Ppt msabp julio elias arequipa septiembre 2011[1]

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Ppt msabp julio elias arequipa septiembre 2011[1]

  1. 1. Tratamiento Biológico de Aguas Residuales sin generación de Lodos sistema (MSABP™) ING. JULIO ELIAS GRAU Arequipa, Septiembre, 2011
  2. 2. Multi-Stage Activated Biological Process (MSABP™) Proceso Biológico Activado Multietapa de Lecho Fijo (MSABP™) ING. JULIO ELIAS GRAU
  3. 3. TRATAMIENTO ANAERÓBICO
  4. 4. TRATAMIENTO ANAERÓBICO
  5. 5. DEGRADACIÓN ANAERÓBICA DE LA MATERIA ORGÁNICA <ul><li>La degradación anaerobia de la materia orgánica requiere la intervención de diversos grupos de bacterias facultativas y anaerobias estrictas, las cuales utilizan en forma secuencial los productos metabólicos generados por cada grupo. La digestión anaerobia de la materia orgánica involucra tres grandes grupos tróficos y cuatro pasos de transformación: </li></ul><ul><li>1. Hidrólisis Grupo I: bacterias hidrolíticas </li></ul><ul><li>2. Acidogénesis Grupo I: bacterias fermentativas </li></ul><ul><li>3. Acetogénesis Grupo II: bacterias acetogénicas </li></ul><ul><li>4. Metanogénesis Grupo III: bacterias metanogénicas </li></ul>
  6. 6. DEGRADACIÓN ANAERÓBICA DE LA MATERIA ORGÁNICA
  7. 7. DEGRADACIÓN ANAERÓBICA DE LA MATERIA ORGÁNICA
  8. 8. DEGRADACIÓN ANAERÓBICA DE LA MATERIA ORGÁNICA
  9. 9. DEGRADACIÓN ANAERÓBICA DE LA MATERIA ORGÁNICA <ul><li>Son útiles para aguas residuales de alta carga orgánica </li></ul><ul><li>Tienen una eficiencia a lo mas del 70% </li></ul><ul><li>No remueven nutrientes ni parásitos </li></ul><ul><li>El lodo produce malos olores </li></ul><ul><li>Se requiere alta especialización para su operación </li></ul><ul><li>Las bacterias son muy sensibles su habitat, temperatura y altas cargas de sustrato. </li></ul>
  10. 10. Topicos de Discusión <ul><li>Conceptos básicos del MSABP </li></ul><ul><li>Desarrollo del proceso </li></ul><ul><li>Principios, Diseño y Performance del proceso. </li></ul><ul><li>Alcalnce del Equipamiento. </li></ul><ul><li>Experiencias de Operación </li></ul>
  11. 11. Qué es el MSABP? <ul><li>Es un proceso biológico de tratamiento de aguas residuales de Crecimiento Adherido y lecho fijo </li></ul><ul><ul><li>Tratamiento Secundario de aguas Residuales Domésticas o Pretratamiento de Aguas Residuales Industriales. </li></ul></ul><ul><li>Son Multiples selectores biológicos en serie </li></ul><ul><ul><li>Crea las condiciones mas favorables para la oxidación de la carga orgánica. </li></ul></ul><ul><ul><li>Produce el medio ambiente para el desarrollo natural de una cadena alimenticia microbiológica. </li></ul></ul><ul><li>Mediante el cual los organismos que reducen los compuestos orgánicos son a su vez consumidos por los organismos de nivel más alto en las últimas etapas . </li></ul>
  12. 12. Qué es el MSABP? <ul><li>Elimina eficazmente los contaminantes y carga orgánica presente en las aguas residuales. </li></ul><ul><li>Lo hace sin la generación de lodos (biosólidos), común en otros procesos biológicos. </li></ul><ul><li>Se obtienen ahorros significativos en costos de capital y de operación y mantenimiento. </li></ul>
  13. 13. Proceso Típico de Lodos Activados Aireación Sedimentación Efluente Retorno de Lodos Licor De Mezcla Afluente Proveniente del Tratamiento Preliminar Evacuación de Lodos
  14. 14. Proceso Biológico Activado Multietapa de Lecho Fijo (MSABP™)
  15. 15. Desarrollo de la Tecnología <ul><li>Dr. Efim Monosov, Gerente Técnico </li></ul><ul><ul><li>Doctorado en Tratamiento de Aguas Residuales de la Universidad de Ingeniería en Leningrado, Rusia. </li></ul></ul><ul><ul><li>Con Una especialización en química y modelamiento matemático. </li></ul></ul><ul><li>Especializado en Tratamiento de Aguas Residuales Domésticas e Industriales. </li></ul><ul><ul><li>Desarrollo el ELCAT como parte de su tésis de doctorado. </li></ul></ul><ul><ul><li>Tratamiento Electro-catalítico de aguas residuales no biodegradables y residuos inorgánicos tales como herbicidas, colorantes y fenoles </li></ul></ul><ul><ul><li>Comenzó su investigación del proceso de crecimiento adherido. </li></ul></ul><ul><li>Emigró a Israel el 1990 </li></ul><ul><li>Consultor de muchas empresas consultoras de ingeniería. </li></ul><ul><li>Fundó Elif Technology Ltd en 1994 </li></ul>
  16. 16. Technology Development <ul><li>El primer proceso fué diseñado para aguas residuales de alta salinidad de proceso de animales. </li></ul><ul><ul><li>Evaluó el Reactor Multi-Etapa vs el Mezcla Completa </li></ul></ul><ul><ul><li>Evaluó el crecimiento suspendido vs el crecimiento adherido </li></ul></ul><ul><ul><li>Evaluó el sistema Media disperso vs media fijo. </li></ul></ul>
  17. 17. Desarrollo de la Tecnología <ul><li>El Reactor multietapa es más eficiente en la oxidación. </li></ul><ul><ul><li>Mayor eficiencia en la remoción de la carga orgánica </li></ul></ul><ul><ul><li>La Población Microbiana es más diversa </li></ul></ul><ul><ul><li>Bajísima producción de Lodos </li></ul></ul><ul><li>El Crecimiento de la Biomasa Adherida es más resistente. </li></ul><ul><li>El Sistema de Lecho Fijo es más conveniente. </li></ul><ul><ul><li>Los sistemas media dispersos causan exceso de desprendimiento. </li></ul></ul><ul><ul><li>Hay elevada energía a la entrada de los sistemas media mixtos. </li></ul></ul><ul><li>El MSABP nació para </li></ul><ul><ul><li>El Tratamiento Biológico de Aguas Residuales Domésticas e Industriales. </li></ul></ul>
  18. 18. Proceso MSABP <ul><li>Proceso diseñado para el tratamiento de aguas residuales </li></ul><ul><li>Remoción de Inertes Crea el ambiente requerido para el Reactor MSABP </li></ul><ul><li>El proceso se basa en la sucesión de microorgánismos espaciales y una cadena trófica. </li></ul>Primario Buitre Primario Primario
  19. 19. Proceso MSABP <ul><li>Provee las condiciones en la cual la materia orgánica es consumida por microorganismos primarios mientras que los microorganismos primarios son luego consumidos por otros microorganismos superiores organizados. </li></ul><ul><li>Process utilizes naturally occurring microbial food chains to oxidize waste pollutants and eliminate waste sludge </li></ul>Primario Primario Primario Buitre
  20. 20. Oxidación y Síntesis: Materia Orgánica + O 2 + Nutrients + Bacterias CO 2 + H 2 O + (Nuevas células bacterianas) + Energía Principios del MSABP
  21. 21. Respiración Endógena: Materia Orgánica + 5O 2 + Bacterias 5CO 2 + 2H 2 O + NH3+ Energía Principios del MSABP
  22. 22. Nitrificación: 55NH 4 + 76O 2 +109HCO 3 + Bacterias Nitrosomas C 5 H 7 O 2 N+ 57H 2 O + 104H 2 CO 3 + 54NO 2 400NO 2 +NH 4 +4H 2 CO 3 +HCO 3 +195O 2 + Bacterias Nitrobácter C 5 H 7 O 2 N+ 3H 2 O + 400NO 3 Denitrificación: NO 3 NO 2 NO N 2 O N 2 Principios del MSABP
  23. 23. Principios del MSABP <ul><li>La masa de las nuevas células (biomasa) producidas en una etapa serán significativamente menores que la masa de la materia orgánica cruda oxidada en esta etapa. </li></ul><ul><li>La Energía transferida al siguiente nivel de la cadena trófica resulta en tan solo una fracción, la cual se convierte en una nueva biomasay el resto va al proceso metabolico. </li></ul><ul><li>El MSABP no es un circuito cerrado, por lo tanto las condiciones estables son alcanzadas y no se produce la acumulación de residuos. </li></ul>
  24. 24. Principios del Proceso Disminución de la Biomasa Masa de los Consumidores Finales Masa de los Consumidores Intermedios Masa de los Consumidores Primarios Masa de los Productores Primarios Disminución de la Energía
  25. 25. Principios del Proceso
  26. 26. Proceso Biológico Activado Multietapa de Lecho Fijo (MSABP™)
  27. 27. Aplicaciones <ul><li>Aguas Residuales Domésticas </li></ul><ul><li>Municipios, Riego de parques </li></ul><ul><li>Remoción de Nutrientes </li></ul><ul><li>Rehabilitaciones </li></ul><ul><li>Ampliaciones </li></ul><ul><li>Desagues </li></ul><ul><li>Industriales </li></ul>
  28. 28. Diseño del MSABP <ul><li>El Bioreactor se divide de 8 a 12 etapas </li></ul><ul><li>Cada celda contiene un diseño diferente y progresivo para el medio ambiente de la cadena alimenticia </li></ul><ul><li>Una apropiada sumergencia de la pelicula fija al lecho fijo es usada en cada etapa para proveer alta densidad de de bacterias y contacto con el sustrato. </li></ul><ul><li>El lecho fijo “estabiliza” los organismos deseados para proveer alta eficiencia de remoción con un insignificante producción neta de lodos. </li></ul>
  29. 29. Diseño del MSABP para Aguas Residuales Domésticas Criterio de Dimensionamiento <ul><li>Típico TRH, 20-30 horas </li></ul><ul><ul><li>Depende de las características de las aguas residuales </li></ul></ul><ul><ul><li>Depende del nivel de tratamiento requerido </li></ul></ul><ul><ul><li>A Mayor TRH mayor eficiencia en el tratamiento </li></ul></ul><ul><li>Típica carga de DBO 5 < 15 #/d/kcf </li></ul><ul><li>8-12 etapas </li></ul><ul><ul><li>Depende del tipo de tratamiento requerido </li></ul></ul><ul><ul><li>Cadenas Carbonáceas se remueven en menos etapas, 6-8 </li></ul></ul><ul><ul><li>La Nitrificación y Denitrificación requieren mas etapas, 10-12 </li></ul></ul>
  30. 30. Concentrationes de Biomasa Biomasa Total, Fija & Suspendida en las etapas del MSABP Crecimiento Logaritmico Declinación del Crecimiento Fase Endógena
  31. 31. Etapa 1: Crecimiento Logarítmico <ul><li>La absorción de la materia orgánica disuelta es realizada por los microorganismos que crecen fijados en la media. </li></ul><ul><li>El crecimiento Logarítmico de la biomasa se realiza en un corto periodo de tiempo. </li></ul><ul><li>Se produce la oxidación de sustratos fácilmente biodegradables. </li></ul><ul><li>En ésta fase se produce una reducción significante de la DBO 5 . </li></ul>
  32. 32. Etapa 2: Declinación del Crecimiento <ul><li>Comienza un complejo proceso de oxidación biológica compuesto por tres reacciones una seguida de la otra: </li></ul><ul><ul><li>Sintesís de la Biomasa </li></ul></ul><ul><ul><li>Respiración Endogena </li></ul></ul><ul><ul><li>Nitrificación-Denitrificación </li></ul></ul>
  33. 33. Etapa 3: Fase Endogena <ul><li>La demanda de oxígeno disminuye en las etapas posteriores del proceso. </li></ul><ul><li>Los microorganismos son asimilados por los organismos de orden superior en la cadena alimenticia. </li></ul><ul><li>Destrucción masiva de la masa de lodos producida. </li></ul><ul><li>El Proceso minimiza los “lodos” remanentes en el efluente, pues estos lodos serán parte de los SST y estarán en concentraciones permitidas por las normas y regulaciones. </li></ul>
  34. 34. Performance MSABP en AR Domésticas Gradiente de Oxígeno Disuelto en MSABP
  35. 35. Performance MSABP en AR Domésticas Cinética del MSABP
  36. 36. Tipos de Especies Trópicas Desplegadas Presencia de Microorganismos en el Proceso 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
  37. 37. Performance MSABP en AR Domésticas Biomasa Total vs. Etapas MSABP
  38. 38. Microorganismos
  39. 39. Planta MSABP Aquarius <ul><li>Tratamiento Preliminar: </li></ul><ul><ul><li>Retención sólidos, arenas y remoción de residuos inorgánicos. </li></ul></ul><ul><li>Proceso </li></ul><ul><ul><li>Reactor Multi-etapa </li></ul></ul><ul><ul><li>Difusores de Burbuja Fina </li></ul></ul><ul><ul><li>Captura del crecimiento en el lecho fijo. </li></ul></ul><ul><ul><li>Soportes para Media </li></ul></ul><ul><li>Sopladores para aireación </li></ul><ul><li>Instrumentación </li></ul><ul><li>Sistema de Control de Procesos </li></ul>
  40. 40. Tratamiento Preliminar <ul><li>Remoción de material inorgánico no biodegradable. of non-biodegradable material </li></ul><ul><li>Reja Gruesa y remoción de arenas. </li></ul><ul><li>Reja Fina de 1 mm de apertura. </li></ul><ul><li>Lavador y compactador de arenas. </li></ul><ul><li>Alternativa de Tratamiento de Olores </li></ul>
  41. 41. Reactor Multi Etapa <ul><li>Las Etapas en el reactor se obtienen con pantallas deflectoras. </li></ul><ul><li>Trabaja con caudales por encima y debajo del caudal promedio. </li></ul><ul><li>Los deflectores no son hidrostáticos </li></ul><ul><li>Los Tanques son de Concreto </li></ul><ul><li>Pueden ser de Material Prefabricado </li></ul><ul><li>También de Acero. </li></ul>
  42. 42. Sistema de Aireación Extendida <ul><li>Sistema de Aireación Extendida de Burbuja Fina y Burbuja Gruesa </li></ul><ul><li>Se provee el oxígeno necesario para satisfacer la demanda de las celdas aeróbicas dependiendo de la carga orgánica. </li></ul><ul><li>Las burbujas controlan la película de biomasa en la media. </li></ul>
  43. 43. Lecho de Crecimiento Fijo y Soportes <ul><li>Material de Polyamida. </li></ul><ul><li>Ultra alta área de superficie del lecho. </li></ul><ul><li>Densidad uniforme para soportar la población de microorganismos en todas las etapas. </li></ul><ul><li>El lecho estabiliza la biomasa </li></ul><ul><li>La estructura de soporte son de acero galvanizado. </li></ul><ul><li>Cobertores básicos para el sol. </li></ul>
  44. 44. Lecho de Crecimiento Fijo
  45. 45. Sopladores & Controles <ul><li>Soplador en servicio y en Stand-Bye </li></ul><ul><li>Instrumentación </li></ul><ul><ul><li>Oxígeno Disuelto </li></ul></ul><ul><li>Control </li></ul><ul><ul><li>Gradiente de Oxígeno en general </li></ul></ul><ul><ul><li>Salida y Retroalimentación de Sopladores </li></ul></ul><ul><li>Controles Integrados para Operación Automática </li></ul><ul><li>PLC </li></ul><ul><li>Interface HMI </li></ul>
  46. 46. Proyectos de Estudio <ul><li>Yavne, Israel </li></ul><ul><li>NMUC, WI (planta piloto) </li></ul><ul><li>Roselle, IL (planta piloto) </li></ul><ul><li>JNRU, IN (planta piloto) </li></ul><ul><li>Driggs, ID (planta piloto) </li></ul><ul><li>Villarrin, Spain </li></ul><ul><li>Ash Creek, UT (planta piloto) </li></ul>
  47. 47. Yavne WWTP Efluente Influente Parámetros --- 800 Caudal(M3/día) --- 16 TRH(hrs) < 15 350 DBO(ppm) < 20 400 SST(ppm) < 1 70 NH 3 (ppm) 95-96% Removal
  48. 48. Affidavit & 3 Year Data
  49. 49. JH Ranch, Etna, CA Efluente Influente Parámetros --- 175 Caudal(M3/día) --- 24 TRH <10 450 DBO(ppm) <10 250 SST(ppm) <1 100 NH 3 (ppm) 96-98% Removal
  50. 50. Empresa Sanitaria Northern Moraine Glenbeulah, WI Efluente Influente Parámetros --- 20 Caudal(M3/día) --- 20 TRH <5 200 DBO(ppm) <5 180 SST(ppm) <0.2 20 NH 3 (ppm) <5 30 TN (ppm) --- 7-15 WW Temp ( o C) 98-99% Removal
  51. 51. Empresa Sanitaria Northern Moraine
  52. 52. Empresa Sanitaria Northern Moraine
  53. 53. Empresa Sanitaria Northern Moraine Influente vs. Efluente DBO & SST
  54. 54. Empresa Sanitaria Northern Moraine Influente vs. Efluente NH 3 , TKN & TN Sewer Jetting
  55. 55. Empresa Sanitaria Northern Moraine <ul><li>Lecciones aprendidas </li></ul><ul><ul><li>Performance consistente </li></ul></ul><ul><ul><li>Compatible con aguas de muy baja temperatura </li></ul></ul><ul><ul><li>Operación muy sencilla </li></ul></ul><ul><ul><li>Remoción de Nitrogeno Total </li></ul></ul><ul><ul><li>Sorprendente ausencia de Lodos </li></ul></ul>
  56. 56. Diseño Piloto
  57. 57. Empresa Sanitaria Northern Moraine
  58. 58. Empresa Sanitaria Northern Moraine Efluente Influente Parámetros --- 15 Caudal(M3/día) --- 22.5 TRH(hrs) <10 175 DBO(ppm) <10 150 SST(ppm) <1 30 NH 3 (ppm) --- 7 - 22 WW Temp ( o C) 95-99% Removals
  59. 59. Roselle - Devlin WWTP Efluente Influente Parámetros --- 20 Caudal(M3/día) --- 12 TRH(hrs) 8.0 7.5 pH <10 175 DBO(ppm) <10 200 SST(ppm) <1 30 NH 3 (ppm) --- 13-20 WW Temp ( o C) 95-99% Removals
  60. 60. Roselle – Devlin WWTP Influente vs. Efluente DBO & SST Primary Effluent High Flow Testing Spring Melt
  61. 61. Turbidez del Efluente
  62. 62. Balance de Nitrógeno NT NH 3 N Etapas 57.2 28.3 Influente 36.6 18.1 Etapa 2 20.0 0.346 Etapa 4 13.2 0.031 Etapa 6 9.2 0.031 Etapa 8 7.9 0.027 Etapa 10 4.3 0.021 Etapa 12
  63. 63. JNRU, Indiana Effluent Influent Parámetros --- 15 Caudal(lps) --- 24 TRH(hrs) 19 365 DBO(ppm) 23 290 SST(ppm) 1.3 50 NH 3 (ppm) --- 4 - 22 Temp AR ( o C)
  64. 64. St. Vrain WWTP – Firestone, CO Effluent Influent Parámetros --- 15 Caudal(M3/día) --- 24 TRH(hrs) <10 220 – 350 DBO(ppm) <10 350 - 1250 SST(ppm) <0.1 25 – 40 NH 3 (ppm) <3 50 - 70 TKN (ppm) --- 11-18 WW Temp ( o C) 95-98% Removals
  65. 65. St. Vrain WWTP Influente vs. Efluente DBO & SST Transtorno
  66. 66. St. Vrain WWTP Influente vs. Efluente NH 3 , & TKN Upset
  67. 67. Driggs, Idaho Efluente Influente Parámetros --- 30 Caudal(M3/día) --- 24 TRH(hrs) <10 200 DBO(ppm) <5 180 SST(ppm) <0.1 20 NH 3 (ppm) --- 12-18 WW Temp ( o C) 97-98% Removals
  68. 68. Driggs, Idaho Influente vs. Efluente DBO & SST
  69. 69. Driggs, Idaho Influente vs. Efluente NH 3 , & TKN
  70. 70. Villarrin de Campos - Zamora, España Effluent Influent Parámetros --- 325 Caudal(M3/día) --- 24 TRT(hrs) 15 300 DBO(ppm) 15 300 SST(ppm) <1 40 NH 3 (ppm) <15 --- TN (ppm)
  71. 71. Villarrin de Campos - Zamora, España
  72. 72. Ash Creek, UT Efluente Influente Parámetros --- 3 Caudal(M3/día) --- 24 TRH(hrs) 40 367 DQO(ppm) 3.6 158 DBO(ppm) 8.4 198 SST(ppm) 0.02 28 NH 3 (ppm) 14.3 --- Nitratos
  73. 73. BENEFICIOS DEL MSABP <ul><li>Construcción Compacta </li></ul><ul><li>Operación muy sencilla </li></ul><ul><li>Control Automático </li></ul><ul><li>No se require control de SSLM </li></ul><ul><li>Proceso Estable y Resistente. </li></ul><ul><li>Resistente a cortos circuitos hidráulicos y sobrecargas orgánicas. </li></ul><ul><li>Efluente de gran calidad </li></ul><ul><li>No se requiere tratamiento , nimanejo ni trasporte de lodos. </li></ul>
  74. 74. Preguntas?

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