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TRATAMIENTO TRATAMIENTO ANAEROBIO DE AGUAS ANAEROBIO DE AGUAS
RESIDUALESRESIDUALES
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERIA
CATEDRA INTERNACIONAL 2008
Curso: Salud Pública y Saneamiento Ambiental
Ing. CARLOS J. COLLAZOSIng. CARLOS J. COLLAZOS
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CONTENIDOCONTENIDO
3. TRATAMIENTO ANAEROBIO DE AGUAS 3. TRATAMIENTO ANAEROBIO DE AGUAS RESIDUALESRESIDUALES
3.1 Ventajas y desventajas3.1 Ventajas y desventajas3.2 Aplicaciones y tendencias3.2 Aplicaciones y tendencias3.3 Tipos de reactores3.3 Tipos de reactores3.4 Postratamientos3.4 Postratamientos
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3. Tratamiento anaerobio de 3. Tratamiento anaerobio de aguas residualesaguas residuales
3.1 Ventajas y desventajas3.1 Ventajas y desventajas
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VENTAJAS DE LOS SISTEMAS VENTAJAS DE LOS SISTEMAS ANAEROBIOSANAEROBIOS
Proceso simple y sencillo de operarAplicable en pequeña, mediana y gran escala, para residuos industriales y domésticosPresenta una baja producción de lodos (estabilizados)Bajo o nulo consumo de energía (eventualmente bombeo)Son instalaciones compactas que demandan poco espacioConstituyen una fuente de energía alternativa (CH4)Permiten la aplicación de elevadas cargas orgánicas (superiores a 30 kg DQO/m3.d)El lodo anaerobio puede permanecer sin alimento mucho tiempoEl arranque de los reactores es rápido con una apropiada inoculación
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DESVENTAJAS DE LOS SISTEMAS DESVENTAJAS DE LOS SISTEMAS ANAEROBIOSANAEROBIOS
Emisión de olores desagradables (H2S)Sensibilidad a bajas temperaturas, al cambio brusco de pH y a la presencia de oxígeno disueltoLento proceso de arranque y por ello largos períodos para estabilización (inóculos). Complejidad en los consorcios bacterianosCalidad de efluente inferior a los procesos aeróbicos. Por ello se requiere un postratamiento para cumplir con los niveles de calidad usualmente exigidosLa agresividad de algunos subproductos que demandan atención en la protección de las estructuras (corrosión).
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PARALELO ENTRE DESCOMPOSICIÓN PARALELO ENTRE DESCOMPOSICIÓN AEROBIA Y ANAEROBIA DE MATERIA AEROBIA Y ANAEROBIA DE MATERIA
ORGANICAORGANICA
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BALANCE COMPARATIVO DE LOS BALANCE COMPARATIVO DE LOS PROCESOS AEROBIO Y ANAEROBIOPROCESOS AEROBIO Y ANAEROBIO
Fuente: uasb.org
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BALANCE COMPARATIVO DE LOS BALANCE COMPARATIVO DE LOS PROCESOS AEROBIO Y ANAEROBIOPROCESOS AEROBIO Y ANAEROBIO
Energía para aireación
Metano (energía)
Materia Materia OrgánicaOrgánica
MicroorganismosOO22
Reactor Reactor aeróbicoaeróbico
Síntesis
Oxidación
100 kg DQO
100 KwH
Materia Materia OrgánicaOrgánica
Reactor Reactor anaerobioanaerobio Degradación
Síntesis
100 kg DQO
31 m3 CH4
60 kg DQO10 kg DQOMicroorganismos
10 kg DQO 10 – 30 Kg DQO
Calor Calor
Degradación aerobia (20°C) Degradación anaerobia (35°C)
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BALANCE COMPARATIVO DE LOS BALANCE COMPARATIVO DE LOS PROCESOS AEROBIO Y ANAEROBIOPROCESOS AEROBIO Y ANAEROBIO
Fuente: enviroasia
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3. Tratamiento anaerobio de 3. Tratamiento anaerobio de aguas residualesaguas residuales
3.2 Aplicaciones y tendencias3.2 Aplicaciones y tendencias
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APLICACIONES Y TENDENCIASAPLICACIONES Y TENDENCIAS
Tradicionalmente la digestión anaerobia ha sido utilizada para la estabilización de lodos primarios y secundarios en las plantas convencionales municipales
Digestores PTAR San Fernando, Medellín Fuente: EPM
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APLICACIONES Y TENDENCIASAPLICACIONES Y TENDENCIAS
Las principales aplicaciones de la tecnología anaerobia se presentan en residuos industriales con alta carga contaminante, por el beneficio que reporta en términos de ahorro energético
Fuente: enviroasia
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APLICACIONES Y TENDENCIASAPLICACIONES Y TENDENCIAS
Los procesos de estabilización anaerobia también se han venido utilizando para el tratamiento directo de residuos líquidos, especialmente como tratamiento primario.
Fuente: Ecovation
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APLICACIONES Y TENDENCIASAPLICACIONES Y TENDENCIAS
Las principales aplicaciones se concentran en el tratamiento de efluentes de la industria alimenticia tales como:
Destilerías Cervecerías Refinerías de azúcar
Industria láctea Procesamiento de frutas
Enlatados y conservas
Mataderos Jugos y refrescos
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APLICACIONES Y TENDENCIASAPLICACIONES Y TENDENCIAS
Igualmente se ha utilizado en otro tipo de efluentes industriales como:
Pulpa y papel Química Textil
Farmacéutica Petroquímica
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APLICACIONES Y TENDENCIASAPLICACIONES Y TENDENCIAS
Por otra parte, en países en vía de desarrollo se ha venido implementando, con numerosos problemas, en el tratamiento de aguas residuales municipales.
PTAR Colombia PTAR México
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APLICACIONES Y TENDENCIASAPLICACIONES Y TENDENCIAS
Recientemente se han venido haciendo aplicaciones con aguas residuales municipales en países industrializados
Fuente: EcovationDomestic sewage, UK
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APLICACIONES Y TENDENCIASAPLICACIONES Y TENDENCIAS
Se estima que el crecimiento en el número de instalaciones a nivel mundial ha sido significativo en las dos últimas décadas superando ampliamente el número de 2500 instalaciones industriales. Hasta el 2001 se habían documentado alrededor de 1200 plantas
Fuente: uasb.org
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APLICACIONES Y TENDENCIASAPLICACIONES Y TENDENCIAS
Dentro de las nuevas tendencias se manejan procesos relacionados con:
Sulfato reducción, para la remoción y recuperación de metales pesados y azufre
Desnitrificación, para la remoción de nitratos
Bioremediación, para la destrucción de compuestos tóxicos y peligrosos
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SULFATO REDUCCIÓN Y REMOCIÓN DE SULFATO REDUCCIÓN Y REMOCIÓN DE AZUFREAZUFRE
Sufatoreducción
Sulfo-oxidación
Fuente: uasb.org
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REMOCIÓN DE METALES PESADOSREMOCIÓN DE METALES PESADOS
Fuente: uasb.org
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DESNITRIFICACIONDESNITRIFICACION
Fuente: uasb.org
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BIOREMEDIACIONBIOREMEDIACION
Fuente: uasb.org
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3. Tratamiento anaerobio de aguas 3. Tratamiento anaerobio de aguas residualesresiduales
3.3 Tipos de reactores3.3 Tipos de reactores
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TIPOS DE REACTORESTIPOS DE REACTORES
Los reactores anaerobios se clasifican de manera similar a los procesos aerobios:
Existen reactores de biomasa en suspensión y reactores de biomasa adherida
Igualmente existen reactores de baja carga y reactores de alta tasa
Otra manera de clasificarlos es con base en el proceso evolutivo: primera generación, segunda generación y tercera generación
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REACTORES DE PRIMERA REACTORES DE PRIMERA GENERACIONGENERACION
Son los denominados reactores de baja tasa. El TRH es igual al tiempo de residencia celular
Se caracterizan por tener la mayor parte de la biomasa acumulada como sedimento y su configuración no garantiza el adecuado contacto de la misma con el sustrato.
Se incluyen en esta categoría el tanque séptico, el tanque Imhoff, la laguna anaerobia y el digestor convencional (biodigestor).
El sistema de contacto (versión anaerobia de los lodos activados) constituye un proceso de transición entre la primera y segunda generación. Incorpora un reactor mezclado, un sedimentador y la recirculación de lodos.
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REACTORES DE SEGUNDA REACTORES DE SEGUNDA GENERACIONGENERACION
Los microorganismos son retenidos en el tanque por medio de una biopelicula adherida a un soporte (empaque), o bien, por su sedimentación en forma de agregados (flóculos o granos) densos.
En estos sistemas se ha separado el tiempo de retención hidráulico del celular y se ha mejorado considerablemente el dispositivo de distribución de agua en su interior.
Constituyen los mejores exponentes de este grupo el filtro anaerobio y el reactor de manto de lodos UASB. Los reactores de lecho granular expandido (EGSB) se ubican en una fase de transición entre los sistemas de segunda y tercera generación.
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REACTORES DE TERCERA REACTORES DE TERCERA GENERACIONGENERACION
También retienen los microorganismos en biopelicula o grano compacto y denso, con la particularidad que el soporte se expande o fluidifica con altas velocidades de flujo (reactores de lecho expandido o fluidificado).
Los resultados más importantes obtenidos durante el desarrollo tecnológico a través de la evolución de los reactores son la disminución del tiempo de retención hidráulico de días a horas.
Permiten la creación de instalaciones muy compactas con un gran incremento de su estabilidad y de las eficiencias del tratamiento del agua residual a temperaturas por debajo de la óptima (35 ºC).
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RESUMEN EVOLUTIVO DE LOS SISTEMAS ANAEROBIOSRESUMEN EVOLUTIVO DE LOS SISTEMAS ANAEROBIOS
FO S A S É P T IC A T A N Q U E IM H O F F L A G U N A A N A E R O B IA
D IG E S T O R C O M P LE T A M E N T E M E Z C L A D O
C O N T A C T O A N A E R O B IO
D IG E S T O R C O N V E N C IO N A L
R eac to res an ae ro b io s d e p rim era gen erac ió n
R E A C T O R T U B U L A R D E P E L ÍC U L A F IJA
R E A C T O R D E LE C H O D E L O D O S (U A S B )
F IL T R O A N A E R O B IO
R eac to res an aero b io s d e segu n d a gen e rac ió n
R E A C T O R D E LE C H O G R A N U L A R E X P A N D ID O (E G S B ) C O N
R E C IR C U L A C IO N IN T E R N A
R E A C T O R D E LE C H O E X P A N D ID O O F L U ID IF IC A D O
R eac to res an ae ro b io s d e te rce ra gen erac ió n
REACTORES DE PRIMERA GENERACION
REACTORES DE SEGUNDA GENERACION
REACTORES DE TERCERA GENERACION
Fuente: Noyola
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REACTORES MAS UTILIZADOSREACTORES MAS UTILIZADOS
Aunque a nivel comercial se manejan numerosas patentes la mayoría de los sistemas que se ofrecen son modificaciones o variantes de cinco tipos de reactores básicos:
Reactor de contacto: Equivalente al proceso de lodos activados
Reactor de lecho fijo: Filtro anaerobio
Reactor UASB Upflow anaerobic sludge blanket)Reactor de lecho expandido o fluidificado
Reactor híbrido
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Reactor de contactoReactor de contacto
Se utiliza para el tratamiento de aguas residuales diluidas con cargas entre 2 – 7 kg DQO/m3.dTRH: 1 – 6 díasTasa de recirculación: 80 –100%Lodos: 5 – 6 kg/m3
Fuente: uasb.org
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Filtro anaerobioFiltro anaerobio
Se utiliza para el tratamiento de aguas residuales con materia orgánica soluble o fácilmente hidrolizableTRH: 0.75 – 3 díasCarga: 1 - 10 kg DQO/m3.d
MEDIO
afluentecrudo
Efluente tratado
lodo de exceso
gas
Fuente: Noyola
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Reactor UASB (UpfowReactor UASB (Upfow anaerobicanaerobic sludgesludge blanketblanket))Biogás
Efluente
Se utiliza para el tratamiento de una amplia variedad de residuosTRH: 0.25 – 2 díasCarga: 10 - 20 kg DQO/m3.dSS: 0.5 – 1.5 kg/m3
Separador G/S/L
Manto de lodo
Afluente
Fuente: Field
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Reactor EGSB (Expanded granular sludgeReactor EGSB (Expanded granular sludge bedbed))
Se utiliza para el tratamiento de una amplia variedad de residuosTRH: 0.5 – 2 díasCarga: 10 - 20 kg DQO/m3.dSS: 0.5 – 1.5 kg/m3
efluente
LECHO EXPANDIDO O FLUIDIFICADO
afluente
gas
Fuente: uasb.org
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3. Tratamiento anaerobio de aguas 3. Tratamiento anaerobio de aguas residualesresiduales
3.4 Postratamientos3.4 Postratamientos
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TIPOS DE POSTRATAMIENTOTIPOS DE POSTRATAMIENTO
Normalmente los postratamientos más utilizados son sistemas aerobios:
Lodos activados
Filtros percoladores
Lagunas de estabilización
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Sistema aerobio Sistema aerobio -- anaerobioanaerobio
Normalmente los postratamientos más utilizados son sistemas aerobios:
Lucas_aerobic_anaerobic
Diageo-Uganda-ubl4 anaerobic - aerobic
Biotim AC Danone Belgium
Lucas anaerobic- aerobic UK
Fuente: BIOTIM
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Sistema aerobio Sistema aerobio -- anaerobioanaerobioINSTALACIÓN EN INDUSTRIA CERVECERA
Pretratamiento
Reactor UASBPostratamiento
Zanja de oxidación - Laguna
Fuente: cervecería Bavaria, Lieshout, Holanda
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Sistema UASB Sistema UASB -- LagunaLaguna
Lechos de secado Reactores
UASB
Lagunas
PTAR Río Frío, Bucaramanga