Anaerobio

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  • 1. TECNOLOGÍA ANAEROBIA PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
  • 2. Tecnología anaerobia El tratamiento de aguas residuales domésticas e industriales utilizando tecnología anaerobia de alta velocidad se ha desarrollado a escala mundial en los últimos años. Esta tecnología es atractiva en los países en desarrollo, ya que la energía necesaria para la operación de los sistemas anaerobios es mínima comparada con los sistemas convencionales de tratamiento aerobio. El gas metano que se genera puede transformarse en energía aprovechable en la planta de tratamiento.
  • 3. Ventajas del Tratamiento anaerobio Bajos costos de inversión y operación. Producción de una fuente de energía que puede servir para calentar el agua residual hasta la temperatura de operación. Necesidad de espacio relativamente pequeño para las instalaciones debido a la aplicación de altas velocidades de carga orgánica. Baja producción de lodo en exceso.
  • 4. Desventajas del Tratamiento anaerobio Algunas posibles desventajas de la tecnología Anaerobia que en ocasiones pueden conducir a la elección de otro tipo de tratamiento, son: Insuficiente generación de acidez y metano cuando se depuran aguas residuales muy diluidas. Cinética lenta a bajas temperaturas. Ciertos compuestos como NH4 +, PO4 3- y S2- quedan en disolución. Por este motivo, si es necesario, se tiene que usar un tratamiento posterior.
  • 5. ¿Qué es el tratamiento anaerobio de aguas residuales? Es el tratamiento biológico del agua residual sin el uso de aire u oxígeno. Se aplica en la eliminación de la contaminación orgánica de las aguas residuales. En el proceso de degradación anaerobia: Contaminantes Orgánicos Microorganismos anaerobios  CO2 + CH4 (Biogás)  Materia degrada- da en disolución  Nuevos microor- ganismos
  • 6. Enzimas hidrolíticas Bacterias Acetogénicas Bacterias Fermentativas Bacterias Metanogénicas agua particulada compleja: Proteínas, polisacáridos Aminoácidos, azúcares, péptidos propionato, butirato acetato CO2, H2 CH4, CO2 Adaptado de Jim A. Field y Reyes Sierra Degradación anaerobia Es posible por medio de reacciones asociadas al metabolismo de distintos microorganismos. Ecuaciones
  • 7. Balance de DQO en procesos anaerobios La DQO del agua residual es convertida principalmente a metano y en una menor proporción en nuevos microorganismos. DQO: es la cantidad de oxígeno necesaria para oxidar químicamente la contaminación orgánica, y por lo tanto, una medida de su contenido o concentración. Adaptado de Jim A. Field y Reyes Sierra DQO en el agua residual CH4 Nuevos microorganismos 90% 10%
  • 8. Factores que afectan el proceso anaerobio pH: entre 6.5 - 8.2. En este intervalo los distintos microorganismos tienen buenos niveles de actividad. Temperatura: Influye decisivamente en la actividad de los microorganismos. A nivel industrial, la mayor parte de los reactores operan a temperaturas de 30-37ºC. También se puede trabajar a menores temperaturas. En este caso, el tiempo de tratamiento debe ser mayor.
  • 9. Factores que afectan el proceso anaerobio Nutrientes: Para sistemas muy cargados la relación DQO/N/P mínima es 350/7/1. Las bacterias metanogénicas también precisan para estimular su metabolismo de S entre 0.001 y 1.0 mg/L y metales (Fe, Ni, Co, Mg...) a nivel de trazas. Tóxicos: Según su concentración los mismos elementos indicados antes pueden convertirse en tóxicos o inhibidores. Iones que provocan la formación de precipitados: altas concentraciones de Ca2+ Y Mg2+, pueden conducir a la anulación de la actividad microbiana.
  • 10. Aplicaciones de la tecnología anaerobia de alta velocidad Aguas residuales de: Industria cervecera y de bebidas Industria de alimentos Industria papelera Destilerías de alcohol e industria de fermentación Rastros
  • 11. Nuevas aplicaciones de la tecnología anaerobia de alta velocidad Aguas residuales de: Industria textil Industria química y petroquímica En lugares de climas cálidos, pueden utilizarse para el tratamiento de agua residual doméstica.
  • 12. Reactor de Contacto anaerobio La retención de la biomasa se realiza por sedimentación externa y recirculación. El reactor se mantiene agitado. Eficacia = reducción de DQO del 90-95% para aguas residuales altamente biodegradables con DQO entre 2,000 y 10,000 mg DQO/L. Adecuado para tratar aguas residuales con sólidos de lenta digestión.
  • 13. Reactor de Contacto anaerobio Los parámetros de operación son: - Velocidad de carga orgánica= 2000-10000mgDQO/L.d - Tiempo hidráulico de residencia = 1-5 d - Concentración de biomasa = 4,000–6,000 mg SSV/L Limitación: opera a velocidades de carga orgánica inferiores a las que se pueden alcanzar con otros reactores anaerobios.
  • 14. Reactor UASB (Reactor de flujo ascendente en manto de lodos) Sistema desarrollado en los años 70 en Holanda, por el Dr. Gatze Lettinga. Actualmente es el más utilizado para el tratamiento de aguas residuales industriales. En Brasil y Colombia se vienen desarrollando múltiples trabajos de investigación utilizando este tipo de sistema. En este tipo de reactor, la biomasa es retenida en el reactor gracias a la formación de gránulos bacterianos con buenas características de sedimentación.
  • 15. Reactor UASB Influente Efluente Campana Biogás Burbujas de gas Gránulos de lodo Adaptado de Jim A. Field y Reyes Sierra de gas Sedimen- tador Manto de lodo Separador gas/líquid/ sólido La correcta distribución del influente su velocidad ascensional constante; y el gas producido favorecen la mezcla del sistema la granulación de la biomasa; y el contacto de la biomasa con el agua residual
  • 16. Reactor UASB Trata principalmente aguas residuales con DQO mayores que 2,500 mg/L, con bajas concentraciones de sólidos suspendidos. Los parámetros típicos de operación son: -Veloc. de carga orgánica= 5000-15000mgDQO/L.d -Tiempo hidráulico de residencia = 2-0,2 d -Concentración de biomasa=30000–40000mg SSV/L -Velocidad ascensional = 0.5 – 1,3 m/h Eficacia = si bien ésta depende mucho del tipo de agua residual que se trata, en general las eficiencias con respecto a la DQO biodegradable está generalmente entre 80 y más de 90%.
  • 17. Ventajas y desventajas de los reactores UASB Ventajas Desventajas Elevada capacidad de tratamiento Proceso de granulación delicado. Bajo tiempo hidráulico de residencia Puesta en marcha puede requerir lodo granular Alta eficacia de eliminación de DQO Útil para aguas con pocos sólidos suspendidos Bajo requerimiento energé- tico Excesivas cantidades de calcio inhiben la granulación No necesita soporte Fácil construcción Gran experiencia práctica