TRATAMIENTO MEDIANTEREACTORES ANAEROBIOS Curso Tratamiento de Aguas Residuales Año 2002 REACTORES ANAEROBIOS INTRODUCCION REACTORES ANAEROBIOS BIBLIOGRAFIA: - “Reatores anaeróbios” Carlos Augusto De Lemos - "“Introduction to Wastewater Treatment Processes” Ramalho - “Manual de disposición de aguas residuales” Tomo II. Programa de Salud Ambiental – CEPIS, OPS, OMS - “Tratamento de esgotos sanitários por processo anaeróbio e disposicao controlada no solo” Coordinador: José Roberto Campos - Programa de Pesquisa em Saneamento Básico (PROSAB). - “Proyecto y operación de filtros anaeróbios para tratamiento de efluentes líquidos industriales” José Roberto Campos - Módulo del Taller Regional y Conferencia sobre Tratamiento Anaeróbio de Aguas Residules en América Latina (México, 1990) REACTORES ANAEROBIOS GENERALIDADES: Los reactores anaerobios pueden ser utilizados para tratar efluentes domésticos o industriales con altas cargas orgánicas. Pueden utilizarse solos o con unidades de pos-tratamiento para producir un efluente final adecuado para su disposición final. Comparación con tratamientos aerobios: Ventajas: - bajo consumo de energía; 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 período de arranque si no se utiliza inóculo (4-6 meses) - sensibilidad a variación de condiciones ambientales - menor efliciencia en remoción de MO (aprox.80%) H y baja de prod. aminoácidos. H2. CO por enzimas metanogénicas producidas hidrogenotróficas). 2S transformados entransformados sustrato para en las material bacteriasdisuelto metanogénicas. butirato. 2. proteínas. etc) Acidogénesis ácidos orgánicos (acetato. propianato.REACTORES ANAEROBIOS DIGESTION ANAEROBIA: MO . 2 (bacterias . CO por acción de las bacterias acetato (bacterias metanogénicas acetoclásticas) y (se de H y particulado) son más simple. etc. lípidos) Hidrólisis compuestos orgánicos simples (azúcares. 2S medio 4.CH problema de bacterias olores e inhibición). por fermentativas. H2S. etc) Acetogénesis acetato + H2 + CO2 Metanogénesis H2S + CO2 CH4 + CO2 Sulfurogénesis: cuando hayorgánicos sulfatos las bacterias sulfato Acidogénesis: los productos solubles son convertidos ende ácidos Metanogénesis: finalmente se produce metano a(material partir Hidrólisis: los compuestos complejos Acetogénesis: los productos generados en la etapa anterior son reductoras compiten por el sustrato conlalas demás genera grasos volátiles.compuestos orgánicos complejos (carbohidratos. hay fermentativas acidogénicas. REACTORES ANAEROBIOS .volátiles – si pH sale de rango las metanog.6-7. en 16 pH 12 14 altas concentraciones.Tasa de crecimiento de las metanogénicas << acidogénicas . el sulfuros. K.Se debe garantizar un adecuado equilibrio entre las comunidades de bacterias que intervienen .(se generan 2puede encontrar el sulfuro.4) Sulfuro de hidrógeno: Ac. etc).óptimo 6. HS H 2S S >> ác.volátiles) y el reactor se acidifica Alcalinidad – importante ya que controla las variaciones de pH H 2S H+ + HS2H+ + S2si no fuera suficiente se dosifica alcalinizante 4 amonio 6 8y los10 Tóxicos – las sales (Na. . así como los metales pesados pueden inhibir el proceso.se inhiben pero las Forma más tóxica en que se 100 acidogénicas continúan su actividad.Si disminuye la tasa de reproducción de las metanogénicas.rango para el desarrollo: % 6-8 (crecim. se dará acumulación de ácidos lo que provocará la inhibición de las metanogénicas y la interrupción de la reducción de la DBO. generándose malos olores Inhibición de las bacterias metanogénicas: pH .Velocidad de metanogénesis << acidogénesis . S) y micronutrientes (Fe.Temperatura: Influye en la velocidad de metabolismo de las bacterias y en la solubilidad de los sustratos. etc) en proporciones adecuadas para atender las necesidades de los microorganismos.mesófilo (30-35°C) y termófilo (50-55ºC) .Ausencia de OD . Existen dos rangos para el proceso . . P.Nutrientes: Se requiere la presencia de macronutrientes (N.REACTORES ANAEROBIOS REQUISITOS AMBIENTALES: . Estos elementos se encuentran presentes en el líquido residual doméstico. Zn.pH: Entre 6 y 8 para que no se inhiba el proceso por las metanogénicas . REACTORES ANAEROBIOS TRATABILIDAD DE LOS EFLUENTES: Para escoger el tratamiento más adecuado y evaluar la prod. DQO. Los compuestos presentes en el afluente pueden ser clasificados como de degradación fácil.del líquido a tratar: DBO.DQObd grasos en la porción biodegradable (que rem DQO consumida por los CH4 volátiles serán en puede ser degradada biológicamente DQO AGV microorg. se deben conocer las caract. Balance de DQO en el proceso de degradación: DQO total DQO bd DQO rec La mayor de La DQO afluente puede ser parte dividida DQO cel total DQO cel La MO biodegradable será losDQO ác. presencia de compuestos tóxicos. metano.finalmente fermentativos.de sólidos biológicos. etc. condiciones DQO anaerobias) y la que no AGV DQO siendo convertida en células transformados en puede ser degradada por las bacterias no rem DQO rec DQO rec y ác. temperatura. (DQO recalcitrante) . contenido de nutrientes. grasos CH4volátiles. pH. difícil o no degradables. alcalinidad. el cual (64gr) será luego oxidado a CO2 y H2O para completar el ciclo del De la ecuación surge que 1 mol de CH4 requiere 2 moles de O2 carbono. Estimación de la producción de CH4: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O En el proceso (16gr) de degradación de(44gr) la MO se(36gr) libera CH4. donde se forma CH4 (muy poco soluble). 16 gr de aCH producido se oxígeno será lacada correspondiente la4oxidación delyCHliberado 4. . Para el caso de la glucosa se Ejemplo – degrad. reduciendo así el contenido orgánico del efluente. siendo entonces la a 192 considerar los productos generados gr (se remueven 192 gr de DQO). CH4).REACTORES ANAEROBIOS Remoción de DQO y producción de CH4 en el proceso: La remoción de DQO se da en la etapa final metanogénica. La MO inicial termina siendo liberada a la atmósfera en forma de CH4. Como el CO2 se encuentra ya en la forma más oxidada. para su completa oxidación. de la glucosa bajo condiciones anaerobias: tendrá que por cada mol de glucosa se generan 3 moles de CH 4 C6H12O6 3CO2 + 3CH4 (48 gr) que requieren de un consumo de 192 gr de O2 para su Para evaluar la demanda de demanda oxígeno de deloxígeno procesoigual se deben oxidación. (CO2. consumen 64 gr de O2 (se remueven 64 gr de DQO). la única demanda de En resumen. l/mol. . considerando que el gas producido se compone de: 75-80% CH4 y 20-25% CO2.°K) P. T = presión atmosférica (atm) y temperatura (ºC) Finalmente.REACTORES ANAEROBIOS Remoción de DQO y producción de CH4 en el proceso: Entonces puede determinarse la producción de metano a partir de la remoción de DQO en el proceso: VCH4 = DQOCH4 / k(T) K(T) = K. de los gases (0. puede estimarse la producción total de gas en el proceso.08206 atm.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. saturación de sustrato (S para = 0.Cuando limitaciones =existen tasa crecimiento (d-1) del sustrato presente: -1 = máx . dS/dt Crecimiento resultante: La velocidad de crecimiento de los microorganismos es proporcional la conc. S/(Ks+S) dX/dt(d= tasa crecimiento máxima ) máx .de endógena (d -1)es proporcional a la vel. S/(Ks+S) .Kd . X de con Kd = coef. X y depende del sustrato: -Siendo: Cuando el crecimiento se da sin limitaciones: dX/dt = .de. dX/dt = máx . microorg.crecimiento máxima (d-1) Ks = cte.utilización de sustrato: dX/dt = Y .crecimiento celular (d-1) máx = vel.a S/(Ks+S) X . X X = microorganismos (mg SSV / l) .5máx) .REACTORES ANAEROBIOS CINETICA DE LA DEGRADACION ANAEROBIA: Crecimiento Decaimiento bacteriano: bacteriano: La crecimiento de respiración los microorganismos dX/dtvelocidad = -Kd .biomasa por unidad sustrato (mgSSV/mgDQO) = vel. X máx = S = concentración de sustrato limitante (mg/l) Ks = oncentración de sustrato para la cual = 0.5máx Siendo: X = microorganismos (mg SSV/l) S = concentración de sustrato (mgDQO/l) Y = prod. Cuando más sustrato sea asimilado.REACTORES ANAEROBIOS CINETICA DE LA DEGRADACION ANAEROBIA: Producción de sólidos: La producción de biomasa (o crecimiento bacteriano) puede ser expresado en función de la utilización de sustrato. dS/dt Y = coef. mayor será la tasa de crecimiento bacteriano. X/Y . por unidad de tiempo: dS/dt = 1/Y . dX/dt entonces: dS/dt = máx .biomasa (mgSSV/mgDQO) Por lo tanto la prod.de sólidos será: dX/dt = Y.K d. dX/dt = Y .dS/dt .X Tasa de utilización de sustrato: Expresa la capacidad de conversión de sustrato por la biomasa. S/(Ks+S) .prod. REACTORES ANAEROBIOS PARAMETROS DEL PROCESO: Tiempos de retención: Tiempo de ret.sólidos: c = TDH Si existe mecanismo ret. manto de lodos purga c mín c . Q RA .X / (V.Kd soporte de material inerte.hidráulica: TDH = V/Q Tiempo de ret.Recircular parte de los lodos Se Q So recirculación 1/c = 1/X .So/(Ks+So) .celular: tiempo medio de permanencia de los sólidos biológicos en el sistema (edad del lodo) c = masa sólidos sist.S/(Ks+S) . / masa sólidos retirada por unid.sólidos: c > TDH Para c se necesario puede: para Existeaumentar un c mínimo que se desenvuelva la digestión anaerobia.t En estado estacionario: c = V.Kd . dX/dt = máx.Inmovilizar la biomasa: 1/cmín = máx.dX/dt) Si no existe mecanismo ret. 15 200 13 metanogénicas 0.mixta 0.03 50 13 pobl.d) acidogénicas 2.18 --- 2 Se debe tener cuidado al aplicar los valores de la tabla ya que los mismos no se ajustarán al funcionamiento del real del reactor (características del tipo de sustrato.0 0.REACTORES ANAEROBIOS Coeficientes cinéticos: población bacteriana m Y Ks tasa metaboliz.4 0.4 0. (d-1) (gSSV/gDQO) (mgDQO/l) (gDQO/gSSV. la población bacteriana y las condiciones ambientales) . colocar sustrato(es orgánico (acetato defrasco sodio)reacción -.purgar elde O2nutrientes (con N2 gas) y agregar el sustrato solución Se intenta repetir el proceso de degradación . sustr. -CO dispositivo de la mezcla (agitador) disuelve en la solución de NaOH para evaluar producción de metano. . El 2 : se -ensayo dispositivo de medición de producción de gases se realiza en condiciones CH4 : burbujea (desplaza NaOH aestandar.controlador maría) anaerobia del lodo.agitar y registrarde vol.(estufa. un recipiente de ensayo. Test de AME: AME: Test de Descripción del test:para Ensayo laboratorio donde se mide el Insumosdenecesarios el test: -metano sólidos volátiles del lodo a evaluar liberado. dentro de los reactores.gas a lo largobaño del tiempo disp.medir lodo anaerobio apor evaluar -volumen lodo + nutrientes en una medida indirecta). la probeta) sol. de una biomasa adaptada.REACTORES ANAEROBIOS EVALUACION DE LA ACTIVIDAD MICROBIANA: El desempeño del proceso de tratamiento anaerobio depende del mantenimiento. desplazamiento de . biogas Para evaluar la actividad microbiana se utiliza el test de AME (Actividad Metanogénica Específica). de NaOH biogas lodo nutr. con el cual se determina la capacidad de la biomasa para convertir sustratos en CH4 y CO2. frasco de probeta reacción graduada . entemp. con elevada actividad microbiológia. En todos los casos es importante favorecer el contacto del líquido afluente con la biomasa activa en el reactor (para promover una degradación más eficiente). Sistemas de alta tasa: convencionales: Los reactores cuentanvolumétricas con mecanismos de retención Trabajan con cargas bajas. reduciendo el TDH. etc. c. disponibilidad de área. retención lo hidráulica y no la cuentan con con mecanismos deyretención Existen dos tipos de reactores: de crecimiento disperso y de de sólidos. factores ambientales. altos tiempos de biomasa. crecimiento adherido. carga orgánica e hidráulica.REACTORES ANAEROBIOS CONFIGURACION DE REACTORES: La selección de la configuración del reactor depende de: TDH. Los diseños con sistema de retención de biomasa permiten aumentar c. que permite operación bajos TDH altos c. . lo que permite aplicar altas cargas orgánicas en tanques de volumen reducido.S Carga orgánica máxima admisible: COmáx = V.AME (AME = activ. Crecimiento adherido: Las bacterias se adhieren a un medio soporte formado por material inerte como arena. plástico.X. por unidad de biomasa kgDQOCH4/kgSSV. máx. metanog. se logran altas velocidad de tratamiento. piedra. Al favorecer el desarrollo y retención de gran cantidad de microorganismos en el reactor. Carga orgánica aplicada: CO = Q.REACTORES ANAEROBIOS Inmobilización de biomasa: Crecimiento disperso: Los microorganismos se adhieren y agregan unos a otros formando flocs o gránulos que se mantienen suspendidos en el reactor debido a las condiciones hidráulicas.d) . debiendo ser deshidratado previo a su disposición final. el exceso de lodo es descartado. . Recirculaciones: Puede recircularse parte del líquido efluente o de los gases generados para mejorar la mezcla y el contacto afluentebiomasa. Ese lodo ya estará estabilizado. la respuesta que habrá frente a altas concentraciones de sólidos suspendidos en el afluente.REACTORES ANAEROBIOS FUNCIONAMIENTO DE REACTORES: Distribución del afluente: Debe ser uniforme para evitar zonas muertas y debe generar una buena mezcla para favorecer el contacto afluente-biomasa. Sólidos suspendidos en el afluente: Dependiendo del tipo de reactor. Remoción de lodos: Una vez completado el c. óptima para la hidrólisis: 25-35ºC). lodos (1arios y 2arios). depositándose el lodo en el fondo donde se da la mayor parte de la remoción de materia orgánica. La etapa de hidrólisis puede volverse la etapa limitante (temp. con pendiente de fondo para favorecer el retiro de los sólidos sedimentados. Fosas sépticas: Predominan los mecanismos de sedimentación. .REACTORES ANAEROBIOS SISTEMAS CONVENCIONALES: Lagunas anaerobias: Funcionan como reactor y sedimentador conjunto. La cubierta del reactor puede ser fija o flotante. Digestores anaerobios: Son tanques circulares cubiertos. Se emplean para aguas residuales con alta concentración de sólidos suspendidos. d sólidos una capa de espuma favorecida por el gas que Vol. 3 0.6 kgSSV/m -Carga En la superficie se forma. LODO EN DIGESTION LODO DIGERIDO lodo digerido .total del digestor . 113-170 l/hab .REACTORES ANAEROBIOS SISTEMAS CONVENCIONALES: Digestores anaerobios de baja carga: gas ESPUMA SOBRENADANTE efluente crudo líquido sobren. -cEl=líquido crudo ingresa TDH 30-60 días en la zona de digestión.No hay dispositivos de mezcla. sobrenadante digerido.Se purgan periódicamente lodo 1ario+y lodolodo act. . 57-85 l/hab asciende arrastrando lodo reactor lodo 1ario y flotantes.6-1.Volumen útil reactor = aprox 50% del vol. El proceso es más estable efluente crudo control temp LODO EN DIGESTION LODO DIGERIDO lodo digerido c = TDH 15-20 Carga sólidos 1. reactor 37-57 l/hab lodo 1ario días 74-113 l/hab lodo 1ario+ lodo act.6-3.REACTORES ANAEROBIOS SISTEMAS CONVENCIONALES: Digestores anaerobios de alta carga: gas .d Vol. .2 kgSSV/m3.Admiten cargas mayores y los volúmenes requeridos son menores. .Cuentan con mecanismos de mezcla y calentamiento. . de Parteretención de los demicroorg. sólidos quedan retenidos aguas arriba (ej:fosa en los intersticios del manto. .El flujo flujo de líquido puedepor ser los intersticios o descendente ascendente del manto . que o para van formando de sistemas unatratamiento capa de biomasa que cuenten adherida. MANTO afluente crudo lodo descaratado En general Existe un son manto indicados de material para el inerte tratamiento que sirve de como residuales aguas soporte para con bajo los microorganismos. séptica). con unidades . contenido de SS.REACTORES ANAEROBIOS SISTEMAS DE ALTA TASA: Biomasa adherida: Reactores de lecho fijo (filtros anaerobios): - gas líquido sobren.TDH genera horas la mezcla y el c contacto 20 días afluente-biomasa . centradas en La mezcla ocurreaccionado por el por propio un eje giratorio un flujo motorhidráulico externo. por un extremo biomasa se adhiere a los discos de material inferior y sale por el extremo opuestoysuperior. Los discos se mantienen sumergidos el reactor es cerrado A continuación del reactordebe se debe instalarlaunadherencia sedimentador Velocidad de rotación: permitir de secundario la decantación de los lodosdel que salieron biomasa en para los discos y el desprendimiento exceso de con el efluente.REACTORES ANAEROBIOS SISTEMAS DE ALTA TASA: Reactores de lecho rotativo (biodiscos anaerobios): efluente afluente -- Serie de discos instalados en forma paralelas. El líquido ingresa poroso. . de La movimiento de los discos. biomasa retenida en los mismos. etc reactores está en el grado de con = 0. Manto: .La diferencia entre ambos arena.El reactor contiene un manto La expansión 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 líquido. antracita. PVC. del lecho se vuelve En la parte superior de la libre en relación a las demás) unidad se ubica un sedimentador que evita la Lecho expandido: 10-20% salida de partículas de lodo Lecho fluidificado: > 30% con el efluente. microorganismos.3-3 mm expansión del manto de lodo cerca del 10% del (fluidificación: movimiento de volumen del reactor las partíc. . afluente - . al que se adhieren los filtros anaerobios).REACTORES ANAEROBIOS SISTEMAS DE ALTA TASA: Reactores de lecho expandido o fluidificado (RALF): gas efluente - LECHO EXPANDIDO O FLUIDIF. La inmobilización En la parte superior de los se microorg.REACTORES ANAEROBIOS SISTEMAS 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. ubica un ocurre por auto sedimentador para evitar adensamiento la salida (formación de partículas de flóculos de lodo o gránulos con el densos suspendidos. es ascendente y pasa a través del lecho de lodo denso. que se efluente. La estabilización de la MO ocurre en todas las zonas del reactor. disponendelensedimentador capas de lodo a Debajo existe partir del fondo de del separación reactor) un dispositivo de El flujo los gases. . Reactorcon anaerobio + Reactor aerobio: ozono (costo elevado) UASB + Barros activados. de modo de asegurar un efluente de alta calidad. Filtro biológico o Laguna aireada con el tratam. . obteniendo efluente de alta calidad. Reactor anaerobio + Reactor anaerobio: Desinfección de efluentes anaerobios: Lagunas Fosa séptica de maduración + Filtro anaerobio parala reducir en fosa séptica el contenido se retiene de ymicroorganismos degrada la fracción patógenos de la MO por sedimentación.aerobio posterior se logra remover MO remanente y otros elem. con otros reactores biológicos para pos tratamiento.REACTORES ANAEROBIOS SISTEMAS COMBINADOS: Pueden emplearse sistemas integrados de reactores anaerobios como primera etapa. mientras que la particulada Disposición fracción en el soluble suelo es tratada en el filtro anaerobio UASB +seFiltro puede anaerobio lograr la remoción de los patógenos antes de alcanzar el efluente los del cuerpos UASB depuede agua contener SS de pequeño Desinfección tamaño que pueden ser retenidos en un filtro anaerobio con cloro (generación de subproductos indeseables). . lodo La ascendente excedente concentración de descartado las de burbujas lodo ya en deesa se encontrará gaszona y delesflujo 1. auto de sedimentación mezclado por lo que pormásel el bajas. mov. que ayuda a desarrolla una capa de lodo retener el lodo dentro del concentrado (4-10%) con reactor. Sobre el separador se ubica Sobre esa capa el sedimentador dondeseel desarrolla una yzona lodo sedimenta vuelvedeal crecimiento bacteriano más compartimiento de disperso (manto de lodos) digestión. de líquido a través del reactor. en el que los sólidos presentan El general En sistema velocidades c >es30 días.5-3% estabilizado. buenas características de sedimentación.REACTORES UASB DISEÑO DE REACTORES UASB: gas efluente Separador Deflector de gases Manto de lodo Capa de lodo afluente En la zona superior hay un separador de gases-sólidoEn la zona inferior se líquido. Forma de los reactores: circulares o rectangulares con Asup. .Se deben garantizar bajas velocidades en los compartimientos de digestión y sedimentación para retener la biomasa en el sistema (Asup. uniforme o variable . .REACTORES UASB Consideraciones generales: .) .Se deben asegurar las velocidades admisibles para todo el rango de caudales afluentes. (para reducir la velocidad del flujo). para asegurar esas vel.Para favorecer la sedimentación del lodo en la cámara de sedimentación puede ser necesario aumentar el Asup. 5-3 kgDQO/m3.8 hs) Con: CHV = carga hidráulica volumétrica (m3 /m3.S/V COV < 15 kgDQO/m3.d) Q = caudal afluente (m3/d) S = concentración de sustrato afluente (kgDQO/m3) V = volumen del reactor (m3) Cuando se tratan líquidos domésticos la carga orgánica no es el factor limitante.REACTORES UASB Criterios de proyecto: Carga orgánica volumétrica: COV = Q.d (TDH>4.d.d Con: COV = carga orgánica volumétrica (kgDQO/m3. Carga hidráulica volumétrica: CHV = Q/V = 1/TDH CHV < 5 m3/m3. ya que en general < 2.d) Q = caudal afluente (m3/d) V = volumen del reactor (m3) TDH = tiempo de retención hidráulico (d) . 4-6 hs por día V(m3) Q.Si se diseña con TDH menores puede producirse la pérdida excesiva de biomasa del sistema.S/COV Q/CHV 2500 S(mgDQO/l) .Según la concentración de sustrato del afluente. .REACTORES UASB Observaciones: .La temperatura influye en la velocidad del proceso de digestión. el criterio de diseño limitante será por: CHV S < 2500 mgDQO/l COV S > 2500 mgDQO/l Qmáx es el que se da durante un tiempo máx.del líquido (°C) TDH med. (Qm) TDH mín (Qmáx) 16-19 > 10-14 hs > 7-9 hs 20-26 > 6-9 hs > 4-6 hs >26 > 6 hs > 4 hs . por lo que se limita TDH según la temperatura: Temp. con la reducción de c. En la partida de reactores anaerobios CB será baja. y se irá aumentando gradualmente.15 kgDQO/kgSSV. del orden de 0. Durante la operación en régimen se pueden alcanzar valores de CB = 2 kgDQO/kgSSV.d) Q = caudal afluente (m3/d) S = concentración de sustrato afluente (kgDQO/m3) M = masa de microorg.d .REACTORES UASB Carga biológica (carga de lodo): CB = Q.d.05-0.S/M Con: CB = carga biológica (kgDQO/kgSSV. La carga biológica máxima depende de la actividad metanogénica del lodo. en el reactor (kgSSV/m3) Es la MO aplicada diaramente al reactor por unidad de biomasa presente. 5-0.5 Los picos tendrán una duración máxima de 2-4 hs por día Para mayores cargas orgánicas (5-6 kgDQO/m3.Si el reactor opera con un lodo tipo floculento v 0.7 m/h y para picos v 1.1 pico < 1.7 máximo 0. Para líquidos domésticos: Q v (m/h) medio 0.REACTORES UASB Velocidad superficial del flujo: v = Q/A = H/TDH Con: v = velocidad ascencional (m/h) A = área superficial (m2) H = altura del reactor (m) Corresponde a la zona de digestión y el valor máximo depende de las características del lodo presente y de las cargas aplicadas.d): .Si opera con lodo tipo granular se admitirá v < 10m/h .9-1.5-2 m/h .5-0. REACTORES UASB Distribución del afluente: Se debe distribuir el sustrato afluente en forma uniforme en la parte inferior del reactor. que distribuye el afluente a través de tubos que descargan el líquido en la zona inferior del reactor. Esto es fundamental cuando se tratan líquidos domésticos o la temperatura de operación es baja ya que la producción de gas no es suficiete como para lograr la mezcla adecuada. . A continuación se verán los parámetros de diseño para cada uno de los componentes del sistema (canaletas y tubos de distribución). El sistema se diseña a partir de un canal de distribución ubicado en la parte superior. evitando cortocircuitos a través de la capa inferior de lodo. REACTORES UASB Esquemas para tanque circular o rectangular: . REACTORES UASB Esquemas para tanque circular o rectangular: . en cada uno de los cuales se ubique un tubo de distribución (mejor respuesta frente a obstrucciones) .REACTORES UASB Canaleta de distribución: La canaleta de distribución se ubica en la zona superior del reactor y alimenta los tubos de distribución. Conviene que la canaleta se divida en compartimientos. 75-100mm por obstrucciones .2 m/s para evitar ingreso de aire al reactor . Nd = A / Ad para líquidos domésticos se puede asumir Ad = 1.5-3 m2 .REACTORES UASB Tubos de distribución: .en la zona inferior se busca tener una velocidad mayor para favorecer la mezcla y evitar sedimentaciones en la zona cercana: 40-50mm .número de tubos: se determina en función del A del reactor y del área de influencia de cada distribuidor (Ad).velocidad < 0. REACTORES UASB Separador de gases. deberá vencer la capa de espumas pero sin arrastrar partículas de lodo hacia las tuberías de salida de gas. por lo que determinando Qgas se puede obtener el área de interfase. al liberarse. El gas. . Tgas = Qgas / Ai Con: Tgas = tasa de liberación de gas (m3/m2. sólidos y líquidos: Separación de gases: Las dimensiones deben ser tales que permitan la formación de un área de interfase líquido-gas suficiente para permitir la liberación del gas generado.h) Qgas = producción esperada de gas (m3/h) Ai = área de la interfase líquido-gas (m2) Se recomiendan valores de Tgas 1-3 m3/m2.h. tasade aplicación superficial y tiempo de retención según: Q Vs (m/h) TDH (h) medio 0.2 máximo < 1.2 >1 pico (2-4hs) < 1. 4-4. La velocidad en las aberturas será menor a: 2-2.6 .profundidad de la cámara de sedimentación 1.6 > 0.5-6 m/h (Qpico) .8 1.Sedimentador: .2 m/h (Qmáx).6 .Se instalarán deflectores debajo de las aberturas de ingreso al sedimentador (sobresaliendo 10-15 cm) para evitar ingreso de gases.REACTORES UASB Separador de gases.3 m/h (Qm). sólidos y líquidos: Separación de sólidos: .5-2 m .paredes del sedimentador serán inclinadas (>45°) . 5.5 .0. 5-3.0.50) ESS = 250/TDH + 10 .5 m H cámara sedimentación = 1.5-2 m Eficiencia: Puede esperarse rendimientos de entre 50-70% para remoción de DQO. sólidos y líquidos: Recolección del efluente: Estructura de salida mediante vertederos o tubos perforados sumergidos.35) EDBO = 100 (1 .REACTORES UASB Separador de gases. Alturas parciales del reactor: H cámara digestión = 2.68 x TDH-0. con tabique para evitar salida de espumas. En base a datos experimentales se estimaron: EDQO = 100 (1 .7 x TDH-0.0. Se colocan dos puntos de purga (tuberías de > 100mm): .junto al fondo del reactor .1-1. y del material inerte sedimentado en el fondo de la unidad.5 m encima del fondo .REACTORES UASB Sistema de descarte de lodo: En forma periódica se realiza la purga del lodo en exceso presente en el reactor. 40 m .85 .80 m . útil mín.2m .: 0.5.salida del efluente: mantener nivel de líquido mínimo de 30 cm sobre el lecho .H medio soporte: 1.prof.40 m .falso fondo:60cm sobre fondo .95 .: 1.tratamiento complementario para efluentes fosas sépticas .ancho: 0.vol.diám.5. útil: 1.25 m3 .FILTROS ANAEROBIOS DISEÑO DE FILTROS ANAEROBIOS: Configuración norma brasilera ABNT 1982 (NBR 7229/82): . Requisito Objetivo estructuralmente resistente soportar peso propio + sólidos biológicos biológica y químicamente inerte que no haya reacciones e/lecho y microorg. alta área específica adherencia de > cantidad de sólidos biológ. permitir acumulación de gran cantidad de biomasa (>c) y actuar como barrera física evitando la salida de sólidos con el efluente. elevada porosidad reducir posibilidad de colmatación forma no achatada o lisa garantizar porosidad elevada bajo costo viabilizar el proceso (pto. etc. esferas de polietileno. bambu. . mejorar el contacto entre el líquido afluente y los sólidos biológicos en el reactor.FILTROS ANAEROBIOS Medio soporte: Debe promover la uniformización del flujo en el reactor. granito. de granulometría uniforme con diámetros de 4-7 cm.vista económico) Tipos de material: cuarzo. bloques cerámicos o de PVC. pero en general se trabaja no superando los 12 kgDQO/m3.83 1 4501 .67 0.75 0.6000 0.50 0.9000 0.d.d Velocidad superficial: se limita a valores inferiores de 1.58 0. .92 6001 .17 1501 .3000 0.75 En general se diseñan en función del TDH.0 m/h de modo de evitar el arrastre de sólidos con el efluente.08 3001 .4500 0. en cuyo caso se diseñará en función de la carga orgánica Carga orgánica: se limita a un valor máximo de 16 kgDQO/m3.83 7501 . salvo que se trate de un líquido muy concentrado.92 1.7500 0.75 > 9000 0.FILTROS ANAEROBIOS Parámetros de diseño: Tiempo de retención hidráulica: De acuerdo a la norma ABNT: Q (l/d) TDH (d) 15-25°C <15°C < 1500 1 1. 0.60 x N x C x TDH Con: V = volumen total del filtro (m3) N = habitantes contribuyentes al sistema (hab) C = contribución por habitante (l/hab.50) ajuste a partir de datos experimentales .95% cuando se usan como post-tratamiento de efluentes de fosas sépticas.d) TDH = tiempo retención hidráulica (d) Area horizontal: A = V/H con H = prof. E = 100 (1 .8m) Eficiencia: Pueden esperarse eficiencias de entre 75 .87 x TDH-0.útil del filtro (1.FILTROS ANAEROBIOS Parámetros de diseño: Volumen útil: De acuerdo a la norma ABNT: V = 1. .FILTROS ANAEROBIOS Parámetros de diseño: Calidad del efluente final: estimada la eficiencia puede calcularse la calidad prevista del efluente: S = So .(ExSo/100) Sistema descarte lodo: Para evitar colmataciones del medio soporte puede realizarse una purga periódica de lodos. FOTOS DE REACTORES ANAEROBIOS REACTORES UASB: . FOTOS DE REACTORES ANAEROBIOS REACTORES UASB: . FOTOS DE REACTORES ANAEROBIOS REACTORES UASB: .