Filtro Anaerobico Con Flujo Ascendente

7/24/2019 Filtro Anaerobico Con Flujo Ascendente

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FILTRO ANAEROBICO CON FLUJO ASCENDENTE

En el presente trabajo se utiliz la digestin anaerobia por medio de un reactorUASB para el tratamiento de los efuentes de osas spticas de aguasresiduales domsticas. Se dise el reactor con base en un tiempo de retencinhidrulico !"#$% de &' h ( un )olumen total de reactor de &' *. +omo una

modi,cacin al reactor UASB- se coloc un ,ltro de gra)illa en la parte superior-antes de la salida del efuente. Se modi,c la metodologa de arran/ue-inoculando el reactor con un e0ceso de biomasa- en este caso- l/uido ruminal( re1circulando desde la parte media del reactor hasta la parte baja de ste aun caudal de ' *2h. 3espus de 45 das de iniciar la inoculacin- empez laproduccin de biogs. El reactor se aliment de manera continua durante 64das- a partir del da &4 con un "#$ de 78 h hasta el da 97 ( despus con un

"#$ de &' h hasta el da 5&. *as e,ciencias durante los primeros das de laalimentacin continua ueron negati)as- esto debido a la estrategia dearran/ue con e0ceso de inculo. El sistema permaneci oscilante hasta el da6&- cuando se estim /ue se haba alcanzado la estabilidad en trminos de la

e,ciencia de remocin de 3:; total ( soluble. Se obtu)ieron remociones de3:; total de 98< ( de 3:; soluble de 6&


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En el decantador se procura retener los flocsde lodo e'itando de esta %anera lare%ocin de la bio%asa acti'a. #uando se acu%ula una cantidad suficiente%ente

grande de slidos en el decantador, su peso aparente se tornar %ayor *ue la fuerza

de adherencia, de %odo *ue &stos se deslizarn entrando nue'a%ente a la zona de

digestin en la parte inferior del reactor. -e esta %anera, la presencia de una zona de

sedi%entacin en la parte superior del UA! brinda un doble beneficio, retiene los

lodos, per%itiendo la presencia de una gran %asa en la zona de digestin, lo *ue a su

'ez per%ite un efluente libre de slidos sedi%entables.

as burbujas de biogs *ue se for%an en la zona de digestin, suben a la fase l*uida

donde encuentran una interfase l*uidogas, presente debajo del separador +. En

esta interfase las burbujas se desprenden, for%ando una fase gaseosa. os flocsde

lodos e'entual%ente adheridos a las burbujas pueden ascender hasta la interfase, pero

al desprenderse del gas caen para ser parte nue'a%ente del %anto de lodos en la zona

de digestin.

En general, los procesos anaerobios producen bajas concentraciones de bio%asa (/"

co%paradas con los procesos aerobios, pero tratndose de aguas diluidas, la for%acin

de bio%asa se hace %uy lenta. 0or estos %oti'os, se ensayaron dos %odificaciones:

una hidrulica en el dise1o del reactor y otra sobre la estrategia de arran*ue. a


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pri%era consiste en propiciar, %ediante una recirculacin y un filtro de gra'illa, *ue la

bio%asa *uede retenida en la parte baja del reactor y la segunda, utilizar l*uido

ru%inal co%o inculo para *ue una 'ez acli%atado el sustrato, se inicie la ali%entacin

del agua a tratar con el 234 deseado.

os objeti'os de este estudio fueron deter%inar la eficiencia de re%ocin de %ateria

orgnica de un proceso de digestin anaerobia de efluentes de fosa s&ptica, as co%odeter%inar el tie%po de arran*ue de un reactor UA! para el trata%iento de aguas

residuales diluidas, usando l*uido ru%inal co%o inculo.

Metodologa

e construy un reactor UA! (figura )" de for%a cilndrica de $5.) de capacidad

($).6 c% de di%etro y $.)7 % de altura". e consideraron 87 c% para la zona de

%anto de lodos *ue es la zona en la *ue se realiza la recirculacin, 87 c% para la zona

de fluidificacin y 87 c% para la zona de separacin di'idida en dos secciones de $5 c%cada una, la pri%era de un filtro de gra'illa (7.)59" y la segunda de flujo libre. En la

parte superior se ensay un cono in'ertido para colectar el biogs y conducirlo a una

tra%pa de gas, para %edir el 'olu%en producido. e instalaron 'l'ulas a cada 87 c%

para %edir la dispersin de slidos en el reactor. os reactores anaerobios se arrancan

haci&ndolos funcionar con flujo continuo a 'alores altos de 234 y confor%e se

incre%enta la eficiencia de re%ocin de %ateria orgnica se incre%enta el gasto

(!orzaconi, )777 ;uanheng y 4o, )77)".
http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S1405-77432012000300008&script=sci_arttext#f2http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S1405-77432012000300008&script=sci_arttext#f2


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2ratndose de aguas diluidas, la produccin de bio%asa acti'a es %uy lenta, por lo *ue

el periodo de arran*ue se incre%enta. 0or este %oti'o, se prob una estrategia de

arran*ue diferente para reducir el tie%po de estabilizacin. e inocul el reactor con ?

litros de l*uido ru%inal y se co%plet con el agua residual. 0osterior%ente, se

recircul la bio%asa a una 'elocidad de flujo ascendente de $ %@h, por lo *ue el flujo

de la bo%ba se ajust a un gasto de ).$) @%in. e %antu'o la recirculacin hasta *ue

se co%enz a generar biogs. uego de tres das de producir biogs, se inici la

ali%entacin del sustrato con un flujo tal *ue el 234 fue de 8 horas, %is%o *ue se

continu hasta el da 58 en el *ue el flujo se incre%ent hasta alcanzar un 234 de )=horas, con el *ue se logr alcanzar un estado estable (figura 8".
http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S1405-77432012000300008&script=sci_arttext#f3http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S1405-77432012000300008&script=sci_arttext#f3


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0ara el %onitoreo del reactor se %idieron a la entrada y salida cada dos o tres das, el

p4, la te%peratura, los 2, los /, la alcalinidad, la -BC total, la -BC soluble y la

-!C5, de acuerdo con el tandard Dethods ()775".

#uando se concluy la fase experi%ental del reactor UA!, se %idieron la 'elocidad de

asenta%iento de la interfase de lodos y la distribucin de slidos (2, 2, / y /",

p4, alcalinidad y -BC total y soluble a lo largo del reactor. 0ara tal efecto, sere%o'ieron los lodos del fondo del reactor y se 'erti $ litro de &ste en una probeta

graduada de $777 %l, la cual cuenta con una altura de 8= c%. 0osterior%ente, se dej

sedi%entar y se %idi el 'olu%en *ue ocupaba el lodo a diferentes tie%pos, con lo *ue

se deter%in la 'elocidad de asenta%iento del %anto de lodos, di'idiendo la 'ariacin

de la altura de la interfase entre la 'ariacin del tie%po en *ue &sta se realiz.

Resultados y discusin

Al iniciar el proceso anaerobio, se caracteriz la %ezcla ru%enagua residual,

obteni&ndose los 'alores *ue se presentan en la tabla $.
http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S1405-77432012000300008&script=sci_arttext#t1http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S1405-77432012000300008&script=sci_arttext#t1


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A los $ das de iniciada la recirculacin, co%enz la produccin de biogs, con lo *ue

se consider concluida la etapa de acli%atacin (figura 8". -el da )$ al 58, se trabaj

con el 234 de 8 horas y del da 55 al ) con el 234 de )= horas. En las tablas

)y 8se %uestran los resultados de los anlisis de -BC total y soluble, as co%o de los

slidos (2, 2/, 2 y /".

-urante los pri%eros $$ das de ali%entacin continua del sustrato (del )$ al 8)", los'alores de la -BC (total y soluble" del efluente fueron superiores a los del afluente,

dado *ue se desplazaba parte de la bio%asa del reactor, pero a partir del da 85 los

'alores de %ateria orgnica del efluente, %edidos co%o -BC (total y soluble",

co%ienzan a ser inferiores a los del afluente.

Fo obstante, la eficiencia de re%ocin es %uy 'ariable hasta el da 6=, cuando se

estabiliza el siste%a y se obtiene a partir de ese tie%po una eficiencia de re%ocin

pro%edio de 5G de -BCty de 6)G de -BCs. as concentraciones pro%edio en el

efluente fueron de $ %g@ para a -BCty ) %g@ para la -BCs.

-e %anera se%ejante, durante los pri%eros 6 das de ali%entacin continua delsustrato (de los das )$ al )?" los 'alores de los / del efluente fueron superiores a

los del afluente, por lo *ue no se obtu'ieron re%ociones, pero a partir del da 87, se

obtu'ieron re%ociones de / y de 2.

El 'alor pro%edio de las eficiencias de re%ocin de / y 2 del da 6= al ) fue

)G y $G, respecti'a%ente, obteniendo concentraciones en el efluente de $6 %g@

de / y de 8$ %g@ de 2. a alta retencin de / e'idencia *ue el siste%a

hidrulico (filtro de gra'a" es adecuado para retener la bio%asa acti'a. os 'alores de

re%ocin de 2 obtenidos son se%ejantes al 'alor pro%edio de los obtenidos de

'arios estudios de trata%ientos anaerobios a aguas residuales do%&sticas presentados

en la tabla =.

-e acuerdo con Dorgan et al!($", un reactor UA! ali%entado con agua residual

%unicipal tpica con te%peratura superior a los )7H#, entregar una calidad de agua

tratada con -BC total entre $=7 y $7 %g@ y 2 entre 57 y 7 %g@. En nuestro

caso, el agua residual %unicipal no era 9tpica9, dado *ue haba estado so%etida a un

proceso de depuracin (fosa s&ptica", por lo *ue se eli%inaba parte de su carga

orgnica, suspendida y disuelta. 0or estos %oti'os, no se podan esperar altas

re%ociones de %ateria orgnica en el proceso anaerobio, pero se deba deter%inar si

los efluentes podan cu%plir con las concentraciones de descarga establecidas en la

nor%ati'idad %exicana. Fo obstante, las concentraciones pro%edio en el efluente ($

%g@ de -BCty 5 %g@ de 2" son se%ejantes a las propuestas por Dorgan et

al!($".

os 'alores pro%edio de -BCtay -BCsapresentados en la tabla = (566 %g@ y $5

%g@, respecti'a%ente" son superiores a los obtenidos en el presente estudio (8?8

%g@ y $6? %g@", no obstante, las eficiencias de re%ocin de -BCsse encuentran en

el rango de las reportadas en la tabla =, %ientras *ue los 'alores de re%ocin de

-BCtobtenidos en el estudio son %enores *ue los 'alores pro%edio de la tabla =. o

anterior indica, *ue existe una %ejor degradacin de %ateria orgnica disuelta *ue de

%ateria orgnica suspendida.
http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S1405-77432012000300008&script=sci_arttext#f3http://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t2.jpghttp://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t2.jpghttp://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t3.jpghttp://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t4.jpghttp://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t4.jpghttp://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t4.jpghttp://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S1405-77432012000300008&script=sci_arttext#f3http://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t2.jpghttp://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t2.jpghttp://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t3.jpghttp://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t4.jpghttp://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t4.jpghttp://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t4.jpg


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os 'alores de p4, tanto en el afluente co%o en el influente, se %antienen ligera%ente

alcalinos durante todo el proceso, lo *ue indica *ue se %antu'ieron las condiciones

adecuadas para el proceso anaerobio, toda 'ez *ue para *ue el proceso se desarrolle

de for%a satisfactoria, el p4 debe estar en torno a la neutralidad, presentando

proble%as gra'es si el p4 est por debajo de , o sube por enci%a de ?.8.

Ilorencio et al!()77$" obtu'ieron un efluente de $55 %g@ de -BC total sin e%bargo,la eficiencia de re%ocin *ue consigui en su experi%ento fue 5G en pro%edio.

#hernicharo y #ardoso ($", obtu'ieron un efluente de $== %g@ de -BC total con

una -BC de entrada de 6$) %g@ y una eficiencia en la re%ocin de 6G. Existen en

la literatura %uchos reportes de experiencias del proceso UA! con aguas residuales

do%&sticas en los *ue, en general, se reporta *ue se consiguen %ejores eficiencias de

re%ocin de %ateria orgnica cuando los 'alores de la -BC afluente son altos, es

decir, dado *ue los 'alores de la -BC efluente no 'aran %ucho (no se encontraron en

la literatura consultada 'alores %enores de $77 %g@", la eficiencia de re%ocin est

directa%ente relacionada con la concentracin del afluente.

En la tabla 5, se presentan los l%ites %xi%os per%isibles de conta%inantes en lasdescargas de aguas residuales a cuerpos receptores pro'enientes de los siste%as de

alcantarillado o drenaje %unicipal en D&xico. os l%ites %xi%os per%isibles

(pro%edios diarios" *ue la FCD76E#C$= establece para la -BC, -!C5y 2, en

el caso de ciudades %enores de ?7,777 habitantes, son )77 %g@, $77 %g@ y $77

%g@, respecti'a%ente. i se co%paran estos 'alores con los de -BC, -!C5y 2, *ue

se reportan en la tabla ), se concluye *ue el reactor UA! es capaz de alcanzar estos

'alores, principal%ente en lo *ue concierne a -BC y -!C5, pero un proceso de

postrata%iento asegurara definiti'a%ente el cu%pli%iento de los l%ites de esta

nor%a, inclusi'e para ciudades %ayores de ?7,777 habitantes. En el caso particular del

presente estudio, se alcanzaron 'alores de slidos y de -BC, *ue cu%plen con lo

estipulado para los l%ites %xi%os per%isibles de descarga para poblaciones de

%enos de ?7,777 habitantes, pero no para poblaciones %ayores en el caso de la -BC.

El arran*ue de reactores anaerobios, especial%ente de aguas diluidas, puede

retardarse debido a *ue en este tipo de procesos se tiene una baja generacin de

bio%asa acti'a. 0ara realizar el arran*ue en %enor tie%po deben utilizarse lodos

anaerobios, *ue pueden ser difciles de obtener. 0or estos %oti'os, se ensay la

utilizacin de l*uido ru%inal co%o inculo. Este l*uido puede obtenerse en cual*uier

rastro de ganado bobino durante todo el a1o y ha %ostrado excelentes cualidades

co%o inculo para procesos anaerobios de diferentes sustratos (/z*uez et al!$6,

D&ndez et al!)77=".

0uede considerarse *ue el arran*ue en el reactor se concluy a los 6= das de iniciado

el proceso, lo cual resulta un tie%po corto tratndose de aguas diluidas. En la literaturaconsultada, en general, se re*uieren de tie%pos %ayores para alcanzar la

estabilizacin. #ollins et al!($?" alcanzaron la estabilizacin a los 7 das de iniciado

el proceso en aguas residuales do%&sticas a )7H# y a ?7 das cuando la te%peratura

del agua fue de 87H#, El%itJalli et al!()778" trabajando con aguas residuales

do%&sticas obtu'ieron la estabilizacin a los $)$ das de iniciado el proceso,

Ilorencio et al!()77$" alcanzaron la estabilizacin a los )77 das trabajando con aguas

residuales do%&sticas, %ientras *ue Ali et al!()776", con el %is%o tipo de aguas,
http://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t5.jpghttp://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t2.jpghttp://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t5.jpghttp://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t2.jpg


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necesit 57 das para seleccionar el %ejor inculo, 87 das para acli%atarlo y =7 das

para alcanzar el estado estable, por lo *ue puede concluirse *ue la estrategia de

arran*ue fue adecuada.

El dise1o hidrulico, consistente en ensayar un filtro de gra'illa en la parte superior del

reactor, result eficaz al propiciar *ue la distribucin de slidos en el reactor fuera la

deseada, con concentraciones de $?8 %g@ de 2 (/ K $7,$77 %g@" en el fondodel reactor y de $)8= %g@ de 2 (/ K %g@" en pro%edio, en el resto del

reactor.

El da final de la experi%entacin se deter%inaron los par%etros internos del reactor

a diferentes alturas (tabla ". os resultados son los siguientes:

a cantidad de slidos dentro del reactor es %ucho %ayor en la altura cero *ue en

cual*uier otra zona del reactor, esto es, la zona en la *ue se encuentra la ca%a de

lodos, *ue por los resultados se puede decir *ue tiene un espesor %enor a 87 c%. Al

igual *ue la cantidad de los slidos totales, los slidos 'oltiles, slidos suspendidos

totales y slidos suspendidos 'oltiles son %ayores a esa altura. -e %anerase%ejante, la cantidad de %ateria orgnica %edida co%o -BCty la alcalinidad co%o

#a#C8son %ayores en el fondo del reactor. e nota un perfil de slidos decreciente

desde el fondo del reactor hacia la parte superior. Estos resultados, indican *ue el

dise1o hidrulico fue apropiado por*ue per%iti retener la %ayor parte de los 2 y /

en el fondo del reactor (zona de %anto de lodos", *ue es donde se efectLa la %ayor

re%ocin de %ateria orgnica.

os resultados de la prueba de sedi%entabilidad se presentan en la tabla 6.

a 'elocidad de sedi%entacin del lodo anaerobio fue de 7.= %@h, lo *ue indica *ue es

un lodo de poca sedi%entabilidad. ouza ($?", reco%ienda para el dise1o de

reactores UA! una 'elocidad de sedi%entacin de 5 %@h. Un alta tasa desedi%entacin del %anto de lodos, con una 'elocidad de flujo ascensional baja,

propicia una alta eficiencia de retencin de slidos suspendidos (al tener una %enor

porosidad". -ebido a *ue la 'elocidad de sedi%entacin del lodo anaerobio alcanzada

(7.= %@h" fue %enor *ue la del flujo ascensional ($ %@h", se ocasion *ue las

re%ociones de slidos totales no fueran del todo las ideales, ya *ue con un lodo de

poca sedi%entabilidad es fcil *ue pueda flotar por la accin de la 'elocidad

ascensional y por los desprendi%ientos de gases de la ca%a de lodos. !orzacconi

()777", obtu'o una 'elocidad de sedi%entacin de .? %@h, superior a la reco%endada

por ouza para el dise1o de reactores UA!. egLn !orzaconni, estos 'alores

superiores a los reco%endados estaran indicando *ue en la zona de sedi%entacin de

lodos del reactor no habra proble%as con la'ados o escape de lodos

Conclusiones

El arran*ue del reactor para un 234 de )= horas se alcanz en 6= das, obteni&ndose

una eficiencia de re%ocin de %ateria orgnica de 6)G para -BCsy de 5G para

-BCt.
http://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t6.jpghttp://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t7.jpghttp://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t6.jpghttp://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v13n3/a8t7.jpg


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El l*uido ru%inal se acli%at al sustrato (afluente de fosa s&ptica" en )$ das.

El dise1o hidrulico del reactor per%iti retener la bio%asa acti'a en la zona de lodos

del reactor.

El reactor UA! puede ser capaz de alcanzar 'alores de re%ocin de %ateria orgnica

y slidos, *ue cu%plan con uno o %s de los incisos de las nor%as aplicables en

D&xico.

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