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

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

3. Tratamiento anaerobio de 3. Tratamiento anaerobio de aguas residualesaguas residuales

3.1 Ventajas y desventajas3.1 Ventajas y desventajas

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

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).

PARALELO ENTRE DESCOMPOSICIÓN PARALELO ENTRE DESCOMPOSICIÓN AEROBIA Y ANAEROBIA DE MATERIA AEROBIA Y ANAEROBIA DE MATERIA

ORGANICAORGANICA

BALANCE COMPARATIVO DE LOS BALANCE COMPARATIVO DE LOS PROCESOS AEROBIO Y ANAEROBIOPROCESOS AEROBIO Y ANAEROBIO

Fuente: uasb.org

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)

BALANCE COMPARATIVO DE LOS BALANCE COMPARATIVO DE LOS PROCESOS AEROBIO Y ANAEROBIOPROCESOS AEROBIO Y ANAEROBIO

Fuente: enviroasia

3. Tratamiento anaerobio de 3. Tratamiento anaerobio de aguas residualesaguas residuales

3.2 Aplicaciones y tendencias3.2 Aplicaciones y tendencias

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

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

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

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

APLICACIONES Y TENDENCIASAPLICACIONES Y TENDENCIAS

Igualmente se ha utilizado en otro tipo de efluentes industriales como:

Pulpa y papel Química Textil

Farmacéutica Petroquímica

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

APLICACIONES Y TENDENCIASAPLICACIONES Y TENDENCIAS

Recientemente se han venido haciendo aplicaciones con aguas residuales municipales en países industrializados

Fuente: EcovationDomestic sewage, UK

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

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

SULFATO REDUCCIÓN Y REMOCIÓN DE SULFATO REDUCCIÓN Y REMOCIÓN DE AZUFREAZUFRE

Sufatoreducción

Sulfo-oxidación

Fuente: uasb.org

REMOCIÓN DE METALES PESADOSREMOCIÓN DE METALES PESADOS

Fuente: uasb.org

DESNITRIFICACIONDESNITRIFICACION

Fuente: uasb.org

BIOREMEDIACIONBIOREMEDIACION

Fuente: uasb.org

3. Tratamiento anaerobio de aguas 3. Tratamiento anaerobio de aguas residualesresiduales

3.3 Tipos de reactores3.3 Tipos de reactores

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

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.

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.

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).

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

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

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

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

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

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

3. Tratamiento anaerobio de aguas 3. Tratamiento anaerobio de aguas residualesresiduales

3.4 Postratamientos3.4 Postratamientos

TIPOS DE POSTRATAMIENTOTIPOS DE POSTRATAMIENTO

Normalmente los postratamientos más utilizados son sistemas aerobios:

Lodos activados

Filtros percoladores

Lagunas de estabilización

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

Sistema aerobio Sistema aerobio -- anaerobioanaerobioINSTALACIÓN EN INDUSTRIA CERVECERA

Pretratamiento

Reactor UASBPostratamiento

Zanja de oxidación - Laguna

Fuente: cervecería Bavaria, Lieshout, Holanda

Sistema UASB Sistema UASB -- LagunaLaguna

Lechos de secado Reactores

UASB

Lagunas

PTAR Río Frío, Bucaramanga