reactores_anaerobios (1)

TRATAMIENTO MEDIANTEREACTORES ANAEROBIOS

Curso Tratamiento de Aguas Residuales Ao 2002

REACTORES ANAEROBIOS INTRODUCCION

REACTORES ANAEROBIOSBIBLIOGRAFIA: - Reatores anaerbios Carlos Augusto De Lemos - "Introduction to Wastewater Treatment Processes Ramalho - Manual de disposicin de aguas residuales Tomo II. Programa de Salud Ambiental CEPIS, OPS, OMS - Tratamento de esgotos sanitrios por processo anaerbio e disposicao controlada no solo Coordinador: Jos Roberto Campos - Programa de Pesquisa em Saneamento Bsico (PROSAB). - Proyecto y operacin de filtros anaerbios para tratamiento de efluentes lquidos industriales Jos Roberto Campos - Mdulo del Taller Regional y Conferencia sobre Tratamiento Anaerbio de Aguas Residules en Amrica Latina (Mxico, 1990)

REACTORES ANAEROBIOSGENERALIDADES: Los reactores anaerobios pueden ser utilizados para tratar efluentes domsticos o industriales con altas cargas orgnicas. Pueden utilizarse solos o con unidades de pos-tratamiento para producir un efluente final adecuado para su disposicin final. Comparacin con tratamientos aerobios: Ventajas: - bajo consumo de energa; no se requiere aporte de O2 - posibilidad de recuperar y utilizar CH4 como combustible (caro) - el lodo obtenido es un lodo ya estabilizado Desventajas: - largo perodo de arranque si no se utiliza inculo (4-6 meses) - sensibilidad a variacin de condiciones ambientales - menor efliciencia en remocin de MO (aprox.80%)

REACTORES ANAEROBIOSDIGESTION ANAEROBIA: MO - compuestos orgnicos complejos(carbohidratos, protenas, lpidos)

Hidrlisis

compuestos orgnicos simples(azcares, aminocidos, etc)

Acidognesis Acetognesis

(acetato, propianato, butirato, etc)

cidos orgnicos

acetato + H2 + CO2 Metanognesis H2S + CO2 CH4 + CO2 Sulfurognesis: cuando hayse produce metano a partir de bacterias sulfato Acidognesis: los productos sulfatos complejos (materialcidos Metanognesis: finalmenteorgnicos lasen la etapa anterior son Hidrlisis: los los productos solubles son convertidos en Acetognesis: compuestos generados reductoras compiten ,por,el 2S, etc,acetoclsticas)de (se H2S y sustrato con las disuelto ms simple, grasos (bacterias metanognicas por la accin y las bacterias acetatovoltiles, CO2 H2 Hpara en material dems de genera particulado) son transformados las bacterias metanognicas. transformados en sustrato H2S medio de enzimas producidas por bacterias inhibicin). fermentativas acidognicas. hidrogenotrficas). CO2 y baja prod.CH4, hay problema de olores e fermentativas. por (bacterias metanognicas

REACTORES ANAEROBIOS- Se debe garantizar un adecuado equilibrio entre las comunidades de bacterias que intervienen - Tasa de crecimiento de las metanognicas c.voltiles) y el reactor se acidifica Alcalinidad importante ya que controla las variaciones de pH H2S H+ + HS- no2H+ + suficiente se dosifica alcalinizante S2si fuera 4 6 Txicos las sales (Na, K, etc), el amonio 8 los10 12 14 16 pH y sulfuros, en altas concentraciones, as como los metales pesados pueden inhibir el proceso.

REACTORES ANAEROBIOSREQUISITOS AMBIENTALES: - Nutrientes: Se requiere la presencia de macronutrientes (N, P, S) y micronutrientes (Fe, Zn, etc) en proporciones adecuadas para atender las necesidades de los microorganismos. Estos elementos se encuentran presentes en el lquido residual domstico. - Temperatura: Influye en la velocidad de metabolismo de las bacterias y en la solubilidad de los sustratos. Existen dos rangos para el proceso - mesfilo (30-35C) y termfilo (50-55C) - pH: Entre 6 y 8 para que no se inhiba el proceso por las metanognicas

- Ausencia de OD

REACTORES ANAEROBIOSTRATABILIDAD DE LOS EFLUENTES: Para escoger el tratamiento ms adecuado y evaluar la prod.de slidos biolgicos, metano, etc, se deben conocer las caract.del lquido a tratar: DBO, DQO, pH, alcalinidad, contenido de nutrientes, temperatura, presencia de compuestos txicos. Los compuestos presentes en el afluente pueden ser clasificados como de degradacin fcil, difcil o no degradables. Balance de DQO en el proceso de degradacin: La DQO La mayor dividida DQO cel total afluente puede ser parte de DQO cel La MO biodegradable ser en la porcin biodegradable DQObd (que losDQO grasos c. rem DQO CH4 consumida por los puede voltiles sern DQO AGV ser degradada biolgicamente en microorg. fermentativos, condiciones DQO anaerobias) y la que no finalmente AGV DQO siendo convertida en clulas puede ser degradada por las bacterias transformados en no rem DQO rec DQO recgrasos voltiles. y c. (DQO recalcitrante) CH4

DQO total

DQO bd

DQO rec

REACTORES ANAEROBIOSRemocin de DQO y produccin de CH4 en el proceso: La remocin de DQO se da en la etapa final metanognica, donde se forma CH4 (muy poco soluble). La MO inicial termina siendo liberada a la atmsfera en forma de CH4, reduciendo as el contenido orgnico del efluente.

Estimacin de la produccin de CH4: + 2O2 En el proceso CH4 degradacin de CO2 +se2H2O CH4, el cual de la MO libera (16gr) (64gr) (44gr) (36gr) ser luego oxidado a CO2 y H2O para completar el ciclo del De la ecuacin surge que 1 mol de CH4 requiere 2 moles de O2 carbono. para su degrad. de la glucosa bajo el caso de anaerobias: se Ejemplo completa oxidacin. Para condiciones la glucosa tendr que por cada mol de glucosa se generan 3 moles de CH4 C6H O 3CO2 + 3CH4 (48 gr) que requieren 12 6un consumo de 192 gr de O2 para su de oxidacin, siendo entonces de oxgeno del proceso se a 192 Para evaluar la demanda la demanda de oxgeno igual deben gr (se remueven 192 gr generados considerar los productos de DQO). (CO2, CH4). Como el CO2 se encuentra ya en la forma ms oxidada, la nica demanda de En resumen,lacada 16 gr de a la4oxidacin dely liberado se oxgeno ser correspondiente CH producido CH4. consumen 64 gr de O2 (se remueven 64 gr de DQO).

REACTORES ANAEROBIOSRemocin de DQO y produccin de CH4 en el proceso: Entonces puede determinarse la produccin de metano a partir de la remocin de DQO en el proceso: VCH4 = DQOCH4 / k(T) Con: K(T) = K.P / R(273+T)

VCH4 = volumen de CH4 liberado (l) DQOCH4 = DQO convertida en metano (grDQO removido) K = gr DQO por 1 mol de CH4 (64 grDQO / molCH4) R = cte. de los gases (0.08206 atm.l/mol.K) P, T = presin atmosfrica (atm) y temperatura (C)

Finalmente, considerando que el gas producido se compone de: 75-80% CH4 y 20-25% CO2, puede estimarse la produccin total de gas en el proceso.

REACTORES ANAEROBIOSCINETICA DE LA DEGRADACION ANAEROBIA: Crecimiento bacteriano: dX/dt = -Kd . X de con Kd = coef.de respiracin endgena (d-1)es La velocidad crecimiento de los microorganismos proporcional a la vel.utilizacin de sustrato: dX/dt = Y . dS/dt Crecimiento resultante: La velocidad de crecimiento de los microorganismos dX/dt = mmx a S/(Ks+S) . microorg. y depende del sustrato: proporcional . la conc.de X - Kd . X Siendo:X = microorganismosse da sin/ limitaciones: dX/dt = m . X - Cuando el crecimiento (mg SSV l) m = tasa crecimiento (d-1) - Cuando existen crecimiento mxima sustrato presente: limitaciones del (d-1) mmx = tasa m = mmx concentracin de sustrato limitante (mg/l) dX/dt = mmx . S/(Ks+S) . X S = . S/(Ks+S) Siendo:Ks = oncentracin de sustrato para la cual m = 0.5mmx X = microorganismos (mg SSV/l) S = concentracin de sustrato (mgDQO/l) Y = prod.biomasa por unidad sustrato (mgSSV/mgDQO) m = vel.crecimiento celular (d-1) mmx = vel.crecimiento mxima (d-1) Ks = cte.saturacin de sustrato (S para m = 0.5mmx)

es

REACTORES ANAEROBIOSCINETICA DE LA DEGRADACION ANAEROBIA: Produccin de slidos: La produccin de biomasa (o crecimiento bacteriano) puede ser expresado en funcin de la utilizacin de sustrato. Cuando ms sustrato sea asimilado, mayor ser la tasa de crecimiento bacteriano. dX/dt = Y . dS/dt Y = coef.prod.biomasa (mgSSV/mgDQO)

Por lo tanto la prod.de slidos ser: dX/dt = Y.dS/dt - Kd.X

Tasa de utilizacin de sustrato:Expresa la capacidad de conversin de sustrato por la biomasa, por unidad de tiempo:

dS/dt = 1/Y . dX/dt

entonces: dS/dt = mmx . S/(Ks+S) . X/Y

REACTORES ANAEROBIOSPARAMETROS DEL PROCESO: Tiempos de retencin: Tiempo de ret.hidrulica: TDH = V/Q

Tiempo de ret.celular: tiempo medio de permanencia de los slidos biolgicos en el sistema (edad del lodo)qc = masa slidos sist. / masa slidos retirada por unid.t En estado estacionario: qc = V.X / (V.dX/dt) Si no existe mecanismo ret.slidos: qc = TDH Si existe mecanismo ret.slidos: qc > TDH Para aumentar qc se puede: Existe un qc mnimo necesario para - Recircular parte de la digestin anaerobia. Q que se desenvuelva los lodos RA

SeSo qcmn

Qpurga

- Inmovilizar dX/dt = m .S/(Ks+S) - Kdrecirculacin 1/qc = 1/X . la biomasa: mx soporte m material inerte, Kd mn = de .So/(Ks+So) - manto de lodos 1/qcmx

qc

REACTORES ANAEROBIOSCoeficientes cinticos:poblacin bacterianaacidognicas metanognicas pobl.mixta

mm Y Ks tasa metaboliz. (d-1) (gSSV/gDQO) (mgDQO/l) (gDQO/gSSV.d)2.0 0.4 0.4 0.15 0.03 0.18 200 50 --13 13 2

Se debe tener cuidado al aplicar los valores de la tabla ya que los mismos no se ajustarn al funcionamiento del real del reactor (caractersticas del tipo de sustrato, la poblacin bacteriana y las condiciones ambientales)

REACTORES ANAEROBIOSEVALUACION DE LA ACTIVIDAD MICROBIANA: El desempeo del proceso de tratamiento anaerobio depende del mantenimiento, dentro de los reactores, de una biomasa adaptada, con elevada actividad microbiolgia. biogas Para evaluar la actividad microbiana se utiliza el test de AME (Actividad Metanognica Especfica), con el cual se determina la capacidad de la biomasa para convertir sustratos en CH4 y CO2. Test de AME: Descripcin del test:para el test: Ensayo de laboratorio donde se mide el Insumos necesarios - medir liberado, a evaluar metano slidos voltiles del lodo a evaluar lodo anaerobio por desplazamiento de - colocar lodo + medida indirecta). volumen (es unanutrientes en frasco reaccin sustrato orgnico (acetato de sodio) - purgar elde 2nutrientes solucin repetir el proceso de degradacin Se intenta O (con N2 gas) y agregar el sustrato - agitar y registrarde temp.(estufa, baoensayo, disp.controlador en un a lo largo de mara) anaerobia del lodo,vol.gas recipiente del tiempo - dispositivo de la en la solucin de NaOH CO2 evaluar mezcla (agitador) para: se disuelve produccin de metano. El - dispositivo de (desplaza de produccin de gases CH : burbujea medicin NaOH la probeta) ensayo se realiza en condicionesaestandar.4

sol. de NaOH

biogas

lodo nutr. sustr. frasco de probeta reaccin graduada

REACTORES ANAEROBIOSCONFIGURACION DE REACTORES: La seleccin de la configuracin del reactor depende de: TDH, qc, carga orgnica e hidrulica, factores ambientales, disponibilidad de rea, etc. En todos los casos es importante favorecer el contacto del lquido afluente con la biomasa activa en el reactor (para promover una degradacin ms eficiente). Los diseos con sistema de retencin de biomasa permiten aumentar qc, reduciendo el TDH. Sistemas convencionales: Trabajan con cargas volumtricas bajas, altos tiempos de retencin hidrulica y no cuentan con mecanismos de retencin de slidos. Sistemas de alta tasa: Los reactores cuentan con mecanismos de retencin de biomasa, lo que permite la operacin con bajos TDH y altos qc. Existen dos tipos de reactores: de crecimiento disperso y de crecimiento adherido.

REACTORES ANAEROBIOSInmobilizacin de biomasa: Crecimiento disperso: Los microorganismos se adhieren y agregan unos a otros formando flocs o grnulos que se mantienen suspendidos en el reactor debido a las condiciones hidrulicas. Crecimiento adherido: Las bacterias se adhieren a un medio soporte formado por material inerte como arena, piedra, plstico. Al favorecer el desarrollo y retencin de gran cantidad de microorganismos en el reactor, se logran altas velocidad de tratamiento, lo que permite aplicar altas cargas orgnicas en tanques de volumen reducido. Carga orgnica aplicada: CO = Q.S Carga orgnica mxima admisible: COmx = V.X.AME(AME = activ. metanog. mx. por unidad de biomasa kgDQOCH4/kgSSV.d)

REACTORES ANAEROBIOSFUNCIONAMIENTO DE REACTORES: Distribucin del afluente: Debe ser uniforme para evitar zonas muertas y debe generar una buena mezcla para favorecer el contacto afluente-biomasa. Recirculaciones: Puede recircularse parte del lquido efluente o de los gases generados para mejorar la mezcla y el contacto afluentebiomasa. Remocin de lodos: Una vez completado el qc, el exceso de lodo es descartado. Ese lodo ya estar estabilizado, debiendo ser deshidratado previo a su disposicin final. Slidos suspendidos en el afluente: Dependiendo del tipo de reactor, la respuesta que habr frente a altas concentraciones de slidos suspendidos en el afluente.

REACTORES ANAEROBIOSSISTEMAS CONVENCIONALES: Lagunas anaerobias: Funcionan como reactor y sedimentador conjunto. Fosas spticas: Predominan los mecanismos de sedimentacin, depositndose el lodo en el fondo donde se da la mayor parte de la remocin de materia orgnica. Digestores anaerobios: Son tanques circulares cubiertos, con pendiente de fondo para favorecer el retiro de los slidos sedimentados. La cubierta del reactor puede ser fija o flotante. Se emplean para aguas residuales con alta concentracin de slidos suspendidos, lodos (1arios y 2arios). La etapa de hidrlisis puede volverse la etapa limitante (temp.ptima para la hidrlisis: 25-35C).

REACTORES ANAEROBIOSSISTEMAS CONVENCIONALES: Digestores anaerobios de baja carga:gas

ESPUMA SOBRENADANTE

lquido sobren.

efluente crudo

LODO EN DIGESTION

LODO DIGERIDO

lodo digerido

- No hay dispositivos de mezcla. das -qc =lquido crudo ingresa en El TDH 30-60 la zona de digestin. 3 0.6-1.6 se forma -Cargala superficie kgSSV/m .d En slidos capa de espuma una favorecida por el gas que Vol. 57-85 l/hab asciende arrastrando lodo reactor lodo 1ario y flotantes. 113-170 l/hab - Se purgan peridicamente lodo sobrenadante1ario+ lodo act. y lodo digerido. - Volumen til reactor = aprox 50% del vol.total del digestor

REACTORES ANAEROBIOSSISTEMAS CONVENCIONALES: Digestores anaerobios de alta carga: gas - Cuentan con mecanismos de mezcla y calentamiento. - Admiten cargas mayores y los volmenes requeridos son menores. - El proceso es ms estableLODO EN DIGESTION

efluente crudo

qc = TDH 15-20 Carga slidos

das

1.6-3.2 kgSSV/m3.d 37-57 l/hab lodo 1ario 74-113 l/hab lodo 1ario+ lodo act.

control temp

LODO DIGERIDO

Vol. reactorlodo digerido

REACTORES ANAEROBIOSSISTEMAS DE ALTA TASA: Biomasa adherida: Reactores de lecho fijo (filtros anaerobios):gas

-

lquido sobren.

MANTO

afluente crudo

lodo descaratado

En general son indicados Existe un manto de para el tratamiento de material inerte que sirve aguas soporte con los como residuales para bajo contenido de SS, o van microorganismos, que para sistemas formando de tratamiento una capa de que cuenten con unidades biomasa adherida. - Parte de los de slidos de retencin microorg. aguas quedan retenidos (ej:fosa arriba en los sptica). intersticios del manto. - El flujo de lquido por ser flujo puede los ascendente del intersticios o descendente manto - generahoras mezcla y el TDH la contacto afluente-biomasa qc 20 das

REACTORES ANAEROBIOSSISTEMAS DE ALTA TASA: Reactores de lecho rotativo (biodiscos anaerobios):

efluente

afluente

-

Serie de discos instalados en forma paralelas, centradas en La eje giratorio accionado por un flujo hidrulico de un mezcla ocurre por el propio motor externo. La movimiento adhierediscos. El lquido ingresa poroso. extremo biomasa se de los a los discos de material por un inferior y sale mantienen sumergidos ysuperior. es cerrado Los discos se por el extremo opuesto el reactor A continuacin rotacin: debe permitir laun sedimentador Velocidad de del reactor se debe instalar adherencia de secundario para discos y el desprendimiento del exceso de biomasa en los la decantacin de los lodos que salieron con el efluente. en los mismos. biomasa retenida

REACTORES ANAEROBIOSSISTEMAS DE ALTA TASA: Reactores de lecho expandido o fluidificado (RALF):gas

efluente

-

LECHO EXPANDIDO O FLUIDIF.

-

afluente

- El reactor contiene un manto La expansin del lecho de material inerte que se mejora el contacto afluentemantiene expandido por la biomasa y evita problemas velocidad ascencional del de obstruciones (como en lquido, al que se adhieren los filtros anaerobios). microorganismos. Manto: - La diferencia entre ambos arena, antracita, PVC, etc reactores est en el grado de con f = 0.3-3 mm expansin del manto de lodo cerca del 10% del (fluidificacin: movimiento de volumen del reactor las partc. del lecho se vuelve En la parte superior de la libre en relacin a las dems) unidad se ubica un sedimentador que evita la Lecho expandido: 10-20% salida de partculas de lodo Lecho fluidificado: > 30% con el efluente.

REACTORES ANAEROBIOSSISTEMAS DE ALTA TASA: Biomasa suspendida

Reactores de manto de lodos (UASB-RAFA-DAFA):gas

efluente

-

MANTO DE LODO CAPA DE LODO

-

No posee material inerte como soporte para la biomasa. En la parte superior se ubica un La inmobilizacin de los microorg. sedimentador para adensamiento ocurre por auto evitar la salida de partculas de lodo con el (formacin de flculos o grnulos efluente. densos suspendidos, que se Debajo del disponen ensedimentador lodo a capas de existe un dispositivo del reactor) partir del fondo de separacin de los gases. El flujo es ascendente y pasa a travs del lecho de lodo denso. La estabilizacin de la MO ocurre en todas las zonas del reactor.

afluente

REACTORES ANAEROBIOSSISTEMAS COMBINADOS: Pueden emplearse sistemas integrados de reactores anaerobios como primera etapa, con otros reactores biolgicos para pos tratamiento, de modo de asegurar un efluente de alta calidad. Reactor anaerobio + Reactor anaerobio: Desinfeccin de efluentes anaerobios: Fosa sptica + Filtro anaerobio Lagunas de maduracin en la fosa sptica se retiene y degrada la fraccin para reducir el contenido de microorganismos particulada patgenos de la MO por sedimentacin, mientras que la Disposicin en el suelo es tratada en el filtro anaerobio fraccin soluble UASB + Filtro anaerobiola remocin de los patgenos antes de se puede lograr el efluente cuerpos de agua alcanzar los del UASB puede contener SS de pequeo Desinfeccin que pueden ser retenidos en un filtro anaerobio tamao con cloro (generacin de subproductos indeseables), Reactor anaerobio(costo elevado) con ozono + Reactor aerobio: UASB + Barros activados, Filtro biolgico o Laguna aireada con el tratam.aerobio posterior se logra remover MO remanente y otros elem, obteniendo efluente de alta calidad.

REACTORES UASBDISEO DE REACTORES UASB:gas

efluenteSeparador Deflector de gases Manto de lodo

Capa de lodo

afluente

En la zona superior hay un separador de gases-slidoEn la zona inferior se lquido, que ayuda a desarrolla una capa de lodo retener el lodo dentro del concentrado (4-10%) con reactor. buenas caractersticas de sedimentacin. Sobre el separador se ubica Sobre esa capa el sedimentador dondese el desarrolla una y vuelve al lodo sedimenta zona de crecimiento bacteriano ms compartimiento de disperso (manto de lodos) digestin. en el que los slidos En presentan velocidades das, El general qc > 30 auto sistema es de sedimentacin msel bajas. por mezclado que lo por el mov. lodo La concentracin de lodo excedente descartado ya se ascendente de las burbujas en esa zona es 1.5-3% encontrar estabilizado. de gas y del flujo de lquido a travs del reactor.

REACTORES UASBConsideraciones generales: - Se deben garantizar bajas velocidades en los compartimientos de digestin y sedimentacin para retener la biomasa en el sistema (Asup. para asegurar esas vel.) - Para favorecer la sedimentacin del lodo en la cmara de sedimentacin puede ser necesario aumentar el Asup. (para reducir la velocidad del flujo). - Se deben asegurar las velocidades admisibles para todo el rango de caudales afluentes.

- Forma de los reactores:

circulares o rectangulares con Asup. uniforme o variable

REACTORES UASBCriterios de proyecto:

Carga orgnica volumtrica: COV = Q.S/V COV < 15 kgDQO/m3.dCon:COV = carga orgnica volumtrica (kgDQO/m3.d) Q = caudal afluente (m3/d) S = concentracin de sustrato afluente (kgDQO/m3) V = volumen del reactor (m3)

Cuando se tratan lquidos domsticos la carga orgnica no es el factor limitante, ya que en general < 2.5-3 kgDQO/m3.d. Carga hidrulica volumtrica: CHV = Q/V = 1/TDH CHV < 5 m3/m3.d (TDH>4.8 hs) Con:CHV = carga hidrulica volumtrica (m3 /m3.d) Q = caudal afluente (m3/d) V = volumen del reactor (m3) TDH = tiempo de retencin hidrulico (d)

REACTORES UASBObservaciones: - Si se disea con TDH menores puede producirse la prdida excesiva de biomasa del sistema, con la reduccin de qc. - La temperatura influye en la velocidad del proceso de digestin, por lo que se limita TDH segn la temperatura: Temp.del lquido (C) 16-19 20-26 >26

TDH med. (Qm)> 10-14 hs > 6-9 hs > 6 hs

TDH mn (Qmx)> 7-9 hs > 4-6 hs > 4 hsV(m3)

Qmx es el que se da durante un tiempo mx.4-6 hs por da

- Segn la concentracin de sustrato del afluente, el criterio de diseo limitante ser por: CHV S < 2500 mgDQO/l COV S > 2500 mgDQO/l

Q.S/COV Q/CHV 2500 S(mgDQO/l)

REACTORES UASBCarga biolgica (carga de lodo): CB = Q.S/M

Con:

CB = carga biolgica (kgDQO/kgSSV.d) Q = caudal afluente (m3/d) S = concentracin de sustrato afluente (kgDQO/m3) M = masa de microorg. en el reactor (kgSSV/m3)

Es la MO aplicada diaramente al reactor por unidad de biomasa presente. La carga biolgica mxima depende de la actividad metanognica del lodo. En la partida de reactores anaerobios CB ser baja, del orden de 0.05-0.15 kgDQO/kgSSV.d, y se ir aumentando gradualmente. Durante la operacin en rgimen se pueden alcanzar valores de CB = 2 kgDQO/kgSSV.d

REACTORES UASBVelocidad superficial del flujo: v = Q/A = H/TDH Con:v = velocidad ascencional (m/h) A = rea superficial (m2) H = altura del reactor (m)

Corresponde a la zona de digestin y el valor mximo depende de las caractersticas del lodo presente y de las cargas aplicadas. Para lquidos domsticos: Q v (m/h)

mediomximo pico

0.5-0.70.9-1.1 < 1.5

Los picos tendrn una duracin mxima de 2-4 hs por da

Para mayores cargas orgnicas (5-6 kgDQO/m3.d): - Si el reactor opera con un lodo tipo floculento v 0.5-0.7 m/h y para picos v 1.5-2 m/h - Si opera con lodo tipo granular se admitir v < 10m/h

REACTORES UASBDistribucin del afluente: Se debe distribuir el sustrato afluente en forma uniforme en la parte inferior del reactor, evitando cortocircuitos a travs de la capa inferior de lodo. Esto es fundamental cuando se tratan lquidos domsticos o la temperatura de operacin es baja ya que la produccin de gas no es suficiete como para lograr la mezcla adecuada. El sistema se disea a partir de un canal de distribucin ubicado en la parte superior, que distribuye el afluente a travs de tubos que descargan el lquido en la zona inferior del reactor. A continuacin se vern los parmetros de diseo para cada uno de los componentes del sistema (canaletas y tubos de distribucin).

REACTORES UASBEsquemas para tanque circular o rectangular:

REACTORES UASBEsquemas para tanque circular o rectangular:

REACTORES UASBCanaleta de distribucin: La canaleta de distribucin se ubica en la zona superior del reactor y alimenta los tubos de distribucin. Conviene que la canaleta se divida en compartimientos, en cada uno de los cuales se ubique un tubo de distribucin (mejor respuesta frente a obstrucciones)

REACTORES UASBTubos de distribucin: - f 75-100mm por obstrucciones - velocidad < 0.2 m/s para evitar ingreso de aire al reactor - en la zona inferior se busca tener una velocidad mayor para favorecer la mezcla y evitar sedimentaciones en la zona cercana: f 40-50mm - nmero de tubos: se determina en funcin del A del reactor y del rea de influencia de cada distribuidor (Ad). Nd = A / Ad para lquidos domsticos se puede asumir Ad = 1.5-3 m2

REACTORES UASBSeparador de gases, slidos y lquidos: Separacin de gases: Las dimensiones deben ser tales que permitan la formacin de un rea de interfase lquido-gas suficiente para permitir la liberacin del gas generado. El gas, al liberarse, deber vencer la capa de espumas pero sin arrastrar partculas de lodo hacia las tuberas de salida de gas. Tgas = Qgas / Ai Con:Tgas = tasa de liberacin de gas (m3/m2.h) Qgas = produccin esperada de gas (m3/h) Ai = rea de la interfase lquido-gas (m2)

Se recomiendan valores de Tgas 1-3 m3/m2.h, por lo que determinando Qgas se puede obtener el rea de interfase.

REACTORES UASBSeparador de gases, slidos y lquidos: Separacin de slidos: - Sedimentador: - profundidad de la cmara de sedimentacin 1.5-2 m - tasade aplicacin superficial y tiempo de retencin segn:Q medio mximo pico (2-4hs) Vs (m/h) 0.6 - 0.8 < 1.2 < 1.6 TDH (h) 1.5 - 2 >1 > 0.6

- paredes del sedimentador sern inclinadas (>45) - Se instalarn deflectores debajo de las aberturas de ingreso al sedimentador (sobresaliendo 10-15 cm) para evitar ingreso de gases. La velocidad en las aberturas ser menor a: 2-2.3 m/h (Qm), 4-4.2 m/h (Qmx), 5.5-6 m/h (Qpico)

REACTORES UASBSeparador de gases, slidos y lquidos: Recoleccin del efluente: Estructura de salida mediante vertederos o tubos perforados sumergidos, con tabique para evitar salida de espumas. Alturas parciales del reactor:

H cmara digestin = 2.5-3.5 m H cmara sedimentacin = 1.5-2 mEficiencia: Puede esperarse rendimientos de entre 50-70% para remocin de DQO. En base a datos experimentales se estimaron: EDQO = 100 (1 - 0.68 x TDH-0.35) EDBO = 100 (1 - 0.7 x TDH-0.50) ESS = 250/TDH + 10

REACTORES UASBSistema de descarte de lodo: En forma peridica se realiza la purga del lodo en exceso presente en el reactor, y del material inerte sedimentado en el fondo de la unidad. Se colocan dos puntos de purga (tuberas de f > 100mm): - junto al fondo del reactor - 1-1.5 m encima del fondo

FILTROS ANAEROBIOSDISEO DE FILTROS ANAEROBIOS: Configuracin norma brasilera ABNT 1982 (NBR 7229/82): - tratamiento complementario para efluentes fosas spticas - prof. til: 1.80 m - dim.: 0.95 - 5.40 m - ancho: 0.85 - 5.40 m - vol. til mn.: 1.25 m3 - H medio soporte: 1.2m - falso fondo: 60cm sobre fondo - salida del efluente: mantener nivel de lquido mnimo de 30 cm sobre el lecho

FILTROS ANAEROBIOSMedio soporte: Debe promover la uniformizacin del flujo en el reactor, mejorar el contacto entre el lquido afluente y los slidos biolgicos en el reactor, permitir acumulacin de gran cantidad de biomasa (>qc) y actuar como barrera fsica evitando la salida de slidos con el efluente.Requisito estructuralmente resistente biolgica y qumicamente inerte alta rea especfica elevada porosidad forma no achatada o lisa Objetivo soportar peso propio + slidos biolgicos que no haya reacciones e/lecho y microorg. adherencia de > cantidad de slidos biolg. reducir posibilidad de colmatacin garantizar porosidad elevada

bajo costo

viabilizar el proceso (pto.vista econmico)

Tipos de material: cuarzo, granito, bloques cermicos o de PVC, esferas de polietileno, bambu, etc, de granulometra uniforme con dimetros de 4-7 cm.

FILTROS ANAEROBIOSParmetros de diseo: Tiempo de retencin hidrulica: De acuerdo a la norma ABNT:Q (l/d) < 1500 1501 - 3000 3001 - 4500 4501 - 6000 6001 - 7500 7501 - 9000 > 9000 TDH (d) 15-25C 1 0.92 0.83 0.75 0.67 0.58 0.50