PROCESOS BIOLOGICOS EN INGENIERIA AMBIENTAL

Transcripción

1 PROCEO BIOOGICO EN INGENIERIA AMBIENTA TRABAJO PRÁCTICO N 5 Degradació de u efluete lácteo utilizado u filtro percolador operado e circuito cerrado. Determiació de las costates de degradabilidad. Miguel A. Isla y isadro G. eluy Noviembre de 204

2 . OBJETIVO: Obteció de costates de tratabilidad e u filtro percolador operado e circuito cerrado 2. FUNDAMENTO: os procesos aerobios de tratamieto de efluetes de biomasa soportada, como es el caso de los filtros percoladores, so utilizados para la remoció de la materia orgáica de aguas residuales. os filtros percoladores actuales ha avazado mucho e cuato al tipo de relleo y posibilidades de aplicació, siedo hoy alterativas muy iteresates para el tratamieto a bajo costo de efluetes domésticos e idustriales. El pricipio de fucioamieto de este proceso biológico cosiste e hacer circular el efluete a depurar a través de u lecho filtrate altamete permeable sobre el cual se desarrolla ua película biológica compuesta mayoritariamete por bacterias heterótrofas. Estos microorgaismos se alimeta de la materia orgáica soluble del efluete, utilizádola como fuete de carboo y eergía. os compoetes orgáicos so trasportados hacia el biofilm por difusió, sorció y aprisioamieto. a biodegradació es realizada mayoritariamete e codicioes aeróbicas, lo que se logra por aeració del lecho por tiro atural o mediate vetilació forzada. Como resultado de la remoció biológica de la materia orgáica la població microbiaa aumeta sobre el empaque del lecho, impidiedo la llegada del oxígeo y alimeto a los microorgaismos cercaos a la superficie. Por esta razó la biomasa se desarrolla e fase edógea, situació e dode se pierde la capacidad de adhesió al medio y so fácilmete removidos por el paso del líquido, desarrolládose uevamete la película. os pricipales factores que afecta este feómeo y por lo tato el fucioamieto de los filtros percoladores so la carga hidráulica y orgáica aplicadas. El estudio ciético de estos filtros fue ampliamete estudiado, siedo el modelo de Eckefelder uo de los más utilizados para predecir la performace de éstos equipos. E éste modelo, los distitos aspectos ciéticos que iterviee e el proceso so eglobados e u parámetro llamado costate de degradabilidad. E el presete trabajo se realizará esayos co el objetivo de obteer dicha costate para u efluete similar al proveiete de idustrias lácteas. 3. MATERIAE Y EQUIPO UTIIZADO: Filtro percolador compuesto por Batea, columa rellea co lecho filtrate, bomba recirculació. (Ver figura y Tabla ). Equipo de filtració al vacío, cosistete e Kitasato, bucher y trompa o bomba de vacío y Filtros de fibra de vidrio. olucioes para la determiació de la Demada Química de Oxígeo. Digestor de muestras. Espectrofotómetro.

3 Fig. : Filtro percolador a escala baco y sus compoetes. Datos del Filtro Valores Diámetro 0.3 m Altura.4 m uperficie específica 85 m 2 /m 3 Caudal (práctico) 0 /mi Tabla : parámetros del filtro y a utilizar e el Tp. 4. ECUACIONE Y ANÁII DE O DATO: A partir de la Figura, y teiedo e cueta experiecias previas realizadas e el Departameto de Medio Ambiete, (Isla et al, 20), se puede asumir que la que la cocetració de sustrato e la batea es uiforme (mezcla perfecta) y que toda la degradació biológica trascurre e el lecho relleo (velocidad de degradació e la batea = 0), el balace de DQO e estado o estacioario e la batea (figura 2) queda: d V F 2 ( ) : Cocetració de sustrato e la etrada al filtro, [mg O 2 /] 2: Cocetració de sustrato e la salida al filtro, [mg O 2 /] F: Caudal de reciclo, [/mi] V: Volume de la batea, []

4 Figura 2. Esquema para el balace e la batea Aplicado el modelo de Eckefelder (Metcalf & Eddy, 994: ), se tiee: 2 m ka exp K = costate de velocidad específica de degradació del sustrato (las uidades depede de las costates empíricas de ajuste) a : uperficie específica del lecho filtrate, [m 2 /m 3 ] : altura del lecho, [m] Λ: Carga idráulica, [/mi] y m: costates empíricas Defiiedo la costate de tratabilidad, k T, como: k T k m a a ecuació aterior queda: 2 kt exp Reemplazado e el balace y resolviedo:

5 d F k ( exp( ) ) V T d F kt (exp( ) ) V () t t d 0 0 F kt (exp( ) ) V F kt l (exp( ) ) t V 0 Ecuació que, para carga hidráulica costate, se puede escribir: F K t l ( ) o V siedo K exp kt 5. OPERATORIA Previo al trabajo práctico, el filtro se expuso a u efluete sitético similar al ecotrado e las idustrias lácteas, compuesto por g/ de leche e polvo y 0, g/ de fosfato de amoio. e realizó u seguimieto de la DQO, ua vez por día hasta que se observo ua dismiució de la misma. ) e vacía la batea del filtro y se carga co 80 del medio a esayar, aproximadamete 800 mg O 2 / de DQO ( mg leche e polvo/ de medio). e fija el caudal (Tabla ) y se deja recircular por 0-5 miutos. e extrae la primera muestra. 2) as muestras se toma e vasos de precipitado y se traslada al laboratorio, dode se filtra al vacío co filtro de itrato de celulosa, para separar los sólidos suspedidos y se le determia la DQO por duplicado al filtrado. 3) se tomara muestras a itervalos de,5 h. Ua vez obteido los valores se graficara el logaritmo de la DQO vs tiempo para la obteció de la costate de degradabilidad. 6. BIBIOGRAFIA: Bretwood Idustries. Diseñoy aplicació: Tricklig filters Isla M. A., urt A., Gómez A. (20). Obteció de costates de tratabilidad e u filtro percolador operado e circuito cerrado. Cogreso de Ciecias Ambietales-Copime.