Reporte de Los Reactores UASB

5/11/2018 Reporte de Los Reactores UASB - slidepdf.com

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE

QUERÉTARO

Voluntad. Conocimiento y Servicio

Nombre del proyecto

Efecto de acoplamiento de dos reactores UASB en serie, para el

tratamiento de aguas residuales de altas cargas orgánicas

Empresa

CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO EN

ELECTROQUÍMICA, S.C.

Memoria que como parte de los requisitos para obtener el título de

INGENIERÍA AMBIENTAL

PRESENTA:

C. ESTELA ZAMORANO PERRUSQUIA

Dr. Adrián Rodríguez García Juan Figueroa Espinosa

ASESOR DE LA EMPRESA ASESOR UTEQ

SANTIAGO DE QUERÉTARO AGOSTO DEL 2009



i

RESUMENEl tratamiento de aguas residuales ha tomado una gran trascendencia y en la

actualidad los procesos biológicos, como la digestión anaerobia, que sonaplicados para aguas residuales con alta concentración de materia orgánica,

por esta razón se evalúa la eficiencia de un reactor anaerobio de flujo

ascendente UASB y de dos reactores conectados en serie, en el tratamiento de

aguas residuales de la industria del descarne. Se trabajo con un TRH de 24 h, a

una temperatura controlada de 37°C, y una COV en promedio de 20 kg DQO/m3

d en el primer reactor (R1), el segundo reactor (R2) se opero con un TRH de 24

y 48h, a temperatura ambiente, con una COV de 6,43 kg DQO/m 3 d, se

obtuvieron remociones de DQO del 50,89% y 3,66% respectivamente.

Palabras Clave: descarne, digestión anaerobia, reactor UASB, tiempo de

retención hidráulico, carga orgánica volumétrica.

ABSTRACTThe treatment of wastewater has taken far-reaching and currently the biological

processes such as anaerobic digestion are applied for wastewater with highconcentration of organic matter, for this reason it evaluates the efficiency of an

upflow anaerobic sludge blanket reactor UASB and two reactors connected in

series, in the treatment of wastewater from industry of the fleshing. were worked

with an HRT of 24 h, at controlled temperature of 37 °C, and a VOC on average

20 kg cod/m3 (d) in the first reactor (R1), the second reactor (R2) was operated

with an HRT of 24 and 48 h at room temperature with a COV of 6.43 kg cod/m3

d, removals of COD of the 47.81% and 8.28% were obtain, respectively.

Keywords: Fleshing, UASB reactor, hydraulic retention time, anaerobic

digestion, volumetric organic load.



ii

DEDICATORIAS

Agradecimientos

A Dios.

Le doy gracias por permitirme tener la

maravillosa aventura de existir y lograr

culminar una etapa más de mi vida,

sobre todo por contar con cada uno de

los integrantes de mi familia y con las

personas que se encuentran a mi

alrededor y sienten un cariño por mi;

Muchas Gracias.

A mis padres.Por los consejos, que me han ayudado para

seguir adelante y los regaños me han

servido para ser una persona con espíritu de

lucha y de provecho.

Por el apoyo incondicional que me han

brindado durante toda esta etapa formativa

de mi vida y poder llegar a lograr este nuevoéxito

MUCHAS GRACIAS papás; los quieroA mi Hermana.

Por todos los consejos me ha dado,

durante todo estos años, gracias te doy

por estar siempre conmigo en todos los

momentos importantes de mi vida y sobreen aquellos que requiero de un regaño.

Constituyes una parte importante en mi

vida; para mi eres la mejor hermana del

mundo. T. Q. M.



iii

AGRADECIMIENTOS

Dr. Adrián Rodríguez García

Por brindarme la oportunidad deser parte de su grupo de trabajo.

A todos mis Maestros.

Por compartir, un poco de sus

conocimientos, en todas las etapas de

mi formación académica. Muchos de

ustedes forman parte importante de mi

vida y los recordaré siempre.

A mis compañeros de laboratorio:

Alma, Gloria, Luis Fernando, Joel,

Víctor, Luis Ángel, Guillermo que

hicieron en todo momento un

ambiente agradable de trabajo, por

brindarme su amistad y apoyo

Ricardo Israel Zambrano

Muchas gracias por los consejos que

me servirán, en el camino de mi vida,

por la disposición y el tiempo que me

brindo.

A mis compañeros y amigos:

Olivia, Liliana, Gustavo, Yedid, Viridiana, Berenice, Susana, Francisco,

gracias por esos momentos tan divertidos y de estrés estudiando en la

casa de alguno de ustedes, por los consejos y sobre todo por brindarme

su amistad.



iv

ÍNDICE RESUMEN ........................................................................................................... i

ABSTRACT.......................................................................................................... i

DEDICATORIAS ................................................................................................. ii

AGRADECIMIENTOS ........................................................................................ iii

1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 1

2. ANTECEDENTES ....................................................................................... 3

3. JUSTIFICACIÓN ......................................................................................... 6

4. OBJETIVOS ................................................................................................ 6

5. ALCANCES ................................................................................................. 7

6. JUSTIFICACIÓN TEÓRICA......................................................................... 8

6.1 PROCESO DE DIGESTIÓN ANAEROBIA ............................................ 8

6.1.1 Hidrólisis ............................................................................................ 9

6.1.2 Fermentación o acidogénica ............................................................ 10

6.1.3 Acetogénesis ................................................................................... 10

6.1.4 Metanogénica. ................................................................................. 11

6.2 FACTORES QUE AFECTAN LA DIGESTIÓN ANAEROBIA ............... 12

6.2.1 Temperatura .................................................................................... 12

6.2.2 pH y Alcalinidad ............................................................................... 13

6.2.3 Contenido de Nutrientes .................................................................. 14

6.2.4 Tiempo de Retención Hidráulico (TRH) y Velocidad de CargaOrgánica (VCO)............................................................................................ 15

6.2.5 Agitación .......................................................................................... 15

6.2.6 Tóxicos e inhibidores ....................................................................... 16

6.2.7 Cationes y metales pesados ............................................................ 17

6.3 REACTORES ANAEROBIOS ............................................................. 18

6.3.1 Reactores de primera generación .................................................... 19

6.3.2 Reactores de Segunda generación .................................................. 20

6.3.3 Reactores de tercera generación ..................................................... 21



v

6.4 Reactor anaerobio UASB .................................................................... 21

6.4.1 Parámetros de seguimiento en un reactor UASB ............................. 24

6.4.1.1 pH. ............................................................................................... 24

6.4.1.2 DQO ............................................................................................. 24

6.4.1.3 Alcalinidad Total y parcial (AT, AP). ............................................. 24

6.4.1.4 Ácidos Grasos Volátiles................................................................ 25

6.4.1.5 Nitrógeno Amoniacal. ................................................................... 26

6.4.1.6 Sólidos. ........................................................................................ 26

6.4.1.7 Grasas y Aceites. ......................................................................... 27

6.5 PROCESO DEL CURTIDO ................................................................. 27

6.5.1 Ribera .............................................................................................. 28

6.5.1.1 Conservación. .............................................................................. 28

6.5.1.2 Remojo......................................................................................... 29

6.5.1.3 Descarnado. ................................................................................. 29

6.5.1.4 Desencalado. ............................................................................... 30

6.5.1.5 Rendido. ....................................................................................... 30

6.5.1.6 Piquelado. .................................................................................... 30

6.5.2 Curtición (Fase de curtición) ............................................................ 31

6.5.2.1 Curtición al cromo......................................................................... 31

6.5.2.2 Curtición vegetal ........................................................................... 31

6.5.3 Recurtido ......................................................................................... 31

6.5.3.1 Tintura. ......................................................................................... 31

6.5.3.2 Secado. ........................................................................................ 32

6.5.3.3 Acabado. ...................................................................................... 32

6.6 PROCESO DEL DESCARNE O “SEBADEROS” ................................ 32

6.6.1 Descarne ......................................................................................... 32

6.6.1.1 Recolección. ................................................................................. 33

6.6.1.2 Extracción de Sebo. ..................................................................... 34

7. PLAN DE ACTIVIDADES .......................................................................... 35



vi

7.1 DIAGRAMA DE GANTT ...................................................................... 35

8. RECURSOS MATERIALES Y HUMANOS ................................................ 37

8.1 RECURSOS HUMANOS .................................................................... 37

8.2 RECURSOS MATERIALES ................................................................ 37

8.2.1 Reactivos ......................................................................................... 37

8.2.2 Equipos ........................................................................................... 38

8.2.3 Materiales ........................................................................................ 39

9. DESARROLLO DEL PROYECTO ............................................................. 42

9.1 CARACTERIZACIÓN DE LODO GRANULAR .................................... 42

9.2 MONITOREO DEL PRIMER REACTOR ............................................. 42

9.3 MONTAJE Y MONITOREO DEL SEGUNDO REACTOR UASB ........ 43

9.4 MÉTODOS ANALÍTICOS .................................................................... 43

9.4.1 Determinación de Alcalinidad Total y Parcial ................................... 44

9.4.2 Determinación de los Ácidos Grasos volátiles ................................ 45

9.4.3 Determinación de Demanda Química de Oxigeno Total y Soluble. .. 46

9.4.4 Determinación de Nitrógeno Amoniacal (NH3 – H) .......................... 48

9.4.5 Determinación de Sólidos Suspendidos Totales, Sólidos SuspendidosVolátiles, Sólidos Suspendidos Fijos (NMX – AA – 034 – SCFI – 2001) ....... 48

9.4.6 Determinación de Sólidos Totales, Sólidos Volátiles, Sólidos Fijos .. 51

9.4.7 Determinación de Grasas y aceites ................................................. 53

9.4.8 Determinación de actividad metanogénica especifica (Rozzi, Ramigi,2004) 54

9.4.9 Determinación del TRH, carga orgánica volumétrica ....................... 55

9.5 PRUEBAS DE DIGESTIÓN ANAEROBIA EN LOTE ........................... 56

9.6 COMPARACIÓN DE LA EFICIENCIA DE UN REACTOR UASB Y DOSREACTORES CONECTADOS EN SERIE.................................................... 57

10. RESULTADOS OBTENIDOS ................................................................. 59

10.1 CARACTERIZACIÓN DEL LODO GRANULAR. .............................. 59

10.2 PARÁMETROS DE COMPORTAMIENTO DEL PRIMER REACTOR60



vii

10.2.1 Comportamiento de la DQOt ........................................................ 60

10.2.2 Comportamiento de los sólidos totales y volátiles ......................... 60

10.2.3 Alcalinidad total y parcial .............................................................. 61

10.2.4 Ácidos grasos volátiles y pH ......................................................... 62

10.2.5 Relación alfa (α) ........................................................................... 63

10.2.6 Nitrógeno Amoniacal .................................................................... 63

10.2.7 Grasas y aceites ........................................................................... 64

10.3 RESULTADOS DE CONTROL DEL SEGUNDO REACTOR ........... 65

10.3.1 Remoción de DQOt ...................................................................... 65

10.3.2 Comportamiento de ST y SSV ...................................................... 66

10.3.3 Alcalinidad total y parcial .............................................................. 67

10.3.4 Ácidos Grasos volátiles y pH ........................................................ 67

10.3.5 Relación alfa (α) ........................................................................... 68

10.3.6 Nitrógeno amoniacal ..................................................................... 69

10.3.7 Grasas y Aceites .......................................................................... 69

10.4 PRUEBAS DE DIGESTIÓN ANAEROBIA EN LOTE ....................... 70

10.4.1 Comportamiento de la DQO ......................................................... 70

10.5 COMPARACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DEDOS REACTORES CONECTADOS EN SERIE. .......................................... 71

10.5.1 Evolución de DQO en los dos reactores conectados en serie ...... 71

10.5.2 Evolución de los ST y SSV de los dos reactores conectados enserie 72

10.5.3 Grasas y Aceites .......................................................................... 73

10.5.4 Parámetros de control .................................................................. 74

11. ANÁLISIS DE RIESGO .......................................................................... 76

12. CONCLUSIONES .................................................................................. 77

13. RECOMENDACIONES .......................................................................... 78

14. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................... 79



viii

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 6.1 Descripción del proceso de la digestión anaerobia………………….9

Figura 6.2 Constante de crecimiento de la temperatura………………………..12Figura 6.3 Reactores anaerobios de primera generación……………………….19

Figura 6.4 Reactores anaerobia de segunda generación………………………20

Figura 6.5 Reactores anaerobios de tercera generación………………………..21

Figura 6.6Organización Bacteriana del Gránulo………………………………….23

Figura 6.7 Proceso de curtido………………………………………………………28

Figura 6.8 Diagrama de Bombo ……………………………………………………29

Figura 6.9 Maquina de descarnado………………………………………………...30Figura 6.10 Remoción del tejido subcutáneo…………………………………….33

Figura 6.11 Almacén del descarne crudo………………………………………….34

Figura 6.12 Proceso de extracción de Sebo……………………………………..34

Figura 7.1 Diagrama de Gantt………………………………………………………36

Figura 9.1 Neutralización de agua residual del descarne……………………….41

Figura 9.2 Inoculación del segundo reactor, con 2L de lodo granular…………42

Figura 9.2 Determinación de Alcalinidad…………………………………………..43

Figura 9.3 Determinación de DQO…………………………………………………45

Figura 9.4 Curva de calibración……………………………………………………46

Figura 9.5 Determinación de nitrógeno amoniacal……………………………….47

Figura 9.6 determinación de Sólidos suspendidos……………………………….48

Figura 9.7 Determinación de los sólidos totales………………………………….50

Figura 9.8 Determinación de grasas y aceites…………………………………...52

Figura 9.8 Pruebas de digestión anaerobia……………………………………….55

Figura 9.9 Reactores UASB en serie uno con temperatura controlada y el otro atemperatura ambiente……...…………………………………………..56

Figura 10.1 Remoción de DQO total……………………………………………….59

Figura 10.2 Comportamiento de los ST……………………………………………60



ix

Figura 10.3 Comportamiento de los SV……………………………………………60

Figura 10.4 Comportamiento de la alcalinidad total y parcial…………………...61

Figura 10.5 comportamiento de los AGV y pH……………………………………61

Figura 10.6 Relación alfa (α)………………………………………………………..62 Figura 10.7 Comportamiento del nitrógeno amoniacal…………………………..63

Figura 10. 8 Comportamiento de grasas y aceites……………………………….63

Figura 10.9 Evolución de la DQOt ………………………………………………...64

Figura 10. 10 Comportamiento de los ST…………………………………………65

Figura 10.11 Evaluación de los SSV………………………………………………65

Figura 10.12 Evaluación de Alcalinidad parcial y total…………………………...66

Figura 10.13 Comportamiento Ácidos grasos volátiles y pH……………………67 Figura 10.14 Comportamiento de la relación alfa.………………………………..67

Figura 10.15 Comportamiento del nitrógeno amoniacal…………………………68

Figura 10.16 Comportamiento grasas y aceites………………………………….68

Figura 10.17 Comportamiento de la DQOt en las pruebas por lote…………….69

Figura 10.18 Evaluación de la DQOt de los reactores conectados en serie…..70

Figura 10.19 Evaluación de ST de los dos reactores conectados en serie……71

Figura 10.19 Evaluación de SSV de los dos reactores conectados en serie…72

Figura 10.20 Comportamiento de grasas y aceites de los dos reactores

conectados en ser…………………………………………………..72

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 6.1 Rango de concentración de nutrientes…………………………………14

Tabla 6.2 Concentración de inhibición y toxicidad de metales pesados………17

Tabla 6.3 Concentración Límite de cationes en sistemas anaerobios…………18Tabla 9.1 Diluciones de la curva de calibración…………………………………46

Tabla 9.2 Solución mineral de macro y micro nutrientes……………………...…53

Tabla 10.1 Caracterización de lodo granular……………………………………...58



x

Tabla 10.2 Resultados de los parámetros de control en los dos reactores…...73



1

1. INTRODUCCIÓN

La mayor parte de las curtidurías o tenerías en México se localizan enGuanajuato, este genera alrededor del 65% del curtido y acabado de cuero, en

la ciudad de León existen más de 500 curtidurías y constituye su principal

actividad económica (INEGI 1999), durante el proceso se generan grandes

cantidades de residuos sólidos y aguas residual, el manejo inadecuado de estos

desechos pueden causar un grave problema de contaminación ambiental.

El residuo que sale del descarne es aprovechado por otras industrias como la

del descarne o sebaderos, la cual aprovecha estos residuos para utilizarlos

como materia prima para obtener grasas o sebo que posteriormente será

utilizado por otras empresas para producir jabones, como resultado de su

proceso generan agua residual con alta carga orgánica, dicha agua puede ser

tratada por un proceso anaerobio.

Los procesos anaerobios se han convertido en una de las tecnologías más

idóneas para el tratamiento de aguas residuales, especialmente aquellas con

alta concentración de materia orgánica. Esta técnica presenta numerosas

ventajas frente a otras técnicas de tratamiento, no requiere suministro de

energía, por el contrario genera un biogás con alto contenido de metano que

puede ser utilizado como energético, adicionalmente la producción de lobo es

baja lo que reduce notablemente el problema de la disposición final de los lodosde purga.



2

En el presente trabajo se aborda el tratamiento biológico vía digestión

anaerobia, mediante un reactor anaerobio de flujo ascendente (UASB), con un

agua residual que proviene de la industria del descarne, que contiene una alta

carga orgánica, alrededor de 20 kg DQO/ m3 d y un alto contenido en grasas15 452 mg / L, se enfoca a evaluar la remoción de un reactor UASB y dos

conectados en serie para maximizar, su eficiencia.



3

2. ANTECEDENTES

En la ciudad de León, Guanajuato, existen un número considerable de

industrias dedicadas a la curtiduría y representa una de las actividades

económicas más importantes del estado, debido a sus procesos de

manufactura, genera grandes volúmenes de residuos.

El curtido es un proceso por el cual la piel de los animales, es transformada en

cuero por agentes curtidores a través de una reacción química donde se da una

estabilización de las proteínas de la piel, logrando que el cuero no sufra una

descomposición, este pueden ser utilizado como materia prima para la

producción de artículos como zapatos, carteras, bolsas, etc.

El proceso de la curtición, normalmente se divide en tres etapas:

Ribera (fase de preparación), en esta etapa se tienen las siguientes

operaciones:

Conservación: en esta se detiene el proceso de descomposición de la piel,

por la proliferación de las bacterias;

Remojo: su objetivo es hidratar la piel volviendo a su estado natural y

eliminar la suciedad;

Depilado o pelambre: se eliminan las raíces capilares, la epidermis y el

pelo;

Descarnado: Consiste en limpiar la piel, dejándola libre de grasa y carne

excedente para que los agentes químicos penetren mejor en las siguientes

operaciones.

Desencalado: se reduce la alcalinidad de las pieles, se usan sales de

amonio (cloruros y sulfatos) para neutralizar el contenido de cal.

Rendido: este proceso limpia los espacios, para que puedan absorber los

curtientes y tener una textura suave y flexible.



4

Piquelado: se corrige el pH de la piel, hasta bajarlo a un rango de 4 a

2.5, y se permite una mejor absorción, esta etapa se aplica sobre todo

si se utiliza la curtición al cromo.

Curtición (Fase de curtición): en esta segunda etapa se logra que la pielalcance una estabilidad química y física haciéndola resistente a los

cambios de temperatura y humedad, para llevar a cabo el curtido puede

realizarse por curtido vegetal o utilizando sales inorgánicas.

Curtición al cromo: se utiliza sulfato de cromo (III), (Cr (OH)SO4), para

estabilizar la estructura del colágeno de las pieles, que produce un cuero

verde/azul, esta técnica es la más utilizada hoy en día por el poco tiempo

que dura el proceso.Curtición vegetal: se realiza usando materiales vegetales como: Madera,

corteza, hojas y tallos y frutos, el resultado es un cuero suave y el color

va a depender de la mezcla de los ingredientes empleados en el curtido.

Recurtido y Acabado: en esta se consigue que el cuero tome la

suavidad, color y entre otras características que el fabricante requiere

para cada tipo de producto(CAR/PL, 2000)1

De acuerdo con las operaciones que se llevan a cabo en la curtiduría, se puede

observar que se generan grandes volúmenes de aguas residuales con residuos

sólidos, que son depositados en el relleno sanitario, algunas empresas utilizan

estos desechos, en especial los que sale de la operación del descarne, y son

recolectados, por las empresas procesadoras del descarne, para obtener

grasas o sebo que son utilizados por varias industrias, como materia prima para

realizar, jabones; Generando así aguas residuales con alta carga orgánica, es

por ello que se tiene una preocupación, por lograr mantener estos niveles lomás bajo posible para el cumplimiento de la normatividad vigente.

Existen diversos tratamientos de aguas residuales, como el biológico, físico –

químico, enzimático, etc.; La aplicación de un método determinado, va a



5

depender de las características del agua, fundamentalmente de la

concentración del contaminante y del caudal del efluente. El tratamiento de las

aguas residuales consiste en una serie de procesos, que tiene como objetivo

eliminar los contaminantes físicos, químicos y biológicos que están presentesen el agua.

En el tratamiento físico – químico, se adicionan ciertos productos químicos que

ayudan a desestabilizar las partículas coloidales, aumentar su volumen y

precipitarse.

El tratamiento enzimático, consiste en agregar enzimas a sitios contaminadoscon el fin de que degraden las sustancias nocivas, estas se obtienen de

microorganismos especializados para así, obtener grandes cantidades y de alta

especialidad.

Los tratamientos biológicos son los más comunes, siempre que sea posible

implementarlos, ya que tienen mayor rendimiento, los costos son menores, y

destruyen completamente los contaminantes, este tratamiento se basa en la

digestión aerobia y anaerobia: La digestión aerobia, se lleva a cabo en

presencia de oxígeno, las bacterias consumen rápidamente la materia orgánica

y la convierten en dióxido de carbonó.

La digestión anaerobia, se realiza en ausencia de oxígeno, en donde la

materia orgánica es convertida en metano y dióxido de carbono, actualmente

las tecnologías que utilizan la digestión anaerobia, están siendo aceptados para

tratamientos de aguas residuales industriales, que tienen altas concentracionesde DQO y altas temperaturas, lo cual favorece altamente la digestión

anaerobia.(Ojeda-Barra L, 2010)2.



6

3. JUSTIFICACIÓN

En la presente investigación se pretende, disminuir la contaminación de agua

que genera la industria del descarne, durante su proceso donde se obtiene

grasas o sebo y una agua residual con un alto contenido de materia orgánica,

esta agua generalmente es vertida directamente al drenaje y a los cuerpos de

agua, esta situación presenta una problemática ambiental.

Debido a las características del agua puede ser tratada, a través de un

tratamiento biológico, de digestión anaerobia en un reactor anaerobio de flujo

ascendente UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), ya que es apto para el

tratamiento de aguas residuales con altas concentraciones de carga orgánica,

este sistema presenta grandes ventajas, como el costo de construcción y

mantenimientos es mucho menor que el de una planta de tratamiento

tradicional, a demás que tienen un tiempo de retención hidráulico corto, la

producción de lodos es bajo y la posible recuperación de energía.

4. OBJETIVOS

1. Determinación de parámetros de control para el seguimiento de los

reactores UASB.

2. Montaje de las técnicas analíticas para el seguimiento de los reactores

UASB.3. Evaluar la eficiencia en el tratamiento de aguas residuales de un reactor

UASB y de dos reactores conectados en serie.



7

5. ALCANCES

Se tiene como propósito el dar una solución a la problemática ambiental que

tienen la industria del descarne, debido a las sanciones que se tienen por las

descargas que se realizan de sus aguas residuales al alcantarillado, además

de conseguir que cumpla con la legislación ambiental en materia de aguas

aplicable en México

Evaluar las condiciones de operación de los reactores con los que se trabajara

para optimizar el sistema y calcular las eficiencias de remoción a la salida delagua de los reactores, con la determinación de los parámetros como la DQO,

ST, SST, AP, AT, relación α, AGV y nitrógeno amoniacal.

Con la realización de la investigación se pretende diseñar un sistema de

tratamiento para las aguas residuales de la industria del descarne

orientándose, a la disminución de las altas cargas orgánicas que contiene y

que permita seleccionar e identificar los componentes para del tren de

tratamiento.



8

6. JUSTIFICACIÓN TEÓRICA

6.1 PROCESO DE DIGESTIÓN ANAEROBIA

La digestión anaerobia es un proceso en el cual se usan microorganismos, enausencia de oxigeno para la estabilización de materiales orgánicos mediante su

conversión a biomasa y compuestos inorgánicos en su mayoría volátiles:

La mayoría de los microorganismos oxidan determinados compuestos

orgánicos a fin de obtener energía para su crecimiento y utilizan compuestos

carbonados específicos para sintetizar sus componentes celulares. Los

productos finales de un grupo de microorganismos suelen ser alimento del

grupo siguiente, de forma que a lo largo del proceso existen un delicado

balance que es necesario mantener para que la reacción se desarrolle

correctamente.

Los estudios bioquímicos y microbiológicos, la digestión anaerobia se dividirse

en cuatro etapas de acuerdo a la actividad metabólica y a sus productos

finales:

Hidrólisis.

fermentación o acidogénica.

Acetogénesis. Metanogénesis.



9

En la figura 1 se observa las distintas etapas del proceso de la digestión

anaerobia, los productos generados y las bacterias que intervienen en cada una

de las etapas.

Figura 6.1 Descripción del proceso de la digestión anaerobia ( Mandiga,1997,Van Haandel,1994)3

6.1.1 HidrólisisLa hidrólisis es el primer paso para la degradación anaerobia de substratos

orgánicos complejos, en esta las bacterias hidroliticas y fermentativas,

producen enzimas extracelulares que se encargan de degradar los polímeros

presentes en el agua residual (carbohidratos, proteínas, lípidos y compuestosaromáticos) que son convertidos en compuestos como azúcares, aminoácidos,

almidones, lípidos y fosfolipidos. La etapa hidrolítica puede ser la etapa limitante



10

de la velocidad del proceso global, sobre todo tratando residuos con alto

contenido en sólidos, (Pavlostathis y Giraldo-Gómez, 1991)4.

El grado de hidrólisis y la velocidad del proceso dependen de muchos factores,entre otros del pH, de la temperatura, de la concentración de biomasa

hidrolítica, del tipo de materia orgánica particulada, y del tamaño de partícula.

6.1.2 Fermentación o acidogénicaLas moléculas orgánicas solubles son fermentadas por organismos

acidogénicos formando compuestos que pueden ser utilizados directamente por

las bacterias metanogénicas (ácido acético, H2) y compuestos orgánicos másreducidos ( ácido láctico, etanol, ácido propiónico y butírico, principalmente) que

tienen que ser oxidadas pro bacterias acetogénicas o substratos que puedan

utilizar las metanogénicas.

Uno de los principales componentes de la materia orgánica, sobre todo en

residuos ganaderos, son los materiales lignocelulósicos, compuestos

principalmente por lignina, celulosa y hemicelulosa. La lignina es un material

altamente refractario a la degradación anaerobia, afectando también a la

biodegradabilidad de la celulosa, de la hemicelulosa y de otros polímeros,

convirtiéndose su degradación en el proceso limitante de la velocidad de la

hidrólisis y por tanto, de la degradación anaerobia de determinados substratos

(Sleat y Mah, 1987; Pavlostathis y Giraldo-Gómez, 1991; Veeken y Hamelers,

1999)5.

6.1.3 AcetogénesisDurante la acetogénesis, los productos de la fermentación son convertidos en

acetato, hidrogeno y dióxido de carbono por las bacterias denominadas



11

acetogénicas productoras obligadas de hidrogeno, que son los sustratos de las

bacterias metanogénicas.

Las bacterias homoacetogénicas, son bacterias fermentativas generalmente se

caracterizan por la producción exclusiva de acetato a partir de H2 y CO2 de un

sustrato carbonado como glucosa y la fructosa.

El principal inhibidor de la acetogénesis, es el hidrogeno molecular, el propio

ácido acético que es producto de la acetogénesis o los ácidos grasos de

cadena larga, además de estar muy afectado por el valor del pH (Boone y Mah,

1987)6.

6.1.4 Metanogénica.Los microorganismos metanogénicos pueden ser considerados como los más

importantes dentro de los microorganismos anaerobios, ya que son los

responsables de la formación de metano y de la eliminación de los productos

anteriores. Las bacterias metanogénicas son las responsables de la formación

de metano a partir de substratos monocarbonados o con dos átomos de

carbono unidos por un enlace covalente, como acetato, H2, CO2, metanol y

algunas metilaminas.

Se pueden establecer dos grandes grupos de microorganismos, en función del

substrato principal, dividiéndose en los hidrogenotróficos, que consumen

hidrógeno y fórmico, y los metilotrópicos o acetoclásticos, que consumen

grupos metilos del acetato, metanol y algunas aminas (Cairó y París, 1988)7.

El crecimiento de los microorganismos metanogénicos, se puede ver afectado

por el nitrógeno amoniacal, los ácidos grasos de cadena larga, ácidos grasosvolátiles, algunos cationes, etc. No todos los grupos de metanogénicos resultan

igualmente inhibidos por los mismos compuestos. La inhibición por amoníaco



12

libre es más fuerte para los metanogénicos acetoclásticos que para los

hidrogenotróficos (Hansen , 1998)8.

6.2 FACTORES QUE AFECTAN LA DIGESTIÓN ANAEROBIA

El proceso de digestión anaerobia se ve afectado por diversos factores, debido

a cada tipo de bacterias que intervienen en las distintas etapas del proceso, los

factores más importantes que se deben de tener en cuenta son los siguientes:

6.2.1 TemperaturaLa eficiencia del proceso anaerobio se ve afectado por la temperatura, las

variaciones bruscas de temperatura pueden provocar la desestabilización del

proceso, ya que afecta el crecimiento y la supervivencia microbiana, existen tres

rangos principales de temperatura en los que pueden trabajar los

microorganismos anaerobios: Psicrofilicos por debajo de 25°C, mesofilico entre

25 y 45°C y termofilico entre 45 y 65°C, siendo la tasa máxima específica de

crecimiento (μmax) mayor conforme aumenta la temperatura Dentro de cada

rango de temperatura, existe un intervalo donde el parámetro se hace máximo,Figura 2, (van Lier et al ., 1993)9.

Figura 6.2 Constante de crecimiento de la temperatura (Van Lier, 1993)



13

El rango psicrofilico ha sido poco estudiado y en general presenta menores

problemas de estabilidad que en los otros rangos de operación, en el régimen

mesofilico de operación, es el más utilizado, aunque el régimen termofilico se

está utilizando para conseguir una mayor velocidad del proceso, para eliminar lamateria orgánica, la producción de biogás y una mejor eliminación de

organismos patógenos, sin embargo, suele ser más inestable a cualquier

cambio de las condiciones de operación.

La sensibilidad a los cambios de temperatura ambiental depende de diversos

factores, principalmente del grado de adaptación del cultivo, del modo de

operación y del tipo de bioreactor.

6.2.2 pH y AlcalinidadLos diferentes grupos de bacterias que se encuentran presentes en el proceso

de la digestión anaerobia los cuales presentan niveles óptimos en torno a la

neutralidad para su correcto desarrollo estos valores son los siguientes (Marti

Ortega N, 2002)10:

Fermentativos: entre 7.2 y 7.4

Acetogénicas: entre 7.0 y 7.2

Metanogénicos: entre 6.5 y 7.5

Para que los microorganismos anaerobios se desarrollen satisfactoriamente

necesitan estar entorno a la neutralidad, ya que se presentarían problemas si el

pH baja de 6.5 y si es superior a 8.5.

La alcalinidad es uno de los parámetros de control de los procesos anaerobios

ya que es una medida de la capacidad tampón del medio, las sustancias que

ejercen un poder tampón impiden la caída del pH. Solamente cuando toda la



14

alcalinidad del medio no es suficiente para la neutralización de los ácidos

volátiles, ocurrirá la caída del pH, por lo tanto, este parámetro se manifiesta

muy tarde para poder corregir la falla del proceso. Por lo que es importante

evaluar simultáneamente los parámetros de pH, ácidos grasos volátiles,alcalinidad bicarbonática y total. La alcalinidad al bicarbonato debe mantenerse

por encima de 2500 mg/L para asegurar un buen control del pH y una

adecuada estabilidad del sistema. (Fannin, 1987)11.

6.2.3 Contenido de NutrientesUna de las ventajas de los procesos de la digestión anaerobia, es su baja

necesidad de nutrientes derivada de los bajos índices de producción debiomasa que presentan los microorganismos anaerobios. Los principales

nutrientes necesarios para el crecimiento de los microorganismos son el

carbono, el nitrógeno y el fosforo y una serie de elementos minerales como S,

K, Na, Ca, Mg Y Fe que deben de estar presentes a niveles de trazas (Henze,

1995)12.

Algunos valores mínimos necesarios para el correcto crecimiento de los

microorganismos se muestran a continuación (Tabla 1).

Tabla 6.1 Rango de concentración de nutrientes (Henze, 1995).

Nutrientes g/kg SSV g/kg DQO

nitrógeno N 80 – 120 55 – 85

fosforo P 10 – 25 7 – 18

Azufre 10 – 25 7 – 18

Hierro 5 – 15 4 – 11

Otros autores han estudiado la relación necesaria entre los nutrientes

mayoritarios considerando las relaciones C:N entre 15 – 30: 1 y C:P de 75 –

113:1 (Speece, 1987)13.



15

6.2.4 Tiempo de Retención Hidráulico (TRH) y Velocidad de CargaOrgánica (VCO)

El tiempo de retención junto con la velocidad de carga orgánica es un

parámetro muy importante, y determina el tipo de sustrato que dependerá del

tipo de reactor, y definirá el volumen del mismo.

El tiempo de retención hidráulico coincide con el tiempo de retención celular,

es decir con la biomasa, por lo que el tiempo de retención deberá ser

suficientemente largo para asegurar el crecimiento de la población bacteriana.

La carga orgánica es la relación de la cantidad de materia orgánica introducida

diariamente en el reactor por unidad de volumen, expresada normalmente en

DQO o sólidos volátiles, siendo directamente dependiente de la concentración

del substrato y del tiempo de retención.

Altas cargas orgánicas, en ausencia de inhibidores, proporcionan altas

producciones volumétricas de biogás. Parece que la resistencia a ciertos

inhibidores puede aumentar con la carga orgánica. Sin embargo la inestabilidad

aumenta también con el aumento de carga, especialmente en el caso de“sobrecargas” puntuales, que conllevan la acumulación de ácidos grasos

volátiles (Martí Ortega N, 2002)10.

6.2.5 AgitaciónLa agitación de los reactores anaerobios tiene diversos objetivos, que se

resumen en los siguientes puntos (Noone, 1990)14:

Poner en contacto el substrato fresco o influente con la poblaciónbacteriana, y eliminar los metabolitos producidos por los metanogénicos,

al favorecer la salida de los gases;

proporcionar una densidad uniforme de población bacteriana;



16

prevenir la formación de capa superficial y de espumas, así como la

sedimentación en el reactor;

prevenir la formación de espacios muertos que reducirían el volumen

efectivo del reactor, y la formación de caminos preferenciales en funciónde la hidráulica del sistema;

eliminar la estratificación térmica, manteniendo una temperatura uniforme

en todo el reactor.

La agitación puede ser mecánica, hidráulica y neumática. La velocidad de

agitación debe ser suficientemente fuerte para asegurar una correcta

homogeneización pero sin romper los agregados bacterianos. Algunos tipos dereactores pueden funcionar bien sin ningún sistema de agitación. Se suelen

utilizar para substratos con muy alto contenido en sólidos o sobre substratos

básicamente solubles, con regímenes de flujo tipo pistón.

6.2.6 Tóxicos e inhibidoresEl proceso de la digestión anaerobia, es inhibida por la presencia de sustancias

toxicas para el sistema, estas pueden ser subproductos de la actividad

metabólica de los microorganismos anaerobios o puede ser parte del influente.

Experimentalmente se ha comprobado que una sustancia toxica puede ser

reducida por la aclimatación de la población de microorganismos y por otra

parte muchas sustancias en bajas concentraciones pueden ser estimuladores

en el proceso. La aclimatación implica una reorganización de los recursos

metabólicos para vencer los obstáculos metabólicos producidos por el substrato

toxico más que mutación o selección de la población.



17

6.2.7 Cationes y metales pesadosTodos los cationes pueden proporcionar toxicidad a algún nivel de

concentración aumentando la toxicidad con el peso molecular, por lo que los

metales pesados son los que provocan toxicidad a menor concentración.

Los niveles de inhibición varían mucho en función de la fuente, debido a varios

factores, los metales pesados precipitan en presencia de sulfuros,

desapareciendo de la solución por lo que resulta menos toxico para los

microorganismos, pudiendo llegar a tolerarse elevadas concentraciones de

metales pesados (Hayes y Theis, 1978)15.

Tabla 6.2 Concentración de inhibición y toxicidad de metales pesados

.Metal Alimentación Gradual Alimentación

brusca

concentración de

Inhibición * (mg/L)

Limite de toxicidad

(mg/L)

Limite de toxicidad

(mg/L)

Cr (III) 130 260 <200

Cr (VI) 110 420 <180

Cu 40 70 <50

Ni 10 30 <30

Cd -- > 20 >10

Pb 340 >340 >250

Zn 400 600 <1700

*Inicio de la disminución de la producción de gas.

Los cationes pueden resultar inhibidores para el proceso anaerobio, a

concentraciones altas. La concentración de inhibición por cationes depende dela presencia de posibles antagonistas como se muestra en la siguiente lista:

Potasio sodio, magnesio y calcio;



18

Sodio amonio, potasio, magnesio y calcio;

Calcio potasio,

Magnesio del potasio amonio del potasio.

Tabla 6.3 Concentración Límite de cationes en sistemas anaerobios

Catión Alimentación Sencilla Alimentación Continua

Catión Simple

(M)

En presencia de

antagónicos (M)

Catión simple

(M)

En presencia de

antagónicos (M)

Sodio 0.2 0.3 – 0.35 0.3 70.35

Potasio 0.09 0.15 – 0.2 0.13 0.30

Calcio 0.07 0.125 - 0.15 0.15 0.2Magnesio 0.05 0.125 0.065 0.14

6.3 REACTORES ANAEROBIOS

En la actualidad la digestión anaerobia es una alternativa confiable, eficiente y

con ventajas económicas, a los tratamientos de aguas residuales conconcentraciones de DQO iguales o superiores a 5 000 mg/L (Rodríguez

1997)17.

Algunas ventajas de los tratamientos anaerobios:

Menor demanda de energía por no ser requerida la aireación.

Menores requerimientos de nutrientes.

Arranque rápido con inóculos adecuados.

Soportan sobrecargas orgánicas.

Soportan agua con sólidos suspendidos.

Producción de metano como un subproducto aprovechable.



19

Menor producción de lodos.

El estudio de la tecnología de los reactores anaerobios ha dado la clasificación

de tres generaciones de reactores:

La primera son aquellos donde la biomasa se encuentra en suspensión.

En la segunda los microorganismos son retenidos en el reactor, con un

soporte para que se adhieran en forma de biopelicula o bien por

sedimentación.

La tercera también los microorganismos en forma de biopelicula pero el

soporte se expande con altas velocidades de flujo.

6.3.1 Reactores de primera generaciónSon los primeros reactores anaerobios, en ellos la biomasa se encuentra

sedimentada, existe un mínimo de contacto con el sustrato, la producción de

biogás no sobrepasa 1.5 m3, estos digestores se emplean para el tratamiento

de residuos sólidos como agrícolas y ganaderos, al igual que para la

estabilización de lodos (Noyola R, 2000) 18.

Figura 6.3 Reactores anaerobios de primera generación. (Escalante V.

Sánchez M., 2003) 1.- Fosa séptica, 2.- Tanque Imhoff, 3.- Lagunas

Anaerobias.



20

6.3.2 Reactores de Segunda generaciónEstos reactores se caracterizan por retener la biomasa dentro del reactor, esto

se logra mediante la fijación de los microorganismos a soportes o por su

sedimentación, otras ventajas son la disminución en el tiempo de retención

hidráulico de 0,5 a 3 días, la rápida adaptación a cambios de alimentación, la

resistencia a productos tóxicos y un arranque rápido después de periodos

prolongados sin alimentación (Noyola R, 2000) 18.

Uno de los reactores más importantes de la segunda generación es el UASB

(Upflow anaerobic sludge Blanket) o reactor anaerobio de mando de lodos yflujo ascendente.

Figura 6.4 Reactores anaerobia de segunda generación (Rodríguez 1997)

1.- Filtro Anaerobio, 2.- Reactor UASB

1 2



21

6.3.3 Reactores de tercera generaciónEstos también son reactores de película fija, su tiempo de retención hidráulico

son inferiores a 12 horas, no presentan problemas de taponamiento, las

cargas pueden sobrepasar los 40 kg.DQO/m3

.día, sin embargo requieren deenergía para la recirculación y la fluidificación del lecho.

Los dos tipos de reactores, el de lecho expandido y el de lecho fluidificado, son

semejantes entre sí, tienen una diferencia en el grado de fluidificación en el

soporte, el de lecho expandido es de un 20% y el del lecho fluidificado es

superior al 50% (Noyola R, 2000) 18.

Figura 6.5 Reactores anaerobios de tercera generación (Noyola R. 2000)

1.- lecho fluidificado, 2.- Lecho expandido.

6.4 Reactor anaerobio UASB

El reactor anaerobio de lecho de lodos de flujo ascendente, UASB del término

en ingles: upflow anaerobic sludge blanket. El reactor fue desarrollado en

Holanda por Lettinga y sus colaboradores en los años 70, actualmente están

siendo rápidamente aceptados para el tratamiento de aguas residuales que



22

provienen de industrias de producción de alimentos, plantas azucareras,

cervecerías, industrias de celulosa y papel, etc., que no cumplen con las

regulaciones ambientales para descargar directamente a cuerpos receptores

por su elevada DQO, bajo pH, presencia de sólidos y por sus grandesvolúmenes (Lettinga y col., 1980)19.

Su gran ventaja consiste en que no requiere ningún soporte para retener la

biomasa, lo que implica un ahorro, su funcionamiento se basa en la buena

sedimentación de la biomasa producida en el reactor, esta cuenta con una

elevada actividad metanogénica y es por eso los buenos resultados del

proceso.El tratamiento del agua residual, es un proceso continuo, el reactor es de flujo

ascendente en el cual el agua circula de abajo hacia arriba y en la parte

superior cuenta con un sistema de separación gas – liquido – solido, el cual

favorece a evacuación del gas que se obtiene del proceso, y la decantación de

los floculos ya que un buen desarrollo de las bacterias, se caracterizan por

tener una buena sedimentación y una buena mezcla por la circulación del gas.

Los gases que se producen de la digestión anaerobia se adhieren a los floculos

o partículas biológicas que circulan internamente para proveer la formación de

más biomasa. El gas libre y los floculos con gas adherido se elevan hacia la

parte superior del reactor, una vez que las bacterias se desgasifican, el gas

que se libera es capturado en la separación y los floculos caen de nuevo a

superficie del manto de lodos.

La biomasa está formada por gránulos de 3 a 5mm de diámetro, actualmente

se acepta que los gránulos se encuentran constituidos por diferentes grupos



23

bacterianos. En la figura 13 se muestra un diagrama de la organización interna

del granulo, donde se puede observar los diversos grupos bacterianos.

Figura 6.6Organización Bacteriana del Gránulo (Guiot, 1991)

Las principales ventajas que se pueden observan con respecto a otros tiposde reactores anaerobios son las siguientes:

1.- Bajo costo de inversión.

2.- Soportan altas cargas orgánicas (25Kg DQO.m3.día).

3.- Bajo rendimientos de energía al no requerir oxígeno, agitación mecánica.

4.- Arranque rápido con inóculo adecuado.

5.- Alta Producción de biogás ( 10 m3 biogás . m3 reactor).

6.- Eficiencia de remoción superior al 85 %.

7.- Construcción relativamente simple.

8.- Aplicable a pequeña y gran escala.

9.- Proceso ampliamente probado.

10.- Baja producción de lodos (10% en relación al tratamiento aerobio).

11.- Bajos requerimientos nutricionales.

Desventajas de los reactores UASB:1.- Las bacterias anaerobias en particular las metanogénicas se inhiben por un

gran número de compuestos.

2.- El arranque del proceso es lento.

BacteriaacidogénicaBacteria

MetanogénicaBacteria

acetogénica



24

3.- Generación de malos olores si no es eficazmente controlado.

6.4.1 Parámetros de seguimiento en un reactor UASBLa operación del reactor está basada en el monitoreo de varios parámetros. A

continuación se mencionan los más importantes y necesarios para la operación

del sistema UASB.

6.4.1.1 pH.La determinación del pH en el agua residual es una medida de la acidez o

alcalinidad, el pH indica la concentración del ion hidronio presentes (APHA,1995)20. La influencia del pH sobre la producción de metano está relacionada

con la concentración de AGV.

6.4.1.2 DQO .La demanda química de oxígeno (DQO) se emplea para medir a la materia

orgánica e inorgánica que es susceptible a ser oxidada por un oxidante químico

fuerte.

Para la digestión anaerobia es importante para determinar la cantidad orgánica

total y la soluble presente en el agua residual, ya que es la materia orgánica

que se encuentra disponible para los microorganismos. El inconveniente que

presenta es que no se determina si la materia orgánica es biodegradable o no y

es medida en el afluente y efluente del reactor ya que permite calcular la

remoción del mismo.

6.4.1.3 Alcalinidad Total y parcial (AT, AP).En esta investigación se, determinó dos alcalinidades la primera a un pH de

5,75 y posteriormente a pH4,3. Tomando estos dos puntos finales de pH se



25

definen tres parámetros: alcalinidad total (AT) medida al punto de pH 4,3;

alcalinidad parcial (AP), medida al punto de pH 5,75 y asociadas a la

concentración de AGV, que se determina como diferencia de ambas.

A un pH de 4,3 más del 99% del bicarbonato del sistema es convertido a CO2.

Sin embargo al hacer esta valoración se considera más del 80% de los de

ácidos grasos volátiles (Hill y Jenkins, 1989)21, compuestos presumiblemente

abundantes en los sistemas anaerobios. Por ello Hill y Jenkins (1989)

propusieron la utilización de la valoración hasta pH 5,75, que se ajusta mucho

mejor al valor real de alcalinidad debida al bicarbonato.

La capacidad amortiguadora de la alcalinidad impide la caída del pH. Solamente

cuando toda la alcalinidad del medio no es suficiente para la neutralización de

los ácidos volátiles, ocurrirá la caída del pH; por lo tanto, este parámetro se

manifiesta muy tarde para poder corregir las fallas del proceso. Es por ello que

es importante evaluar simultáneamente los parámetros de pH, ácidos grasos

volátiles, alcalinidad parcial y total (torres, 1993)22.

6.4.1.4 Ácidos Grasos Volátiles.Los ácidos grasos volatices (acido acético, propiónico y butírico) dentro del

reactor evidencian la estabilidad del sistema, El H1 y el acido acético formados

por la actividad de las bacteria acetogénicas y acidogénicas bajo condiciones

estables, son utilizados inmediatamente por las bacterias metanogénicas y

convertidos a metano, manteniéndose así la baja concentración de AGV, un pH

estable y la alcalinidad debida a los carbonatos y bicarbonatos no se consumen

(Lahav, 2002)23.

Jenkins propuso el seguimiento de la evolución del reactor mediante la relación

alfa (α) definida como:



26

α = alcalinidad parcial / alcalinidad total

Cuando más cercano a la unidad es el valor de α el sistema es más estable yse puede proceder al incremento de carga.

6.4.1.5 Nitrógeno Amoniacal.El amoníaco es producido por la degradación biológica de la materia

nitrogenada, principalmente en forma de proteínas y urea (Kayhanian, 1999)24,

las concentraciones de amoníaco por debajo de 200 mg/L son beneficiosas alproceso anaerobio ya que el nitrógeno es un nutriente esencial para

microorganismos anaerobios (Liu y Sung, 2002)25.

El nitrógeno existente en el agua como amoniaco o el ión amonio dependiendo

del pH. Conforme el pH aumenta en el reactor, la proporción de amoniaco libre

también aumenta, a pH neutro, el nitrógeno amoniacal libre representa un 5 %

del nitrógeno amoniacal total, mientras que a pH de 8 el nitrógeno amoniacal

libre aumenta a 51 % (DE Baere, 1984)26

6.4.1.6 Sólidos.Los sólidos se refieren a las pequeñas partículas de materia orgánica que flota

en la superficie o se suspende en el agua residual recibe el nombre de sólidos.

En esta investigación se determinaron:

Sólidos Totales: sedimentables, suspendidos y disueltos.

Sólidos Suspendidos: porción retenida por el papel filtro de 1,3 μm de

tamaño de poro.



27

Estos a su vez se dividen en fijos (quedan después de la ignición de la muestra)

y Volátiles (pérdida de peso de la muestra durante la incineración ). La

determinación de los sólidos es una prueba indispensable para la operación de

reactores anaerobios, que junto con otros parámetros, proporciona informaciónde la eficiencia de remoción del proceso, e indirectamente, de la concentración

de biomasa bacteriana en el reactor.

Los sólidos suspendidos volátiles (SSV) representan la porción orgánica de los

Sólidos suspendidos totales (SST); estos últimos representan el parámetro

Ambiental para el cobro de tasa retributiva (Caicedomessa F., 2006)27.

6.4.1.7 Grasas y Aceites.Son compuestos orgánicos constituidos principalmente por ácidos grasos de

origen animal y vegetal, que son extraídos del efluente utilizando hexano como

disolvente.

Las grasas y aceites son uno de los compuestos orgánicos más estables y no

son fácilmente biodegradables y van a permanecer en la superficie dando lugar

a la aparición de natas y espumas, estas entorpecen la actividad biológica, por

lo que deben eliminarse en los primeros pasos del tratamiento de un agua

residual (Caicedomessa F, 2006)27.

6.5 PROCESO DEL CURTIDO

El curtido es un proceso por el cual la piel de animales es transformada en

cuero por agentes curtidores a través de una reacción química donde se da una

estabilización de las proteínas de la piel, logrando que el cuero no sufra una

descomposición, este es utilizado, como materia prima para la producción de

artículos como zapatos, carteras, bolsas, etc.



28

La curtición se realiza normalmente en varias etapas con una duración que

puede durar entre unos cuantos minutos u horas hasta varios meses en el caso

de la curticion vegetal. El curtido de piel y cuero es un proceso que se divide en

una serie de etapas en las cuales las pieles se tratan con diversos agentesquímicos y no químicos y son sometidos a diversas operaciones mecánicas

(Flores C, Hernández D, 2011) 28.

Figura 6.7 Proceso de curtido

El proceso de la curtición, normalmente se divide en tres etapas:

6.5.1 RiberaEs la fase de preparación, en esta etapa se tienen las siguientes operaciones:

6.5.1.1 Conservación.El objetivo de esta operación es detener el proceso de descomposición de la

piel, debido a la proliferación de las bacterias, existen varios procesos de

conservación, pero el más utilizado es el “salado”, el cual consiste en esparcirle

sal (NaCl) a la piel previamente descarnada y con un cierto tamaña de grano y

aproximadamente entre un 40 y 45% de sal sobre el peso de la piel (CAR / PL,

2000)1.



29

6.5.1.2 Remojo.Su objetivo es hidratar la piel volviendo a su estado natural y eliminar la

suciedad; Depilado o pelambre: se eliminan las raíces capilares, la epidermis y

el pelo. Normalmente este proceso se realiza poniendo la piel en un recipientecilíndrico llamado “bombo” que gira alrededor de un eje, el cual contiene agua y

algunos otros productos auxiliares que ayudan a optimizar el proceso.

Figura 6.8 Diagrama de Bombo

6.5.1.3 Descarnado.Consiste en limpiar la piel, dejándola libre de grasa y carne excedente, para que

los agentes químicos penetren mejor en las siguientes operaciones.

El proceso consiste en pasar la piel por medio de un cilindro neumático de

garra y otro de cuchillas helicoidales muy filosas, la piel circula en sentido

contrario a las cuchillas y ajustado de tal forma que la piel este lo

suficientemente presionada, para asegurar el corte o eliminar el tejido

subcutáneo adherido a ella.



30

Figura 6.9 Maquina de descarnado

6.5.1.4 Desencalado.Sirve para reducir la alcalinidad de las pieles (eliminación de la cal), esta se

logra por el lavado con agua y luego con ácidos débiles o sales de amonio

(cloruros y sulfatos) o sales ácidas (bisulfito de sodio) para el deshinchamiento

de las pieles y conseguir la reducción del pH devolverá a las pieles su grosor

original, que será útil para seguir con el proceso.

6.5.1.5 Rendido.Este proceso se lleva a cabo, a través de la aplicación de enzimas

pancreáticas que tienen una actividad a un pH de 8 y una temperatura entre 30

y 37 °C. En este proceso se limpian los espacios interfibrilares, para que

puedan absorber los curtientes y tener una textura suave y flexible. Cuanto más

suelto, caído y suave es el cuero más intenso deberá ser el rendido.

6.5.1.6 Piquelado.Se realiza para corregir el pH de la piel, hasta bajarlo a un rango de 4 a 2.5, y

permite una mejor absorción, esta etapa se aplica sobre todo si se utiliza la

curtición al cromo y se realiza en bombos o molinetas con una mezcla de agua,

sales y ácidos (sulfúrico, clorhídrico, acetato o fórmico, o una mezcla de éstos).



31

6.5.2 Curtición (Fase de curtición)En esta segunda etapa se logra que la piel alcance una estabilidad química y

física haciéndola resistente a los cambios de temperatura y humedad, para

llevar a cabo el curtido, puede realizarse por curtido vegetal o utilizando salesinorgánicas.

6.5.2.1 Curtición al cromo.Se utiliza sulfato de cromo (III), (Cr(OH)SO4), para estabilizar la estructura del

colágeno de las pieles, que produce un cuero verde/azul, esta técnica es la más

utilizada hoy en día por el poco tiempo que dura el proceso. Este se aplica

cuando se desea obtener cueros finos, muy flexibles, delgados y suaves.

6.5.2.2 Curtición vegetalSe realiza usando materiales vegetales como: Madera, corteza, hojas y tallos y

frutos, el resultado es un cuero suave y el color va a depender de la mezcla de

los ingredientes empleados en el curtido. Esta puede durar desde un día hasta

varias semanas, se aplica en particular a pieles de los bovinos destinadas a la

producción de cueros para suelas de calzado.

6.5.3 RecurtidoEsta etapa tiene varias operaciones que ayudaran al cuero para obtener sus

propiedades generales que exige el curtido semiacabado, este se realiza para

mejorar la textura y la flexibilidad, las operaciones finales son:

6.5.3.1 Tintura.Se añaden al cuero los colorantes deseados, para darle el matiz que se desea.

Engrase: se lubrica el cuero para dotarlo de la suavidad deseada, al mismo



32

tiempo influye en algunas propiedades físicas como la extensibilidad,

resistencia a la tensión, impermeabilidad, etc.

6.5.3.2 Secado.Existen varias técnicas que pueden aplicarse separadamente o de forma

combinada para secar el curtido ( secado al aire con o sin energía, secado con

agua caliente, secado con infrarrojos, secado al vacio, secado de alta

frecuencia, entre otros) hay que tener en cuenta que técnica se utiliza ya que

esta influye en las características definitivas del curtido.

6.5.3.3 Acabado.En esta operación el cuero se somete a un acondicionamiento, lustrado, lijado,

pulido y metalizado para proporcionarle su forma, textura y propiedades

definitivas que el fabricante requiere para cada tipo de producto(CAR / PL,

2000)1.

6.6PROCESO DEL DESCARNE O “SEBADEROS”

El descarne, es un residuo que se obtiene de las curtidoras de pieles y es

recolectado y transportado por las empresas procesadoras del descarne o

sebaderos, en dichas empresas son almacenados y procesados para

conseguir sebo o grasas que posteriormente serán utilizados para elaborar

jabones.

6.6.1 DescarneSe obtiene de la remoción del tejido subcutáneo el cual tiene carne y residuos

de grasa, esto puede ser removido por una maquina de descarnado o bien

manualmente, para así dejar la piel lista para ser transformada en cuero.



33

Actualmente existen dos tipos de descarnado, uno manual y el otro que se

realiza a través de una maquina generalmente se lleva a cabo el descarne por

maquina para obtener un sebo de mayor calidad, que pueden ser utilizado

como alimento para animales y como materia prima para la elaboración de jabones.

Figura 6.10 Remoción del tejido subcutáneo.

1.- Descarne manual (Artesano), 2.- Descarne realizado por una maquina.

6.6.1.1 Recolección.El proceso comienza desde la recolección del descarne, de las empresas

curtidoras y es transportado a los Sebaderos, donde son almacenados

temporalmente en contenedores, hasta ser sometidos al proceso de extracción.Es importante que el tiempo de almacenamiento del descarne crudo sea

mínimo, ya que por ser materia orgánica puede desarrollar rápidamente

putrefacción, con lo cual ocasiona olores desagradables y un bajo rendimiento

en el proceso.



34

Figura 6.11 Almacén del descarne crudo.

1.- Descarne crudo, 2.- contenedores donde es almacenado en los Sebaderos.

6.6.1.2 Extracción de Sebo.El descarne es cargado hacia tinas de acero, por medio de un bombeo donde

se inyecta vapor a una temperatura aproximada de 140 grados centígrados,

para que se realice la cocción y llevar a cabo la separación de sebo, el proceso

dura aproximadamente de 2 a 3 horas.

Una vez terminada la cocción, el sebo es separado del agua por decantación

donde el sebo flota en la parte superior de la tina y puede ser fácilmente

extraído.

Figura 6.12 Proceso de extracción de Sebo

1.- tinas donde se lleva a cabo la cocción del sebo, 2.- Sebo que se obtienede la cocción en la parte superior de las tinas, 3.- El sebo que se saco de

las ollas y es almacenado en tambos para su venta.



35

7. PLAN DE ACTIVIDADES

7.1 DIAGRAMA DE GANTT



36

Figura 7.1 Diagrama de Gantt



37

8. RECURSOS MATERIALES Y HUMANOS

8.1 RECURSOS HUMANOS

Investigador Ing. Amb. Ricardo Israel Zambrano.

Estela Zamorano Perrusquia.

Asesores Dr. Adrián Rodríguez García.

M. en C. Jesús Cárdenas Mijangos.

8.2 RECURSOS MATERIALES

8.2.1 ReactivosReactivo Marca

Acetona J.T. Baker

Ácido Clorhídrico J.T. Baker

Ácido Sulfúrico J.T. Baker

Agua desionizada

Cianurato Amoniacal para muestra

de 5 mL

AmVer TNT HR

Dicromato de Potasio J.T. Baker

Hexano J.T. Baker

Nitrógeno Amoniacal para alto rango

0 – 50 mg/L

HACH



38

Salicilato Amoniacal para muestra

de 5 mL

AmVer TNT HR

Soluciones Buffers J.T. Baker

Sulfato de Plata J.T. Baker

Sulfato Mercúrico J.T. Baker

8.2.2 EquiposEquipo Especificaciones

Agitadormagnético

18 x 18 cm.

Agitador

magnético con

calefactor

Rango de

temperatura 0 a

300 °C

Balanza analítica Capacidad 110 g,

sensibilidad 0.1

mg

Bomba de vacio 20 in Hg,

Bomba de vacio 500 mm Hg. 36.8

L/m

Bomba fija Rango de flujo de

17 a 1700 mL/min.

Bomba fija y de

velocidad variable

Rango de flujo de

0.0006 a 3400

mL/min



39

centrifugadora Capacidad

máxima 1000 rpm

Digestor HACH Con doble bloque

para vial 21 x 16mm, 4 x 20 mm

Espectrofotómetro

UV - Vis

190 a 1110 nm

Equipo de

extracción Soxhlet

Refrigerante,

soxhlet

Horno digital Rango detemperatura 10

260 °C

Mufla de alta

temperatura

Rango de

temperatura 100 –

1200 °C

pH - metro Rango de pH 0 -14

8.2.3 MaterialesMaterial Volumen Unidad

Agitadores 3 cm

Agitadores 5 cm

buretas 50 mL

Cápsulas de porcelana



40

Crisoles Gooch

Desecador

Embudo Büchner

Embudos

Espátulas

filtros microfibra de vidrio 55 mm

filtros microfibra de vidrio 21 mm

Gradillas

Matraces aforados 1000 mL

Matraz kitazato 1 L

Pinzas

Pipetas graduadas 1 mL



Probeta graduadas 25 mL



Soporte universal

Tamiz 18 mm

Tubos de ensayo con

tapa

10 mL



41

Vasos de precipitado 100 mL




Vidrio de reloj 10 cm



42

9. DESARROLLO DEL PROYECTO

9.1 CARACTERIZACIÓN DE LODO GRANULARLa caracterización del lodo granular utilizados en el reactor, se realizo con el

propósito principal de saber las características con las que provenían de la planta

de tratamiento que ya está en funcionamiento, se determinaron los siguientes

parámetros SV, ST, Índice volumétrico de lodos y actividad metanogénica.

9.2 MONITOREO DEL PRIMER REACTOREl primer reactor tiene una capacidad de 7 L, se opera a temperatura controlada

de 35°C, tiene un tiempo de retención hidráulico de 24 h, al efluente se le eliminanlos sólidos a través de una malla # 8 y se deja sedimentar por 24 h, se realiza una

dilución 1:7 con agua residual doméstica, consecutivamente se baja el pH de 6,5

a 7,5, de este efluente se toma una muestra para realizar su caracterización de

igual manera a la salida del reactor se evalúan siguientes parámetros: pH, ST,

SV, SF, SST, SSV, SSF, DQOT, DQOS, AT, AP, AGV. Por los métodos descritos

en la sección 9.5

Figura 9.1 Neutralización de agua residual del descarne 1.- Eliminación de sólidos

a través del tamiz, 2.- medición de 300 mL de agua del descarne sedimentada, 3.-

adición de ácido clorhídrico para bajar el pH a 7.5



43

9.3 MONTAJE Y MONITOREO DEL SEGUNDO REACTOR UASBSe monto un segundo reactor UASB en continuo, con un volumen útil de 7 L, se

opero a temperatura ambiente, con un tiempo de retención hidráulico de 24 h, se

inoculó con 2L de lodo granular que provino de una planta de tratamiento que ya

está en funcionamiento, el efluente proviene de un primer reactor UASB, que escolectado en un recipiente que posteriormente es bombeado al segundo reactor,

dicho efluente contiene una carga orgánica volumétrica de 6,43 kg DQO/m3 d

Los parámetros que se evaluaron fueron el pH, ST, SV, SF, SST, SSV, SSF,

DQOT, DQOS, AT, AP, AGV, cada tercer día. Por los métodos descritos en la

sección 9.5

9.4 MÉTODOS ANALÍTICOSEl efluente y afluente de los reactores se analizó con las siguientes técnicas

analíticas empleadas en la evaluación de la operación de los reactores UASB, lasdeterminaciones se realizaban cada tercer día, todas las técnicas de acuerdo al

método estándar (APHA, 1995) y a Normas Mexicanas (NMX).

Figura 9.2 Inoculación del segundo

reactor, con 2L de lodo granular.



44

9.4.1 Determinación de Alcalinidad Total y ParcialDeterminación de alcalinidad total y parcial, se siguió la metodología del Standard

Methods con algunas propuestas por Jenkins 983. Se preparó una solución

estándar de ácido clorhídrico 0,1N, se centrifugó una muestra de

aproximadamente 30 mL durante 15 minutos a 6000 rpm, posteriormente se tomouna muestra de 20 mL del sobrenadante, se titula con la solución de HCl 0,1 N

hasta llegar a un pH de 5,75 y registrar el volumen gastado (VG1). Se continúa

titulando hasta un pH 4,3 y se registra (VG2).

Figura 9.2 Determinación de Alcalinidad. 1.- se centrifugo a 600rpm, 2.- toma del

sobrenadante de la muestra, 3.- titulación con HCl 0.1 N

La alcalinidad total y parcial se calcula de la siguiente manera y se expresa en mg

CaC03 / L:

Alcalinidad Total

Donde:

AT = Alcalinidad Total mg CaCO3 /L

(VG1 + VG2) * N * 5000

VAT (mg CaCO 3 /L ) =



45

VG1 = Volumen Gastado de HCl para llegar a pH 5,75, mL

VG2 = Volumen Gastado de HCl para llegar a pH 4.3 , mL

N = normalidad de HCl

V = volumen de la muestra, mL

5 000 = Convierte los g de CaCO3 a mg

Alcalinidad Parcial

Donde:

AP = Alcalinidad Parcial mg CaCO3 /L

VG1 = Volumen Gastado de HCl para llegar a pH 5,75, mL

N = normalidad de HCl


5 000 = Convierte los g de CaCO3 a mg

9.4.2 Determinación de los Ácidos Grasos volátiles

A partir de la determinación de la alcalinidad total y parcial, la diferencia del

volumen gastado de la determinación de la alcalinidad total y parcial, será el

volumen consumido por los ácidos grados volátiles presentes en la muestra.

Ácidos Grasos Volátiles

AGV mg / L = AT – APDonde:

AGV = Ácidos Grasos Volátiles mg / L

AT = Alcalinidad Total, mg CaCO3 /L

AP = Alcalinidad Parcial, mg CaCO3 /L

(VG1 + VG2) * N * 5 000

VAT (mg CaCO 3 /L ) =



46

9.4.3 Determinación de Demanda Química de Oxigeno Total y Soluble.

La determinación de la DQO se baso en la norma NMX – AA- 030 –SCFI -200.

Se preparó la solución de alto rango, que está compuesta por una solución

catalítica de ácido sulfúrico con sulfato de plata y la solución digestora dedicromato de potasio, en un tubo de ensayo se colocó 1,5 ml de la solución

digestora y 3,5 mL de la solución catalítica.

Para determinar la DQO total se realzo una dilución de la muestra 1:50, se agregó

a los viales preparados de DQO un volumen de 2,5 mL de la muestra y se agita

vigorosamente. En el caso de la DQO soluble se centrifugó la muestra por 30

minutos a 5 000 rpm. Posteriormente se realizo una dilución al igual que en la totaly se agregan 2,5 mL en el vial y se agitó, se realiza un blanco de reactivos con 2,5

mL de agua desionizada. La digestión se llevo a cabo durante 2 horas a una

temperatura de 150°C, una vez pasado el tiempo se dejo enfriar a temperatura

ambiente y fue leída en el espectrofotómetro a una longitud de onda de 600 nm.

Figura 9.3 Determinación de DQO. 1.- Muestra centrifugada, 2.- Digestor de lostubos de DQO, 3.- tubos de DQO enfriando a temperatura ambiente, 4.- Lectura

de DQO en el espectrofotómetro.



47

Para calcular la concentración DQO, se realizo una curva de calibración, la cual se

realizó con biftalato de potasio en concentración que se muestran en la tabla 9.1

y se reporta en mg de DQO / L:

Tabla 9.1 Diluciones de la curva de calibración

Solución Estándar mL Absorbancia

50 0,0150

100 0,0290

200 0,0650

400 0,1370

600 0,2060

800 0,2790

Figura 9.4 Curva de calibración

DQO (mg / L) =

Y = 2,827.7368 x + 13,8207 R2 = 0,9998

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0.0000 0.0500 0.1000 0.1500 0.2000 0.2500 0.3000

D Q O m g / L

Absorvancia

Curva de calibración



48

9.4.4 Determinación de Nitrógeno Amoniacal (NH3 – H)

La determinación del nitrógeno amoniacal se determino de acuerdo a la

metodología reportada en el manual del equipo HACH, utilizando viales

comerciales para alto rango 0 – 50 mg / L.

La prueba consistió en realizar una dilución 1:100 mL de la muestra,

posteriormente se agrego 0.1mL de la dilución en dos viales y en otro 0.1mL de

agua desionizada, en seguida se agrego el reactivo salicilato de amonio y el

Cianurato de amonio, se agita suavemente y se dejar reaccionar por 20 minutos.

La medición se realiza en el espectrofotómetro, seleccionando el programa 2465

a una longitud de onda de 655 nm. El programa da directamente el valor en mg / Lde N – NH3.

Figura 9.5 Determinación de nitrógeno amoniacal. 1.- agregando el reactivo de

salicilato de amonio, 2.- reaccionando por un tiempo de 20 minutos, 3.- medición

en el espectrofotómetro.

9.4.5 Determinación de Sólidos Suspendidos Totales, Sólidos SuspendidosVolátiles, Sólidos Suspendidos Fijos (NMX – AA – 034 – SCFI – 2001)

Esta técnica se basada en la norma NMX – AA – 034 – SCFI – 2001 y es aplicable

para la determinación de sólidos suspendidos totales, volátiles y fijos. Se pusieron



49

a peso constante los crisoles Gooch (P1), hasta que no se tenga una variación en

el peso + 0,0002 y se registra el peso.

Para determinar sólidos suspendidos totales se colocaron 10 ml de muestra y se

aplico vacio hasta eliminar totalmente el agua, en seguida se colocaron en la

estufa a 103 -105 °C por 1hora. Se dejo enfriar el crisol en el desecador por 30

minutos y posteriormente se registro el peso (P2).

En el caso de los sólidos suspendidos fijos, se transfirió el crisol a la mufla a una

temperatura de 550 + 50 °C, de 15 – 20 minutos, transcurrido este tiempo se

transfieren a la estufa a 103 – 105°C por 5 minutos, posteriormente se colocaron

en un desecador y se registra el peso (P3).

Por último los sólidos suspendidos volátiles se determinan con la diferencia del

peso entre los sólidos suspendidos totales y los sólidos suspendidos fijos.

Figura 9.6 determinación de Sólidos suspendidos. 1.- Estufa a 103 -105 °C, 2.-

Crisoles enfriando parcialmente en el desecador 3.- Peso del crisol con la

muestra 4.- calcinación en la mufla a 550 + 50°C.Los sólidos suspendidos totales, volátiles y fijos se calculan de la siguiente

manera.



50

Sólidos Suspendidos Totales

Donde:

SST = Sólidos Suspendidos Totales mg / L.

P1 = Peso del crisol a peso constante, mg.

P2 = Peso del crisol con el residuo seco, mg.

V = volumen de la muestra, mL.

Sólidos Suspendidos Fijos

Donde:

SSF = Sólidos Suspendidos fijos mg / L.

P1 = Peso del crisol a peso constante, mg.

P2 = Peso del crisol con el residuo después de la calcinación, mg.


Sólidos Suspendidos volátiles

SSV mg / L = SST - SSF

Donde:

SSV = Sólidos Suspendidos Volátiles, mg / L.SST = Sólidos suspendidos Totales, mg / L.

SSF = sólidos Suspendidos Fijos, mg / L.

P3 – P1 * 1000

VSSF mg / L =

P2 – P1 * 1000

VSST mg / L =



51

9.4.6 Determinación de Sólidos Totales, Sólidos Volátiles, Sólidos Fijos

Este método es aplicable para la determinación de sólidos totales, volátiles y fijos,

está basado en la norma NMX – AA – 034 – SCFI – 2001. Se puso a peso

constante las capsulas de porcelana y se registro el peso (P1).

En los sólidos totales, se colocó 20 mL de muestra en la capsula, posteriormente

se metió en la estufa a 103 -105 °C por 24 horas, se dejó enfriar la cápsula en un

desecador y se registro el peso (P2).

Para determinar los sólidos fijos, se transfirió la cápsula con el residuo seco a la

mufla 550 + 50 °C y se incineró por 1 hora, se colocó la capsula a la estufa a 103 -105 °C por 5 minutos, posteriormente a un desecador y se registro el peso (P3).

Por último los sólidos Volátiles se determinaron, con la deferencia entre el peso de

los sólidos totales y los sólidos fijos.

Figura 9.7 Determinación de los sólidos totales 1.- Evaporación de la muestra, 2.-

Cápsulas enfriando parcialmente en el desecador 3.- Peso de la cápsula con lamuestra.

Los sólidos totales, volátiles y fijos se calculan de la siguiente manera:



52

Sólidos Totales

Donde:

ST = Sólidos Totales mg / L.

P1 = Peso de la capsula a peso constante, mg.

P2 = Peso de la capsula con el residuo seco, mg.


Sólidos Fijos

Donde:

SF = Sólidos fijos mg / L.

P1 = Peso de la capsula a peso constante, mg.

P2 = Peso de la capsula con el residuo después de la calcinación, mg.


Sólidos Volátiles

SV mg / L = SST - SSF

Donde:

SV = Sólidos Volátiles, mg / L.ST = Sólidos Totales, mg / L.

SF = sólidos Fijos, mg / L.

P3 – P1 * 1000

VSF mg / L =

P2 – P1 * 1000

VST mg / L =



53

9.4.7 Determinación de Grasas y aceites.

La determinación de Grasas y aceites está basado en la norma MNX – AA -005 –

SCFI -2000. Se puso a peso constante los matraces en la estufa a una

temperatura de 103 – 105°C, se colocaron en el desecador y se registro el peso(P1), posteriormente se midió el pH de la muestra, para acidificarse se agrego

unas gotas de ácido sulfúrico para llevarla a un pH menor de 2.

Se coloco el filtro en el embudo Büchner y se agregó 100 mL de suspensión de

tierra de diatomeas – sílice, se lavó con 100 mL de agua, posteriormente se

agrego la muestra acidificada, aplicando vacío hasta que termine de pasar el agua

por completo, con un filtro impregnado de hexano se limpio las paredes delembudo y se transfirió el filtro a un cartucho, consecutivamente se coloco en el

equipo Soxhlet y se adicionó hexano al matraz, en la parrilla previamente

calentada se coloca el equipo de extracción durante un periodo de 4 horas. Una

vez evaporado el hexano se dejo en el desecador hasta tener una temperatura

ambiente y se registro el peso (P2).

Figura 9.8 Determinación de grasas y aceites 1.- peso constante del matraz, 2.-

vertido de la muestra y aplicación de vacío, 3.- Adición de hexano al soxhlet, 4.-

extracción de grasas y aceites



54

Las grasas y aceites recuperables se calculan de la siguiente manera:

Grasas y Aceites

Donde:

P1 = Peso inicial del matraz de extracción, mg.

P2 = Peso final del matraz de extracción, mg.

V = Volumen de la muestra, L.

9.4.8 Determinación de actividad metanogénica especifica (Rozzi, Ramigi,2004)

En una botella serológica de 70 mL, dándoles un volumen útil de 60 mL en las

cuales se coloco lodo granular anaerobio, acetato de sodio (sustrato) macro y

micronutrientes utilizados se presentan en la tabla 9.2.

9.2 Solución mineral de macro y micro nutrientes ( Rozzzi, Ramigi, 2004).

Macronutrientes Concentración Micronutrientes Concentración

NH4Cl 170 g/L FeCl3 4H2O 2000 mg / L

KH2PO4 37 g / L EDTA 1000 mg / L

MgSO4 4 H20 9 g/ L HCl 36 % 1 mL / L

En los ensayos se adicionó acetato de sodio en una concentración de 4 g DQO/L,

se agregó 1 mL de la solución mineral y por último la cantidad de lodo anaerobio

adecuada para que los g de SSV / L dentro de los viales fueran de 2. Estos se

mantuvieron a 35 °C en régimen estático, se recomienda realizar las pruebas por

triplicado. La medición de la producción de metano se determino por

P1 – P2

VG y A mg / L =



55

desplazamiento volumétrico de una columna de NaOH 1M. La sosa debe ser

remplazada cuando su pH este por debajo de 12

Se grafica los Valores de producción de CH4 acumulado contra tiempo, se obtiene

la velocidad, calculando la pendiente en la fase donde se mantiene

aproximadamente constante y con ese valor se calcula la AME de acuerdo a la

siguiente expresión.

Donde:

AME = Actividad metanogénica especifica, g DQO / g SSV d.R = Velocidad de producción de metano, mL / h.

FC = Factor de conversión, mL CH4 / g DQO degradado.

V = volumen efectivo de liquido en el vial, L.

SSV = concentración de lodo granular g SSV / L.

24 = Factor de conversión h / d.

9.4.9 Determinación del TRH, carga orgánica volumétricaEl seguimiento de estas condiciones de funcionamiento y operación del reactor

son fundamentales puesto que permiten comparar bajo que parámetros el sistema

opera de manera óptima.

Las ecuaciones utilizadas se presentan a continuación:

Tiempo de retención Hidráulico

Donde:

TRH = Tiempo de retención hidráulico, h

V = Volumen, m3

R * 24

FC * V * SSVAME g DQO/ g SSV d =

V

QTRH h =



56

Q = Caudal, m3 / h

Carga orgánica Volumétrica

Donde:

COV = Carga orgánica volumétrica, kg DQO/m3 d

DQO = Demanda química de oxigeno, mg/L

Q= Caudal, m3/d

V= Volumen, m3

9.5 PRUEBAS DE DIGESTIÓN ANAEROBIA EN LOTE

Se realizaron dos diferentes, diseños experimentales uno a temperatura ambiente

y otro con temperatura controlada a 37°C, en condiciones mesofílicas, realizando

un comparativo entre los dos procesos anaerobios.

Los ensayos se realizaron en botellas serológicas de 70 mL y se les dio un

volumen útil de 60 mL, los 10 mL restantes se dejan para el biogás, se les coloco20 mL de lodo granular y 40 mL de agua residual que sale del primer reactor

.

Figura 9.8 Pruebas de digestión anaerobia. 1.- Temperatura controlada a 37°C,

2.- Temperatura ambiente.

DQO efluente x Q

VCOV kg / m3 d =



57

9.6 COMPARACIÓN DE LA EFICIENCIA DE UN REACTOR UASB Y DOSREACTORES CONECTADOS EN SERIE.

Se trabajó con dos reactores UASB conectados en serie con la finalidad de

evaluar la eficiencia de ambos y determinar la biodegradación del aguaproveniente del proceso de descarne.

Figura 9.9 Reactores UASB en serie uno con temperatura controlada y el otro a

temperatura ambiente.

Se trabajo con dos diferentes condiciones de operación con la finalidad, de

determinar la más adecuada en función de la degradación de la DQO, remoción

de ST y SSV además de evaluar algunos parámetros de estabilidad como son laAP y AT, relación alfa, producción de AGV y nitrógeno amoniacal,

Condiciones de operación de los reactores UASB

Condición Primer Reactor Segundo reactor

Volumen 7 L 7 L

TRH 24 h 24, 48 h

pH E 7,5 7,5

Temperatura 37 ° C Ambiente

Carga de sólidos 23,27 kg ST/m3 d 5,780 kg ST/m3 d

Carga orgánica

volumétrica

20 Kg DQO/m3 d 6,43 Kg DQO/m3 d



58

Debido a que con las primeras condiciones de operación del segundo reactor no

estaba teniendo una adecuada evolución se decidió cambiar el tiempo de

retención hidráulico, tomando en cuenta estudios previos con el tiempo de

retención mayor y la temperatura controlada.



59

10. RESULTADOS OBTENIDOS

10.1 CARACTERIZACIÓN DEL LODO GRANULAR.En la Tabla 10.1 se muestra la caracterización del lodo anaerobio empleado en

esta investigación. Los SSV son una manera indirecta de determinar la biomasa,

presente en el lodo y el IVL nos indica que el lodo es compacto y presentó una

velocidad de sedimentación rápida, esto es importante ya que se trabaja con

reactores de flujo ascendente

Tabla 10.1 Caracterización de lodo granular

Parámetro Valor

Sólidos Totales (g/kg) 73,8Sólidos Volátiles (g /L) 50,3

Sólidos Suspendidos Totales (g / L) 83,4

Sólidos suspendidos Volátiles (g / L) 62,4

Índice Volumétrico de lodos (mL / g) 10

Actividad metanogénica especifica

(gDQO/ gSSV d)

1,32



60

10.2 PARÁMETROS DE COMPORTAMIENTO DEL PRIMER REACTOR

10.2.1 Comportamiento de la DQOtEn la figura 10.1 se presentan los valores de la DQOt, a la entrada del reactor se

realiza una dilución 1:7 con agua residual domestica esta tiene una concentración

de DQOt a la entrada del reactor alrededor de 39 006 mg/L – 24 726 mg / L,

obteniendo una concentración en promedio a la salida de DQO t 13 453 mg/L y

teniendo un porcentaje de remoción de 50,89%

Figura 10.1 Remoción de DQO total

10.2.2 Comportamiento de los sólidos totales y volátilesEn la figura 10.2 y 10.3 se observa la remoción de ST y SV, siendo sus

porcentajes de remoción del 75,01% y 66,45% respectivamente. Los solitos

totales y volátiles es un parámetro con lo que se evalúa la estabilidad de un

sistema anaerobio y a medida que disminuyen, se considera que hay una mayor

estabilización.

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39

D Q O t

m g / L

Tiempo (d)

Entrada

Salida



61

Figura 10.2 Comportamiento de los ST

Figura 10.3 Comportamiento de los SV

10.2.3 Alcalinidad total y parcialLa evolución de la alcalinidad total y parcial, se muestra en la figura 10.4, se

observa un aumento en la concentración de alcalinidad total que va de 4 875 mg

CaCO3 / L hasta 6 400 mg CaCO3 / L, esta mayor concentración se atribuye a unamayor generación de AGV y la alcalinidad parcial nos da un valor de 4225 mg

CaCO3 / L a 4 350 mg CaCO3 / L, estos resultados nos dan la capacidad

amortiguadora del reactor.

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33

S T

m g / L

Tiempo (d)

Entrada

Salida

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33

S V

m g / L

Tíiempo (d)

Entrada

Salida



62

Figura 10.4 Comportamiento de la alcalinidad total y parcial

10.2.4 Ácidos grasos volátiles y pHLos ácidos grasos volátiles se determinaron a parir de la determinación de la

alcalinidad total y parcial, como se observa en la figura 10.5 al inicio se tiene una

concentración de 650 mg / L para el día 13 se tiene un aumento de 2 925 al igual

que el día 15 con 2 900, después de estas altas concentraciones se observa una

disminución manteniendo muy poca variación, al final se tiene una concentración

de 1 800 mg / L.

Los diferentes valores de AGV puede ser atribuido a las diferentes velocidades debiodegradabilidad de la materia orgánica presenten en el agua residual.

Figura 10.5 comportamiento de los AGV y pH

0

1000

2000

30004000

5000

6000

7000

8000

9000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39

m g C

a C o 3 / L

Tiempo (d)

A P

A T

02

4

6

8

10

12

14

0500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43

A G V

m g / L

Tiempo (d)

AGV

pH



63

10.2.5 Relación alfa (α) La relación alfa α, es empleada como parámetro de control ya que nos indica la

estabilidad del reactor, generalmente cuando esta relación es mayor 0,5, se

considera buena la capacidad amortiguadora debida a carbonatos, bicarbonatos y

los ácidos grasos generados. Como se observa (figura 10.6) los valores siemprese encontraron arriba de 0,5, por lo que se puede decir, hubo un equilibrio entre la

capacidad amortiguadora y los ácidos producidos en la etapa de la acidogénesis.

10.6 Relación alfa (α)

10.2.6 Nitrógeno AmoniacalLos valores de nitrógeno amoniacal al final es de 2 580 mg / L, este valor se

considera como aceptable ya que en la bibliografía nos indica como valores

inhibitorios de 4 051 – 5 734 mg / L donde los microorganismos acidogénicos son

afectados y los metanogénicos pierden su actividad (Koster y Lettinga, 1988)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43

R e l a c i ó n a l f a

Tiempo (d)



64

Figura 10.7 Comportamiento del nitrógeno amoniacal

10.2.7 Grasas y aceitesEste tipo de agua residual contiene un alta concentración de grasas y aceites y

como se observa en la figura 10.7 la degradación de grasas es grande ya que a

la salida se tienen niveles menores de 170 mg / L, esto se puede atribuir a la

hidrólisis de los ácidos grasos de cadena larga para posteriormente pasar a AGV

reflejándose en los altos niveles, logrando la disminución del contenido de grasas.

Figura 10. 8 Comportamiento de grasas y aceites

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41

N H 3 - H

m g / L

Tiempo (d)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

m g / L

Tiempo (d)



65

10.3 RESULTADOS DE CONTROL DEL SEGUNDO REACTOR

Se operaron un segundo reactor conectado en serie, durante un tiempo de 30

días el periodo de operación se dividió en dos etapas; la primera se manejo un

TRH de 24 horas y la segunda de 48 horas, en esta última solo se presentan seisdías de análisis, cabe señalar que este se opero a temperatura ambiente.

10.3.1 Remoción de DQOtEn la figura 10.9 se observa el comportamiento de la DQOt, durante los primeros

4 días se observa un incremento de 7 053 mg/L hasta 12 991 mg/L,

posteriormente los otros 22 días, se entra con una DQOt de 13,453 mg / L y sale

en promedio de 13 415 mg/L con un TRH 24 h y teniendo un porcentaje deremoción del 2,28%, en el cambio de TRH a 48h no se muestra un importante

cambio solo en el punto 4 se observa una disminución considerable, la

concentración bajo hasta 8 750 mg/L, en promedio sale con una concentración de

12 960 mg/L obteniendo un porcentaje de remoción del 3,66%

Figura 10.9 Evolución de la DQOt

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33

D Q O t

m g / L

Tiempo (d)

Entrada

Salida

TRH = 24 TRH = 48



66

10.3.2 Comportamiento de ST y SSV

La evolución de los ST y SSV; En los ST (figura 10.10) no se tiene una importante

disminución, se mantuvieron constantes, durante los 30 días de análisis del

reactor, solo se tiene una remoción del 2.85%.En el caso de los SSV (figura 10.11) se puede observar que se presenta una gran

cantidad de materia orgánica en el agua residual del descarne en promedio tiene

5 776 mg / L y al salir contiene alrededor de 2 645 mg / L lo que nos indica que la

población microbiana esta activa en los procesos biológicos.

Figura 10. 10 Comportamiento de los ST

Figura 10.11 Evaluación de los SSV

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

70008000

9000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

S T

m g / L

Tiempo (d)

Entrada

Salida

TRH = 24 h TRH = 48 h

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

S S V

m g / L

Tiempo (d)

Entrada

Salida

TRH = 48 hTRH = 24 h



67

10.3.3 Alcalinidad total y parcial

La alcalinidad durante los 30 días de análisis del sistema, los valores en promedio

estuvieron alrededor de 6 984 mgCaCO3/L y 4 826 mg CaCO3 / L la total y la

parcial respectivamente, estos valores son considerados adecuados para que sedesarrolle el proceso de digestión anaerobia (Ruiz et al., 2000), aun cuando se

realizo el cambio de TRH los valores siguieron la misma tendencia.

Figura 10.12 Evaluación de Alcalinidad parcial y total

10.3.4 Ácidos Grasos volátiles y pH

La variación de la concentración de AGV se presenta en la figura 10.12, donde se

puede observar que se inicio con una concentración de 725 mg/L y en el día 6 se

presento la mayor concentración, obteniendo un valor de 2 900 mg/L

posteriormente las variaciones son ligeras durante el periodo de análisis. En

promedio los valores oscilaron en 2 158 mg/L, aún cuando se realizo el cambio de

TRH, se siguió con la misma tendencia.

0

1000

2000

3000

4000

50006000

7000

8000

9000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

m g C a C O 3 /

L

Tiempo (d)

A T

A P

TRH = 24 h TRH = 48 h



68

La alta capacidad tampón del sistema, propicio que las variaciones de pH fueran

poco importantes, manteniéndose alrededor de 8,4, durante casi todo el periodo

de análisis.

Figura 10.13 Comportamiento Ácidos grasos volátiles y pH

10.3.5 Relación alfa (α) Los valores de la relación alfa se encuentran durante los 30 días de análisis (figura

10.13) por arriba de 0,5, en promedio se mantuvo en 0,69, por lo que se considera

que existe un equilibrio entre la capacidad amortiguadora debida a los carbonatos,

bicarbonatos y los ácidos grasos generados.

Figura 10.14 Comportamiento de la relación alfa

0

2

4

6

8

10

12

14

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27

A G V

m g / L

Tiempo (d)

AGV

pH

p H


0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

R e l a c i ó n a l f a

Tiempo (d)

TRH = 24 h TRH = 48 h



69

10.3.6 Nitrógeno amoniacalLos resultados obtenidos (figura 10.14) de nitrógeno amoniacal, en el reactor 2 se

encuentran en el rango de 2 453 mg / L, por lo que se considera como admisible

ya que esta fuera de los valores inhibitorios.

Figura 10.15 Comportamiento del nitrógeno amoniacal

10.3.7 Grasas y AceitesLa degradación de grasas y aceites de la salida del reactor en promedio es de

76,5 mg/L, se observa que existen muchas variación en la concentración, esto se

podría atribuir a una acumulación de los AGV, que no son degradados en el

transcurso del proceso, se podría decir que es en la fase de acidogénesis, esto se

podría observar también en la concentración de AGV y que no disminuyen.

Figura 10.16 Comportamiento grasas y aceites

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

N H 3 - H m g a / L

Tiempo (d)


0

2040

60

80

100

120

140

160

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

m g / L

tiempo (d)




70

10.4 PRUEBAS DE DIGESTIÓN ANAEROBIA EN LOTESe realizo pruebas en lote con el propósito de mejorar la eficiencia de la digestión

anaerobia del segundo reactor, se probó dos tipos de temperatura una controlada

de 37°C y otro de temperatura ambiente, ya que la temperatura podría ser uno de

los factores limitantes del proceso.

10.4.1 Comportamiento de la DQO

En la grafica 1 se muestra la evolución de la DQOt durante el periodo de pruebas.

En ambas curvas se puede observar una disminución de la DQO t gradualmente, la

DQOt entran con una concentración de alrededor de 23 171 mg / L, posteriormente

disminuye hasta 4 367 mg / L con una temperatura controlada y 5 074 mg / L a

temperatura ambiente, las eficiencias de remoción de DQOt son de 86,03% y

84,20% respectivamente, con lo cual se podría considera que la temperatura es

factor limitante.

Figura 10.17 Comportamiento de la DQOt en las pruebas por lote.

0.000

2000.000

4000.000

6000.000

8000.000

10000.000

12000.000

14000.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

D Q O t

m

g / L

Tiempo (días)

Tem. Controlada

Tem. Ambiente



71

10.5 COMPARACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE DOSREACTORES CONECTADOS EN SERIE.

Se trabajo en dos fases, una primera solo se tenía un reactor, como ya se

mencionó anteriormente, con el propósito de disminuir aun más la carga orgánica

que sale del primer reactor, se implemento un sistema de dos reactores UASB

conectados en serie.

El primer reactor opero con temperatura controlada, el segundo se trabajo a

temperatura ambiente, este segundo se trabajo así para disminuir costo de

operación y observar que tan factible es trabajar en estas condiciones, el agua

residual del descarne.

10.5.1 Evolución de DQO en los dos reactores conectados en serieLa figura 10.16 muestra la evolución de la DQO t para el R1 y R2 durante los 30

días que se manejaron en serie, en el R1 se tiene una eficiencia de remoción de la

DQOt alrededor de 50,89% y en el segundo reactor se presenta una menor

eficiencia en promedio de 3,66%, esto se atribuye a una inhibición que presento el

proceso anaerobio.

Figura 10.18 Evaluación de la DQOt de los reactores conectados en serie

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

D Q O t

m g / L

Tiempo (d)

Entrada R1

Salida R1 y

Entrada R2Salida R2



72

10.5.2 Evolución de los ST y SSV de los dos reactores conectados en serie

El comportamiento de los ST (figura 10.17) de los reactores durante los 30 días

de operación en serie, el R1 mostró, mayor eficiencia en la remoción con un

porcentaje de 75,58%, en el caso del R2 se puede observar que no hay una granremoción se tiene un porcentaje de 2.85%.

Figura 10.19 Evaluación de ST de los dos reactores conectados en serie

Los valores de SSV (figura 10.18) se registraron en promedio de 928 mg / L a laentrada del R1, en el punto 26 el valor subió hasta 5 650 mg/L, esto se debe a

que el agua en ocasiones contiene demasiada materia orgánica, en la salida del

R1 y entrada al R2 el valor es de 743 mg / L y en la salida del R2 de 176 mg / L,

en esté ultimo el resultado indica en forma indirecta que la biomasa permanece

dentro del reactor, asegurando así un mayor tiempo de contacto entre los

microorganismos y el sustrato (Briton, 1997).

05000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

S T

m g / L

tiempo (d)

Entrada

R1

Salida R1

y Entrada

R2Salida R2



73

Figura 10.19 Evaluación de SSV de los dos reactores conectados en serie

10.5.3 Grasas y AceitesEl comportamiento grasas y aceites (figura 10.19), se observa que hay una

degradación considerable ya que se entra 1 290 mg / L y se sale del primer reactor

alrededor de 86,13 mg / L en el caso del segundo reactor los valores oscilan en

82,19 mg/L por lo que se logra la disminuir el contenido de grasa a la salida del

sistema en un porcentaje de 93,62%

Figura 10.20 Comportamiento de grasas y aceites de los dos reactores

conectados en serie

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27

S S V

m g / L

Tiempo (d)

Entrada R1

Salida R1 yentrada R2

Salida R2

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

m g / L

Tiempo (d)

Entrada

Salida



74

10.5.4 Parámetros de controlSe monitoreo en los dos reactores conectados en serie el pH, AGV, alcalinidad

parcial, total, relación alfa, relación AGV/AT y nitrógeno amoniacal, con la finalidad

de determinar la estabilidad en estos.

Tabla 10.2 Resultados de los parámetros de control en los dos reactores.

Parámetro Reactor 1 Reactor 2

Salida Salida

Alcalinidad total mg

CaCO3/ L

6 630 6 976

Alcalinidad parcial

mg CaCO3/ L

4 710 4 813

AGV mg / L 1 920 2 163

Relación alfa 0.71 0.69

AGV / AT 0.28 0.30

Nitrógeno amoniacal

mg / L

2 412 2 474

Los valores obtenidos en ambos reactores pueden considerarse como admisibles,

de acuerdo a los parámetros de estabilidad como la relación alfa que estuvo engeneral por arriba de 0,5 tanto en el R1 como en el R2, con lo que se puede

suponer que el sistema estuvo en equilibrio entre los AGV producidos y los

bicarbonatos capaces de reaccionar y evitar un descenso en el pH.

La relación AGV / AT, la cual debe estar alrededor 0,2 para considerarse el

sistema en equilibrio y en valores por arriba de 0,4 son considerables como señal

de desequilibrio debido a la acumulación de los AGV (Rojas, 1987), para el R1 yR2 esta relación se encuentra en 0,28 y 0,30 por lo que también se consideran

en equilibrio.

Los resultados obtenidos a la salida de cada reactor se encuentran fuera del

rango de los valores considerados como inhibitorios, las concentraciones de



75

amoníaco consideradas como inhibitorias descritas por Koster y Lettinga, se

consideran en el rango de 4 051 –5 734 mg NH3 –N / L, para las bacterias

acidogénicas en el lodo granular apenas fueron afectadas mientras que la

población de metanogénicas perdió 56,5% de su actividad. Aunque es posible que

a concentraciones altas los microorganismos pueden presentar adaptación al

compuesto después de algún tiempo.



76

11. ANÁLISIS DE RIESGO

Algunos de los riesgos en los que se puede incurrir al realizar la evaluación de

eficiencia en el tratamiento aguas residuales en los reactores UASB conectadosen serie son:

Tiempo ya que el proyecto requiere de una periodo más largo, para poder

establecer una correcta eficiencia en el sistema.

Falta de precisión en los cálculos realizados por confusiones en los

resultados.

Información incorrecta, donde se expongan principios falsos sobre el

proceso de digestión anaerobia. Errores en la ejecución de los métodos analíticos



77

12. CONCLUSIONES

Las pruebas realizadas muestran la biodegradación del agua residual

generada por la industria del descarne con alta carga orgánica, por medio

de la digestión anaerobia en un reactor anaerobio de flujo ascendente(UASB).

El evaluar los parámetros de control en el reactor UASB, permite establecer

la estabilidad del reactor durante el proceso, ya que cada etapa presenta

diferentes velocidades de reacción de acuerdo a la composición del

sustrato y requiere de un equilibrio que evite la acumulación de

compuestos inhibidores.

De acuerdo con los resultados obtenidos se presenta una mayor

estabilidad en el primer reactor, ya que la capacidad amortiguadora que

presenta fue mayor. Así como la relación alfa siempre estuvo por arriba de

0,5 y la concentración de nitrógeno fue de 2 412 mg / L, considerado

como no inhibitorio para el consorcio de microorganismos.

Al trabajar con un TRH de 24 h, a temperatura controlada en el rangomesofilico, es posible observar una mayor degradación de la materia

orgánica, donde se observa una mayor remoción de acuerdo a las

eficiencias de remoción de ST, DQO con un porcentaje de 52,69%,

75,72%, respectivamente.

El efluente resultante del tratamiento por el reactor UASB, aun no cumple

todavía con los límites máximos permisibles establecidos en la norma

oficial mexicana NOM – 001 – SEMARNAT – 1996.

La digestión anaerobia presenta numerosas ventajas sobre otros

tratamientos biológicos, una de las que más destaca es la obtención de



78

biogás, cuyo uso puede ser una alternativa, en donde se imprente este

sistema.

13. RECOMENDACIONES

Para obtener una mayor eficiencia a las reportadas, sería recomendable trabajar

el segundo reactor con temperatura controlada a 37°C, como se está manejando

el primer reactor.

También se sugiere manejar tiempos de retención hidráulica cortos, debido a que

la eficiencia no varía de manera considerable a tiempos largos.



79

14. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Reporte de Los Reactores UASB

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