Soluciones avanzadas para el tratamiento de aguas residuales e industriales Utilización de Bioportadores

Transcripción

1 Soluciones avanzadas para el tratamiento de aguas residuales e industriales Utilización de Bioportadores

2 Extensivos Lagunas de estabilización Cultivo Fijo Intensivos Cultivos en suspensión Bajo coste de operación Manejo fácil Baja calidad del efluente Problemas operativos (olores) Proceso de manejo simple Poco espacio Resistencia a fluctuaciones de carga (Aguas industriales) Baja calidad del efluente Problemas operativos (olores, bloqueos) Buena capacidad de tratamiento Mayor necesidad de espacio Menor resistencia a cambios de carga Proceso más complicado

3 La particular Tecnología AGAR Attached Growth Airlift Reactor Sedimentador FAR Tratamiento Lodos Moderno desarrollo portadores de biomasa Mayor área de contacto Único sistema de aireación Simulación bajo Software Proceso patentado

4 Material: HDPE (virgen o reciclado) Tamaño: 12 mm. Área (efectiva): 650 m²/m³ de portador Geometría: Superficie externa muy abierta

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6 Ventajas del proceso AGAR Pocas necesidades de espacio Attached Growth Airlift Reactor Tanto para nuevas como para ampliaciones Costes efectivos (Capitalizacion & Operacion) Menor necesidad de obra civil Rápida ejecución del proceso Bajos costos de mantenimiento (personal y energía) Flexibilidad & Posibilidad de ampliación. Mejora fácilmente las plantas existentes Ampliación gradual ajustada a las necesidades Resistencia a los picos de carga

7 Estabilidad & Duración Mejor resistencia a los choques hidráulicos Menor tiempo de recuperación después de sobrecargas Mejoras medioambientales Uso de materiales reciclados Menor uso de espacio

8 Como un único proceso (MBBR) Combinado con lodos activados (IFAS) El diseño de ejecuta basándose en: Características del agua residual Requerimientos de vertido Espacio disponible Tratamientos ya existentes (para ampliaciones)

9 MBBR: Bio reactor de portadores agitados Agua Residual Efluente Etapa Aerobica Nº 1 Etapa Aerobica Nº 2 Clarificador/DAF/Filtr o Tratamiento de Lodos

10 Menor necesidad de espacio Apropiado para aplicaciones de elevada carga Fácil manejo Bajo costo No necesita recirculación de lodos Puede se aplicado tanto para eliminar compuestos orgánicos Carbonáceos como N orgánico y amoniacal.

11 Configuración MBBR: Mejora de sistemas existentes Laguna oxidación Embalse Eliminación DBO y nitrificación Problemas Necesidad de aumentar la laguna de oxidación para mejorar la calidad del efluente (DBO & Nitrógeno) Solución Colocar una unidad de MBBR para eliminar la DBO y realizar la nitrificación

12 Configuración MBBR: Ampliación sistema de Lodos activados Reducción de carga Problema Sistema de Lodos activados sobresaturado RBC o filtro percolador Solución Colocación de una unidad MBBR para reducir la carga

13 Europaper Italia, 2005 Solución AGAR Configuración MBBR

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15 Configuración AGAR FFAST Fixed Film Activate Sludge Treatment FFAST: Fixed Film Followed by Activated Sludge Agua Residual FAR Etapa nº 1 Desbaste Etapa nº 2 Lodos Activados CLARIFICADOR SECUNDARIO Efluente Tratamiento Lodos

16 Configuración FFAST - Ventajas Fixed Film Activate Sludge Treatment Capacidad de ampliar plantas existentes de lodos activados o plantas de medio tamaño Ideal para cargas de alto contenido orgánico o caudales variables de entrada Efluentes de elevada calidad. Lodos de buenas propiedades. Costos competitivos & menor necesidad de espacio. Fácil y rápida ejecución del proyecto de mejora o implantación.

17 Configuración FFAST Capacidad de expansión Tratamiento Lodos FAR FAR Problema Necesidad de ampliar una planta existente de lodos activados para tratar mayor carga orgánica Solución Aportar portadores de biomasas para eliminar la DBO soluble

18 Configuración FFAST Agregando un factor de solidez Tratamiento Lodos FAR Problema Plantas de flujo inestable (choques hidráulico o tóxicos) FAR Solución Población microbiana específica Creación de un amortiguador Rápida recuperación después del choque

19 Ideal para ampliaciones de depuradoras Simultanea eliminación de DBO5 y Nitrógeno por las dos poblaciones co-existentes: - Heterotrofos en los lodos activados - Autotrofos en los portadores de biomasa Diseño flexible para su aplicación a cualquier proceso: BARDENPHO, MLE (Etinger), UCT, etc. Ejecución muy rápida y con poca obra civil

20 Configuración AGAR - IFAS Agua Residual Agitador Recirculación Interna Efluente CLARIFICADOR Tratamiento Lodos Etapa Anóxica Etapa Aerobia Etapa Aerobia

21 Proceso de Nitrificación Bacterias quimiolitoautótrofas (son aeróbicas) emplean el carbono inorgánico como fuente para síntesis celular y el nitrógeno inorgánico para obtener energía. Etapa I: nitrosomonas NH ,5 O 2 NO H + + H 2 O Etapa II: nitrobacter NO ,5 O 2 NO 3 - Reacción Global: NH O 2 NO H + + H 2 O

22 Reacción de síntesis de los microorganismos (aut (autótrofos) trofos) Uso de nutrientes para síntesis de biomasa, utiliza CO 2 como fuente de carbono mas una fracción del Amonio contenida en el agua residual para la formación de tejido celular: 4 CO 2 + HCO NH 4+ + H 2 0 C 5 H 7 NO O 2 En consecuencia la reacción global que resume los procesos anabólicos y catabólicos de la nitrificación se resume en la siguiente ecuación general: 4 CO 2 + HCO NH O 2 C 5 H 7 NO NO H 2 O + 42 H +

23 Proceso de Desnitrificación El nitrato y el nitrito son utilizados por organismos desnitrificantes. Son bacterias facultativas, con posibilidad de emplear oxígeno o nitrato y nitrito como aceptor final de electrones. La producción energética (ATP) a partir de oxigeno es mas sencilla. Cuando hay oxígeno como aceptor de electrones, los microorganismos tendrán preferencia hacia éste frente al nitrito y nitrato, mientras que en ausencia de oxígeno los microorganismos tendrán preferencia sobre el nitrito y el nitrato antes que sobre el sulfato disponible.

24 Proceso de Desnitrificación El oxígeno es responsable de la supresión de la síntesis de enzimas para el proceso de desnitrificación. Independientemente de lo expresado, para este sistema en particular en el cual la concentración de sulfatos es elevada, deberán los proyecto prever la posible incorporación de un mínimo de oxigeno que garantice ante la falta de nitrato el no uso del sulfato como aceptor de electrones. 6 NO CH 3 OH 3 N CO OH OH -

25 Monclova WWTP (58,000 m3/d) Mexico, 2006 Solución AGAR (Ampliación) Configuración IFAS

26 Ejemplo de estudio Aguas municipales de Marines, España, 2007 Antes Efluente secundario Después: 91/271/EEC

27 Ejemplo de estudio Aguas municipales de Marines, España, 2007 Ampliación de la capacidad de la planta (50%) Mejora de la calidad (eliminación de Nitrógeno y Fósforo) Mínimo tiempo de parada. Ampliación completada en 5 días Parámetros Condición Valor actual (media) BOD 5 < STS NT NH 4 -N PT DQO NO 3 -N < 25 < 15 < 10 <

28 Instalaciones diversas Municipales: Nuevas Ampliaciones Industriales: Alimentos y bebidas Pulpa & Papel Piscifactorías Petróleo & Gas

29 DO K DO + DO q COD,bf = q m,cod,sp x x bscod K s2,cod, sp + bscod Donde: q, COD,bf = COD tasa remoción sobre el biofilm,, g COD / m2/ dia q m,cod,sp = Maxima tasa remoción a la mayor concentración en bscod, g COD / m2/ day DO = Dissolved Oxygen in aeration tank, mg/l K DO = Valor medio de Oxygeno disuelto para la media de tasa de remocion, mg/l bscod = COD degradable en el tanque efluente,, mg/l K s2,cod,sp = Valor de la COD correspondiente al 50% de la Maxima tasa de remoción, mg/l (constante( empirica)

30 DO=3.0 mg/l Temp.=25 C HRT= 6.0 hours Influent rbcodf = 1,400 mg/l Veloc Remoc =16.0 gcod/m 2 / d Effluent rbcodf = 100 mg/l 50% portadores Para mover portadores el caudal de aire min = 1.5 Nm 3 / m 2 de reactor.

31 DO=3.0 mg/l Temp.=25 C Veloc Remoc 1= 24.1 gcod/m 2 /d TR= 6.0 hours Influent rbcodf = 1,400 mg/l Veloc Remoc 2= 9.35 gcod/m 2 /d Efluent rbcodf = 42 mg/l 50% FR

32 Veloc remoc 1= 25.5 gcod/m 2 /d DO=3.0 mg/l Temp.=25 C TR= 6.0 hours Influent rbcodf = 1,400 mg/l Veloc remoc 2= 19.9 gcod/m 2 /d Veloc remoc 3= 5.4 gcod/m 2 /d Efluente rbcodf = 24 mg/l 50% FR

33 NITROSOMONAS Y NITROBACTER Ambas flotan y se mueven pasivamente en el reactor con las corrientes de agua, cuando no encuentran o disponen de su fuente de alimentación (energía) Su función (transformar nitritos a nitratos y amoniaco a nitritos respectivamente) se logra de manera eficaz cuando se encuentran fijas a un sustrato sólido como la grava, diversos materiales filtrantes, cerámicas o bioesferas. Son muy susceptibles al sulfuro de hidrógeno, y a la luz. Así como ambos tipos de bacterias comparten características ya mencionadas, existen igual diferencias importantes entre ellas: Las Nitrobacterias carecen de la habilidad para permanecer en estado de latencia, cuando no encuentran su fuente de alimentación o energía, por lo que cuando padecen hambre mueren. En contraposición, las nitrosomonas si entran en estado de latencia cuando carecen de su fuente de energía. Las Nitrobacterias pueden utilizar además de nitritos otras fuentes de energía, como los hidrocarburos o desechos orgánicos. Está característica explica porque no entran en estado de latencia, ya que constantemente encuentran recursos energéticos. En contraste las Nitrosomonas son totalmente dependientes de la presencia de amoniaco. Las Nitrosomonas son muy eficientes en la oxidación de amoniaco a nitritos, mientras que las Nitrobacterias no lo son para transformar nitritos a nitratos.

34 NITROSOMONAS Y NITROBACTER Cuando se inicia un acuario nuevo, sin la adición de bacterias nitrificantes, los niveles de amoniaco inician su ascenso tan pronto como en 24 a 48 horas y llegan a su pico máximo aproximadamente al décimo día. Gracias a la eficiente acción de las bacterias Nitrosomonas, los niveles de este compuesto disminuyen rápidamente. A medida que disminuye la concentración de amoniaco, los niveles de nitritos se incrementan en forma acelerada y continúan su ascenso por varios días, en ocasiones alcanzan niveles tan altos como 20 partes por millón (ppm). Una vez que los nitritos llegan a su pico máximo, permanecen elevados durante varios días y posteriormente cerca del día 30 de ciclado, comienza a disminuir lenta, gradual y progresivamente. Se requiere de varias semanas, y en ocasiones meses, para que los nitritos lleguen a 0 ppm, debido sin duda, a algunas de las características biológicas de Nitrobacter y su relativa baja eficacia para oxidar nitritos y a la capacidad de usar otros sustratos diferentes a los nitritos como fuente de alimentación o energía.