Pretratamiento de agua residual urbana mediante reactores anaerobios

Transcripción

1 PASADO, PRESENTE Y FUTURO DE LAS AGUAS RESIDUALES Pretratamiento de agua residual urbana mediante reactores anaerobios Día mundial del agua 2017 Manuel Polo Sánchez

2 I.- INTRODUCCIÓN PowerPoint Timesaver 2

3 TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS: Aerobios. Muy eficaces y robustos. Alto coste energético en la etapa de aireación. Alto coste tratamiento y gestión de fangos en exceso (60-70% de la materia orgánica eliminada se transforma en fango) CO 2 + H Efluente 45 Fango aerobio

4 TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS: Anaerobios. Crecimiento lento. Menos eficaces. Necesidad de aporte de calor o altos volúmenes de reactor. Menor generación de fangos (3-10% de la materia orgánica % de la DQO se transforma en biogás aprovechable. Bajo coste explotación. DBO BIOGAS kg DQO en fango kg DQO en efluente

5 El reactor anaerobio como pretratamiento: Gasómetro Antorcha Aprovechamiento Biogas Influente Tamiz N,P, NaOH Aire Azufre Lavado Biogás Filtración de arena Agua a reutilización Reactor Biológico Decantador secundario Decantador primario Reactor Tanque Anaerobio acondicionamiento Retorno de fangos Efluente Final Fangos

6 II.- CARACTERÍSTICAS GENERALES 6

7 VENTAJAS DE LOS TRATAMIENTOS ANAEROBIOS: Trabajan en tanto continuo, como en discontinuo Adecuados para DQO > mg/l Costes operativos muy reducidos Bajos requerimientos de espacio Operación estable Permite recuperación de energía (biogás)

8 INCONVENIENTES DE LOS TRATAMIENTOS ANAEROBIOS: Inversión inicial superior a igualdad de carga orgánica Rendimientos óptimos a temperaturas altas ºC (Tª mínima 20 ºC) Requiere tratamiento de olores Rendimientos en DQO menores que los fangos activados Nitrógeno y fósforo: no se eliminan

9 EVOLUCIÓN PROCESO ANAEROBIO PARA INFLUENTES DE BAJA CARGA: INVIABILIDAD PARA CALENTAR EL INFLUENTE ADAPTACIÓN DEL FANGO AL RANGO PSICRÓFILO DE TEMPERATURA (18 ± 2ºC) BUEN RENDIMIENTO EN ZONAS TEMPLADAS Y CÁLIDAS

10 PRETRATAMIENTOS ANAEROBIOS: Utilizan fango granular (elevada velocidad ascensional reactores de menor tamaño) Evitan el bulking y sobrecargas en los procesos aerobios posteriores Reducción de las balsas de aireación (60 80 %) Reducción de la producción de fango aerobio (70 90%) Ahorro energético por menor aporte de oxígeno (60 80%) Necesidad de by-pass de un pequeño % para desnitrificación y eliminación de fósforo.

11 III.- CASOS PRÁCTICOS

12 EMPLAZAMIENTO DEL PILOTAJE: EDAR de Jumilla Mes DQO (mg(l) T (ºC) Enero ,3 Febrero ,6 Marzo ,0 Abril ,0 Mayo ,4 Junio ,3 Julio ,6 Agosto ,5 Septiembre ,4 Octubre ,4 Noviembre ,5 Diciembre ,2

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14 REACTOR BIOPAQ IC 1. Alimentación de agua residual que entra al IC y se mezcla con el fango granular 2. Los compuestos orgánicos son convertidos en metano (BIOGAS) 3. El biogás es recogido en la etapa de separación inferior, generando un gaslift 4. El agua se eleva por el riser 5. El BIOGAS deja el reactor en el separador líquido/gas (desgasificador) 6. El agua retorno al sistema de distribución mediante el downer 7. El proceso de depuración continua en la parte superior mediante el afino final 8. El Biogás del segundo compartimento se captura y envía al desgasificador 9. El efluente depuradora sale del IC PowerPoint Timesaver 14

15 REACTOR BIOPAQ IC 2 Fases: Separación + Recirculación interna Reactor Alta Capacidad biogás separador 2: fango-agua efluente baja turbulencia => gran retención fango separador 1: gas-agua Recirculación Interna alta turbulencia => Gran actividad fango Cámara de mezcla influente PowerPoint Timesaver 15

16 REACTOR BIOPAQ IC Volumen total reactor: 60 litros TRH mínimo: 2 horas Caudal máximo: 30 litros/hora Inóculo: 50 litros de fango granular mesófilo procedente de industria papelera PowerPoint Timesaver 16

17 REACTOR UASB DE MEMBRANA: AnMBR PowerPoint Timesaver 17

18 Doble función de la membrana: Evita el lavado del reactor y baja higienización del efluente: retención de biomasa y patógenos mediante utilización de membranas. Evita el escape de sustancias de lenta biodegradabilidad por falta de TRH: recirculación desde zona de filtrado a reactor anaerobio.

19 Reactor UASB: Upflow Anaerobic Sludge Blanket Volumen útil: 284 litros Volumen zona de filtrado: 175 litros Caudal nominal: 20 litros/hora Inóculo: 7,48 Kg fango granular mesófilo procedente de industria cervecera (100 litros). Equipamiento auxiliar: bombas de alimentación, recirculación y retrolavado, compresores, sondas Tª, presión, medidor de biogás 19

20 Módulo Zenon ZW-10 (2 uds) Material: PVDF Area nominal: 0,93 m 2 Tamaño de poro: 0,045 micras Máxima presión transmembrana: 62 KPa Producción de permeado: 0,5 0,75 litros/minuto Caudal máximo de aireación: 3,6 m 3 /h PowerPoint Timesaver 20

21 Equipos de control del reactor: 2 Termopares (en UASB y membranas) Presión transmembrana Presión interna Rotámetros caudal gas recirculado PowerPoint Timesaver 21

22 Contador de pulsos Registro de datos PowerPoint Timesaver 22

23 IV.- CONCLUSIONES PowerPoint Timesaver 23

24 REACTOR BIOPAQ IC VENTAJAS Elevada carga orgánica: gran capacidad de tratamiento en espacio reducido Se autorregula Autolavado de sólidos primarios en influente Bajo consumo de energía Rendimientos elevados: DESVENTAJAS Reducción DQO Total: 41,2% Reducción DQO soluble: 65,9% Biogás: Nm 3 /Kg DQO eliminada Fango: Kg MS / Kg DQOeliminada Bajo TRH: baja degradación DQO particulada PowerPoint Timesaver 24

25 REACTOR AnMBR VENTAJAS Mayor TRC permite degradación de sólidos y sustancias con baja biodegradabilidad Mayor producción de biogás al eliminar mayor cantidad de DQO Efluente de gran calidad con DQO en torno a 150 mg/l y libre de sólidos Mayor rendimiento: 75 95% DQO total DESVENTAJAS Mayor necesidad de espacio por alto TRH ( 8 horas) Mayor susceptibilidad ante sobrecargas Mayor necesidad de automatización y equipamiento para filtrado Mayor consumo energético Necesidad de purgas desde la zona de membranas PowerPoint Timesaver 25

26 MUCHAS GRACIAS 26

27 Madrid, 22 de marzo de 2017