“ “ DIGESTI DIGESTI Ó Ó N BIOL N BIOL Ó Ó GICA DE S GICA DE S Ó Ó LIDOS PROVENIENTES DE LIDOS PROVENIENTES DE LA SEDIMENTACI LA SEDIMENTACI Ó Ó N PRIMARIA EN UNA PLANTA DE N PRIMARIA EN UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DE ENLATADO DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DE ENLATADO DE HORTALIZAS HORTALIZAS ” ” Autor: Andrea Lorena Murillo Vallejo Director de Tesis: Dr. René Reyes Mazzoco Asesores : MC René Alejandro Lara Díaz MC Maria Luisa Sámano Celorio
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““DIGESTIDIGESTIÓÓN BIOLN BIOLÓÓGICA DE SGICA DE SÓÓLIDOS PROVENIENTES DE LIDOS PROVENIENTES DE LA SEDIMENTACILA SEDIMENTACIÓÓN PRIMARIA EN UNA PLANTA DE N PRIMARIA EN UNA PLANTA DE
TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DE ENLATADO DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DE ENLATADO DE HORTALIZASHORTALIZAS””
Autor: Andrea Lorena Murillo Vallejo
Director de Tesis: Dr. René Reyes Mazzoco
Asesores : MC René Alejandro Lara Díaz
MC Maria Luisa Sámano Celorio
INTRODUCCIÓN
•Procesos industriales
Productos Sociedad
Residuos Medio ambiente
•Desarrollo de estrategias para disminuir la cantidad desechos
INTRODUCCIÓN
TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL
PRIMARIO: remoción de sólidos
SECUNDARIO: conversión biológica a biomasa sedimentable
TERCIARIO: remoción de sólidossuspendidos y nutrientes
INTRODUCCIÓN
Residuos en una empacadora de hortalizas:
Chile Zanahoria
Cebolla Verduras
Frutas Vinagre
Aceite Azúcar
PROYECTO
•Tratamiento de lodos primarios por digestión anaerobia
•Experimentación variando condiciones de operación para mejorar los resultados del proceso
OBJETIVO GENERAL
Obtener mejores condiciones de operación para el proceso de digestión anaerobia de lodos primarios para una empacadora de hortalizas.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
•Investigar qué variables favorecen el proceso.
•Tiempo de retención óptimo
•Sistema de mezclado.
•Preparación previa de los lodos
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
ESTABILIZACIÓN DE SÓLIDOS y BIOSÓLIDOS
•Reducción de patógenos
•Eliminación de olores
•Inhibición de potencial de putrefacción
Disminución biológica del contenido volátil
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
DIGESTIÓN ANAEROBIA
• Método de estabilización de sólidos y biosólidos
•Materia prima :
Lodos concentrados (8-10%)
•Productos:
Biogas (metano+dióxido de carbono)Sólidos reutilizables
REACCIONES EN DIGESTIÓN ANAEROBIA
1. Hidrólisis: formación de moléculas orgánicas simples solubles
2. Acidogénesis: formación de compuestos orgánicos solubles y ácidos de cadena corta
3. Acetogénesis: los productos de la fermentación se convierten en acetatos, hidrógeno y dióxido de carbono
4.Metanogénesis: la conversión bacteriana de ácidos orgánicos a metano y dióxido de carbono
SECUENCIA DE REACCIONES PARA UNA DIGESTIÓN ANAEROBIA
SÓLIDOS TOTALES DE DIGESTOR SIN ADICIÓN DE SUSTANCIAS
y = -0.1697x + 11.263R2 = 0.4747
77.5
88.5
99.510
10.511
11.512
12.513
0 3 6 9 12 15
TIEMPO (días)
%S
ÓLI
DO
S T
OTA
LES
RESULTADO: disminución 26%
SÓLIDOS TOTALES DE DIGESTOR CON ADICIÓN DE 10% EN VOLUMEN DE ZANAHORIA COCIDA MOLIDA
y = -0.0501x + 9.5457R2 = 0.0404
66.5
77.5
88.5
99.510
10.511
11.512
0 3 6 9 12 15
TIEMPO (días)
%S
ÓLI
DO
S T
OTA
LES
RESULTADO: disminución 11%
SÓLIDOS TOTALES DE DIGESTIÓN CON CONTROL DE pH 7
y = -0.1914x + 9.2919R2 = 0.512
55.5
66.5
77.5
88.5
99.510
0 2 4 6 8 10 12 14 16
TIEMPO (días)
% S
ÓLI
DO
S T
OTA
LES
RESULTADO: disminución 33%
SÓLIDOS TOTALES CON pH INICIAL 8
y = -0.1647x + 8.3832R2 = 0.6669
44.5
55.5
66.5
77.5
88.5
99.510
0 3 6 9 12 15 18 21
TIEMPO (días)
%S
ÓLI
DO
S T
OTA
LES
RESULTADO: disminución 44%
SOLIDOS TOTALES EN DIGESTIÓN CON CONTROL DE pH
0
5
10
15
20
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
TIEMPO (días)
%S
ÓLI
DO
S T
OTA
LES
1 2 3 4 5 6 7 8
PROMEDIO DE SÓLIDOS TOTALES EN DIGESTIÓN CON pH 7 CONTROLADO
(8 matraces)
y = -0.269x + 7.8596R2 = 0.7853
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
0 2 4 6 8 10
TIEMPO (días)
%S
ÓLI
DO
S T
OTA
LES
RESULTADO: disminución 30%
RESULTADOS EN LA MEDICIÓN DE: SÓLIDOS VOLÁTILES
SÓLIDOS VOLÁTILES EN DIGESTOR CON CONTROL DE pH 7
y = -1.6699x + 65.861R2 = 0.6396
30
35
40
45
50
55
60
5 7 9 11 13 15 17
TIEMPO (días)
% D
E S
ÓLI
DO
S V
OLÁ
TILE
S
RESULTADO: disminución 39.2%
SÓLIDOS VOLÁTILES CON pH INICIAL 8
y = -0.3012x + 50.546R2 = 0.0151
30
35
40
45
50
55
60
10 12 14 16 18 20 22
TIEMPO (días)
%S
ÓLI
DO
S V
OLÁ
TILE
S
RESULTADO:
PROMEDIO DE SÓLIDOS VOLÁTILES EN DIGESTION CON pH 7 CONTROLADO
(8 matraces)
y = -1.2337x + 43.25R2 = 0.6679
3032343638404244464850
0 1 2 3 4 5 6TIEMPO (días)
%S
ÓLI
DO
S V
OLÁ
TILE
S
RESULTADO: disminución 41%
CONCLUSIONES
16 DÍASµ ST SV GAS PRODUCIDO% % % cm3/l
SIN ADICIÓN 59 26 - 6401.48ADICIÓN DE ZANAHORIA 35 11 - 5215.24pH 7 CONTROLADO 50 33 39.2 7887.88pH 7 CONTROLADO (8) - 46 41 -pH 8 INICIAL 52 31 X X
DISMINUCIÓN
CONCLUSIONES
Cumplimiento de NOM-004-SEMARNAT-2002: disminución mínimo del 38% sólidos volátiles
•Tiempo de retención de sólidos: 16 DÍAS
•Control del pH neutro (condiciones óptimas para bacteria metanogeneradora)
•Mezclado mecánico
BIBLIOGRAFÍA
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Vesilind P.A., Hartman G. C. et. al., Sludge Management & Disposal for the Practicing Engineer, Lewis Publishers Inc. 1986, Chapters 1,2 and 4
Young-Chae Song, Sang-Jo Kwon, Jung-Hui Woo. Mesophilic and termophilic temperature co-phase anaerobic digestion compared with single-stage mesophilic and termophilic digestión of sewage sludge. Water Research Journal of the International Association on Water Quality. April 2004; Vol 38; No7; 1653 -1661.
Hariklia N. Gavala, Umur Yenal, Ioannis V. Skiadas, Peter Westermann, Birgitte K. Ahring. Mesophilic and termophilicanaerobic digestion of primary and secondary sludge. Effect of pre treatment at elevated temperature. Water Research Journal of the International Association on Water Quality. Nov 2003; Vol 37; No 19; 4561 – 4571.
WEF (1996) Operation of Wastewater Treatment Plants, 5th ed, Manual of Practice No.11, vol. 3, Chaps. 27-33, Water Environment Federation, Alexandria, VA.
WEF (1998) Design of Wastewater Treatment Plants, 4th ed, Manual of Practice No. 8, vol. 3, Chaps. 17-24, water Environment Federation, Alexandria, VA
Environmental Regulations and Technology, Autothermal Thermophilic Aerobic Digestion of Municipal Wastewater Sludge, September 1990, Technomic Publishing Company Inc., Table 6-2
Peavy Howard S., Rowe Donald R., Tchobanoglous George; Environmental Engineering, McGraw-Hill International Editions, Singapore 1985