digestion anaerobia en lodos activados

7/21/2019 Digestion anaerobia en lodos activados

http://slidepdf.com/reader/full/digestion-anaerobia-en-lodos-activados 1/16

EVALUACIÓN DE LA DIGESTIÓN AEROBIA PARA LA ESTABILIZACIÓN DE LOSLODOS DE EXCESO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALES DE CIUDAD UNIVERSITARIA

Alberto López López *José María Martínez González **

* Ingeniería Ambiental de la DEPFI!"AM Apartado #$%&' ()!) Méi+o D)F)** Departamento de Ingeniería ,anitaria - Ambiental.Di/isión de Ingeniería (i/il. 0opográ1i+a - Geodesi+a.Fa+2ltad de Ingeniería. !"AM. (i2dad !ni/ersitaria.

$3&4$ Méi+o. D)F). 0el. 5&6'%%7$4$. Fa5&6'%%7$$#

RESUMEN

0odas las plantas de tratamiento de ag2as resid2ales 5P0A86 92e se en+2entran ba:o la +2stodiadel Departamento del Distrito Federal 5DDF6 no +2entan +on sistemas de tratamiento detratamiento de lodos) La prá+ti+a +om;n es des+argarlos dire+tamente al al+antarillado m2ni+ipalsin medir los da<os p2edan +a2sar a los +2erpos re+eptores) (omo resp2esta a este problema. serealizó 2n est2dio de tratabilidad a ni/el laboratorio de la estabiliza+ión /ía aerobia de los lodosde e+eso de la P0A8(!) D2rante el est2dio de tratabilidad se realizaron pr2ebas a di1erentestemperat2ras - +on+entra+ión ini+ial de sólidos totales. +on el 1in de obtener los parámetros

+inéti+os de degrada+ión - otros parámetros bási+os de dise<o) (omo res2ltado de este est2dio seanalizó el e1e+to 92e tienen los 1a+tores 0. p=. >,0] en la estabilidad de los lodos) Finalmente se

prop2so el dise<o de dos digestores tipo bat+? en paralelo. +on tiempos de reten+ión ?idrá2li+a de' días - /ol2men de 4%@.3 m@ +ada 2no)

INTRODUCCION

El tratamiento de las ag2as resid2ales se ?a ?e+?o 2na ne+esidad para poder satis1a+er lasne+esidades de la ind2stria - la pobla+ión ante la inminente es+asez de ag2a s2per1i+ial -

s2bterránea . de esta ;ltima lo dem2estran los grandes abatimientos de ni/eles 92e en los ;ltimosa<os ?an tenido los a+2í1eros del alle Méi+o - la +ontamina+ión de los mismos. lo 92e ?a+e másgra/e el problemaB +abe se<alar 92e en dé+adas pasadas la +onstr2++ión de plantas de tratamientode ag2as resid2ales tenían +omo ob:eti/o primordial la limpieza del re+2rso ?ídri+o. sin +onsiderar el mane:o - tratamiento 92e debían tener los lodos generados en las di1erentes etapas deltratamiento del ag2a para s2 disposi+ión 1inal)

En general. las plantas de tratamiento de ag2a resid2al 92e operan en Méi+o. tienen +omo prá+ti+a +om;n la des+arga de lodos sin pre/io tratamiento a los sistemas de al+antarillado



M2ni+ipal - 1inalmente a otros +2erpos ma-ores de ag2a) Esta sit2a+ión ?a generado +ondi+ionesambientales peligrosas. además de /iolar la legisla+ión /igente en materia de pre/en+ión - +ontrolde la +ontamina+ión)

Por otro lado la ne+esidad +re+iente de proteger el ambiente +ada /ez más deteriorado por las a+ti/idades del ?ombre en el a1án de satis1a+er s2s ne+esidades. ?a lle/ado a las a2toridades aimplementar programas de prote++ión ambiental - emitir le-es - normas 92e reg2len el e92ilibrioe+ológi+oB así +omo) apo-ar la 1orma+ión de re+2rsos ?2manos espe+ializados en el área)

,ig2iendo este mismo mar+o. s2rge la ne+esidad de dar tratamiento al ag2a resid2al . así+omo el mane:o ade+2ado de los lodos para poderlos disponer de tal manera 92e el impa+to alambiente sea lo menos posible) Lo anterior nos ?a+e +rear toda 2na +orriente en pro del ambienteimplementando té+ni+as - métodos 92e se ade+2en a las ne+esidades - re+2rsos propios den2estro país. sin de:ar de lado los prin+ipios 2ni/ersales en los 92e se 12ndamenta la ingeniería - engeneral +2al92ier dis+iplina)

Dentro del mane:o integral de los lodos s2 estabiliza+ión. es m2- importante) Es

pre+isamente en esta etapa donde se lle/a a+abo la red2++ión de las +ara+terísti+as 92e ?a+en ser allodo 2n resid2o peligroso - por +onsig2iente donde se red2+e el riesgo ambiental) Por otra partela estabiliza+ión a-2da ?a+er 92e el lodo sea más 1á+il de mane:ar en las etapas sig2ientes. las+2ales dependerán de s2s +ara+terísti+as 1isi+o92ími+as. así +omo del sistema tipo de disposi+ión1inal 92e /alla a apli+arse)

MATERIALES Y METODOS

El presente traba:o de in/estiga+ión se desarrollo en el laboratorio de ingeniería ambiental

de la Di/isión de Est2dios de Posgrado de la Fa+2ltad de Ingeniería de la !ni/ersidad "a+ionalA2tónoma de Méi+o 5DEPFI!"AM6)

Sistema experimeta!

,e 2tilizó 2n sistema de rea+tores dis+ontin2os +on dos +eldas seme:antes. +on el 1in deobtener dos series de /alores +orrespondientes a las dos +orridas de estabiliza+ión aerobia delmismo tipo de lodo m2estreado) El sistema 2tilizado es prá+ti+o a ni/el laboratorio para obtener los parámetros +inéti+os de degrada+ión de materia orgáni+a para el dise<o de digestores aerobios)Además es 2tilizado en la a+limata+ión de mi+roorganismos para el tratamiento de ag2asresid2ales)

El sistema eperimental. in+l2-endo e92ipo - a++esorios se presenta en la 1ig2ra 4)



42 5

3

1

9 9

7 7

6 8 8

10

Los digestores se +onstr2-eron de pleiglas de 4C3 de espesor +on 2n /ol2menaproimado de 4$ litros +ada +elda. +2entan +on 2na es+ala /ol2métri+a para lle/ar a +abo 2n+ontrol ea+to del /ol2men) Al sistema de digestión se le adaptado 2n medidor de 1l2:o de aire5Gas meter Model G@B "o) 3'%3B p) Ma) @)3 m@C?B 2m?o Ele+tri+ In+)6) Al +ond2+to des2ministro de aire se le adapto 2na /ál/2la ag2:a para reg2lar la +antidad de aire introd2+ido al

Figura 6.1 Sistema de laboratorio para digestión aerobia y euipo!omplementario utili"ado durante el dasarrollo e#perimental.

1. $eldas de digestión 6. $ontrolador de temperatura

2. %ire !omprimido 7. &esisten!ias de !alentamiento3. 'asometro 8. (i)usores 4. *ermometro 9. +s!ala ,olum-tri!a

5. al,ula de agu/a para 10. Fuente de energia regular el )lu/o de aire



sistema) Además. de 2n sistema de airea+ión por di12sión 92e mantiene a los digestores en 2nrégimen de mez+la +ompletaB así +omo 2n sistema de +alentamiento +on +ontrolador detemperat2ra para mantener a los digestores a la temperat2ra deseada)

M"#e!" experimeta!

El modelo de apli+a+ión 2tilizado en el presente traba:o de in/estiga+ión. esta12ndamentado en la oida+ión de material biodegradable mediante la a++ión de mi+roorganismos92e 2tilizan oígeno mole+2lar. dando +omo res2ltado 2n prod2+to estable para el medio)Di1erentes a2tores denominan a este pro+eso. airea+ión etendida en la etapa endogena de losmi+roorganismos) (on este modelo. es posible obtener la +inéti+a de degrada+ión de la materia/olátil 5,,6. d2rante el pro+eso de estabiliza+ión) En general esta metodología propor+iona los parámetros +inéti+os ne+esarios para el dise<os de digestores aerobios) La in1orma+ión obtenida a partir de pr2ebas de laboratorio +on rea+tores tipo dis+ontin2o. p2eden ser 2tilizadas en lase+2a+iones de dise<o de rea+tores +ontin2os. ba:o +iertas +onsidera+iones. 58amal?o. 446)

El modelo 92e representa la degrada+ión de la materia orgáni+a. parte de la e+2a+ión 4 de primer ordenH

d0

dt

d dMd 546

dondeH

d0

dt

d

/elo+idad de degrada+ión de la +on+entra+ión de sólidosdegradables en el lodo. mgCld4)

d +oe1i+iente de degrada+ión de primer orden para sólidosdegradables. d4)

Md +on+entra+ión de sólidos degradables en el lodo. mgCl)

Integrando entre t$ . 92e +orresponde a 2na +on+entra+ión de ,, degradable 5M d6o. - el tiempot. en 92e la +on+entra+ión de ,, es 5Md6e 5Ko - Ke representan el /alor ini+ial o del in1l2ente.- el 1inal o del e1l2ente respe+ti/amente6. se de1ineH

1n220 3

20 33

d e

d o d t 5%6

De la e+2a+ión ')% podemos obser/ar 92e el termino 5M d6eC5Md6o propor+iona la 1ra++ióndegradable en el tiempo tB por lo tanto. si se realiza 2n grá1i+o semilogaritmi+o de la 1ra++ión desólidos degradables en 12n+ión del tiempo. se obtiene 2na línea re+ta +2-a pendiente representa la+onstante de degrada+ión d. +omo se il2stra en la grá1i+a 4

Por razones de simpli+idad. en l2gar de la 1ra++ión de sólidos degradables. 2tilizaremosdire+tamente la +antidad de ,, degradables restante 5 Md6e para +ada inter/alo de tiempo)



,i +onsideramos 92e no toda la materia es degradable. la e+2a+ión % p2ede epresarse entérminos de ,, totales. teniendo en +onsidera+iónH

5Md 6e Me Mn 5@6

5Md 6o Mo Mn 536

donde Mn 5mgCl6 representa la 1ra++ión no degradable de ,,. s2p2esta +onstante d2rante el periodo de airea+ión) ,2stit2-endo)@ - 3 en % res2lta

1n220 0 3

20 4 0 33

e n

o o

4 d t 5&6

El 1a+tor temperat2ra es determinante en la +onstante de degrada+ión. - por lo tanto en la/elo+idad de la misma) El e1e+to de la temperat2ra se representa por la e+2a+ión modi1i+ada deArr?eni2s. e+2a+ión ')'

4 %θ504 0%6 5'6

dondeH 4 - % (oe1i+ientes de rea++ión a temperat2ra de 04 - 0%

respe+ti/amente)

θ (oe1i+iente termal)

Los /alores de d obtenidos por esta rela+ión a di1erentes temperat2ras. serán +omparados+on los obtenidos eperimentalmente en las pr2ebas de estabiliza+ión aerobia del presente traba:ode in/estiga+ión)

En n2estro sistema dis+ontin2o de laboratorio. la +on+entra+ión de sólidos en s2spen+ióndismin2-e debido a la oida+ión grad2al de los sólidos s2spendidos. lo mismo s2+ede +on la/elo+idad de +ons2mo de oígeno) La d es obtenida de los grá1i+os semilogaritmi+os+orrespondientes - es apli+able para las e+2a+iones de dise<o de digestores +ontin2os)



Gráfica 6.1 SSV degradables en

función del tiempo de aireación

4$

4$$

4$$$

4$$$$

tiempo. t 5días6

, , A d e g r a d a b l e s . m g C l

m K d I

(on base en los res2ltados - las eperien+ias obtenidas en las pr2ebas preliminares. - +onel 1in de obtener los parámetros +inéti+os - determinar los 1a+tores 92e in1l2-en en el pro+eso dedigestión aerobia. se plantearon ' +orridas - las +ondi+iones eperimentales a las +2ales sedeberían desarrollarse) Las +ondi+iones eperimentales se 1i:aron en 12n+ión de la temperat2ra - la+on+entra+ión ini+ial de sólidos totales en el lodo a digerir. tabla 4)

Tabla 1 Condiciones experimentales de las pruebas definitivas

No. deexp.

Tiempo de aireación das

Temperatura!C

sólidos

inicial en

el lodo" #

1 16 15 *amb 1.02 16 15 *amb 0.53 16 15 *amb 2.04 16 30a 1.05 16 20 *amb 1.06 16 25a 1.0

a Sólo para esta temperatura )ue ne!esario utili"ar el sistema de !alentamiento !ontrolado

Para este tipo de pr2ebas se 2tilizo lodo de e+eso de los sistemas biológi+os de la plantade (i2dad !ni/ersitariaB para esta épo+a la planta se en+ontraba traba:ando en +ondi+ionesnormales)

(on el 1in de poder e/al2ar la digestión de lodos en los di1erentes eperimentos. 12ene+esario estable+er los parámetros a e/al2ar. así +omo la 1re+2en+ia de los mismos)



,e realizo la +ara+teriza+ión de las m2estras de lodos antes - desp2és de desp2és del periodo de digestión. en estas +ara+teriza+iones se analizaron los sig2ientes parámetros H D.0(%. ,0. ,. ,F. ,,0. ,,. IL - p=B el (L8 - L8 12eron determinadas+2alitati/amente) Los datos para determinar la +inéti+a de degrada+ión de la materia orgáni+a seobt2/ieron a tra/és del monitoreo de los ,, - la 0(%. 92e se analizaron tres /e+es por semana5L2nes. Miér+oles - iernes6B el p= se determinó los +in+o días ?ábiles de la semana) Los pro+edimientos analíti+os 2tilizados 12eron de a+2erdo a los métodos normalizados. 5,tandardMet?ods. 4%6)

RESULTADOS

Para 1ines de análisis - dis+2sión se ?an renombrado a los eperimentos +on los símbolosE4. E%. E@. E3. E& - E' B para re1erirnos a los eperimentos 4. %. @. 3. &. - 'respe+ti/amente)

La +inéti+a de degrada+ión de los ,, en 12n+ión del tiempo de airea+ión de los di1erentes

eperimentos. se representa en las grá1i+as % a la # respe+ti/amente) De estas grá1i+as es posibleobtener la +antidad de ,, no degradables. la +2al está representada por el /alor asintóti+o Mn)

(on base en el modelo 2tilizado 5e+2a+ión 46 se +onstr2-eron las grá1i+as de ,,degradables en 12n+ión del tiempo de digestión 2tilizando papel semilogaritmi+o) Esto permiteobtener las +onstantes de degrada+ión 5 d6 para +ada 2no de los eperimentos realizados. 0abla @)

E$e%t" #e !a %"%etra%i& #e s&!i#"s t"ta!es e e! !"#"

(onsideremos los tres primeros eperimentos E4. E% - E@ 92e se e1e+t2aron atemperat2ra ambiente 54& (6. pero a +on+entra+iones ini+iales de sólidos totales de 4)$. $)& - %)$

N respe+ti/amente) ,e obser/a 92e la ma-or red2++ión de ,, se da en los E4 - E%) Por el+ontrario. para el E@ 92e se e1e+t;a a 2na alta +on+entra+ión de sólidos. la red2++ión de ,, esm2+?o menor 92e en los dos anteriores)

Las grá1i+as % - @ de los EO - E%. la +inéti+a de degrada+ión de ,, presentan granseme:anza) En el +aso del E@. la grá1i+a de +inéti+a de degrada+ión de los ,, la tenden+ia esdi1erente) Esto es posible 92e se deba al alto +ontenido de materia orgáni+a no degradable en ellodoB además. es posible 92e la e1i+ien+ia en la trans1eren+ia de oígeno dismin2-a al a2mentar la+on+entra+ión de sólidos



Gráfica $ Cin%tica de degradación de

los SSV en el experimento 1

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 2 4 7 9 11 14 16

tiempo das

S S . r

e m a n e n t e s 5 m g 8 l

alores

e#perimentales

odelo teóri!o

Gráfica & Cin%tica de degradación de

los SSV en el experimento $

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 2 4 7 9 11 14 16

tiempo das

S S . r e

m a n e n t e s 5 m g 8 l

alores

esperimentales

odelo teóri!o

Gráfica ' Cin%tica de degradación delos SSV en el experimento &

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

0 2 5 7 9 12 14 16

tiempo das

S S .

r e m a n e n t e s 5 m g 8 l

alores

e#perimentales

odelo teóri!o

Gráfica ( Cin%tica de degradación delos SSV en el experimento '

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0 2 5 7 9 12 14 16

tiempo das

S S .


.alores

e#perimentales

odelo teóri!o

Gráfica 6 Cin%tica de degradación de

los SSV en el experimento (

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0 2 4 7 9 11 14 16

tiempo das

S S .


.alores

e#perimentales

odelo teóri!o

Gráfica ) Cin%tica de degradación de

los SSV en el experimento 6

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0 2 4 7 9 11 14 16

tiempo das

S S .

r e m a

n e n t e s 5 m g 8 l

.alores

e#perimentales

odelo teóri!o



El /alor asintóti+o 92e se presenta a partir del día 43. grá1i+a % - @ nos representa la+antidad de ,, no degradables 5Mn6B además. nos propor+iona el tiempo aproimado deairea+ión 92e re92iere el lodo para s2 estabiliza+ión) Debe obser/arse también de las grá1i+as dela +inéti+a de degrada+ión. en los +asos de los E4 - E% . 92e la ma-or red2++ión de sólidosdegradables 5aproimadamente $ N6. se presenta en los primeros 4$ días de digestión)

Tabla $ Comparación de los valores de *d obtenidas experimentalmente con las reportadasen la literatura" en función de la concentración de sólidos totales

+sólidos inicial" mg,l *d" d-1 eferencia

44187 0.290 e#perimento 29108 0.239 e#perimento 1 (e esta traba/o 199719550 0.180 e#perimento 3

3000 0.35 ris:nammorty et. al. 19895000 0.23

3500 0.110 'an!"ar!y; et. al. 19808000 0.10515000 0.085

En la tabla % p2ede apre+iarse 92e las +on+entra+iones altas de sólidos 5≥ % N6 en los lodos

dismin2-en +onsiderablemente los /alores de la d en la degrada+ión de sólidos) Por +onsig2iente.si partimos de 92e d es 2na +onstante dire+tamente propor+ional a la /elo+idad de degrada+iónde sólidos . e+2a+ión ')4. la /elo+idad dismin2irá +on1orme dismin2-a el /alor de d) Al dismin2ir la /elo+idad de degrada+ión. el tiempo de reten+ión de sólidos en el digestor a2menta)

E$e%t" #e !a temperat'ra

A?ora +onsideremos la rela+ión de la temperat2ra +on la /elo+idad de degrada+ión de los

sólidos degradables. d) Para analizar - dis+2tir este p2nto. +onsideremos los eperimentos E4.E3. E& - E') Estos eperimentos se desarrollaron a 2na +on+entra+ión de lodos similar de 4Naproimadamente - a temperat2ras de 4&. @$. %$ - %& ( respe+ti/amente) Las d de los di1erenteseperimentos. ?an sido +al+2ladas a partir de la e+2a+ión ')4 5modelo eperiemtal6 - de lasgrá1i+as respe+ti/as) Los /alores de las d se presentan en la tabla @

Tabla & Valores de *d obtenidos experimentalmente

Condiciones experimentales

No. experimento sólidos inicial" mg,l Tdig" !c *d" /d

-10

1 9108 15 0.2392 4418 15 0.2903 19550 17 0.180

4 11750 30 0.2885 10200 20 0.2736 10339 25 0.277

(omo se p2ede apre+iar en la tabla @ en el +aso de los eperimentos E4. E3. E&- E' los /alores de d a2mentan de manera propor+iona. +on1orme a2menta la temperat2ra dedi+?os eperimentos) Para tener 2na me:or apre+ia+ión de la rela+ión 92e g2arda el 1a+tor temperat2ra +on la d. se ?an +omparado los /alores obtenidos por la e+2a+ión modi1i+ada deArr?eni2s 5e+2a+ión '6 +on los obtenidos eperimentalmente. grá1i+a 7)



.

Gráfica Comparación de los 2d

experimentales con los obtenidos por la

ecuación de 3rr4enius

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

15 20 25 30 * <$

d. d1

%rr:enius +#perimentales

(omo p2ede obser/arse en la grá1i+a. los /alores de d obtenidos eperimentalmente a %&- @$ ( eperimento E3 - E'. tienen 2n /alor menor 92e el 92e se obtiene por la e+2a+iónmodi1i+ada de Arre?eni2sB +ontrariamente s2+ede +on el eperimento E4 92e se desarrolla a 4&()

De lo anterior se estable+e 92e d eperimental. a2mentaba al in+rementarse latemperat2raB pero no de manera eponen+ial +omo lo estable+e la e+2a+ión modi1i+ada dearr?eni2s. e+2a+ión ')

E$e%t" #e! p(tro 1a+tor importante e/al2ado d2rante el desarrollo eperimental 12e el p=) En los

di1erentes eperimentos. +on e+ep+ión del E3. todos presentaron 2n +omportamiento similar) El p= tiende a s2bir ligeramente respe+to a s2 /alor ini+ial en los primeros +2atro días de digestión. - ba:a a /alores menores de ' en la seg2nda mitad del periodo de digestión)

El p= ba:o 92e se presenta al 1inal del periodo de digestión. pare+e indi+ar 92e ?2botiempo s21i+iente de airea+ión para 92e se presentara 2n grado alto de nitri1i+a+ión. 92e representa2n pro+eso de digestión aerobia +on nitri1i+a+ión) En el +aso del E3. 92e presento 2n p=ligeramente por arriba de 7 al 1inal del periodo de digestión. p2do deberse a 2na de1i+ien+ia deairea+ión in1l2en+iado por la alta temperat2ra a la 92e se desarrollo el eperimento 50 @$ (6)

E)a!'a%i& #e !a esta*i!i#a# #e !"s !"#"sPara ?a+er 2na e/al2a+ión 1inal de las estabiliza+ión del lodo en los di1erentes pr2ebas

realizadas. se prepararon tablas +omparati/as +on las +ara+terísti+as de los lodos antes - desp2és



del periodo de digestión. /er tablas 3 a ) En general. el olor desagradable 92e presentaban lasm2estras de lodos 2tilizadas en los di1erentes eperimento. desapare+ió desp2és del periodo dedigestión) El po+o olor ino1ensi/o 92e presentaban. era +ara+terísti+o al ?2m2s o bien a tierra?;meda)

La red2++ión de material /olátil 5,6. en los eperimentos E4. E%. E& - E' 12ema-or de 3$ NB este por+enta:e es s21i+iente para +onsiderar al lodo +omo estabilizado.EFCA,(E. 4%) En el (aso del E3. la red2++ión de , es de aproimadamente 7$ N. estared2++ión alta 12e in1l2en+iada dire+tamente por la temperat2ra a la 92e se desarrollo di+?oeperimento. 50@$ (6) Para el E@. la red2++ión de , 12e sólo del @$ N B esta dismin2+ión enla /elo+idad de degrada+ión 12e in1l2en+iada seg2ramente por la alta +on+entra+ión de sólidos enel lodo)

La 0(% desp2és del periodo de digestión 12e mínima - es propor+ional a la +antidad de,, degradables remanentes) Estos /alores nos +on1irman la e1e+ti/idad de la digestión aerobia para la estabiliza+ión de lodos) ,ólo en el E@. se presento 2na alta 0(% 5%' mg%CCl? de lodo6)

Para los E4. E% - E@ 92e se e1e+t2aron a temperat2ra ambiente 54& +6. la e1i+ien+ia deremo+ión de la D del sobrenadante 12e de '$ N) Para los E3. E& - E'. 92e se e1e+t2aron atemperat2ras de @$. %$ - %& ( respe+ti/amente la e1i+ien+ia de remo+ión de la D al+anza 2n7& N) Es +laro. obser/ar 92e el e1e+to de la temperat2ra in1l2-o dire+tamente para ele/ar laremo+ión de la D) )

El /alor de p= del sobrenadante menor de ' 92e se presento al 1inal del periodo dedigestión de los di1erentes eperimento . a e+ep+ión del E3. +on1irma la e1e+ti/idad de este pro+eso para nitri1i+ar) Este /alor de p= 92e presenta el sobrenadante. p2ede ser amortig2ado por el sistema de tratamiento de ag2a. en +aso de ser retornado)

El IL en las m2estras de lodos a digerir 12e de 2n /alor promedio de 4$&. lo 92esigni1i+aba 92e el lodo de e+eso antes de ser digerido presenta b2enas +ara+terísti+as desedimentabilidad. 5esilind et) al). 47'6) Desp2és del periodo de digestión el /alor de este parámetro a2mento a di1erente por+enta:es para +ada 2no de los eperimentosB pero en promedioel a2mento 12e del &$ N) En general la digestión aerobia da +omo prod2+to 2n KQ2ling ,l2dge5lodo ?in+?ado6 92e es más di1í+il de desag2arB o bien se trad2+e. en tener 2n ma-or /ol2men por 2nidad de masa de lodo)

Tabla ' Caracteri5ación de los lodos de la T-C7 antes 8 despu%s de la digestión"experimento 1" T9 1( !C b

arámetro :odo activo :odo digerido

crudo Celda1 Celda$ romedio

(=>a mgl 1123 204 714 459*$>2 mgl:r 78.0 10.4 8.0 9.2S* mgl 9108 5350 5134 5245



S mgl 7340 3866 3459 3663SF mgl 1768 1484 1678 1581SS* mgl 7735 3380? 3430 3405SS mgl 6195 2910 2934 2922@ 115 199 213 206pAa 6.6 5.9 5.4 5.7$>>& !a)- osb!uro !a)- dorado !a)- dorado

>>& po!o a A2S :umus :umus a (el sobrenadanteb *emperatura ambiente

Tabla ( Caracteri5ación de los lodos de la T-C7 antes 8 despu%s de la digestión"experimento $" T9 1( !C b



(=>a mgl 979 459 306 383*$>2 mgl:r 32.0 7.0 6.0 6.5S* mgl 4418 2318 2484 2401S mgl 3627 1493 1965 1729SF mgl 791 825 825

SS* mgl 4020 1170 1230 1200SS mgl 3488 1148 1194 1111@ 112 129 129pAa 7.1 5.4 5.6 5.5$>>& !a)- osb!uro !a)- dorado $a)- dorado >>& po!o a A2S :umus :umus a (el sobrenadanteb *emperatura ambiente

Tabla ).6 Caracteri5ación de los lodos de la T-C7 antes 8 despu%s de la digestión"experimento &" T91)!C b



(=>a mgl 1124 198 594 396

*$>2 mgl:r 76 29.5 22.5 26.0S* mgl 19550 14490 14480 14485S mgl 16210 11500 10840 11170SF mgl 3340 3640 2990 3315SS* mgl 18920 12080 11790 11935SS mgl 15750 9020 8820 8920@ 63.5 124 112.8 118.4pAa 7.2 5.4 5.4 5.4$>>& !a)- osb!uro !a)- dorado $a)- dorado >>& po!o a A2S :umus :umus a (el sobrenadanteb *emperatura ambiente

Tabla ) Caracteri5ación de los lodos de la T-C7 antes 8 despu%s de la digestión"experimento '" T 9 &; !C b



(=>a mgl 2662 150 125 138*$>2 mgl:r 44 6.0 6.0 6.0S* mgl 11710 3410 2920 3165S mgl 9080 1930 1610 1770SF mgl 2630 1480 1310 1395SS* mgl 10048 2680 2200 2440



SS mgl 8740 1880 1560 1720@ 97.1 183 136 159pAa 6.6 8.2 8.2 8.2$>>& !a)- osb!uro !a)- dorado $a)- dorado >>& po!o a A2S :umus :umus a (el sobrenadanteb temperatura al!an"ada !on la a!ti,a!ión del sistema de !alentamiento

Tabla Caracteri5ación de los lodos de la T-C7 antes 8 despu%s de la digestión"experimento (" T9 $; !C b

arámetro :odo crudo :odo digerido

Celda1 Celda$ romedio

(=>a mgl 2915 194 583 389*$>2 mgl:r 52 9 10 9.5S* mgl 10200 6494 6494S mgl 8396 4886 4886SF mgl 1800 1608 1608SS* mgl 9168 4460 4580 4520SS mgl 7984 3360 3340 3350@ 113 170 244 207

pAa

7.2 5.2 5.2 5.2$>>& !a)- osb!uro !a)- dorado $a)- dorado >>& po!o a A2S :umus :umus a (el sobrenadanteb *emperatura ambiente

Tabla < Caracteri5ación de los lodos de la T-C7 antes 8 despu%s de la digestión"experimento 6" T 9 $( !C b



(=>a mgl 2731 251 402 326.8*$>2 mgl:r 48 9.0 8.5 8.8S* mgl 10339 5812 5704 5758S mgl 8272 4116 4307 4212

SF mgl 2067 1696 1397 1547SS* mgl 8891 3805 3656 3731SS mgl 8046 1884 1628 1756@ 122 204 168 186pAa 6.9 5.8 5.6 5.7$>>& !a)- osb!uro !a)e dorado $a)- dorado >>& po!o a A2S :umus :umus a (el sobrenadanteb *emperatura al!an"ada !on la a!ti,a!ión del sistema de !alentamiento

En las tablas 4$ - 44 se presentados los /alores +al+2lados 2tilizando la e+2a+ión de dise<o para rea+tores +ontin2os - dis+ontin2os

Tabla < Valores para los parámetros de dise=o de reactores aerobios continuos

No.exp.

Condiciones de operación sólidos inicial Temperatura

mg,l !C

tiempo deresidencia

das

Vol. de c,u de losdigestores

m&

>xt paraestabili5ar

2g,d

1 9108 15 17.5 360.5 150.912 4418 15 14 575.0 155.453 19550 17 22 226.2 103.324 11710 30 13.5 277.6 198.695 10200 20 14.5 298.0 145.006 10339 25 14.5 298.0 166.67



Tabla 1; Valores para los parámetros de dise=o de reactores aerobios discontinuo

No. exp. Condiciones de operación

sólidos inicial Temperatura

mg,l !C

tiempo deresidencia

das

Vol. de c,u de losdigestores

m&

>xt paraestabili5ar

2g,d

1 9108 15 6.7 137.8 150.91

2 4418 15 5.5 226.2 155.453 19550 17 8.9 91.5 103.324 11710 30 5.6 115.2 198.695 10200 20 5.9 121.3 145.006 10339 25 5.8 119.3 166.67

Para los lodos de e+eso de la P0(!. se propone 2n sistema de digestión tipodis+ontin2o. 1ormado por dos rea+tores en paralelo) Este sistema no +ontará +on espesador delodos. lo 92e satis1a+e la +ondi+ión del pe92e<o espa+io disponible para s2 +onstr2++iónB por lo+onsig2iente. os lodos generados en los tres sistemas biológi+os de tratamiento. serán en/iadosdire+tamente al sistema de digestión. los +2ales presentan 2na +on+entra+ión ini+ial promedio de

4N aproimadamente)

El tiempo de reten+ión del lodo en el digestor de # días. es s21i+iente para red2+ir +omomínimo el 7$ N de la materia degradables en +ondi+iones de temperat2ra des1a/orable 54& (6 -+onsiderar al lodo por tanto +omo estabilizado)

El /ol2men de +ada 2no de los rea+tores deberá ser de 4%@)3 m@) Este res2ltado es el promedio de los /alores obtenidos de los eperimentos 92e se e1e+t2aron +on lodos +on 2na+on+entra+ión de 4N aproimadamente. /er tabla 4$)

El oígeno promedio re92erido para estabilizar el lodo 92e se genera en la P0(! es de433 Cd. este res2ltado es el promedio de los /alores obtenidos de los eperimentos deestabiliza+ión de lodo e1e+t2ados a temperat2ra ambiente. /er tabla 4$

CONCLUCIONES

(on base a los res2ltados de los eperimentos lle/ados a +abo en este traba:o de in/estiga+ión se

deri/an las sig2ientes +on+l2siones - re+omenda+iones

El alto +ontenido de mi+roorganimos patógenos - los malos olores en los lodos +r2dos. representa2n serio problema para la sal2d ?2mana - en general para el medio) Por s2 +ara+terísti+a de biológi+o in1e++ioso. se +onsideren 2n resid2o peligroso)

La digestión aerobia apli+ada a la estabiliza+ión de los lodos de e+eso de los tres sistemas biológi+os la P0(!. res2lto ser 1a/orable +2ando se e1e+t;a en rea+tores tipo dis+ontin2oB debido



a 92e. el tiempo de reten+ión del lodo de siete días res2lta relati/amente +orto para al+anzar 2nae1i+ien+ia mínima de remo+ión de ,, degradables del 7$N) Para 2n sistema de digestión+ontin2o se re92iere de 4& días +omo mínimo para estabilizar el lodo

La temperat2ra 1a/ore+e en 2na 1orma propor+ional la /elo+idad de degrada+ión de los ,, en ellodo de e+eso de la P0(!)

A +on+entra+iones ig2ales al %N de sólidos totales en los lodos a digerir de la P0(!. la /elo+idadde degrada+ión se /e a1e+tada des1a/orablementeB por +onsig2iente. no se re+omienda espesar ellodo antes de digerir por arriba del /alor antes men+ionado)

La ba:a /elo+idad de degrada+ión de los ,,. a altas +on+entra+iones de sólidos 5≥%N6. se debe al

alto +ontenido de material no degradable. o bien di1í+ilmente degradable) Este problema es+onse+2en+ia de 92e la P0(! no +2enta +on tratamiento primario) Ante esto. es re+omendable92e el sistema de airea+ión - mez+lado 92e se instale en los digestores. debe ser +on 2na altae1i+ien+ia en la trans1eren+ia de oígeno)

La red2++ión de sólidos /olátiles de la P0(! digeridos aerobi+amente al 4N de +on+entra+ión. esma-or del 3$NB red2++ión s21i+iente para +onsiderar al lodo +omo estabilizado)

"i/eles de oígeno ma-ores de 4 mgCl en los rea+tores. garantiza 2n b2en pro+eso de digestiónaerobia +on nitri1i+a+ión)

La +inéti+a de degrada+ión de los ,, del lodo de e+eso de la P0(! se adapta al modelomatemáti+o 2tilizado en el presente traba:o de in/estiga+ión. e+2a+ión ')4)

La digestión aerobia es 2n método ade+2ado para la estabiliza+ión de los lodo de e+eso de la P0(!)

Dadas las limita+iones de espa+io 1ísi+o en la P0(!. - al no ser ne+esario 2n sistema deespesamiento de lodosB la digestión aerobia en rea+tores tipo dis+otin2o pare+e ser 2na alternati/a para el tratamiento de los lodos generados en di+?a planta)

RE+ERENCIAS BIBLIOGRA+ICAS

• AlG?2sain. I) and =ao.) J). !se o1 p= as +ontrol parameter 1or aerobi+Canoi+ sl2dge digestion.

Jo2rnal o1 En/ironmental Engineering. ol) 4%4. "o) @. Marzo 4&. p) %%&%@&)

• Ameri+an P2bli+ Asso+iation. ,tandard Met?ods 1or t?e eamination o1 RasteRater. 47a) ed.

AP=ACAACAP(F. as?ington D(. E!A . 4%)

• Anderson. Q) () and Ma/ini+. D) ,). Qe?a/io2r o1 /olatile and non/olatile s2spended solids in t?e pilot

s+ale digestion o1 Rastea+ti/ated sl2dges. (anadian Jo2rnal o1 (i/il Engineering. /ol) %$. "o) 4. Feb4@. p) %%@')

• Q?raga/a. D) ,) and Datar. M) 0). Progress and ineti+ o1 aerobi+ digestion o1 se+ondar- sl2dge. ater

8esear+?. /ol) %$. "o) 4 Jan 477. p @#3#)



• (?eremisino11. P) "). Anaerobi+ sl2dge stabilization and +onditioning. "ational En/ironmental Jo2rnal.

/ol) 3. "o) '. "o/De+ 43. p) %@%

• E+en1elder. ) ). - Ford. A) L). ater oll2tion +ontrolB eperimental pro+ed2res 1or pro+ess design.

0?e penberton press :enins pblis?ing +ompan-. "eR -or. E!A. 4#$

• En/ironmental prote+tion Agen+- . EPA. Pro+ess design man2al 1or sl2dge treatment and disposal. ed

!, En/ironmental prote+tion Agen+-. te+?nolog- trans1er. EPA '%&C4#$44. E!A . 4#)

• =aRas. ,). El Ibiari. "). Al-. F). El DiRani. G). =amad. M) A). ineti+ st2d- o1 t?ermop?ili+

stabilization o1 sl2dge. Qiomass - Qioenerg- . ol) '. "o) 3. 43. p) %7@%7')

• =ernández M). A). Dep2ra+ión de ag2as resid2ales. ,er/i+io de P2bli+a+iones de la Es+2ela de

Ingenieros de (aminos de Madrid 5!PM6. Espa<a. 4$)

• ris?namoort?-. 8) and 8a-mond (). Aerobi+ sl2dge stabilization Fa+tors a11e+ting ineti+s. Jo2rnal

o1 En/iromental Engineering. /ol) 44&. "o) % April. 47. p %7@ @$4)

• "ational 8esear+? (o2n+il. !se o1 re+laimed Rater and in 1ood +rop prod2+tion. "ational A+adem-

Press. Ras?ington D) (). !) ,). 4')

• Pla+?-. P). J2ris P). and 0omaso/i+o/a. ). Destr2+tion o1 0oo+ara +anis and As+aris s22m eggs in

RasteRater sl2dge b- aerobi+ stabilization. =elmint?ologia. ol) @$. 4@. p) 4@43%)

• Pla+?-. P). Pla+?. l). and argo/a. M). E11e+t o1 p?-si+o+?emi+al parameters o1 sl2dge aerobi+

eotermi+ stabilization on t?e /iabilit- o1 as+aris s22m eggs. =elmint?ologia. ol) @%.4&. p %@@@@#)

• Peddie. ()(). Ma/ini+ D) ,). Jenins. () J). !se o1 8P 1or monitoring and +ontrol o1 aerobi+ sl2dge

digestion. J2rnal o1 En/ironmental Engineering. ol) 44'. "o) @. Ma-o J2nio 4$. p 3'43#4)

• 8amal?o. 8) ,). Introd2+tion to RasteRater treatment pro+esses. %a) ed). A+ademi+ press In+). ")S).

E!A. 44)

• ,EDE,LCI"E. In1orme de la sit2a+ión general en materia de e92ilibrio e+ológi+o prote++ión al

ambiente 4@43. 43)

• esilind. P) A). =arman. G) (). - ,ene. E) 0). ,l2dge management and disposal 1or pra+ti+ing engineer.

LeRis p2blis?ers Mi+?igan. E!A. 47')

• ater En/ironmental Federation and Ameri+an ,o+iet- o1 (i/il Engineers. EF Man2al o1 Pra+ti+e

"o) 7 and A,(E Man2al and 8eport on Engineering Pra+ti+e "o)#'. Design o1 M2ni+ipal asteRater

0reatment Plants. 44)ater Poll2tion (ontrol Federation. P(F. sl2dge stabilisation. Man2al o1 pra+ti+e FD 1a+ilitiesde/elopment series. as?ington. E!A. 47&)

digestion anaerobia en lodos activados

Documents