EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO HIDRAULICO UN REACTOR UASB UTILIZADO PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

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1 EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO HIDRAULICO UN REACTOR UASB UTILIZADO PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Dana Arroyave Gómez, Marbel González Areaga y Darío Gallego Suárez. Unversdad Naconal de Colomba Sede Medellín, Faculad de Mnas. Calle 55 Nº 8-54 apo 53, margoq@yahoo.com. Palabras claves: Comporameno hdráulco, po de flujo, dspersón Resumen: El esudo fue realzado a parr de una prueba de razadores que ncluyó la búsqueda y seleccón de una susanca razadora apa para la dgesón anaeroba (LCl). Medane de la aplcacón de res modelos para flujo real, Dspersón, Resnck y anques en sere, se pudo conclur acerca del po de flujo predomnane en el reacor. Se deermnó ambén que los parámeros de dseño operaconales ales como la carga orgánca volumérca, la velocdad superfcal no corresponden a valores adecuados Inroduccón. En la acualdad, exse un gran problema en lo que respeca a los ssemas mplemenados para el raameno de aguas resduales, ya que la mayoría de las veces esos ssemas no se encuenran en condcones ópmas de funconameno, debdo prncpalmene a que el dseño y la operacón no se realza adecuadamene en la gran mayoría de los casos, lo que hace muy mporane la evaluacón consane de los ssemas de raameno de aguas resduales para garanzar el logro de los objevos écncos y económcos. Los reacores (UASB) han sdo amplamene usados para el raameno de aguas resduales de baja y ala carga orgánca, de nauraleza soluble y compleja (4). La operacón de ésos se basa en la acvdad auorregulada de dferenes grupos de baceras que degradan la maera orgánca y se desarrollan de manera connua, formando un lodo bológcamene acvo denro del reacor, sempre y cuando en el neror se enga un buen conaco con el agua resdual y un empo de permanecía sufcene para alcanzar una ala efcenca en la remocón de maeral orgánco bodegradable (, ). Para garanzar una buena operacón de ese po de reacores, es necesaro evaluar su comporameno hdráulco con el fn de denfcar el po de flujo y los problemas que lo afecan. En la Fgura se muesra un esquema del reacor UASB. Esudos realzados por Hulshoff y Lenga (988), denfcaron dferenes zonas hdráulcas en un reacor UASB; en el lecho de lodo el flujo es po psón, en el mano de lodo el comporameno es urbuleno y el flujo puede llegar a ser compleamene mezclado y en la pare del sedmenador, el flujo es lamnar parecdo a flujo psón. Ese reacor ene enonces un modelo de flujo psón- mezcla complea- psón y de una forma global, ese comporameno se nclna mas haca flujo compleamene mezclado () Fgura. Represenacón esquemáca de un reacor UASB y la varacón de la concenracón de lodo con la alura. Gas GSL Mano lecho Afluene Efluene Mano Transcón Lecho 3 Concenracón de lodo (Kg/m ) En ese rabajo se presena el esudo hdráulco para deermnar la dsrbucón de flujo, empo real de resdenca y los parámeros de dseño de un reacor UASB. Fnalmene se concluye acerca de su desempeño acual con los parámeros de dseño que posee. DESCRIPCIÓN DEL REACTOR UASB La almenacón al reacor es po flaua, el agua resdual que se raa enra y se dsrbuye por el fondo a ravés de cuaro anllos cada uno

2 conformado por 7 boqullas. El reacor esá formado por una prmera cámara que ene una alura de,64 m donde se encuenran ses sondas o sos de muesreo cada,5 m hasa una alura de,5 m, las que se ulzan para realzar el segumeno de la varacón de la concenracón de lodo en el reacor con el perfl de lodos. El reso de la alura lo consuye la zona de separacón GSL. En la Tabla se apreca las dmensones del reacor en esudo. Tabla. Dmensones del reacor UASB Dmensones Meddas Longud ( m ) 9, Ancho (m) 6, Alura úl (m) 4, Alura oal (m) 4,45 Area (m ) 54, Volumen úl (m 3 ) 6, Volumen oal (m 3 ) 4, Caudal (L/s),5 Tempo eórco de reencón Fuene : Unversdad de Anoqua,99 4h Del segumeno de los perfles de lodo del reacor en cuesón, se puede deducr que el lodo bológco es granular y que el reacor cuena con un exceso exagerado de lodo que no es necesaro para obener una buena produccón de bogás y por el conraro nerfere en el comporameno hdráulco. (). Meodología. Meodología Expermenal Debdo a que el esudo hdráulco del reacor es una descrpcón cas exaca de lo que sucede a nvel de dsrbucón de flujo en su neror, es necesaro que a la hora de realzarlo exsa connudad en el proceso para garanzar que los resulados de la evaluacón hdráulca, sean confables y perman conocer a cenca cera los facores hdrodnámcos que lo afecan. Con el propóso de que eso se cumplera fue necesaro monar un ssema de almenacón alerna que proporconara un caudal cas consane durane el empo que duró la prueba... Prueba de razadores. Para realzar el esudo hdráulco del reacor UASB, se monó una prueba de razadores (9). El procedmeno conssó en nyecar 4 gr de LCl dsuelo en 3 l de ácdo acéco al reacor (volumen 4 m 3 y un flujo de.5 l/s) por medo de una doss nsanánea correspondenes a,77 mgl + /L asumendo, según lo predcho eórcamene, que el reacor ene un predomno de mezcla complea. Se selecconó el LCl como razador porque el lo es un elemeno nere para las baceras meanogéncas a concenracones menores de g/l. Se adconó ml de ácdo nírco a las muesras, para preservarlas hasa su poseror análss (). Se deermno la concenracón de razador a la salda durane nervalos de empo guales ( h) por dos empos de resdenca eórcos. El méodo de análss ulzado para la deermnacón de L + fue el de especrofoomería de absorcón aómca. Tres condcones que se uveron en cuena por ser necesaras más no sufcenes para garanzar el éxo de la prueba fueron: operacón connua del reacor durane los 48h que duró la prueba, no hubo recrculacón de líqudo y caudal consane (.5L/s).. Meodología de cálculo Con los daos de concenracón de razador obendos, se realzó una sere de cálculos para obener las funcones y curvas de dsrbucón de flujos y empos de resdenca. Se deermnaron los valores de E(), F() y -F(), y sus respecvas funcones de dsrbucón admensonales E(θ), F(θ) y C(θ),. Esas funcones de dsrbucón se ulzaron para evaluar el po de flujo del reacor por medo de los sguenes modelos: Dspersón, Tanques en sere (9) y el modelo de Wolf y Resnck (963). Se evaluaron ambén parámeros de dseño como son la carga orgánca volumérca, la carga hdráulca volumérca y la velocdad superfcal promedo del fludo. Al comparar esos valores con los recomendados por la bblografía para ese po de reacores, se pudo comprobar el cumplmeno de dchas relacones y su conrbucón al dseño. El esudo se compleó con el valor del porcenaje de razador recuperado que se puede deermnar por medo de un balance de maeral para esa susanca. 3. Resulados y Dscusón 3. Curvas de dsrbucón Curva C(). La dsrbucón de la concenracón del razador en el efluene del reacor UASB se apreca en la Fgura 5.4.

3 Fgura. Dsrbucón de la concenracón del razador en el efluene del reacor UASB. C (mg L +/ L),,,8,6,4, Tempo (h) Tabla. Parámeros obendos para la curva de dsrbucón de concenracones de razador en el efluene del reacor. Parámeros Valor Varanza 3,7 Tempo de resdenca 4, eórco (h) varanza admensonal,37 Aunque la candad de daos obendos expermenalmene descrbe una endenca defnda de la curva de concenracones, s se huberan omado muesras en nervalos de empo menores, posblemene se habría aprecado una concenracón máxma de razador mayor que la que se observó. En la Fgura se puede aprecar que cumplr dos empos de resdenca eórcos (48 h) no fue sufcene para que alcanzara a salr la oaldad del razador, es decr, se observa una cola larga decrecene al fnal pero con una endenca muy lena a cero, lo que hace pensar que el empo de resdenca real del reacor es mucho mayor que el eórco calculado, debdo a facores de flujo que lo alejan de la dealdad como se analzará poserormene. Oro aspeco mporane a consderar es que la concenracón máxma de razador (,953 mg/l) se obene muy rápdamene y mucho anes de cumplrse dos empos de resdenca eórcos que era lo esperado según rabajos realzados por Avella (); Sn embargo ese valor a pesar de ser el máxmo, fue mucho menor que esperado eórcamene (,77 mg/l). Para los prmeros valores de empo, la concenracón de razador va aumenando progresvamene desde cero como es caracerísco de un reacor real que presena una combnacón de flujo psón y mezcla complea. Así msmo se puede observar que no solamene exse el pco de máxma concenracón, sno que después de haberse obendo una concenracón de,455 mg/l de razador en la hora 3, para la hora 4 ese valor se ncremena un poco creando oro pequeño pco que eórcamene da una dea de la presenca de corocrcuos. Curva E. La dsrbucón del empo en que sale cada elemeno de fludo del reacor es denomnada por Levenspel (999) como la funcón de dsrbucón de edad del efluene o curva E. S el caudal permanece consane, E() se puede defnr de la sguene manera(8): C () E () = = Cd () C C () La curva E ene como resrccón que el fludo solo enre y salga del reacor una vez (Avella, ). Fgura 3 Curva de dsrbucón de edades de razador a la salda del reacor UASB. E ( h - ),6,5,4,3,, Tempo (h) Curva F. La curva F se ulza para descrbr la concenracón acumulava de la susanca razadora a la salda ( mdendo la concenracón en el reacor en funcón de su concenracón ncal (C/Co)) (8). Para reacores con flujo no deal y cuando las concenracones esán dadas por un número fno de punos, el caudal es consane y los unos son guales, se ene que: F () = n = f = C C () En la Fgura 4 se apreca la represenacón gráfca de la dsrbucón del porcenaje de razador que ha saldo en un empo con respeco a la candad de razador que alcanzó a salr y no con respeco a la candad oal nyecada, y por eso el valor fnal de F() es. Es 3

4 mporane resalar que esa curva represena una dsrbucón y no un balance de maeral. Fgura 4. Dsrbucón de la fraccón de razador a la salda del reacor UASB F,8,6,4, Tempo(h) Como es lógco el comporameno de -F() es análogo al de la Fgura 4 Fgura 5 Dsrbucón del razador remanene en el reacor para cualquer empo. -F,,9,8,7,6,5,4,3,, Tempo (h) La forma de esa curva al gual que la de la Fgura 4 no dependen de las condcones de conorno, es decr, del po de flujo que predomne en el reacor sno más ben de los problemas hdráulcos, ales como corocrcuos, recrculacones o zonas mueras. 3. Análss Cualavo de la endenca de la curva de concenracón de razador. Los prncpales parámeros que se enen en cuena para el análss de la endenca de la curva son: = h: empo ncal desde que se aplca el razador hasa que aparece en el efluene. p = 5h: empo modal, empo para la presenacón de la máxma concenracón o = 4h: empo medo de reencón eórco. m =36h: empo medano, corresponde al paso del 5% del razador. c =.5h: empo en que la concenracón es mayor que Cp/. b = h: empo en que la concenracón es mayor que Cp/. C o : concenracón ncal de razador. C p =.953mg/L: concenracón máxma a la salda. Las relacones de esos empos con el empo eórco de resdenca srven para hacer un análss cualavo deallado de la endenca de la curva.(). Tabla 3. Relacones de empos expermenales con respeco al empo eórco para el análss de la endenca de la curva de dsrbucón de razador. m p c b. e = =.4 =.5 =.8 = 479 = R>.3 ndca corocrcuos. R= para flujo en psón. R= para flujo mezclado. R<, ndca corocrcuos. R> ndca acumulacones de la susanca razadora, las cuales abandonan lenamene a largando la rama descendene de la curva de concenracón. R, ndca el predomno de flujo mezclado. R y / o >,5, se puede afrmar que exse el predomno de flujo psón. Para un reacor compleamene mezclado esa relacón es,693 ó mayor. En el caso de flujo a psón se aproxmará a la razón del empo de nyeccón o / o y para el flujo mezclado será de orden,3. El valor de e es gual a para flujo psón y mayor que,3 para flujo mezclado. 3.3 Modelos maemácos para flujo real. Para el esudo de los dferenes modelos es convenene medr el empo θ en funcón del empo medo de resdenca, y cada una de las funcones de dsrbucón, en funcon deθ s son dvddas por m (9). m E() d = Ed () θ = (3. ) m C C (3) 3.3. Modelo de dspersón. El grado de dspersón del flujo, se puede cuanfcar por medo del coefcene de dspersón D y el 4

5 número de dspersón D/uL y la varanza(levenspel, 989). Un D/uL alo, sgnfca una dspersón rápda del razador, ndcando presenca de flujo mezclado, (D/uL>,). Un D/uL bajo, sgnfca una dspersón lena, (D/uL <,) Un D/uL =, sgnfca que no hay dspersón, por consguene predomna el flujo en psón. ( m) C C σ = (4) m C C σ σ θ = (5) m Cuando el grado de dspersón es grande, se ulza la sguene expresón. ( ul / D) σ θ D ul D ul e = ( / ) ( / ) ( ) (6) llevando a cabo un procedmeno eravo como lo recomenda (9), parendo de un valor semlla de.855, se obene un D/uL=.45 que se consdera grande ndcando que el flujo presena una marcada endenca a mezcla complea (dspersón grande). En la Fgura 6 se grafcaron superpuesas la curva de C(θ) para el reacor real y la curva de C(θ) según el modelo de dspersón; se apreca que la real esa mas dspersa que la predcha por el modelo. Esa dspersón se debe posblemene a que por el exceso de lodo que presena el reacor, dsmnuye el espaco dsponble para la crculacón del líqudo y aumena el proceso de mezcla que mplca una redsrbucón del líqudo, ya que por un número ndeermnado de veces durane el paso del flujo a ravés del reacor, se crean urbulencas que al aumenar hacen que el flujo sea aun mas dsperso y vceversa. Fgura 6 Comparacón de la curva de concenracón expermenal y el modelo de dspersón grande. C( ),7,4,,8,5,,9,6,3 Curva expermenal Curva según modelo,3,6,9,,5,8, /o 3.3. Modelo De Wolf Y Resnck. EL modelo propueso por Davd Wolf y Wllam Resnck (963) esà descro por la sguene expresón. F = e > ε (7) β(( ε)/ ) ( ) m ; El modelo da una prmera aproxmacón al po de flujo, analzando los valores expermenales que oma β y ε en la ecuacón que dependen de las caraceríscas hdráulcas que se hayan enconrado predomnanes para descrbr el comporameno del reacor. En ese caso los valores obendos para β y ε fueron y.65 respecvamene. Según la clasfcacón de Resnck y Wolf (963), Al ser β> y ε> el reacor en esudo presena predomno de mezcla con flujo psón La curva según el modelo se superpone con la curva de daos expermenales para observar el ajuse. Fgura 7 Comparacón de curva de fraccón remanene expermenal con la del modelo de Wolf y Resnkc. -F,,8,6,4, Curva según modelo Curva expermenal,,4,6,8,,4,6,8,,4 /o El modelo maemáco perme cuanfcar el porcenaje de flujo pson (P), Mezcla complea (M), y zonas mueras (m e ), que se presenan en la operacón normal del reacor a parr de parámeros como ϕ y Tanα para cuyo calculo se sgue el sguene procedmeno: Se grafcan los valores de la fraccón remanene expermenales (-F) en escala semlogarímca en funcón del empo admensonal (/ o ). 5

6 Fgura 8. Deermnacón de los parámeros anα y θ del modelo de Wolf y Resnck. log [-F],,,,4,6,8,,4,6,8, /o Se raza la línea angene en el puno donde la curva se empeza a volver vercal. Para razar la línea angene en el mejor puno, fue necesaro evaluar la endenca lneal de los úlmos valores y a parr del coefcene de correlacón, selecconar el puno en el que verdaderamene empeza a comporarse lnealmene la pare fnal de la curva. S esa línea empezara anes a volverse vercal el valor de anα sera menor porque aumenaría la dferenca enre los punos de core ( Y= y Y=,). Así msmo s se razara la línea angene en punos donde es más evdene la endenca vercal, el valor de anα podría aumenar demasado. En la Fgura 8 se apreca que la línea se empeza a volver vercal a parr de un valor de /o gual a,79. S se raza la angene en ese puno, se observa que el core con log(-f) = es,4 y el valor de core con log(-f) =,) es,7. De la Fgura 8 se halló un valor de θ gual a,46 y una anα de,74, con esos resulados pueden deermnarse los demás parámeros para el modelo de Wolf y Resnck, el porcenaje de mezcla complea, psón y zonas mueras en el neror del reacor, que se aprecan en la Tabla 5.. Tabla 4. Parámeros del modelo de Wolf y Resnck. Parámeros Valores θ,46 anα,74 P,7.m e,6 M,36 En el cálculo de los parámeros anerores se uvo en cuena la presenca de coro crcuos ndcados por la formacón de un pequeño pco poseror al pco ncal. El porcenaje de corocrcuos fue 36 % y se deermnó con la fraccón de área bajo la curva del prmer pco sobre el área oal. Como puede observarse exse un facor deermnane que aleja el flujo de la dealdad y es el porcenaje de zonas mueras que es consderablemene grande (6, %), ndcando que el razador ene una ala probabldad de quedarse arapado denro del reacor en un volumen que no es úl y que corresponde al espaco que no esa dsponble para el flujo de líqudo porque es ocupado por el exceso de lodo. Una vez mas confrmamos que el empo de resdenca expermenal es mucho mayor que el eórco y por eso el razador no alcanzó a salr en su oaldad. El flujo psón correspondene a un porcenaje de 7, %, puede esarse dando en el fondo donde la concenracón del lodo es mayor, sn embargo además del flujo psón, esa ala concenracón y la gran candad de maera nere conformada por el lodo muero acumulado y arena se convere en el mayor porcenaje de zonas mueras que ocasonan que pare del agua quede arapada emporalmene mpdendo el paso del razador haca la salda y por ende que el volumen úl dsmnuya en mas de un 5%. Los porcenajes cuanfcados por medo de ese modelo, revelan el predomno de mezcla complea debda prncpalmene a las burbujas de bogás que se forman en el lecho y a la urbulenca que se genera por el paso del líqudo a ravés del poco espaco dsponble Modelo De Tanques En Sere. Ese modelo supone que el reacor se puede represenar por varos anques de mezcla complea deales del msmo amaño en sere (9). S el número de anques es grande, el flujo será mas aproxmado a un flujo psón. Por el conraro, s el número de anques es pequeño, la respuesa se apara consderablemene de dcho flujo y se nclna mas haca mezcla complea (9). N ( N ) Nθ θ N θ e dθ σ θ = = (8) N! N ( ) de donde N 3. Como el número de reacores formado por la sere es muy pequeño, se deduce que el comporameno del UASB se aleja del de un reacor psón de flujo connuo. En la Fgura 9 se muesra la comparacón de la dsrbucón de edades del razador en el efluene enre el modelo de anques en sere y los valores expermenal. En cuano a la curva según el modelo, se apreca que es semejane a la 6

7 expermenal, sendo la del modelo mucho mas suave porque el pco de máxma concenracón aparece en un empo dos veces mayor que el de la curva expermenal en la que se observa un pco muy pronuncado para los prmeros valores. Fgura 9. Comparacón de las curvas de dsrbucón de edades del razador expermenales en el efluene del UASB y la del modelo de Tanques en Sere. E( ),5,,9,6,3 Flujo Real Modelo de anques en,3,6,9,,5,8, /o Los resulados obendos por los res modelos de flujo real, permen conclur que el reacor presena una gran endenca a comporarse hdráulcamene como mezcla complea según lo predcen eórcamene en sus esudos Lenga e al (988) lo que ndca que la meodología ulzada permó obener buenos resulados. 3.4 Balance de maeral para el razador. Para un elemeno de razador, el balance de masa esá dado por (): Enrada=Salda+ Acumulacón (9) Por medo de ese balance se llega a la ecuacón que represena el porcenaje de razador recuperado en cada hora. QC % recuperado = () CoVT los valores obendos se grafcan para observar la curva de endenca. Fgura. Porcenaje de razador Recuperado durane la prueba de razadores. % Recuperado y = -,73x +,738x -,88 R =, empo (h) La Fgura represena el balance de maeral para el razador e ndca el porcenaje que en realdad saló (correspondene a un 6% úncamene). Como se mosró anerormene, una concenracón exagerada de lodo provoca que el flujo denro del reacor no esé ben dsrbudo y que el razador no haya logrado salr en su oaldad durane las 48 horas que duró el esudo hdráulco, debdo a que esa susanca quedo reenda en algunas zonas de mayor concenracón de lodo. Según la ecuacón que represena endenca de la curva, se puede calcular que el razador podría ermnar de salr en aproxmadamene horas, correspondenes a 5 días que es un empo demasado largo y no ene sendo a la hora de evaluar la efcenca de un equpo. 3.5 Parámeros de dseño de un reacor UASB Carga orgánca volumérca. Para desechos ndusrales se usan cargas orgáncas volumércas límes de dseño de 5 a KgDQO/m 3 d (3). Q * S Lo = =,7 KgDQO/m 3 d () V T Es evdene que la carga orgánca volumérca acual es mucho menor que la que se podría alcanzar en condcones deales (lodo granular en concenracones normales). para lograr una carga orgánca ala, el caudal endría que ser muy alo y se correría el resgo de lavar el reacor por la excesva candad de lodo presene en el reacor. Smuláneamene de esa expresón se puede deducr que con una carga orgánca volumérca como la máxma recomendada por la bblografía ( KgDQO/m 3 d) y con un empo de resdenca an prolongado como el que se ene realmene se obendría una remocón de susrao hasa de veces la que se logra acualmene. 7

8 Carga hdráulca volumérca. Expermenalmene, se ha deermnado que la carga hdráulca volumérca no debe sobrepasar los 5 m 3 /dm 3 (3). 3 Q m Lh = = () 3 V m * d T El valor obendo es menor que el valor líme lo que ndca que la remocón se da lenamene debdo a problemas de flujo mas que al mecansmo de la dgesón anaeroba. El empo de reencón hdráulco en realdad es mayor que el eórco, ndcando que por ser la carga hdráulca demasado pequeña, el fludo permanece denro del reacor un empo exageradamene mayor que el esrcamene necesaro para que se de una remocón efcene. Se puede decr enonces que exse en el reacor un alo porcenaje de facores que afecan o reardan el flujo y por ello no se raa la candad de agua que se podría raar. Los facores menconados anerormene ndcan que el ssema esa sendo subulzado en cuesón de caudal y por ende, en carga hdráulca. Carga superfcal. Con el fn de prevenr el lavado, es necesara una asa de flujo ascendene más baja que la velocdad de sedmenacón del lodo. Se recomenda para el lodo granular, que el valor medo puede esar enre y 3 m/h, sendo en la pare baja del reacor menor o gual que m/h () Q Q H H Vs 4 = = =.66m / h A 4 V 4 = (3) T O Como se puede observa, esa Velocdad es muy baja comparada con la referenca. Para el lodo granular que se ene, podría ser mas ala y eso concde con la baja carga hdráulca. S la carga hdráulca aumenara hasa el máxmo valor (5m 3 /dm 3 ), la velocdad superfcal aumenaría como se muesra a connuacón. Vs =.83 m/ h Eso represenaría un aumeno del 8% en la velocdad, nclusve en el fondo del reacor. Debdo a la ala candad de lodo, se puede afrmar que el hecho de aumenar esa velocdad consuye un alo resgo para la operacón del reacor pues el lodo podría ser mpulsado por el líqudo hasa salr en el efluene, ocasonando el lavado del reacor. En ese caso, debdo a que se ene una ala candad de lodo, la velocdad no puede ser mayor pero s se qusera mejorar el rendmeno en la operacón, podría dsmnurse la concenracón de lodo para poder aumenar la velocdad superfcal hasa en un 8 %. Para la pare del reacor en que la concenracón de lodo es menor, la velocdad puede ser aun mucho mayor que el valor que se ene acualmene ( hasa y 3 m/h). Sn embargo ambén se debe ener en cuena que la carga hdráulca no debe ser muy ala para que el reacor pueda soporar mayores cargas orgáncas y se de una buena remocón según lo recomenda la bblografía. Ssema de almenacón. Para ulzar la capacdad de reencón del lodo adecuadamene, es mporane garanzar un conaco ópmo enre el lodo y el agua resdual, con el fn de prevenr la canalzacón del agua resdual a ravés del mano de lodos y evar la formacón de zonas mueras (5). La densdad de punos de almenacón depende ano del po de lodo, como de la emperaura (4). Como el reacor esá operando a una emperaura adecuada, consderamos que ese no era un facor lmane para la dsrbucón de la almenacón, sn embargo el po de lodo s lo es y por ello adopamos ese crero para hacer dcha evaluacón. El reacor cuena con un dsposvo a la enrada conformado por cuaro anllos de 7 orfcos cada uno, lo que suma en oal 8 orfcos encargados de dsrbur la almenacón en el reacor. S el área oal del reacor es 54 m, él numero de orfcos por undad de almenacón por undad de área A es gual a,5 Nº/m y su nverso /A es,9 m /Nº. Para un lodo granular como el que se ene y una carga orgánca volumérca de aproxmadamene,7 KgDQO/m 3 d, el valor de la relacon debera esar enre,5- según lo recomendan Hulshoff e al. (989) referencado por Arroyave e al, (4),es decr, el valor de la relacón debería ser menor según y para ello el número de orfcos dede ser. Idealmene el número de orfcos para cumplr las relacones eórcas debería ser de 54 a 8. Según lo dcho anerormene los problemas de dsrbucón de flujo y varacón de caudal a la salda revelados por el esudo hdráulco, se pueden presenar en pare, porque el reacor no cuena con la candad de orfcos de almenacón que debería ener y por ende la dsrbucón no es an efcene. Una buena dsrbucón del afluene puede afecar favorablemene el lecho del lodo homogenezando la concenracón de ST a medda que aumena la alura, es decr, podría hacer que la concenracón de lodo en cada sonda fuera consane conrarresando así las zonas mueras que se crean mas que odo en el prmer nvel por el apelmazameno del lodo. Una mala dsrbucón del flujo a la enrada además de provocar varacones de caudal, hace que el fludo 8

9 crcule en mayor candad por algunas zonas y en oras se rerace e nclusve se esanque. 4.Conclusones Exse un facor que aleja el flujo de la dealdad y es el porcenaje de zonas mueras que es consderablemene grande, lo que ndca que el razador ene una probabldad del 6% de rerazar su salda; rayendo como consecuenca que ése no alcance a salr en su oaldad durane la prueba y por consguene el esudo hdráulco esé lmado. Los modelos para flujo real y la endenca de la curva de concenracones hacen pensar que el reacor aún con problemas an grandes de flujo como son los corocrcuos y las zonas mueras, se compora más como mezcla complea que como psón. A pesar de que los res modelos ndcan la msma endenca del comporameno hdráulco del reacor, se observa que el modelo que mejor se ajusó fue el de Tanques en sere. Ese arrojó que el reacor real se puede represenar por medo de sólo res reacores deales de mezcla complea. De la evaluacón de los parámeros de dseño, se puede conclur que los problemas hdráulcos esán nvolucrados con aspecos como la mala dsrbucón del caudal a la enrada debda al exceso de lodo y al lmado ssema de almenacón. El efeco del dseño sobre el funconameno del reacor es proporconal al exceso de lodo. Es decr, los problemas hdráulcos se dsmnurían consderablemene s se opmzara la candad de lodo. la evaluacón de los parámeros de dseño menconados, revela que s se le hacen las mejoras correspondenes al caudal de almenacón podría aumenar hasa res veces más.() La meodología propuesa para evaluar hdráulcamene el reacor UASB permó obener resulados lógcos y confables; sn embargo e hecho de que el razador no salera en su oaldad lmo la prueba 5. Recomendacones Debdo al exceso de lodo presene en el reacor se recomenda exraer lodo para mejorar de esa forma, el funconameno hdráulco, la produccón de gas y evar la excesva perdda de SSV en el efluene. Una candad apropada de ese lodo con la acvdad que presena, permría el funconameno a alos caudales, velocdades de carga orgánca (CVO), dsmnuyendo así el empo de resdenca y aumenando la efcenca del proceso bológco. Una buena herramena para realzacón de una exraccón o purga de lodo sería deermnar la acvdad meanogénca específca (AME) en funcón de los SSV de cada uno de los sos de muesreo del reacor, lo que ndcaría de una forma mas clara la relacón enre la acvdad y el conendo de sóldos. Deermnando así la capa menos acva y por lo ano la zona más apa para la purga. Para un esudo hdráulco más compleo, se recomenda aplcar la meodología propuesa a cada zona para obener el perfl de flujo y compararlo con el comporameno global. Eso permría observar cual es la zona que apora mayores problemas hdráulcos al reacor. Para un buen desarrollo de la prueba de razadores, es necesaro además de selecconar correcamene el razador conar con la candad apropada y dar un empo consderablemene mayor que el eórco de resdenca para garanzar que odo el razador alcance a salr en su oaldad El razador se debe nyecar en un puno de mezcla a la enrada para evar que se esanque desde el prncpo en una zona donde no haya buena dsrbucón. Se recomenda hacer smuláneamene el muesreo y el análss de la susanca razadora para hacer un balance de maeral que perma conocer a cenca cera el nsane en que ermna de salr el razador y por ende hasa que puno se debe muesrear. La varacón del caudal a la enrada ampoco es favorable para el proceso. Se debe evar nerrupcones muy prolongadas en la almenacón para no desesablzar el flujo y obener un porcenaje de remocón sempre unforme. El número de boqullas a la enrada se podría duplcar para mejorar la dsrbucón del flujo a ravés de oda el área dsponble. A la vez una buena dsrbucón del flujo, ayudaría a homogenezar la concenracón de lodo en cada zona para evar apelmazamenos que generan zonas mueras. NOMENCLATURA C : Concenracón de razador en cualquer nsane, mg/l E: Edad del fludo a la salda m e : Fraccón de espacos mueros. M: Fraccón de flujo mezcla complea. P : Fraccón de flujo psón. Tanα : Pendene de la reca ajusada para un cclo (logarímco) de daos. ϕ : Fraccón del empo en el que el razador empeza a presenarse en el efluene del reacor. 9

10 θ: Tempo admensonal σ : Cuadrado de la amplud de la dsrbucón o varanza, h σ θ: Varanza admensonal. β: Parámero que ndca efcenca en el modelo de Resnck y Wolf ε: Parámero del modelo de Resnck y Wolf BIBLIOGRAFIA. Arroyave D, González M, (4). Evaluacón Del Comporameno Hdráulco Un Reacor UASB Ulzado Para El Traameno De Aguas Resduales. Medellín,. Tess de grado (Ingenero Químco) Unversdad Naconal de Colomba. Faculad de Mnas. Escuela de Procesos y Energía.. Mecalf And Eddy, (995). Ingenería de las aguas resduales. En :Traameno verdo y reulzacón. Mc Ed McGraw Hll Volumen. New York.. Soo M, Méndez R, Lema J, (993). Mehanogenc and non-mehanogenc acvy ess. Theorecal bass and expermenal se up. En: Waer Research. Volume 7, Number 8. Pp Souza E.M, (986) Crera for he ulzacon desgn and operaon of UASB reacors. En: Pos conference nernaonal semnar on anaerobc reamen n ropcal Counres, Sau Paul. Brazl. 4. Unversdad De Anoqua, (99). Manual de funconameno y puesa en marcha de los reacores UASB plana san pedro Avella G, (). Evaluacón del comporameno hdrodnámco de un reacor UASB y su nfluenca en la remocón de maera. Cal.Tess de grado (M.Sc. ngenería sanara y ambenal). Unversdad del Valle. Faculad de ngenería. Posgrado en ngenería sanara y ambenal. 3. Cherncharo C, Machado R, (997). Feasbly Of The UASB/Af Sysem for Domesc Sewage Treamen n Developng Counres. En: Waer Scence and Technology, Volume 38, Number 8-9. Pp Hulshoff L, Lenga G, (984). New Technologes for Anaerobc Wasewaer Treamen. En: Waer Scence and Technology, Volume 8, Number, p Hulshoff L, Lenga G, (988). Process desgn for varos ype of wase waer. Deparamen of Envromenal Technology. Wagenngen Agrculural Unversy. 6. Hulshoff P, (995). Anaerobc Wasewaer Treamen Technology wh Emphass o Upflow Anaerobc Sludge Bed (UASB) Reacor Sysems, Tecnología de Reacores Anaeróbcos. En Curso- Taller Inernaconal sobre Traameno Anaerobo de Aguas Resduales,. Unversdad del Valle, Sanago de Cal. 7. Feld J, (989). Posbldades y Poencal del Traameno Anaeróbco de Aguas Resduales con Énfass en el Ssema UASB. En Semnaro Inernaconal sobre Dgesón Anaeróbca - Elemenos de Dseño. Unversdad de los Andes, Bogoá. 8. Levenspel O, (999). Chemcal reacon engneerng. Deparamen of Chemcal engneerng Oregon sae Unversy, Jhon Wley and Sons.3 rd ed. New York NY. 9. Levenspel O, (98). Ingenería de las reaccones químcas. Ed Reveré S.A. ed. Barcelona... Mejía J.H, (999). Dseño, consruccón y evaluacón de un reacor UASB para el raameno de aguas resduales. Lma. Tess de grado (Ingenero Químco). Faculad de cencas y ecnología.