BIODIGESTOR ANAEROBIO DE LABORATORIO

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1 PROYECTO FIN DE CARRERA BIODIGESTOR ANAEROBIO DE LABORATORIO Departament de Ciencia e Ingeniería de Materiales e Ingeniería Química Autr: Fc. Javier Ocaña Pérez-Cerdá Tutr: Antni Aznar Jiménez Leganés, Octubre de

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3 Títul: Bidigestr anaerbi de labratri Autr: Fc. Javier Ocaña Pérez-Cerdá Directr: Antni Aznar Jiménez EL TRIBUNAL Presidente: Prf. Dr. D. Javier POZUELO Vcal: Prf. D. Juan Ignaci LÓPEZ Secretari: Prf. Dr. Dª. Olga MARTÍN CÁDIZ Realizad el act de defensa y lectura del Pryect Fin de Carrera el día 19 de Octubre de 2011 en Leganés, en la Escuela Plitécnica Superir de la Universidad Carls III de Madrid, acuerda trgarle la CALIFICACIÓN de VOCAL SECRETARIO PRESIDENTE..

4 Agradecimients Dedicad a mis padres y a mis hermanas. A mis abuels, mis tís, prims y rest de mi familia. A tds mis amigs. Y a mí. El que resiste, gana...

5 Resumen Este pryect se basa en el diseñ y cnstrucción de un bidigestr anaerbi de labratri, así cm su puesta en marcha y aplicación práctica pr medi de la realización de un experiment, en el que se analizará la prducción de bigás a diferentes temperaturas de digestión, en cncret a 25ºC, 30ºC y 35ºC. De este md se ha determinad la influencia de la temperatura en la calidad y cantidad del bigás prducid, así cm su influencia en trs parámetrs. Para ell se han realizad una serie de 4 experiments en ls que se han cntrlad parámetrs cm el ph, la DQO, ls cntenids de fósfr y nitrógen y vlumen de bigás prducid, entre trs. Este cas práctic servirá cm prueba del crrect funcinamient del bidigestr, y a su vez servirá en sí mism cm un estudi sbre la prducción de bigás en este tip de digestres cn diferentes cndicines de temperatura. De este md, el pryect pdrá servir cm guía para la cnstrucción de bidigestres similares, así cm manual para su us crrect, cn recmendacines y cnsejs práctics. Además, las cnclusines btenidas en ls experiments, servirán para psterires ensays. Pr tr lad se plantean psibles experiments y aplicacines futuras, sirviend de este md el bidigestr n sl para la realización de este pryect, sin para psterires uss y aplicacines del mism. Palabras clave: bidigestr anaerbi, bigás, metanización, mesfílic, ph, temperatura, eficiencia de remción, tiemp de retención hidráulic...

6 Abstract This prject is based n the design and cnstructin f a labratry anaerbic digester and its implementatin and practical applicatin by cnducting an experiment which analyzed the prductin f bigas during the digestin at different temperatures in cncrete at 25 C, 30ºC and 35ºC. This has determined the influence f temperature n the quality and quantity f prduced bigas, and its influence n ther parameters. Fr this have been made a series f 4 experiments in which several parameters as ph, COD, phsphrus and nitrgen cntent and vlume f bigas prduced, amng thers, were mnitred. This case study will serve as prf f prper functining f the digester, and in turn serve itself as a study f the prductin f bigas digesters at different temperatures cnditins. Thereby, the prject will serve as a guide fr building similar digesters, as well as a manual fr prper use, with recmmendatins and tips. Furthermre, the cnclusins btained in the experiments, will serve fr further testing. On the ther hand, are present pssible future experiments and applicatins, s serving nt nly the digester fr this prject but fr future uses and applicatins f it. Keywrds: anaerbic digester, bigas, anaerbic digestin, mesphilic, ph, temperature, remval efficiency, hydraulic retentin time...

7 HOJA 7 DE 116 ÍNDICE 1.1 Cncepts básics digestión anaerbia Crrientes residuales a tratar Tips de tecnlgía digestres anaerbis INTRODUCCIÓN GENERAL A PLANTA DISCONTINUA EN LABORATORIO Planta discntinua en labratri Implantación de un bidigestr de labratri DESCRIPCIÓN Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR ANAEROBIO DE LABORATORIO Sistema cmplet Instalacines e instrumentación del labratri RESULTADOS DEL EXPERIMENTO: DIGESTIÓN SE ESTIERCOL VACUNO A DISTINTAS TEMPERATURAS Discusión y análisis de resultads Substrat de partida: Medición de sólids Mezcla digestr: Temperatura Mezcla digestr: ph Mezcla digestr: DQO Mezcla digestr: Fósfr y Nitrógen Gas: Vlumen de gas prducid Gas: Cmpsición del bigás Gas: Calrimetría Otras medidas DESARROLLOS FUTUROS Y APLICACIONES CONCLUSIONES Cnstrucción Experiment 109

8 HOJA 8 DE 116 Índice de figuras Figura 01: Cicl del Nitrógen Figura 02: Cicl del Carbn Figura 03: Esquema Cicl Aerbi Figura 04: Esquema Cicl Anaerbi Figura 05: Esquema Fases Digestión Anaerbia Figura 06: Digestr UASB Figura 07: Digestr de filtr anaerbi Figura 08: Digestr de película fija Figura 09: Digestr de lech expandid Figura 10: Digestr cubierta fija Figura 11: Digestr de cúpula fltante Figura 12: Digestr tip hindú Figura 13: Digestr esféric Figura 14: Digestr tubular Figura 15: Curvas DBO Figura 16: Instalación cmpleta Figura 17: Sprte Figura 18: Detalle 1 sprte Figura 19: Detalle 2 sprte Figura 20: Bidigestr Figura 21: Detalle 1 Bidigestr Figura 22: Detalle 2 Bidigestr Figura 23: Bquilla salida Figura 24: bañ térmic Figura 25: Agitadr Figura 26: Detalle Agitadr Figura 27: Tapa bidigestr Figura 28: Tapa bidigestr instalada Figura 29: Bidón Figura 30: Detalle manómetr Figura 31: Eliminadr de CO Figura 32: Sistema Cmplet Figura 33: Gasómetr y calrímetr Figura 34: ORSAT Figura 35: Campana Figura 36: Hrns Figura 37: Pesa Figura 38: Campana enfriamient Figura 39: ph-metr Figura 40: Incubadra Figura 41: Ftómetr Figura 42: Variación ph/tª Ex Figura 43: Variación ph/tª Ex Figura 44: Variación ph/tª Ex Figura 45: Variación ph/tª Ex Figura 46: Variación ph/tª tds ls experiments Figura 47: Tubs para almacenamient de bigás Figura 48: Operacines cn el gasómetr Figura 49: Variación ph/v Ex Figura 50: Variación ph/v Ex Figura 51: Variación ph/v Ex

9 HOJA 9 DE 116 Figura 52: Variación ph/v Ex Figura 53: Valres medis de vlumen específic del gas prducid Figura 54: Relación ph/vlumen gas prducid Figura 55: Cmpsición bigás Figura 56: Alternativa al calrímetr de Junkers cn gasómetr de campana fltante Figura 57: Relación ph/vlumen gas prducid Figura 58: Valres medis de vlumen específic del gas prducid Figura 59: Cmpsición bigás Índice de tablas Tabla 01: Tabla factres determinantes prcess aerbi y anaerbi Tabla 02: Rangs Óptims prces Anaerbi Tabla 03: Parámetrs peracinales prces Anaerbi Tabla 04: Prducts tratamients Aerbi y Anaerbi Tabla 05: Cmparativa tecnlgías digestión anaerbia Tabla 06: Parámetrs de cntrl Tabla 07: Valres típics ST Tabla 08: Cntenid sólids Tabla 09: TRH recmendads Tabla 10, 11, 12 y 13: Tablas ph Experiments 1, 2, 3 y Tabla 14: Valres ph btenids Tabla 15: DQO eficiencia remción Tabla 16: Eficiencias de remción prmedi DQO Tabla 17: Eficiencia remción P y N Tabla 18, 19, 20 y 21: Tablas V específic Experiments 1, 2, 3 y Tabla 22: Resumen Valres Vlumen específic gas prducid Tabla 23: Cmpsición bigás Tabla 24: Valres temperaturas calrimetría Tabla 25: Pder calrífic bigás Tabla 26: Resultads finales Tª- Vlumen bigás prducid Tabla 27: Resultads finales ph- Vlumen bigás prducid Tabla 28: Resultads finales remción DQO, P y N Tabla 29: Resumen prmedis bigás prducid Tabla 30: Cmpsición prmedi del bigás

10 HOJA 10 DE 116 INTRODUCCIÓN GENERAL A LA DIGESTIÓN ANAEROBIA 1.1 Cncepts básics digestión anaerbia Cicls de la materia rgánica: aerbi y anaerbi Ls seres vivs y la materia rgánica están frmads básicamente pr xígen, nitrógen, carbn e hidrógen y pequeñas cantidades de trs elements cm fósfr, azufre, calci y ptasi, entre muchs trs. Ests elements se encuentran también en la naturaleza n viva, acumulads en la atmósfera (xígen, nitrógen y dióxid de carbn fundamentalmente), en el suel (agua, nitrats, fsfats y tras sales) en las rcas (fsfats, carbnats, etc.) Tds ls elements sufren transfrmacines en la tierra a partir de las interaccines cn el suel, ls animales, las plantas y ls micrrganisms, siguiend cicls cerrads. Se cumple así la ley de cnservación de la masa. Ests cicls mantienen una estrecha relación cn el fluj de energía en el ecsistema, de md que la energía que utilizan ls rganisms es la que se encuentra en ls enlaces químics que unen ls elements para frmar las mléculas. Encntrams ds clars ejempls de ests cicls en ls cicls del nitrógen y el carbn, que se expnen brevemente a cntinuación: - Cicl del nitrógen: El nitrógen es un element básic para ls rganisms, que l emplean en la síntesis de prteínas, ácids nucleics (ADN y ARN) y tras mléculas fundamentales del metablism. La reserva fundamental del nitrógen es la atmósfera, en dnde se encuentra en frma de nitrógen mlecular elemental (N 2 ), aunque esta mlécula n puede ser absrbida directamente ente pr la mayría de rganisms. Sn las bacterias y las algas cianfíceas las que realizan el prces de fijación del nitrógen, es decir, que cnvierten el N 2 en tras frmas químicas, cm nitrats y amni, asimilables pr las plantas. El amni (NH + 4 ) y el nitrat (NO - 3 ) l tman las plantas pr las raíces y l usan en su metablism para la síntesis de las prteínas y ácids nucleics. Ls animales btienen su nitrógen al cmer plantas a trs animales.

11 HOJA 11 DE 116 Ls animales transfrman ls cmpuests nitrgenads en ión amni, altamente tóxic y que debe eliminarse. Esta eliminación se realiza en frma de amniac (alguns peces y rganisms acuátics), en frma de urea (el hmbre y trs mamífers) en frma de ácid úric (aves y trs animales de znas secas). Ests cmpuests van a la tierra al agua de dnde pueden ser tmads de nuev pr las plantas bien ser usads pr algunas bacterias. Unas bacterias cnvierten el amniac en nitrit y tras transfrman este nitrit en nitrat. Cuand existe un exces de materia rgánica en el mantill (capa superir del suel, frmada pr la descmpsición de materias rgánicas), en cndicines anaerbias, hay tras bacterias que prducen desnitrificación, cnvirtiend ls cmpuests de N en N 2, l que hace que se pierda de nuev nitrógen del ecsistema a la atmósfera. A cntinuación se muestra un esquema del cicl del nitrógen: Figura 1: Cicl del Nitrógen

12 HOJA 12 DE Cicl crt del carbn: En este cas ns estams refiriend al el cicl crt del carbn cicl biquímic, ya que existe un cicl larg gequímic, que invlucra la dislución del CO2 en el agua, su precipitación cm carbnats y su transfrmación pr metamrfism gelógic en silicats y el cnsecuente desprendimient de CO2 a la atmósfera, per éste últim n presenta relación cn el tema a tratar. El carbn es element básic en ls seres vivs, pues tdas las mléculas rgánicas están frmadas pr cadenas de carbns enlazads entre sí (carbhidrats, lípids, prteínas y ácids nucleics). La reserva fundamental de carbn se basa en mléculas de dióxid de carbn (CO2) que se encuentran en la atmósfera y la hidrsfera. Este gas está en la atmósfera en una cncentración de más del 0,03% y cada añ aprximadamente un 5% de estas reservas de CO 2 se cnsumen en ls prcess de ftsíntesis (las plantas asimilan el carbn atmsféric a partir de la energía slar y l cnvierten en tejid celular), es decir, que td el anhídrid carbónic se renueva en la atmósfera cada 20 añs. La vuelta de CO 2 a la atmósfera se realiza cuand, mediante la respiración, ls seres vivs xidan ls aliments prduciend CO 2. En el cnjunt de la bisfera la mayr parte de la respiración la realizan las raíces de las plantas y ls rganisms del suel. El petróle, carbón y materia rgánica acumulads en el suel sn resultad de épcas en las que se ha devuelt mens CO 2 a la atmósfera del que se tmaba. De este md apareció el xígen (O 2 ) en la atmósfera. Pr ell, si hy cnsumiérams tds ls cmbustibles fósiles almacenads, el O 2 desaparecería de la atmósfera. El ritm creciente al que estams devlviend CO 2 a la atmósfera, mediante el cnsum de las energías fósiles pr la actividad humana, es mtiv de precupación puest que se acumula una mayr cncentración de gases de efect invernader, cn el cnsiguiente cambi climátic asciad.

13 HOJA 13 DE 116 A cntinuación se muestra un esquema del cicl del carbn: Figura 2: Cicl del Carbn Cicls aerbi y anaerbi A parte de ls cicls de ls elements, existen cicls más glbales, cm el cicl de la materia rgánica, que puede ser de ds tips: el cicl aerbi y el cicl anaerbi. El cicl aerbi es llevad a cab pr micrrganisms que precisan de xígen atmsféric disuelt en el agua. La materia rgánica es fermentada a partir de un aprte energétic, dand lugar a una reacción extérmica. Se btienen cm prducts finales CO 2 y H 2 O. El cicl anaerbi se desarrlla en ausencia de xígen mlecular y precisa menr aprtación energética, per requiere mayr tiemp de reacción. La degradación de la materia rgánica es prgresiva hasta llegar a btener cm prducts finales CH 4 y CO 2. En nuestr cas, ns centrams en cicl degradativ de la materia rgánica pr rganisms unicelulares, pues existe un cicl aerbi de rganisms pluricelulares. Ests cicls se muestran en las siguientes figuras. Ls elements cm el nitrógen y el azufre aparecen cm partes integrantes de ls cicls. Ests ds elements sn imprtantes en la síntesis y descmpsición de la materia rgánica, aunque n sn ls únics, y se pdrían indicar trs elements y cicls biquímics.

14 HOJA 14 DE 116 La denminación de aerbi y anaerbi se aplica únicamente a la parte derecha de las figuras, que es la parte de descmpsición de la materia rgánica muerta. Es en esta parte en dnde aparecen ls prducts iniciales e intermedis, antes de que se prduzcan ls prducts estabilizads finales. La parte izquierda del cicl es igual en ambs sistemas. Esta parte cmprende la frmación síntesis de la materia rgánica necesaria para la vida animal vegetal. En ls sistemas aerbis, ls prducts finales de degradación se xidan más y pr l tant quedan a un nivel energétic menr que ls prducts de la digestión anaerbia. Est explica el hech que se precise mucha más energía en la degradación aerbia que en la anaerbia. Pr tr lad la degradación anaerbia es un prces much más lent desde un punt de vista cinétic. La prción del cicl que crrespnde a la descmpsición (lad derech de las figuras) es la que debems cntrlar para llevar a cab ls tratamients de la materia rgánica. El prces bilógic cnsiste en cntrlar el medi requerid para el crecimient óptim de ls micrrganisms, independientemente del residu a tratar. - Cicl aerbi: Figura 3: Esquema Cicl Aerbi

15 HOJA 15 DE Cicl anaerbi: Figura 4: Esquema Cicl Anaerbi Cuand querems gestinar tratar un residu rgánic pdrems ptar pr las ds vías básicas de tratamient: aerbi anaerbi. Siend prcess distints es precis cncer un pc las características básicas de ests tratamients de frma cmparativa. Se sintetizan las principales en la siguiente tabla: FACTOR TRATAMIENTO AEROBIO TRATAMIENTO ANAEROBIO Prces de fermentación Degradación de la materia rgánica a CO 2, H 2 O, nitrats, sulfats, fsfats y bimasa. En presencia de xígen mlecular. Degradación pas a pas de la materia rgánica a CO 2, NH 4, metan y bimasa, eventualmente H 2 S. Sin la presencia de xígen mlecular. Crecimient micrrganisms Crecimient muy rápid, pc tiemp de generación, gran prducción de bimasa (fang) Crecimient lent (metangénicas), elevad tiemp de generación, pca prducción de bimasa (fang) Cndicines micrrganisms ambientales Mucha diversidad de especies, cn un ampli espectr de degradación, baj nivel de especialización, baja sensibilidad Mayr númer de grups de rganisms, cn cndicines ambientales cntrarias, más sensibles a cambis

16 HOJA 16 DE 116 ambientales Operatividad Mayr estabilidad bilógica que prces anaerbi, l que cnlleva un menr cntrl del prces. Bilgía más cnflictiva que prces aerbi. Necesidad de cntrl del prces pr tratarse de un sistema estanc Demanda energética O 2 necesari cm receptr de hidrógen, mayr demanda energética para aireación N precisa O 2 cm aceptadr de hidrógen, menr demanda energética (n aireación) Ganancias energéticas Diferencia sensible de nivel energétic entre sustrat inicial y prduct final, capacidad de autcalefacción pr reacción extérmica, prducts finales sin aplicación energética Diferencia energética entre sustrat inicial y prduct final baja. Nada muy pca capacidad de aut-calefacción, prducts finales cn recuperación energética (metan) Necesidad de nutrientes (N, P) Mayr Menr Calidad del sólid digerid Menr estabilización pr un prces menr de digestión. Mayr estabilización debid a una mayr digestión de la materia rgánica. Prducts btenids Fertilizante rgánic sólid cmpst Fertilizante rgánic líquid y sólid, bigás cm cmbustible Necesidad de calefacción Al tratarse de una reacción extérmica, n precisa de calefacción y puede llevarse a cab en rangs amplis de temperatura Precisa de calefacción en climas cn mínimas anuales inferires a ls 15ºC Prblemas de lres Aun tratarse de un sistema abiert, ls cmpuests n generan prblemas de mals lres Prblemas de mals lres debid a la prducción de H 2 S y mercaptans Tabla 1: Tabla factres determinantes prcess aerbi y anaerbi

17 HOJA 17 DE 116 Ls sistemas anaerbis beneficis siguientes: que funcinan crrectamente cmprtan en muchs cass ls Prducción de energía (calr, luz, electricidad) Transfrmación de la materia rgánica en fertilizantes rgánics de alta calidad Increment de las cndicines higiénicas debid a la reducción de patógens, huevs de lmbriz y mscas Ventajas ambientales cm la prtección del suel, el agua, el aire y la vegetación leñsa Beneficis micr-ecnómics pr el autabastecimient de fertilizante y energía Beneficis macr-ecnómics pr la descentralización de la energía, la sustitución de imprtacines y la prtección del medi ambiente La tecnlgía del bigás puede cntribuir sustancialmente a la cnservación y desarrll si las cndicines sn favrables. Aún así, la gran inversión inicial que se requiere deberá de cnsiderarse Prces bacterilógic de la digestión anaerbia La digestión anaerbia es el resultad de la interacción de distints grups de bacterias, que actúan de frma simbiótica. Se caracteriza pr la existencia de tres fases diferenciadas del prces de degradación ación del sustrat: hidrólisis, acidgénesis y metangénesis, interviniend distintas pblacines bacterianas, tal y cm se muestra en la siguiente figura:

18 HOJA 18 DE Bacterias hidrlíticas-acidgénicasacidgénicas 2. Bacterias acetgénicas 3. Bacterias hmacetgénicas 4. Bacterias metangénicas hidrgenófilas 5. Bacterias metangénicas acetclásticas Figura 5: Esquema Fases Digestión Anaerbia Ls prcess representads sn ls siguientes: - Hidrólisis: La materia rgánica es metablizada pr ls micrrganisms, que descmpnen las cadenas largas de materia rgánica en tras más crtas, bteniend ls prducts intermedis. - Acidgénesis y Acetgénesis: En esta fase se cnvierten ls prducts intermedis en ácid acétic, hidrógen y dióxid de carbn.

19 HOJA 19 DE 116 Estas ds fases las llevan a cab un grup de bacterias denminadas hidrlíticasacidgénicas y las acetgénicas que hidrlizan y fermentan las cadenas cmplejas de la materia rgánica en ácids rgánics simples (acétic mayrmente), siend este prces el rigen del xígen. Sn bacterias anaerbias facultativas (significa que pueden cnsumir xígen mlecular para su metablism, se pueden adaptar a la presencia de xígen) y estrictas (n crecen en presencia de xígen mlecular, el xígen resulta tóxic para ellas en mínimas cantidades). El cnsum del xígen mlecular del aire prduce el ambiente anaerbi ideal para el desarrll de las bacterias estrictas siend el crecimient bacterian en esta etapa rápid. En esta primera etapa n habrá prácticamente reducción de la DQO del sustrat, puest que las cadenas rgánicas más cmplejas se transfrman en cadenas más crtas, sin cnsum reducción de la materia rgánica presente Hay una pequeña disminución de la DQO pr el fenómen de respiración bacteriana, transfrmación de materia rgánica en metablits más simples y frmación de CO 2 (entre tras mléculas simples) para la btención de energía pr parte de la célula para su actividad (aprximadamente adamente el 5% de la energía ttal almacenada en ls enlaces de la materia rgánica). - Metangénesis: el segund grup de bacterias cnvierte ls ácids rgánics en metan y dióxid de carbn en esta fase. Se trata de bacterias estrictamente anaerbias, es decir que la presencia de xígen mlecular las elimina. Se denminan bacterias metangénicas, y las más imprtantes sn las que transfrman ls ácids prpanic y acétic, denminadas bacterias metangénicas acetclásticas. El tr grup de metangénicas, las hidrgenófilas, cnsumen el hidrógen generad en la primera parte de la reacción y l cnvierten en bigás. Estas últimas bacterias sn fundamentales para el equilibri de las cndicines ambientales de la reacción, puest que una acumulación de hidrógen alteraría la bidigestión de la materia rgánica. Las tasas de crecimient de las bacterias metangénicas sn cinc veces menres que las de la fase anterir y pr ell serán las que limitarán el prces de degradación anaerbia. Serán también las que cndicinarán el tiemp de retención del reactr durante la fase de diseñ, así cm la temperatura de trabaj. Pr tant, al ser la etapa más lenta, será la que cntrle la velcidad ttal del prces. Ls grups de bacterias descrits se encuentran de frma simbiótica. Las prductras de ácid acidgénicas crean la atmósfera ideal para el desarrll de las bacterias metangénicas (cndicines anaerbias y cadenas rgánicas crtas). Las metangénicas a su vez usan ls prducts intermedis de las acidgénicas, que sin fueran cnsumids crearían cndicines tóxicas para las acidgénicas (disminución del ph). Pr tant, es el grup de bacterias en cnjunt el que prduce la fermentación anaerbia, sin ser psible que ninguna de ellas independientemente lleve a cab td el prces.

20 HOJA 20 DE 116 La naturaleza y cmpsición química del sustrat, así cm ls factres ambientales, cndicinan la cmpsición cualitativa de la pblación bacteriana existente en cada etapa. Se altera asimism la velcidad de reacción y la calidad del efluente. Cm resultad de la actividad de las bacterias anaerbias se btiene un efluente estabilizad (cuya materia rgánica está en frmas mleculares sencillas, sin psibilidad de vlver a transfrmarse en tras mléculas en cndicines ambientales sin la participación de rganisms autótrfs (aquells que mediante ftsíntesis quimisíntesis pueden prducir bimléculas) y el bigás. El efluente se puede aplicar cm fertilizante, puest que ls nutrientes n sn eliminads, en frma de gases, pr las bacterias de la digestión anaerbia, cnsiguiend así cm prduct un fertilizante rgánic de calidad variable en función del sustrat tratad. El bigás está frmad, dependiend en gran parte del sustrat, pr un 40-70% de metan; 30-60% de CO 2 y pequeñas cantidades de trs gases, cm ácid sulfhídric. Tiene un pder calrífic aprximad de kcal/m 3. El factr de cnversión de la DQO a metan será de 0,25 kg CH 4 /kg DQO (que equivale a 0,38 m 3 CH 4 /kg DQO a una temperatura de 25ºC y presión de una atmósfera). En energía primaria sería de 3,5 kwh/kg DQO eliminada, hech que representa una gran ventaja frente sistemas aerbis que requieren 1 kwh/kg O 2 cnsumid Parámetrs ambientales Las bacterias, cm seres vivs, se ven afectadas pr las cndicines ambientales del entrn. Las bacterias metangénicas serán las que determinen ls rangs adecuads para el prces de digestión, debid a su lent crecimient y su alta sensibilidad a la variación de ls parámetrs. A cntinuación se caracterizan ls parámetrs ambientales que afectan a la bidigestión: 1) ph: - Características Representa la acidez basicidad del medi. Depende en gran parte del equilibri del carbn inrgánic (dióxid de carbn /bicarbnat/ ácid carbónic), que define la capacidad tampón (de autrregular el ph) del afluente. Esta capacidad se mide a partir de la alcalinidad. Se cnsidera que uns valres de alcalinidad de ppm sn suficientes. Si n se cumple se deberá de plantear la psibilidad de regular exterirmente el ph. Está muy relacinad también cn la presencia de ácids grass vlátiles (AGV), que sn ls que se frman en la fases de acidgénesis y que si se acumulan inhiben las bacterias metangénicas pr el descens del valr de ph. Nunca la cncentración de ésts deberá ser superir a 250 ppm.

21 HOJA 21 DE 116 Las bacterias se desarrllan favrablemente en entrns neutrs ligeramente alcalins. Dependerá también del equilibri del sistema amni-amníac, así que raramente se tmará este cm indicadr del ptencial de prducción de bigás cm medida de ls ácids presentes en el sustrat. Un digestr cn alta cncentración de ácids grass vlátiles precisará de alguna sustancia que incremente el valr del ph, que n deberá caer pr debaj de 6,2 puest que crea un medi tóxic para las bacterias metangénicas e inhibe el prces. - Influencia en el prces de digestión Aument del ph: - Inhibición del prces bilógic - Aumenta rápidamente la presencia de AGV - La prducción de gas disminuye rápidamente - El ph aumenta rápidamente. Reducción del ph: - Inhibición del prces bilógic - Aumenta rápidamente la presencia de AGV - La prducción de gas disminuye rápidamente - El ph se reduce rápidamente. 2) Nutrientes: - Características La presencia encia de nutrientes cm nitrógen y fósfr, es necesaria, y en una adecuada prprción cn el carbn para el crrect desarrll de la flra bacteriana. Cuand las cantidades de nitrógen sn muy elevadas pueden existir prblemas de inhibición pr frmación de amni, sbre td cn ph de trabaj alts. Otrs tips de nutrientes serán necesaris en pequeñas cantidades, cm sulfur, ptasi, calci, magnesi y trs elements traza cm el hierr, manganes, mlibden, zinc, cbalt, seleni, tungsten, níquel, etc. Ls sustrats nrmalmente cntienen una cantidad suficiente de ests elements. Altas cncentracines de ests elements prducen efects inhibidres sbre el prces, así que se deberá realizar un análisis químic del sustrat cuand las cncentracines de algun de ests elements sean altas.

22 HOJA 22 DE Influencia en el prces de digestión Relación inadecuada: - Valres muy inferires disminuyen la velcidad de reacción y valres superires crean prblemas de inhibición del prces bilógic. Amni en el afluente: - Inhibición del prces bilógic - Aumenta rápidamente la presencia de AGV - La prducción de gas disminuye rápidamente - El ph se reduce mderadamente. Nitrógen rgánic en el afluente: - Inhibición del prces bilógic - Aumenta mderadamente la presencia de AGV - La prducción de gas disminuye mderadamente - El ph se reduce lentamente 3) Temperatura: - Características La digestión anaerbia es psible entre ls 3 y ls 70 ºC. Existen tres rangs de trabaj pr ls ds tips de degradacines bacterianas existentes: a) Zna psicrófila: pr debaj de 20 ºC b) Zna mesfílica: entre 20 y 40 ºC c) Zna termófilica: pr encima de ls 40 ºC

23 HOJA 23 DE 116 Cn el aument de las temperaturas se acelera el crecimient de las bacterias y cn est la velcidad de prducción del bigás. Trabajand en el rang termfílic se asegura además la higienización del substrat digerid, puest que se destruyen patógens, se esterilizan las semillas y se eliminan las larvas y huevs de insects, debid a la alta temperatura. Un aument de la temperatura de digestión tiene el mism efect que un aument del tiemp de retención del sustrat, pr l que mayr temperatura implicará un menr vlumen del reactr. Tienen pues grandes ventajas per requieren un mayr cntrl y seguimient, puest que a altas temperaturas el nitrógen amniacal libre se cnvierte en inhibidr si éste está presente en gran cantidad en el sustrat, cm sería el cas de las excretas de animales. Este factr puede eliminarse cn la mezcla de residus de diferentes rígenes. En general la digestión anaerbia en plantas sin calefacción, será psible de frma satisfactria cuand la media de la temperatura anual esté pr encima de ls 20 ºC, dnde la media diaria sea mínim de 18 ºC. En el rang de ºC la prducción de gas se incrementa más que prprcinalmente. Si la temperatura del interir del digestr está pr debaj de ls 15 ºC, la prducción de gas será tan baja que la planta n será ecnómicamente factible si este es el bjetiv principal de cnstrucción de la misma. - Influencia en el prces de digestión Variación de temperatura: - Se desequilibran las tres etapas del prces bilógic - Aumenta rápidamente la cncentración de AGV - La prducción de gas disminuye rápidamente - El ph se reduce rápidamente. El grad de sensibilidad del prces depende del rang de trabaj del bidigestr. Las siguientes variacines en función del rang de temperatura de trabaj n sn tdavía inhibidras del prces. - Rang psicrfílic: ± 2 ºC/hra - Rang mesfílic: ± 1 ºC/hra - Rang termfílic: ± 0,5 ºC/hra

24 HOJA 24 DE 116 La fluctuación diurna-ncturna ncturna de la temperatura n será un prblema grave en plantas que estén cnstruidas baj suel, puest que la temperatura del suel a un metr de prfundidad es prácticamente cnstante. 4) Tóxics: - Características Sn sustancias que a partir de una cierta cncentración inhiben la actividad de las bacterias, reduciend la velcidad de reacción, y llegan a interrumpir la digestión en cncentracines mayres. Aún así, puede existir una cierta aclimatación pr parte de las bacterias a una cierta cncentración de sustancias tóxicas. Estas pueden ser: Oxígen: para las bacterias anaerbias estrictas el O 2 es un tóxic. En el cas de las bacterias facultativas, éstas dejan de actuar pr vía anaerbia y l hacen pr vía aerbia, puest que desde el punt de vista de eficiencia energética y asimilación ión de materia rgánica les resulta más beneficis. Metales: cbre (inhibidr a partir de 40 ppm, tóxic en 70 ppm); plm; plata; crm (500 ppm); arsénic; br; zinc inhibidr en 400 ppm y tóxic en 600 ppm; níquel inhibidr a partir de 100 ppm, tóxic a 1000 ppm. Calci estimulante ppm, inhibidr ppm, tóxic 8000 ppm; Magnesi estimulante ppm, inhibidr ppm, tóxic 3000 ppm; Ptasi estimulante ppm, inhibidr ppm, tóxic ppm; Sdi estimulante ppm, inhibidr ppm, tóxic 8000 ppm. Amni: beneficiseficis de ppm; ningún efect advers de ppm; inhibidr para alts valres de ph ppm, tóxic pr encima de 3000 ppm. Las bacterias metangénicas pueden adaptarse a cncentracines de ppm de nitrógen amniacal, per la cncentración de amni n debe exceder de ppm. El equilibri amni-amníac depende de la temperatura y del ph. Cianurs (tóxic a 2 ppm), sulfats, crmats flururs. Frmas n inizadas de ácids grass vlátiles y ácid sulfhídric sn inhibidres reversibles

25 HOJA 25 DE 116 Para ls residus ganaders serán crítics el nitrógen amniacal ( ppm), ls antibiótics y ls desinfectantes - Influencia en el prces de digestión Sustancias tóxicas en el influente: - Inhibición del prces bilógic - Aumenta rápidamente la presencia de AGV - La prducción de gas disminuye rápidamente - El ph se reduce mderadamente. Sulfat en el afluente: - Inhibición del prces bilógic - Aumenta rápidamente la presencia de AGV - La prducción de gas disminuye rápidamente - El ph se reduce mderadamente. 5) Sólids ttales: - Características La cantidad de sólids de entrada está asciada a la humedad del afluente. Así un valr del 10% de ST significa una humedad de la crriente del 90%. Se requiere un menr vlumen del reactr cuant mayr sea el cntenid en sólids y menr sea la cantidad de agua. En función del diseñ del reactr, tenems tres tips de digestres: Baj cntenid en sólids: 10% Cntenid medi en sólids: 15-20%

26 HOJA 26 DE 116 Alt cntenid en sólids: 22-40% - Influencia en el prces de digestión Aument de la media de sólids en suspensión del efluente: - Hay un lavad de las bacterias (salen del reactr cn la crriente de salida) - Aumenta lentamente la presencia de AGV - La prducción de gas disminuye lentamente 6) Tiemp de retención: - Características El tiemp de retención representa el tiemp que un residu está dentr del digestr, el tiemp de residencia hidráulica de la crriente residual. Depende del diseñ del reactr en cuant a temperatura de trabaj y mezclad del cntenid, así cm de la tecnlgía del mism. El vlumen del digestr depende del caudal de residus que se tratan y de las cndicines ambientales (sbre td de la temperatura). Tenems pues que una crriente líquida precisará de mayr vlumen, pr un mism tiemp de retención. Tendrems también que cn el aument de la temperatura (intrduciend calefacción), habrá una disminución del tiemp de retención. Una vez diseñad el vlumen del reactr, para asegurar un determinad tiemp de retención del afluente, será necesari que n se intrduzcan cargas inrgánicas en el interir del digestr, puest que estas se acumularían en el reactr, disminuyend el vlumen efectiv de este y en cnsecuencia el tiemp de retención. - Influencia en el prces de digestión Aument de la entrada de sólids inrgánics suspendids: - Hay un lavad de las bacterias (salen del reactr cn la crriente de salida) - Aumenta lentamente la presencia de AGV - La prducción de gas disminuye lentamente.

27 HOJA 27 DE 116 7) DQO y DBO: - Características La demanda química de xígen (DQO) y la demanda bilógica de xígen (DBO) sn parámetrs que representan indirectamente el cntenid de materia rgánica de un residu a través del xígen necesari para xidar químicamente (DQO) bilógicamente (DBO) la materia rgánica. La carga rgánica intrducida en un digestr es la cantidad máxima asimilable que tiene el digestr, medid en kg DBO SV / m 3 de digestr. Ls sólids vlátiles (SV) representan la materia rgánica de la muestra, medida cm el cntenid sólid mens el cntenid de cenizas resultantes de la cmbustión cmpleta. A cntinuación pdems ver un esquema del cálcul de sólids, que cmentarems en prfundidad psterirmente: - Influencia en el prces de digestión Aument de la carga cn materia rgánica disuelta: - Se desequilibran las tres etapas - Aumenta rápidamente la presencia de AGV - La prducción de gas incrementa rápidamente - El ph se reduce rápidamente.

28 HOJA 28 DE 116 Aument de la carga cn materia rgánica en suspensión: - Se desequilibran las tres etapas y hay un efect de lavad de las bacterias (salen del reactr cn la crriente de salida) - Aumenta mderadamente la presencia de AGV - La prducción de gas incrementa mderadamente. A cntinuación se presenta una tabla resumen de tds ls parámetrs junt a sus rangs óptims y bservacines: PARÁMETRO RANGO ÓPTIMO OBSERVACIONES ph Nutrientes Temperatura 6,6-7,6 Nunca inferir a 6,2 C/N/P = 150/5/1 C/N = 15/1 45/ ºC Tres rangs existentes Tóxics En función del grup Reversibles e irreversibles Sólids ttales Tiemp de retención 10 40% Depende del tip de digestr 2 hras 100 días Función del diseñ DBO/DQO Función del diseñ Es la materia rgánica Tabla 2: Rangs Óptims prces Anaerbi

29 HOJA 29 DE Parámetrs de cntrl Para pder cntrlar las psibles inhibicines del prces, l mejr es estudiar la variación de cierts parámetrs de cntrl peracinal, que ns permitan determinar la causa de la alteración en cas de anmalías en el funcinamient. Est significa cntrlar alguns de ls factres ambientales, sbre td aquells que ns sean más accesibles, y desarrllar una rutina de cntrl de la instalación. La siguiente tabla es un ejempl de psibles parámetrs de cntrl, en la que se prpnen valres que pueden causar inhibicines alteracines en el prces, así cm ls rangs aceptables de variación de ls misms. Parámetrs peracinales de ls prcess anaerbis Medida Objetiv Interval de variación aceptable Mnitre del prces Temperatura Mantenerla cnstante ± 1 ºC Carga de entrada (kg DQO/d) Prevención de las saturacines +50% para DQO disuelta +100% para DQO suspendida Cntrl del prces Cncentración de ls ácids Detección de psibles vlátiles inestabilidades del prces Ttal: g cm AAc/m3 AAc: g cm AAc/m3 APr: g cm AAc/m3 Prducción de gas Cntrl de las bacterias metangénicas ± 20%/día (en función de la carga rgánica de entrada) ph Cntrl de la inestabilidad 6-7. Variación ±5%/día Cntrl del funcinamient Cncentración de materia Cntrl de la eficiencia del rgánica en el afluente tratamient Variación ±10%/día Prducción de gas / calidad Cntrl de la media prducida de metan Variación ± 20%/día Cntenid de metan 60-75% Calidad del ld digerid (% de vlátiles) Cntrl del funcinamient de la estabilización de la materia rgánica 60-70% nrmal, variación ±5% Tabla 3: Parámetrs peracinales prces Anaerbi

30 HOJA 30 DE Crrientes residuales a tratar Cualquier tip de sustancia rgánica cn un cntenid suficiente de humedad es adecuada para tratar mediante digestión anaerbia, es decir, puede fermentar ser digerida. Aún así, sól deberán cnsiderarse ls sustrats hmgénes para las plantas de diseñ más simple: estiércl y rina de cerds, ganad, aves de crral y aguas residuales de sanitaris. Residus y aguas residuales de las industrias también serán adecuads para plantas simples si sn hmgénes y en estad líquid. La prducción específica de gas (m 3 de gas/ masa vlumen de sustrat alimentad) dependerá del tip de alimentación que se intrduzca en el reactr y de la tecnlgía escgida. Distinguirems ds tips de sustrats en función de la humedad que tengan: aguas residuales y residus rgánics. Las tecnlgías de ls digestres serán diferentes para cada tip de crriente, que pueden ser de rígenes muy variads: crianza de animales, rests vegetales de csecha, dmiciliaris de industrias agralimentarias. 1.3 Tips de tecnlgía digestres anaerbis En función del entrn rural industrial que rdee al emplazamient de un reactr determinad se seleccinará la tecnlgía a emplear. Si el entrn es industrial, se pdrá ptar pr alguna de las tecnlgías más cmplejas, existiend mdels patentads que se usan en grandes industrias agralimentarias. Ls sistemas descrits a cntinuación sn sistemas cntinus, n tip batch. Ests tienen cm ventaja que funcinan nan de frma cntinuada, sin necesidad de muchas tareas de mantenimient y la prducción de gas es cnstante. También se describirán ls sistemas batch discntinus, en ls que se basa este pryect, y que pueden cnvertirse en sistemas cntinus de prducción de gas si dispnems de distintas unidades en paralel. Así, dentr de ls tips de plantas, las tip batch se cargarán de frma discntinua, pudiéndse dejar una fracción de sustrat digerid para activar la pblación bacteriana. El prces de digestión se cntinúa hasta que la prducción de gas es tan baja que mantenerl funcinand es inviable ecnómicamente. Entnces la planta se lava y rellena de nuev. Las plantas tip batch sn adecuadas para la digestión de pajas, materiales fibrss cn alt cntenid en sólids, usualmente en áreas cn pcas lluvias, y cm us puramente demstrativ experimental.

31 HOJA 31 DE 116 Cuand se digieran de frma cnjunta estiércl y vegetales, en el cas de plantas en entrns rurales, pdems idear sistemas de llenad y vaciad de vegetales cada 6 meses, aún cn el funcinamient cntinu de la planta, puest que se requiere de un tiemp de retención diferente para cada grup. En el cas de instalacines experimentales cm la desarrllada en este pryect, ls tiemps de retención serán much menres y ls llenads y vaciads se realizarán cada pc tiemp. Las plantas cntinuas sn aquellas que se intrduce bimasa de frma cnstante, haciend cnstante la cantidad de sustrat en el interir del digestr. En la práctica estas plantas sn cargadas una ds veces al día. La ventaja es que cm las bacterias reciben aliment cnstante, la prducción de gas es también cnstante. El prblema puede surgir cn las alimentacines cn materiales fibrss, que tienden a fltar frmand una capa espumsa, cm una cstra, que impide la generación y reclección de gas. Est puede slucinarse agitand la materia interir del digestr alargand el tiemp de retención de la mezcla. En función de la humedad ls sólids ttales existentes en el sustrat, diferenciarems ds tecnlgías, las de aguas residuales cn alta carga rgánica disuelta y las de residus rgánics cn un prcentaje de humedad n menr del 60%. Las tecnlgías cn alt cntenid rgánic de residus rgánics (ST mayr de 15%) y las acusas de aguas residuales Aguas residuales Para btener un mayr rendimient del prces de depuración de aguas residuales, se aplican cnjuntamente tratamients aerbis y anaerbis. Tratamient principal ANAEROBIO AEROBIO Prducts Agua Fang Gas Agua Fang Pst- tratamient fang AEROBIO ANAEROBIO Prducts Fang Agua Fang Agua Gas Tabla 4: Prducts tratamients Aerbi y Anaerbi Las crrientes de agua residual que cntienen gran cantidad de materia rgánica disuelta pueden tratarse mediante la digestión anaerbia. En este tip de aguas residuales debe asegurarse un tiemp de cntact suficiente entre las sustancias disueltas y ls micrrganisms. Será imprtante aplicar sistemas que independicen el tiemp de residencia hidráulic θ del tiemp de residencia celular θc,, que se explicarán a cntinuación:

32 HOJA 32 DE Se entiende pr tiemp de residencia hidráulic (θ) al tiemp que transcurre entre que entra y sale un vlumen unitari de agua. Así teóricamente, en unidades de días, crrespnde al caudal intrducid a diari dividid pr el vlumen del reactr. La tería diferirá de la práctica cuand se creen crrientes preferentes y znas muertas en el digestr. Hay sistemas que evitan este hech en el diseñ de la planta, cm dispner pantallas en el interir del reactr. - El tiemp de residencia celular (θc) es el períd medi de residencia de las bacterias dentr del reactr. Si las bacterias sn llevadas pr la crriente del sustrat que se digiere, el tiemp de residencia hidráulica será igual que el tiemp de residencia celular. Si est curre, las bacterias n tendrán tiemp de desarrllarse, pr l que n se llevará a cab la descmpsición ión anaerbia, creándse así el efect de lavad wash-ut de las bacterias. Ls digestres de alta velcidad tienen tiemps de residencia hidráulica bajs, cn elevads niveles de depuración y de prducción de energía pr unidad de vlumen. Est se cnsigue a partir de la retención de bimasa activa, que independiza el tiemp de residencia celular del tiemp de residencia hidráulica, llegándse a btener tiemps de residencia hidráulica menres al tiemp de wash-ut lavad de un digestr de tanque agitad. En función del medi de retención de ls digestres cn retención de bimasa tenems: Sin fijación sbre sprte: cntact anaerbi y UASB Cn fijación sbre sprte: filtr anaerbi, película fija y fluj descendiente, lech expandid Para independizar ests ds factres, se usan sistemas que sirven de sprte a las bacterias, y quedan dentr del reactr sin ser arrastradas pr la crriente. Est se puede realizar bien mediante sprtes de distints materiales, siempre que ests sean inertes (plástic, cerámica, piedras... aunque estas últimas supnen n un pes y vlumen del reactr muy elevad, que se desacnseja) bien creand gránuls de materia rgánica que sedimentan cn facilidad y se recirculan dentr del reactr. La digestión anaerbia es una tecnlgía que prduce un gas aprvechable, y es muy adecuada para aguas cn alta carga rgánica, puest que si realizara un tratamient aerbi existiría un cnsum de energía muy elevad, cn su cnsiguiente cste. Se puede reducir el tiemp de residencia hidráulica θ tant aumentand la temperatura de trabaj cm aumentand la cncentración de micrrganisms en el reactr.

33 HOJA 33 DE 116 Cabe recrdar que la digestión anaerbia elimina la materia rgánica hidrcarbnada, per n trs nutrientes, así que tendrá que cnsiderarse cm pretratamient en alguns cass. En el tratamient, la frmación de metan es l únic que cntribuye a eliminar la DQO del agua. El diseñ habitual de este tip de plantas se basa en la eliminación extensiva de la materia rgánica bidegradable, y varía a en función de la tecnlgía aplicada y la crriente a tratar. N se puede desarrllar un sistema de eliminación parcial, debid principalmente al crecimient lent de las bacterias metangénicas. Estas precisan de pca carga y materia rgánica hidrlizada y cnvertida en ácids grass de cadena crta. Para evitar la inhibición de la prducción del gas, tds ls ácids vlátiles deberán ser cnvertids, impidiend así el tratamient t parcial de la crriente. Ls principales cmpnentes de una planta de tratamient anaerbi sn: 1º Pretratamient mecánic: rejas, tamices, cámaras de sedimentación 2º prces principal: distints tips de reactres Ls punts clave de diseñ serán: - Distribución agua residual: lcalizada en la parte inferir del reactr. Una distribución y aprtación hmgénea es una de las claves para garantizar la eliminación de materia rgánica. - Separación de tres fases: permite la extracción del agua tratada sin perder el fang y la reclección del gas. - Pst-tratamient: para cumplir estándares de calidad, eliminar patógens y reducir cantidad de nutrientes (lagunas sistemas aerbis). - Tratamient del fang: fundamentalmente el secad en lechs de secad. - Us del gas: in-situ aprvechar para btener electricidad, calr. Sin quemarl en antrchas. - Agua tratada, fang, cmpst prducid: usads en agricultura.

34 HOJA 34 DE 116 Ls parámetrs de las aguas residuales que ns cndicinarán el diseñ y la tecnlgía sn: - Cantidad de agua prducida - Fluctuacines estacinales - Características químicas y bilógicas (temperatura, sustancias tóxicas, vlumen prducid, etc.) L óptim será tratar un caudal cnstante. A cntinuación se describen l ds tips básics de sistemas de digestión anaerbia de aguas residuales, en función de la frma en que se fijan las bacterias para llevar a cab la degradación de la materia rgánica de frma anaerbia. Se mencina también la necesidad de ciert tip de pretratamient en alguns cass de aguas residuales Pre-tratamients Utilizads principalmente para cnseguir una separación pr fases, y así psterirmente pder tratar la fracción líquida separada de la fracción sólida, que puede ser tratada en un digestr cnvencinal. La filtración cm pretratamient será imprescindible si el afluente es susceptible de clapsar el reactr Plantas sin fijación sbre sprte: UASB y cntact anaerbi Sn similares a una planta de fangs activads (reactr aerbi de tratamient de aguas). Esta tecnlgía se usa a menud en las industrias agralimentarias. El ld es mezclad mecánicamente cn el gas mediante el bmbe del agua. A cntinuación se describen ls ds tips de digestres más imprtantes, el digestr de cntact anaerbi y el digestr UASB: - Digestr de cntact anaerbi: Se realiza una separación y reciclaje de ls sólids suspendids al digestr. Puede haber prblemas si el efluente n sedimenta crrectamente, si existen en éste sólids suspendids inertes, ya que ests se acumulan. Un efluente cn carga rgánica sluble mg/l DBO, se elimina un 85-90%, cn una prducción de gas de 0,8 m 3 / kg DBO añadida. Es la planta más típica.

35 HOJA 35 DE Digestr UASB (up-flw anaerbic sludge blanket): También denminad RAFA (Reactr Anaerbi de Fluj Ascendente). Digestr cn un lech de bimasa activa en frma de fang granular, pueden ser flóculs en funcinamient ideal, gránuls (asciacines simbióticas de micrrganisms), llegándse a btener cncentracines de fangs en el fnd del lech de 150 a 300 kg/m 3 mezcla (gránuls) y de 13 a 30 kg/m 3 mezcla (bimasa flculenta). Puede trabajar cn cargas rgánicas de hasta 25 kg DQO/m 3 mezcla/día cn prduccines de gas vlumétricas de 6 a 9 m 3 /m 3 mezcla/día. Substrats que tengan sólids inertes suspendids pueden tratarse si sedimenta antes la bimasa activa, siend est pc usual. El fang granular bliga a tener especial atención a la puesta en marcha y evitar que se puedan frmar canalizacines entre ls gránuls (recae en el diseñ de las canalizacines de alimentación). Existen psibles mdificacines para mejrar el sistema, cm pueden ser: - incrpración de rellen, - recirculación efluente (favrece la retención de ls gránuls más denss, sería el sistema EGSB, expanded granular sludge bed ), cuy incnveniente es el elevad cnsum energétic. La versión más aplicada de este sistema es el digestr UASB, que cmbina un tanque bilógic cn un tanque de sedimentación. El prces anaeróbic de fluj ascendente cnsiste básicamente en un tanque Imhff de fluj al revés, presentand las cámaras de decantación y digestión anaerbia superpuestas. El reactr de lech de ld es un digestr tubular, de fluj ascendente, cn separación física y recirculación de ld dentr de la misma unidad. Existe un perfil de sólids cn gran cncentración en la parte inferir (lech de ld), y mezcla cmpleta entre ld líquid y gas en las partes superires del lech. En la parte superir del digestr existe un separadr de fases (sedimentadr), en que el ld retrna a la cámara de digestión prvcand, en cntracrriente cn el fluj ascendente, una mezcla bien unifrme. El agua de entrada cntiene materia rgánica disuelta fácilmente bidegradable. La bimasa frma gránuls esférics que tienen una elevada cncentración de bimasa y una densidad también alta. Si se tiene que la velcidad de sedimentación de ls gránuls es mayr que la velcidad de la crriente ascendente de agua, ésts s quedarán retenids en la parte activa de digestión del reactr. La cncentración del afluente será de 5-15 kg VSS/m 3 mezcla (7-20 kg DQO/m 3 mezcla en función de la temperatura de trabaj).

36 HOJA 36 DE 116 Figura 6: Digestr UASB Estas plantas pueden causar prblemas de separación agua-gas, gas, per es la planta más generalizada de tdas, ideal para aguas cn ácid acétic, cm la hidrlizada de la industria del azúcar las aguas mieles del pulpad del gran de café. El sistema separadr de tres fases de la parte superir es el element más delicad, que deberá idearse para separar ls gránuls de bimasa, la crriente acusa y el gas. Se cnsigue un nivel de eliminación de la DQO del 80-90% Plantas cn fijación sbre sprte: filtr anaerbi, película fija y fluj descendiente, lech expandid Este tip de plantas trabajan cn una cantidad muy baja de sólids suspendids, puest que si n se clapsan. A su vez, est hace que n precisen de sedimentación final, puest que el efluente presenta muy pcs sólids. Tienen bimasa suspendida, sbre td ls del tip lech expandid. El filtr anaerbi es el más cmún de ests, cn filtrs de plástic, sumergids y cn fluj ascendente. Se usa arena cm medi de transprte, siend necesaria a su recirculación para mantener la capa filtrante. Puede haber prblemas hidráulics ya que la prducción de burbujas de gas puede inhibir la separación de agua y gránuls en la parte superir del filtr. Las burbujas de gas también pueden causar prblemas pr adhesión en el bifilm. El medi filtrante tiene que limpiarse mecánicamente, puest que en est radica la calidad de este sistema, que integra el pretratamient. Existen distints tips: filtr anaerbi, película fija y fluj descendente, ente, y finalmente de lech expandid. El ld de salida estabilizad puede cncentrarse y desecarse directamente.