TRATAMIENTO MEDIANTE REACTORES 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 hay sulfatos las bacterias sulfato Acidognesis: los productos solubles son convertidos en cidos Metanognesis: finalmente se produce metano a partir de Hidrlisis: compiten por el generados las dems anterior son reductoras los los productossustrato complejos (material Acetognesis: compuestos orgnicosconen la etapa (se grasos (bacterias 2, H2, H2S, etc, por la accin de ms simple, CO bacterias acetatovoltiles, transformados enacetoclsticas) y las H2S y particulado) baja prod.CH para genera H2S yson metanognicasproblema disueltode transformados en sustrato 4, haylas materialdemetanognicas. bacterias olores e fermentativas acidognicas. hidrogenotrficas). CO2 medio de enzimas producidas por bacterias fermentativas. por (bacterias metanognicas inhibicin).

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+ + HS2H+ + S2si no fuera suficiente se dosifica alcalinizante 4 6 Txicos las sales (Na, K, etc), el amonio8y los sulfuros, en 16 pH 10 12 14 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 mayor dividida La DQO DQO cel total afluente puede ser parte de DQO cel La MO biodegradable ser losDQO grasos c. en la porcin biodegradable DQObd (que rem DQO CH4 consumida por los sern voltiles puede DQO AGV ser degradada biolgicamente en microorg.finalmente fermentativos, condiciones DQO anaerobias) y la que no AGV DQO siendo convertida en clulas transformados en puede ser degradada por las bacterias no rem DQO rec DQO recgrasos voltiles. y c. CH4 (DQO recalcitrante)

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: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O En el proceso (16gr) de degradacin de(44gr) la MO se libera CH4, el cual (64gr) (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 completa oxidacin. Para el caso de la glucosa se Ejemplo degrad. de la glucosa bajo condiciones anaerobias: tendr que por cada mol de glucosa se generan 3 moles de CH4 C6H12O6 3CO2 + 3CH4 (48 gr) que requieren de un consumo de 192 gr de O2 para su Para evaluar la demanda la demanda de oxgeno igual deben oxidacin, siendo entonces de oxgeno del proceso se a 192 considerar los productosde DQO). (CO2, CH4). Como el CO2 se gr (se remueven 192 gr generados encuentra ya en la forma ms oxidada, la nica demanda de En resumen,lacada 16 gr de a la4 oxidacin delyCH . liberado se oxgeno ser correspondiente CH producido 4 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) K(T) = K.P / R(273+T) Con: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: Decaimiento bacteriano: La velocidad X de con Kd = coef.de respiracin endgena (d-1) crecimiento de los microorganismos es dX/dt = -Kd . proporcional a la vel.utilizacin de sustrato: dX/dt = Y . dS/dt Crecimiento resultante: La velocidad de crecimiento de los microorganismos es proporcional . S/(Ks+S) . microorg. y depende del sustrato: dX/dt = mx a la conc.de X - Kd . X - Cuando = microorganismosse da sin limitaciones: dX/dt = . X Siendo:X el crecimiento (mg SSV / l) - Cuando= tasa crecimiento (d-1) del sustrato presente: existen limitaciones mx= tasa crecimiento mxima (d-1) mx . S/(Ks+S) . X = mx . S/(Ks+S) dX/dt =S = concentracin de sustrato limitante (mg/l) Ks = oncentracin de sustrato para la cual = 0.5mx Siendo: X = microorganismos (mg SSV/l) S = concentracin de sustrato (mgDQO/l) Y = prod.biomasa por unidad sustrato (mgSSV/mgDQO) = vel.crecimiento celular (d-1) mx = vel.crecimiento mxima (d-1) Ks = cte.saturacin de sustrato (S para = 0.5mx)

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 = mx . 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) c = masa slidos sist. / masa slidos retirada por unid.t En estado estacionario: c = V.X / (V.dX/dt) Si no existe mecanismo ret.slidos: c = TDH Si existe mecanismo ret.slidos: c > TDH Para aumentar c se necesario para Existe un c mnimo puede: que se desenvuelva la digestin anaerobia. Q RA - Recircular parte de los lodos 1/c = 1/X . dX/dt = mx.S/(Ks+S) - Kd - Inmovilizar la biomasa: 1/cmn = mx.So/(Ks+So) - Kd soporte de material inerte, manto de lodos Se So c Qpurgamn

recirculacin

c

REACTORES ANAEROBIOSCoeficientes cinticos:poblacin bacteriana acidognicas metanognicas pobl.mixta m 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: Test de AME: Descripcin del test:para el test: Ensayo de laboratorio donde se mide el Insumos necesarios - lodo anaerobio a evaluar lodo a evaluar metano slidos voltiles del - medir liberado, por desplazamiento de - sustratolodo + nutrientes en frasco reaccin volumen (es una medida indirecta). - colocar orgnico (acetato de sodio) - solucin de 2nutrientes - purgar el O (con N2 gas) y agregar el sustrato Se intenta repetir el proceso de degradacin - disp.controlador de temp.(estufa, baotiempo agitar y registrar vol.gas a lo largo del mara) anaerobia del lodo, en un recipiente de ensayo, - dispositivo de la en la solucin de NaOH CO2 : se disuelve produccin de metano. El para evaluar mezcla (agitador) - dispositivo de medicin de produccin de gases ensayo se realiza en condiciones la probeta) CH4 : burbujea (desplaza NaOH aestandar.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, c, 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 c, reduciendo el TDH. de alta tasa: Sistemas convencionales: Los reactores cuentan con mecanismos de Trabajan con cargas volumtricas bajas, altosretencin de tiempos biomasa, hidrulica y no cuentan con mecanismos de altos c. retencin lo que permite la operacin con bajos TDH yretencin Existen dos de slidos. 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 c, 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. -c =lquido crudo ingresa en El TDH 30-60 das la zona de digestin. 3 -Carga superficie kgSSV/m .d En la 0.6-1.6 se forma 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 act. sobrenadante1ario+ lodolodo y 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

c = 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, quepara 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 - genera horas mezcla y el TDH la contactodas c 20 afluente-biomasa

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 lquidomaterial poroso.extremo biomasa se de los a los discos de ingresa por un inferior y sale mantienen sumergidos ysuperior. es cerrado Los discos se por el extremo opuesto el reactor A continuacin del reactor permitirdebe adherencia un se instalar de Velocidad de rotacin: debe la sedimentador secundario el desprendimiento del exceso de biomasa en los discos y para la decantacin de los lodos que salieron con el efluente. biomasa retenida en los mismos.

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 filtros anaerobios). los microorganismos. Manto: - La diferencia entre ambos arena, antracita, PVC, reactores est en el grado de etc con = 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

-

afluente

No posee material inerte como soporte para la biomasa. La inmobilizacin de los En la parte superior se ubica un microorg. ocurre por auto sedimentador para evitar la adensamiento (formacin de salida de partculas de lodo con el flculos o grnulos densos efluente. suspendidos, que se disponen en Debajo del sedimentador existe capas de lodo a partir del fondo un dispositivo de separacin de del reactor) 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.

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 para reducirsptica se retiene ymicroorganismos el contenido de degrada la fraccin 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 Sobre esa sedimentador capa se ubica el desarrolla lodo sedimenta y donde el una zona de crecimiento bacteriano ms vuelve al compartimiento disperso (manto de lodos) de digestin. en el que los slidos presentan velocidades das, En El general c > 30 auto sistema es de sedimentacin msel bajas. por mezclado que el mov. lo por lodo La concentracin de lodo excedente descartado ya ascendente de las burbujas en esa zona es 1.5-3% se gas y del flujo de lquido de encontrar estabilizado. 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.d Con: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 c. - 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) Q.S/COV Q/CHV 2500 S(mgDQO/l)

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

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 medio mximo pico v (m/h) 0.5-0.7 0.9-1.1 < 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: - 75-100mm por obstrucciones - velocidad < 0.2 m/s para evitar 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: 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

ingreso

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 m Eficiencia: 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 > 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 (>c) 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 bajo costo 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 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