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Pretratamiento de agua residual urbana mediante reactores anaerobios

Manuel Polo Sánchez

PASADO, PRESENTE Y FUTURO DE LAS AGUAS RESIDUALES

Día mundial del agua 2017

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I.- INTRODUCCIÓN

INNOVACIÓN, TECNOLOGÍAS EMERGENTES, VALORIZACIÓN RECURSOS

“PRETRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL URBANA MEDIANTE REACTORES ANAEROBIOS”

• 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)

TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS:

CO2 + H20

Efluente

Fango aerobio

45

10

45

100




• 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. 73 -85% de la DQO se transforma en biogás aprovechable. Bajo coste explotación.

TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS:

100

DBO⇢ BIOGAS

2 kg DQO en fango

15-25 kg DQO en efluente

73 -85


N,P

, NaO

H

Efluente Final

Decantador

primario

Reactor Biológico Decantador

secundario

Tamiz

Retorno de fangos

Aprovechamiento BiogasGasómetro Antorcha

Reactor

AnaerobioTanque

acondicionamiento

Fangos

AzufreAire

Agua a

reutilización

Lavado Biogás

Influente

Filtración

de arena

El reactor anaerobio como pretratamiento:



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II.- CARACTERÍSTICAS GENERALES



• Trabajan en tanto continuo, como en discontinuo

• Adecuados para DQO > 1.000 – 1.500 mg/l

• Costes operativos muy reducidos

• Bajos requerimientos de espacio

• Operación estable

• Permite recuperación de energía (biogás)

VENTAJAS DE LOS TRATAMIENTOS ANAEROBIOS:



• Inversión inicial superior a igualdad de carga orgánica

• Rendimientos óptimos a temperaturas altas 30-39 ºC (Tªmínima 20 ºC)

• Requiere tratamiento de olores

• Rendimientos en DQO menores que los fangos activados

• Nitrógeno y fósforo: no se eliminan

INCONVENIENTES DE LOS TRATAMIENTOS ANAEROBIOS:



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



• 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 desnitrificacióny eliminación de fósforo.

PRETRATAMIENTOS ANAEROBIOS:



III.- CASOS PRÁCTICOS



EMPLAZAMIENTO DEL PILOTAJE: EDAR de Jumilla

Mes DQO (mg(l) T (ºC)

Enero 1558 18,3

Febrero 1416 18,6

Marzo 1146 19,0

Abril 1521 21,0

Mayo 876 22,4

Junio 1310 27,3

Julio 1165 28,6

Agosto 1001 28,5

Septiembre 1594 27,4

Octubre 1568 27,4

Noviembre 879 23,5

Diciembre 1215 19,2



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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 deseparación 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

REACTOR BIOPAQ IC




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REACTOR BIOPAQ IC

Reactor Alta Capacidad2 Fases: Separación+ Recirculación interna

biogás

alta turbulencia =>Gran actividad fango

influente

baja turbulencia =>gran retención fango

efluenteseparador 2:fango-agua

Recirculación Interna

Cámara de mezcla

separador 1:gas-agua




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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



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REACTOR UASB DE MEMBRANA: AnMBR



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.



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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

Reactor UASB: Upflow Anaerobic Sludge Blanket




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Módulo Zenon ZW-10 (2 uds)

• Material: PVDF

• Area nominal: 0,93 m2

• 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 m3/h




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Equipos de control del reactor:

• 2 Termopares (en UASB y membranas)

• Presión transmembrana

• Presión interna

• Rotámetros caudal gas recirculado




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Contador de pulsos • Registro de datos



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IV.- CONCLUSIONES




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REACTOR BIOPAQ IC

Elevada carga orgánica: gran capacidad de tratamiento en espacio reducido

Se autorregula Autolavado de sólidos primarios en influente Bajo consumo de energía Rendimientos elevados:

Reducción DQO Total: 41,2%Reducción DQO soluble: 65,9%Biogás: 0.4-0.5 Nm3/Kg DQO eliminadaFango: 0.01-0.02 Kg MS / Kg DQOeliminada

VENTAJAS

DESVENTAJAS

Bajo TRH: baja degradación DQO particulada




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REACTOR AnMBR

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

VENTAJAS

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



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MUCHAS GRACIAS



Madrid, 22 de marzo de 2017

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