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La Depuración Anaerobia La Depuración Anaerobia De Aguas ResidualesDe Aguas Residuales
Grupo DAMMGrupo DAMM
Departamento De IngenieríaDepartamento De Ingeniería
Josep Miquel Carceller Rosa
DIAGRAMA DE FLUJO DE UN SISTEMABIOLÓGICO DE FANGOS ACTIVADOS
REACTORBIOLOGICOAEROBIO
DECANTADORSECUNDARIO
RAS
WAS
UN PROBLEMA FRECUENTE:
INTERFERENCIA EN LA DECANTACIÓN POR PROLIFERACIÓN EXCESIVA DE BACTERIAS FILAMENTOSAS (“BULKING”)
¿QUE SECTORES SON MAS PROPENSOS AL “BULKING”?
LOS QUE TIENEN AGUAS RESIDUALES FACILMENTE BIODEGRADABLES, Y MUY ESPECIALMENTE EL SECTOR ALIMENTACIÓN Y BEBIDAS:
CERVECERO
DESTILERÍAS
“SOFT-DRINKS”
ZUMOS
PROCESADO DE PRODUCTOS DE ORIGEN VEGETAL (CONSERVAS, ETC.)
LACTEO
PAPELERO
RELACIÓN ENTRE TIPOS DE MICROORGANISMOS FILAMENTOSOS Y EL ORIGEN DEL AGUA RESIDUAL
ORIGEN DEL IVF TIPOS FILAMENTOSOS AGUA
RESIDUAL 6/12 2/12 PREDOMINANTES
Municipal
103
148
021N, 0041, M. parvicella, S. natans, 1701
Papelera
265
613
021N, 0041, Nocardia, 1701, 0675
Matadero
109
160
021N, 1701, M. parvicella
Láctea
224
490
0092, 021N, 1701, M. parvicella
Vegetales
173
302
Nocardia, 0041, 021N
Frutas
112
209
021N, M. parvicella, S. natans, 1701
Destilería
103
191
021N, 0041, N. limícola
Cervecera
169
283
021N, 1701, S. natans, 0092, 0041, 0675
Relación de los IVF que son excedidos 6 meses al año (6/12) y 2 meses al año (2/12), los tipos filamentosos predominantes, y el origen del agua residual (Wanner, 1995)
¿QUE SECTORES SON LOS MÁS INDICADOS PARA ADOPTAR SISTEMAS ANAEROBIOS?
LOS QUE TIENEN AGUAS RESIDUALES CON CONCENTRACIONES ALTAS DE MATERIA ORGÁNICA (DQO > 1.500 mg./L), Y AGUASRESIDUALES FACILMENTE BIODEGRADABLES
BASICAMENTE LOS MISMOS SECTORES PROPENSOS A TENEREPISODIOS DE “BULKING”
ACTIVIDADES MICROBIANAS EN EL PROCESO ANAEROBIOMATERIA ORGÁNICA (substratos poliméricos complejos)polisacáridos proteínas lípidos
MONÓMEROS Y MOLÉCULAS DE BAJO P.M.
azúcares aminoácidosy péptidos
ácidos grasosde cadena larga
H2, CO2, acetato, formato, propionato, butirato . . . (AGV)etanol, lactato, aldehidos, . . . .
Acetato, H2, CO2,
CH4 + CO2
Hidrólisis por exoenzimas bacterianos
Fermentativos
Acetogénicos
Metanogénicos
1ª F
ASE
: A
CID
OG
ÉNES
IS2ª
FA
SE:
MET
AN
OG
ÉNES
IS
BIOGAS
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO ANAEROBIO
DESBASTE
DECANTADORPRIMARIO
pH ácidopH alcalinoCargas altasTemperatura
TANQUE DEACONDICIONAMIENTO:
PREACIDIFICACION
REACTORANAEROBIO:
METANOGÉNESIS
PROCESO DE HIDRÓLISIS YDE ACETOGÉNESIS:
FORMACIÓN DE AGV
Decantaciónde sólidossedimentables
TRATAMIENTODE OLORES
BIOGAS
EFLUENTE
TANQUE DEEMERGENCIA
AGUA PREACIDIFICADApH = 6,0
•APORTE DE ACIDEZ•APORTE DE CARGA
ORGÁNICA•APORTE DE CAUDAL
VELOCIDAD ASCENSIONAL
AUMENTA CON:
• CAUDAL DE INFLUENTE
• CAUDAL DE RECIRCULACIÓN
•CARGA ORGÁNICA (POR LAFORMACIÓN DE BIOGÁS)
•ALTURA DEL REACTOR
RECIRCULACIÓN EFLUENTEpH = 7,0
• APORTE DE ALCALINIDAD
• APORTE DE CAUDAL
EL SISTEMA ANAEROBIO U.A.S.B.
Qi
Qr
BIOGAS
EFLUENTE
Qb
LOS TRES SISTEMAS MÁS EXTENDIDOS DE LOS TRES SISTEMAS MÁS EXTENDIDOS DE DEPURACIÓN ANAEROBIA DE AGUAS RESIDUALESDEPURACIÓN ANAEROBIA DE AGUAS RESIDUALES
U.A.S.B E.G.S.B. I.C.
LOS SISTEMAS ANAEROBIOS MÁS EXTEDIDOS:DIFERENCIAS BÁSICAS
TIPO DE SISTEMA ANAEROBIO: UASB EGSB REACTOR IC
PARÁMETRO:
Unidades
VALORES HABITUALES DE DISEÑO
Etapas 1 1 2
VLR
(Carga volumétrica)
Kg O2 / m3 · d
12 – 15
14 - 18
18 - 30
Volumen del reactor m3 1.800 1.500 1.100
Altura del reactor m 5 18 24
Superficie requerida m2 360 83 45
VALORES CONSIDERADOS PARA Q = 8.000 m3/d, DQO = 3.000 y T = 30-38º C
INCREMENTO EN ELAPORTE DE ACIDEZ
APORTE DE ALCALINIDAD
EFECTO DEL INCREMENTO DE LA CARGA ORGÁNICAEN EL SISTEMA ANAEROBIO U.A.S.B.
INCREMENTO EN ELAPORTE DE CARGA
ORGÁNICA
APORTE DE CAUDAL
BIOGAS
EFLUENTE
Qr
Qi
Qb
UN INCREMENTO EN EL APORTE DE CARGA ORGÁNICA CONTAMINANTE CREA DOS NECESIDADES OPUESTAS:
MAYOR CARGA ORGÁNICA = MAYOR PRODUCCIÓN DE BIOGAS = MAYOR VELOCIDAD ASCENSIONAL
NECESIDAD DE REDUCIR EL CAUDAL DE RECIRCULACIÓN
MAYOR APORTE DE ACIDEZ =MAYOR NECESIDAD DE ALCALINIDAD =
NECESIDAD DE AUMENTAREL CAUDAL DE RECIRCULACIÓN
UN INCREMENTO EN EL APORTE DECARGA ORGÁNICA CONTAMINANTE SESOLUCIONA POR LA CONFIGURACIÓN DELSISTEMA IC:
MAYOR CARGA ORGÁNICA = MAYOR PRODUCCIÓN DE BIOGAS =MAYOR ACTIVIDAD EN LA 1ª ETAPA =
AUMENTA LA RECIRCULACIÓN NTERNA
MAYOR APORTE DE ACIDEZ =MAYOR NECESIDAD DE ALCALINIDAD =
EL AUMENTO DE RECIRCULACIÓN INTERNAAPORTA LA ALCALINIDAD NECESARIA
INCREMENTO EN EL APORTE DE ACIDEZ
INCREMENTO EN EL APORTE DE CARGA ORGÁNICA
BIOGAS
EFLUENTE
ETAPA DE BAJA CARGA
ETAPA DE ALTA CARGA
EFECTO DEL INCREMENTO DE LA CARGA ORGÁNICA EN ELSISTEMA BIOPAQ® “IC”
7,67,6------mtmtDiDiáámtreo del reactor (IC)mtreo del reactor (IC)
7722227373103103mtmtDimensiones (L x L)Dimensiones (L x L)
111111119119237237--RelaciRelacióón de superficiesn de superficies
45454804805.3335.33310.66710.667m2m2Superficie requeridaSuperficie requerida
112224242424--RelaciRelacióón de voln de volúúmenesmenes
1.0911.0912.4002.40026.66726.66726.66726.667m3m3Volumen del reactorVolumen del reactor
222210100,900,900,900,90KgO2KgO2/m3/m3··ddCarga volumCarga voluméétrica (VLR)trica (VLR)
InventarioInventarioInventarioInventario3333g/Lg/LConcentraciConcentracióón de n de
biomasabiomasa
----80.00080.00080.00080.000KgKgBiomasa requeridaBiomasa requerida
----0,30,30,30,3KgO2KgO2//KgSSVKgSSV··ddCarga mCarga máásica (F/M)sica (F/M)
242455552,52,5mtmtAltura lAltura láámina de aguamina de agua
24.00024.00024.00024.00024.00024.00024.00024.000KgO2KgO2/d/dCarga orgCarga orgáánicanica
3.0003.0003.0003.0003.0003.0003.0003.000KgO2KgO2/L/LDQODQO
8.0008.0008.0008.0008.0008.0008.0008.000m3/dm3/dCaudalCaudal
UnidadesUnidadesPARPARÁÁMETROMETRO
ICICUASBUASBDifusoresDifusoresTurbinasTurbinas
SISTEMAS ANAEROBIOSSISTEMAS ANAEROBIOSSISTEMAS AEROBIOSSISTEMAS AEROBIOS
NECESIDADES DE ESPACIO EN LOS SISTEMAS AEROBIO Y ANAEROBIO
COMPARACIÓN ENTRE EL VOLUMEN Y LA SUPERFICIE REQUERIDOS POR LOS SISTEMAS AEROBIOS Y ANAEROBIO
BALSA DE AIREACIÓNCON DIFUSORES
VOLUMEN = 26.667 m3
ALTURA = 5 m
SUPERFICIE RELATIVA = 119
BALSA DE AIREACIÓNCON TURBINAS
VOLUMEN = 26.667 m3
ALTURA = 2,5 m
SUPERFICIE RELATIVA = 237
REACTORANAEROBIO IC
ALTURA = 24 m
SUPERFICIE RELATIVA = 1
VOLUMEN = 1.091 m3
REACTORANAEROBIO UASB
ALTURA = 5 m
SUPERFICIERELATIVA = 11
VOLUMEN = 2.400 m3
PARÁMETRO AEROBIO ANAEROBIO
DQO entrada < 1,500 mg O2 / L >1,500 mg O2 / L
Estado de la biomasa floculenta granular
Formación de biomasa (producción de fango)
0.7 Kg / Kg DQO eliminada < 0.02 Kg / Kg DQO eliminada
Carga volumétrica 0.3 – 0.7 Kg / m3 · d 10 – 30 Kg / m3 · d
Carga másica 0.2 – 0.5 Kg / Kg SSV · d 0.5 – 1 Kg / SSV · d
Relación DBO / N / P 100 / 5 / 1 1,000 - 350 / 5 / 1
Rendimiento 90 – 95 % 80 –85 %
Necesidad de energía o de oxígeno para el proceso
SI
NO
Formación de biogas NO SÍ
Superficie requerida Grande Pequeña
Control de pH Según los casos Imprescindible
Parada de un reactor Obliga a vaciar y arrancar de nuevo si es por cierto tiempo
La biomasa puede permanecer parada durante meses
Arranque del reactor (1ª vez) Rápida sin necesidad de aporte de biomasa externa
Lenta, y requiere el aporte de biomasa externa
COMPARACIÓN ENTRE LOS SISTEMASAEROBIO Y ANAEROBIO
Aprovechamiento energAprovechamiento energéético tico biogasbiogasNO HAYNO HAYAprovechamiento del Aprovechamiento del biogasbiogasBeneficiosBeneficios
CogeneraciCogeneracióón, motor n, motor electricoelectrico o mezcla o mezcla directa con gas natural en directa con gas natural en caldera (no requiere inversicaldera (no requiere inversióón)n)
Lavado (no es imprescindible)Lavado (no es imprescindible)NO REQUIERENO REQUIEREAprovechamiento del Aprovechamiento del biogasbiogas
AntorchaAntorchaNO REQUIERENO REQUIERETratamiento del Tratamiento del biogasbiogasInversiInversióónn
LINEA DE BIOGASLINEA DE BIOGAS
Venta fango granular anaerobioVenta fango granular anaerobioNO HAYNO HAYGestiGestióón del subproducton del subproductoBeneficiosBeneficios
NO HAYNO HAYTratamiento o disposiciTratamiento o disposicióónnGestiGestióón del residuon del residuo
NO HAYNO HAYPolielectrolitoPolielectrolitoReactivosReactivosGastosGastos
NO REQUIERENO REQUIEREDeshidrataciDeshidratacióónn
NO REQUIERENO REQUIEREDigestiDigestióón y/o estabilizacin y/o estabilizacióónn
NO REQUIERENO REQUIEREEspesadorEspesadorTratamiento del fangoTratamiento del fangoInversiInversióónn
LINEA DE FANGOSLINEA DE FANGOS
RaramenteRaramente5 a 10 veces superior a la de un 5 a 10 veces superior a la de un sistema anaerobiosistema anaerobioDosificaciDosificacióón de nutrientes: nitrn de nutrientes: nitróógeno y/o fgeno y/o fóósforosforo
NO HAYNO HAYEnergEnergíía, o oxa, o oxíígeno purogeno puroAireaciAireacióónnGastosGastos
NO REQUIERENO REQUIEREDecantaciDecantacióón secundarian secundariaSeparaciSeparacióón aguas n aguas -- fangofango
Reactor anaerobioReactor anaerobioSoplantes / Soplantes / instinst. ox. oxíígenogeno
PreacidificaciPreacidificacióónnBalsa de aireaciBalsa de aireacióónnReducciReduccióón DQOn DQOInversiInversióónn
LINEA DE AGUALINEA DE AGUA
SISTEMA ANAEROBIOSISTEMA ANAEROBIOSISTEMA AEROBIOSISTEMA AEROBIOPROCESOPROCESO
COMPRAINVERSIONES Y GASTOS ASOCIADOS COMPARACIÓN ENTRE LOS SISTEMAS AEROBIO Y ANAEROBIO: INVERSIONES Y GASTOS
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