROBIO MO + O2 + X CO2 + H2O + NUEVOS X

CU

LT

IVO

EN

BIO

PE

LÍC

ULA

FIL

TR

O P

ER

CO

LA

DO

R



Lechos percoladores.

TPROCEOS AEROBIOS



PROCESOS AEROBIOS. BIOPELÍCULA

AEROBIO MO + O2 + X CO2 + H2O + NUEVOS X

CU

LT

IVO

EN

BIO

PE

LÍC

ULA

CB

R



. REACTOR CON SECUENCIA DE ETAPAS (SBR)

LLENADOanóxico

3 h de mezclado

REACCIÓN 1aerobio

3 h de aireación

REACCIÓN 2anóxico

2 h de mezclado

REACCIÓN 3aerobio

0.33 h de aireación

SEDIMENTACIÓN

NO3- N2

TKNº

NO3-

DQOº

TKNº

DQOº

DQOO2 O2

N2

NO3-

N2

endógeno

NH4+

NH4+

NO3

-

NO3-

DQO baja

NO3-



CABEZAL FLOTANTE SBR



REACTORES ANAEROBIOS

biogás

1. MEZCLA COMPLETA

MEZCLA (no se usaba inicialmente)

• mejora el contacto

• evita la sedimentación (disminuiría el Vútil)

TRH

• 25 d

• evita la purga porque es muy alto

INCONVENIENTE

sólo se obtienen altas cargas por unidad

de volumen para influentes de 8000 a

50000 mg BODL/L mejora el contacto

SOLUCIÓN

separar THR del SRT

ALIMENTACIÓN fangos municipales

• 2.5 a 15% TS

• del 100% de los SS 65 % VSS

50% biodegradables



REACTOR DE MEZCLA COMPLETA



REACTOR DE MEZCLA COMPLETA

Estabilización de lodos (DA). Huevos




biogás biogás

2. CONTACTO (análogo FA)

1955

Para residuos de conservas con

1300 mg BODL/L

INCONVENIENTE

flotación en el sedimentador por desorción

problemas más grave que en aerobio

por la baja tasas de crecimiento

SOLUCIÓN

aplicar vacío antes del sedimentador para

eliminar la sobresaturación del gas




biogás biogás biogás biogás

3. BIOFILTROS

ASCENDENTE (análogo a filtro aerobio)

Medio rocoso

- poco volumen de vacío

- poca área específica

medio plástico

Obstrucción y SS en el efluente

aguas sin SS

ascensión turbulenta del biogas

Buena retención de biosólidos, muy aplicado

DESCENDENTE

- los sólidos se acumulan en la

superficie (más sustrato, más

crecimiento)

- H2S (inhibidor) se forma en la parte alta

APLICACIÓN

• alimentación

• bebidas

• farmacia

• industria química





biogás biogás4. LECHOS FLUIDIZADO Y EXPANDIDO

FLUIDIZADOVENTAJAS- gran espacio de poro menor obstrucción

menos cortocircuitos- elevada área específica

MAYOR EFICACIA RESPECTO

A LA CARGA POR UNIDAD DE VOLUMENINCONVENIENTES- conseguir BP fuertemente adherida- proporción adecuada de BM en la BP- recirculación (menor FP y coste energético)

EXPANDIDO• menor velocidad de flujo ascensional• mejor captura de sólidos• peor transferencia de materia• cortocircuitos



3. CONFIGURACIONES DE REACTORES


biogás biogás biogás

5. UASB (http://www.uasb.org) problema de granulación

conocimiento de los

factores de granulación

APLICACIÓN

• alimentaria

• papelera

• industria química

biogás



Separador Gas-Líquido-Sólido (GLS)




BIOPAQ® IC






biogás6. REACTOR COMPARTIMENTADO

- biomasa pasa a la cámara siguiente

- se puede sedimentar y recircular a la 1ª cámara






biogásbiogás

7. LECHO PERCOLADOR Y FILTRO PERCOLADOR

1. hidrólisis (célulosa)

2. metanogénesis

DIGESTIÓN EN DOS ETAPAS






biogás

membrana

biogásbiogás

8. R. DE MEMBRANA

no hay pérdida de biomasa

mejora la calidad del efluente

la CV puede aumentarse

COSTE




MEMBRANAS HUECAS

MEMBRANAS

SUMERGIDAS






biogás

membrana

biogás

a aerobiobiogásbiogás



ventajas desventajas

muy alta capacidad tratamiento

muy bajos THR

diferentes tipos de aguas

aplicable a aguas con sólidos

insensible sobrecargas orgánicas

aplicable a aguas con tóxicos

requiere poca superficie

puesta en marcha difícil

alto consumo energético

dificultad controlar expansión del lecho

elevada concentración de SS efluente

diseño y cambio de escala complicado

poca experiencia a escala industrial

elevado coste de relleno


elevada capacidad tratamiento

bajo THR

adaptación a diferentes aguas

aguas diluidas y cargadas

resistente fluctuaciones de carga

rápido rearranque

requiere poca superficie

puesta en marcha difícil

riesgo de oclusiones

limitado a aguas con pocos SS

elevado contenido SS efluente

sensible altas concentraciones Ca

elevado coste de relleno


elevada capacidad

tratamiento

bajo THR

alta eficacia eliminación DQO

bajo requerimiento energético

no necesita soporte

fácil construcción

gran experiencia práctica

proceso de granulación difícil de controlar

la granulación depende del agua

la puesta en marcha puede requerir fango granular

sensible a sobrecargas orgánicas

útil para agua sin SS

Ca+2 y NH4+ inhiben la granulación

el rearranque puede provocar la flotación de los

gránulos

requiere grandes superficies

UASB

BIOFILTRO

LECHO FLUIDIZADO

REACTORES



REACTORESBIOFILTRO

distribución uniforme alimentación

taponamiento

caminos preferentes

lavado del lecho

acumulación de inertes

separación de lodos efluente

UASB

control expansión lecho

estabilidad fluctuaciones alimentación

retención de biomasa en sobrecargas

acumulación de inertes

flotación de la biomasa

LECHO FLUIDIZADO

control de la expansión del lecho

distribución uniforme alimentación

flotación de partículas

cambio propiedades fluidización

desprendimiento biopelícula

poca experiencia industrial

LIM

ITA

CIO

NE

S D

E O

PE

RA

CIÓ

N

CO

MP

AR

AC

IÓN

comportamiento UASB BF LF

puesta en marcha

acumulación de biomasa

mezcla fase líquida

sobrecargas hidráulicas

sobrecargas orgánicas

admisión SS

riesgo de oclusiones

riesgo flotación biomasa

necesidad de control

-

++

+

-

+

-

++

-

+

-

+

+

++

+

+

-

+

+

-

++

++

++

+

++

++

+

-



INDUSTRIA

ALIMENTARIA

mataderos

pescado

envasado

fermentación

almidón

azúcar

láctea

café

5. TRATAMIENTO INTEGRADO

• preparados cárnicos

• cuero y piel

• matadero

• grasa animal

an

ima

l • aceite vegetal

• salmueras

• vegetales

• bebidas

• frutaen

va

sa

do

• cervecera

• sidra

• ácido cítrico

• destilerías

• procesos enzimáticos

• levaduras

• vino

• malteado

ferm

en

tació

n

• patata

• almidón

alm

idó

n

• confitería

• azúcar

• mermelada

• chocolate

azú

ca

r

• queso

• leche

• suero

• helados

lácte

a

AGUAS CON ALTA CARGA




• condensador de vapor

• blanqueo

pa

pe

l

• Láminas de madera

ma

de

ra• química

• petroquímica

• productos de limpiezaqu

ímic

a

• celulosa

• fibras de media densidadfib

ra

INDUSTRIA

NO ALIMENTARIA

carbón

papelera

farmacéutica

textil

madera

química

caucho

fibras






DQO=10.000 mg/LANAEROBIO

90%

• Menor producción de fangos

• No O2

• Producción de CH4

• Menos nutrientes

CH4

DQO=1.000 mg/L

Eliminación 9.000 mg DQO/L

O2

AEROBIO90%

• Operación sencilla

• Menor THR

• Mayor rendimiento

DQO=100 mg/L

Eliminación 900 mg DQO/L



Sistema integrado anaeróbico-aeróbico

UASB + Lechos Percoladores + Sedimentación secundaria

UASB

Trickling filter

Tilted plate settling device




ELIMINACIÓN DE NUTRIENTES

Nitrógeno

DBOº

NKTº

O2

aerobiooxid. DBO

nitrificación

anóxicodesnitrific.

N2

NO3-

N-NH4+

DBO algo NO3-




O2

O2

(1)predesnitrificación

θ3 h

NO3-

(2)nitrificación

θ11 h

N2

20% N-NO3-

eliminación

80% N-NO3-

(3)desnitrific,

con biomasaθ3 h

N2

ENDÓGENONH4

+(4)nitrificación

θ1 h

NO3-

6% N-NO3-

NO3-


Nitrógeno




LLENADOanóxico

3 h de mezclado

REACCIÓN 1aerobio

3 h de aireación

REACCIÓN 2anóxico

2 h de mezclado

REACCIÓN 3aerobio

0.33 h de aireación

SEDIMENTACIÓN

NO3- N2

TKNº

NO3-

DQOº

TKNº

DQOº

DQOO2 O2

N2

NO3-

N2

endógeno

NH4+

NH4+

NO3

-

NO3-

DQO baja

NO3-


NitrógenoSECUENCIA TEMPORAL




N

ND

D

SECUENCIA ESPACIAL


Nitrógeno




moléculas

orgánicas simples

HSCoA

CoA

Pi+E

1. ANAEROBIO

Poli-P

PHB

Pi

2. AEROBIO O

ANÓXICO

O2 o NO3-

Pi PHB

HSCoA

Ciclo

TCACO2

ADP+Pi

NADH2

H2O o N2

ATP

NAD


Fósforo




(A) PHOREDOX

anaerobio1 h

anóxico2.7 h

NO3-

N2

O2

aerobio4.7 h

(B) BARDENPHO

NO3-

anaerobio1 h

anóxico2.7 h

N2

O2

aerobio4.7 h

anóxico2.2 h

O2

aerobio1 h

PREDESNITRIFICACIÓN CLÁSICA CON INTENSIFICACIÓN PARA ELIMINACIÓN DE P

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