reactor uasb ppt mio (2)
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REACTOR UASB
Karl DattwylerCristina Gmez
Claudio Moncada
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Degrada compuestos txicos, as comocontaminantes orgnicos comunes enaguas residuales industriales
Origen
la carga orgnica contaminantees convertida a productosvoltiles, como es el caso delmetano y tambin para laproduccin de biomasa
Reactores Anaerobios de FlujoAscendente (UASB).
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Reactores Anaerobios de FlujoAscendente (UASB).
La operacin de losreactores UASB se basa
en la actividad autoregulada de diferentesgrupos de bacterias quedegradan la materiaorgnica y se desarrollanen forma interactiva,formando un lodobiolgicamente activoen el reactor..
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Esquema general de un reactor, donde se distinguen 4 zonas:
La zona 1 se llama lecho del lodo.
La zona 2 se llama la manta delodo.
La zona 3 es la zona de bajonivel de turbulencia.
La pieza 4 del diagrama sirvecomo sedimentador.
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El lodo granular constituye la base delfuncionamiento de estos reactores
La granulacin es muy efectiva enaguas residuales con alto contenidode carbohidratos o azcares, pero no
tanto con las aguas residuales congran contenido de protenas, lascuales tiene como resultandoflculos ms suaves difciles desedimentar.
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El pH, este debe ser mantenidocerca de 7.0
La velocidad del flujo ascendente.
La adicin de nutrientes
La presencia de otros slidos ensuspensin del manto de lodo, yaque pueden inhibir la densidad y la
formacin de lodo granulado
factoresque afectan
eldesarrollode slidos
granulados:
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mantener las condicionesadecuadas para el
crecimiento de la biomasanutrientes
Arranque
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Los reactores del tipo UASB presentan una serie de ventajas sobre lossistemas aerobios convencionales, la inversin principalmente es menor(costos de implantacin y manutencin), produccin pequea de lodosexcedentes, consumo pequeo de energa elctrica y simplicidad delfuncionamiento (Ramrez y Koetz, 1998). Son econmicos energtica y
ecolgicamente.Los filtros anaerobios son relativamente pequeos, fciles de construir ypresentan buenas eficiencias de remocin de materia orgnica. (Castillo,et., al., 2006)Tambin proporcionan una mejora el grado de tratabilidad de las aguasresiduales para las etapas subsecuentes, ya que en ellos hay mayor
concentracin de bacterias que en otros sistemas, lo cual permiteoperar con velocidades de carga orgnica ms elevadas adems deminimizar problemas de colmatacin por slidos y se reduce laposibilidad de cortos circuitos.La pantalla que hay en el RAFA crea una zona de bajo nivel deturbulencia donde aproximadamente el 99.9% del lodo en suspensin se
sedimenta en el fondo del reactor.
Ventajas de los UASB
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Bajos requerimientos nutricionales. El proceso puede manejarse con altas cargas intermitentes. Los lodos se conservan (sin alimentacin) por largos perodos de tiempo. Produccin de metano aprovechable. Identificacin y medicin de productos intermedios que proporcionan
parmetros de control adicionales. La fermentacin cida y metnica, as como la sedimentacin tienen lugar en
el mismo tanque, por lo cual las plantas son muy compactas. El consumo de potencia es bajo, puesto que el sistema no requiere ninguna
agitacin mecnica. La retencin de biomasa es muy buena y por eso no es necesario reciclar el
lodo.
Otras ventajas de los reactores UASB, se listan acontinuacin:
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Las limitaciones del proceso estn relacionadas con las aguasresiduales que tienen altos contenido de slidos, o cuando sunaturaleza impide el desarrollo de los lodos granulados.
El arranque del proceso es lento, pues consiste en mantener lascondiciones adecuadas para el crecimiento de la biomasa siendolos nutrientes necesarios lo ms importante para su crecimiento.
Las bacterias anaerobias (particularmente las metanognicas) seinhiben por un gran nmero de compuestos.
Su aplicacin debe ser monitoreada y puede requerir unpulimiento posterior de su efluente, adems se generan malosolores si no es eficazmente controlado.
Desventajas
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El operador debe revisar diariamente que las tuberas de entrada al RAFA no estn obstruidas poralgn cuerpo extrao como botellas, plstico, madera o basuras. En caso de encontrar algn objetodebe proceder a retirarlo con una pala curva o con un rastrillo.
El Operador lavar, la superficie del RAFA una vez a la semana como mnimo con la misma aguatratada a presin.
El reactor anaerobio de flujo ascendente se purgar cuando se encuentre saturado, esto lo indicarla excesiva salida de lodos en el rea de efluencia. La purga consistir en la extraccin de Iodos delregistro del RAFA mediante una bomba especializada para Iodos o un equipo Vactor, esta purga serealizar aproximadamente tres aos despus de la fecha de arranque.
El lodo generado podr ser succionado (bombeado) dejando un residuo de unos 0.15 a 0.20 m, yaque esta capa contendr suficientes bacterias para iniciar una nueva colonia digestora. (Escalante,et. al,2000)
Mantenimiento
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Dentro de los aspe tos a considerar para el dselo de
un reactor anaerobio de flujo ascendente seencuentran las caractersticas de aguas residuales entrminos de la composicin y contenido de slidos, lacarga orgnica volumtrica, la velocidad de flujo
ascendente, el volumen del reactor, las caractersticasfsicas, como el sistema de distribucin del efluente yel sistema de recoleccin de gas
Consideraciones de diseo para unR.A.F.A
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Ciertas sustancias pueden afectar negativamente a la
granulacin de lodos, ya que aguas residuales con altasconcentraciones de protenas y/o grasas reducen lacapacidad de formar un denso lodo granulado. La fraccinde las partculas contra DQO soluble es importante paradeterminar las cargas de diseo para el RAFA, as como ladeterminacin de la aplicabilidad del proceso.
Cunto ms se incremente la fraccin de slidos en unagua residual, la habilidad de formar lodos densosdisminuye.
Caractersticas de las aguasresiduales
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Las tpicas cargas de DQO en funcin de la fuerza de lasaguas residuales, la fraccin de partculas de DQO en lasmismas, y las concentraciones de SST en el afluente seresumen en la Tabla 10.
Tabla 10. Cargas volumtricas recomendadas para reactores UASB a 30C para alcanzar remociones del 85%
al 95%(Metcalf & Eddy. 2003)
Cargas orgnicas volumtricas
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Eficiencias de remocin de DQO del 90 a 95% se han
logrado en cargas que van desde 12 hasta 20 DQO kg/m3*d en una variedad de desechos de 30 a 35 C conreactores UASB. Los valores de t (tiempo de retencinhidrulico) para las aguas residuales de alta fuerza se hanlogrado disminuir a lapsos de 4 a 8 horas a esas cargas.Donde menos del 90% de remocin de DQO y lasconcentraciones de SST mayores de efluentes sonaceptables, se puede utilizar el aumento de las velocidadesde flujo ascendente, las cuales desarrollarn un lodogranulado ms denso por el lavado de otros slidos.
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Para aguas residuales ms dbiles, la velocidadpermitida y la altura del reactor, determinar elvolumen del reactor UASB y para para aguasresiduales ms fuertes, la velocidad ser determinada
por la carga volumtrica de DQO.
Velocidad de flujo ascendente
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carga orgnicala velocidadsuperficial
volumen efectivo
para determinar elvolumen requerido del
reactor y sus dimensiones.
El volumen efectivo
de tratamiento es elvolumen ocupado
por el manto de lodoy de biomasa activa
Volumen del reactor y
dimensiones.
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la alimentacin de entrada
la separacin y recoleccin de gas
la retirada del efluente
Estos aspectos son muy importantes sobre todo cuando se tratanaguas residuales dbiles, ya que se puede tener menor produccin
de gas y mezcla del manto de lodos
Un nmero de tuberas de alimentacin se colocan para dirigir elflujo a diferentes reas en la parte baja del reactor. El acceso,debe proveer tuberas para la limpieza en caso de taponamiento.
Caractersticas fisicas
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El separador de gas/ slidos (GSS) est diseadopara
recolectar el biogs
fomentando la separacin de partculas de gases yslidos, para permitir que los slidos se deslicen haciaatrs en la zona de manto de lodos, y ayudar a mejorar laeliminacin de slidos en el efluente.
Recuperacin de gas y separacin deslidos
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El clculo se inicia con
Dimetrodel tubo que servir como cuerpo del reactorUASB, y su unidad es el cm . El caudal mnimo, el cual se determina a partir del tipo de
bomba peristltica y manguera a usar, se representa comoQ y sus unidades son mL/ min.
La carga orgnica por da que se estar alimentando en elreactor, representado como carga y sus unidades sonKgDQM/m3 * d .
El tiempo de residencia hidrulica, identificado como TRH,la unidad es el dia .
1 Definicin de variables de diseo
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Se emplea la siguiente expresin:
VR = TRH*Q*144
Donde 144 es un factor de conversin de minutos a
das para que el volumen se pueda expresar enmililitros.
2 Calculo del volumen del reactor
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4 Altura del reactorPara un adecuado funcionamiento del reactor, la altura efectiva tieneque ser mayor a un metro. Se tiene que introducir el volumen delreactor en centmetros cbicos.
La longitud se tiene que expresar en centmetros.
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La expresin utilizada es la que se muestra a
continuacin, destacando que el volumen del reactorse debe introducir en metros cbicos.
El flujo msico se tiene que expresar en kgDQO/d.
5 Flujo msico
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Se calcula mediante la siguiente expresin:
Las unidades que se obtienen son cm/min, por lo quese deben convertir a m/h. El valor numrico obtenidono debe exceder de 1 m/h, pues este es el valor tpicorecomendado para un correcto funcionamiento.
6 Carga hidrulica
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La expresin utilizada es la siguiente:
y las unidades que se obtienen tambin son m/h
7 Velocidad de flujo en la campana
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Gracias
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