Presentacin de PowerPoint

REACTORES UASBDISEO DE REACTORES UASB:

efluente

afluente

gas

Capa de lodo

Manto de lodo

Deflector de gases

Separador

En la zona inferior se desarrolla una capa de lodo concentrado (4-10%) con buenas caractersticas de sedimentacin.Sobre esa capa se desarrolla una zona de crecimiento bacteriano ms disperso (manto de lodos) en el que los slidos presentan velocidades de sedimentacin ms bajas. La concentracin de lodo en esa zona es 1.5-3%

El sistema es auto mezclado por el mov. ascendente de las burbujas de gas y del flujo de lquido a travs del reactor.En la zona superior hay un separador de gases-slido-lquido, que ayuda a retener el lodo dentro del reactor.

Sobre el separador se ubica el sedimentador donde el lodo sedimenta y vuelve al compartimiento de digestin.En general qc > 30 das, por lo que el lodo excedente descartado ya se encontrar estabilizado.

REACTORES UASBSe deben garantizar bajas velocidades en los compartimientos de digestin y sedimentacin para retener la biomasa en el sistema (Asup. para asegurar esas vel.)

Para favorecer la sedimentacin del lodo en la cmara de sedimentacin puede ser necesario aumentar el Asup. (para reducir la velocidad del flujo).

Se deben asegurar las velocidades admisibles para todo el rango de caudales afluentes.

Forma de los reactores: circulares o rectangulares con Asup. uniforme o variableConsideraciones generales:

REACTORES UASBCarga orgnica volumtrica:COV = Q.S/V COV < 15 kgDQO/m3.d

Con:COV = carga orgnica volumtrica (kgDQO/m3.d)Q = caudal afluente (m3/d)S = concentracin de sustrato afluente (kgDQO/m3)V = volumen del reactor (m3)

Cuando se tratan lquidos domsticos la carga orgnica no es el factor limitante, ya que en general < 2.5-3 kgDQO/m3.d.

Carga hidrulica volumtrica: CHV = Q/V = 1/TDH CHV < 5 m3/m3.d (TDH>4.8 hs)Con:CHV = carga hidrulica volumtrica (m3 /m3.d)Q = caudal afluente (m3/d)V = volumen del reactor (m3)TDH = tiempo de retencin hidrulico (d)Criterios de proyecto:

REACTORES UASBObservaciones:

Si se disea con TDH menores puede producirse la prdida excesiva de biomasa del sistema, con la reduccin de qc.La temperatura influye en la velocidad del proceso de digestin, por lo que se limita TDH segn la temperatura:Temp.del lquido (C)TDH med. (Qm)TDH mn (Qmx)16-1920-26>26> 10-14 hs> 6-9 hs> 6 hs> 7-9 hs> 4-6 hs> 4 hsQmx es el que se da durante un tiempo mx.4-6 hs por daSegn la concentracin de sustrato del afluente, el criterio de diseo limitante ser por: CHV S < 2500 mgDQO/l COV S > 2500 mgDQO/l

V(m3)S(mgDQO/l)2500Q/CHVQ.S/COV

REACTORES UASBCarga biolgica (carga de lodo): CB = Q.S/M Con:CB = carga biolgica (kgDQO/kgSSV.d)Q = caudal afluente (m3/d)S = concentracin de sustrato afluente (kgDQO/m3)M = masa de microorg. en el reactor (kgSSV/m3)

Es la MO aplicada diaramente al reactor por unidad de biomasa presente. La carga biolgica mxima depende de la actividad metanognica del lodo.

En la partida de reactores anaerobios CB ser baja, del orden de 0.05-0.15 kgDQO/kgSSV.d, y se ir aumentando gradualmente. Durante la operacin en rgimen se pueden alcanzar valores de CB = 2 kgDQO/kgSSV.d

REACTORES UASBQv (m/h)mediomximopico0.5-0.70.9-1.1< 1.5Los picos tendrn una duracin mxima de 2-4 hs por daPara mayores cargas orgnicas (5-6 kgDQO/m3.d):

Si el reactor opera con un lodo tipo floculento v 0.5-0.7 m/h y para picos v 1.5-2 m/hSi opera con lodo tipo granular se admitir v < 10m/hVelocidad superficial del flujo: v = Q/A = H/TDH

Con: v = velocidad ascencional (m/h)A = rea superficial (m2)H = altura del reactor (m)

Corresponde a la zona de digestin y el valor mximo depende de las caractersticas del lodo presente y de las cargas aplicadas. Para lquidos domsticos:

REACTORES UASBDistribucin del afluente:

Se debe distribuir el sustrato afluente en forma uniforme en la parte inferior del reactor, evitando cortocircuitos a travs de la capa inferior de lodo.

Esto es fundamental cuando se tratan lquidos domsticos o la temperatura de operacin es baja ya que la produccin de gas no es suficiete como para lograr la mezcla adecuada.

El sistema se disea a partir de un canal de distribucin ubicado en la parte superior, que distribuye el afluente a travs de tubos que descargan el lquido en la zona inferior del reactor.

A continuacin se vern los parmetros de diseo para cada uno de los componentes del sistema (canaletas y tubos de distribucin).

REACTORES UASBEsquemas para tanque circular o rectangular:

REACTORES UASBEsquemas para tanque circular o rectangular:

REACTORES UASBCanaleta de distribucin:

La canaleta de distribucin se ubica en la zona superior del reactor y alimenta los tubos de distribucin. Conviene que la canaleta se divida en compartimientos, en cada uno de los cuales se ubique un tubo de distribucin (mejor respuesta frente a obstrucciones)

REACTORES UASBTubos de distribucin:

- f 75-100mm por obstrucciones- velocidad < 0.2 m/s para evitar ingreso de aire al reactor- en la zona inferior se busca tener una velocidad mayor para favorecer la mezcla y evitar sedimentaciones en la zona cercana: f 40-50mm

- nmero de tubos: se determina en funcin del A del reactor y del rea de influencia de cada distribuidor (Ad).Nd = A / Adpara lquidos domsticos se puede asumir Ad = 1.5-3 m2

REACTORES UASBSeparador de gases, slidos y lquidos:

Separacin de gases:

Las dimensiones deben ser tales que permitan la formacin de un rea de interfase lquido-gas suficiente para permitir la liberacin del gas generado. El gas, al liberarse, deber vencer la capa de espumas pero sin arrastrar partculas de lodo hacia las tuberas de salida de gas.

Tgas = Qgas / Ai

Con: Tgas = tasa de liberacin de gas (m3/m2.h)Qgas = produccin esperada de gas (m3/h)Ai = rea de la interfase lquido-gas (m2)

Se recomiendan valores de Tgas 1-3 m3/m2.h, por lo que determinando Qgas se puede obtener el rea de interfase.

REACTORES UASBSeparador de gases, slidos y lquidos:

Separacin de slidos:

Sedimentador:profundidad de la cmara de sedimentacin 1.5-2 mtasade aplicacin superficial y tiempo de retencin segn:

paredes del sedimentador sern inclinadas (>45)

Se instalarn deflectores debajo de las aberturas de ingreso al sedimentador (sobresaliendo 10-15 cm) para evitar ingreso de gases. La velocidad en las aberturas ser menor a: 2-2.3 m/h (Qm), 4-4.2 m/h (Qmx), 5.5-6 m/h (Qpico)QVs (m/h)mediomximopico (2-4hs)0.6 - 0.8< 1.2< 1.6TDH (h)1.5 - 2> 1> 0.6

REACTORES UASBSeparador de gases, slidos y lquidos:

Recoleccin del efluente:Estructura de salida mediante vertederos o tubos perforados sumergidos, con tabique para evitar salida de espumas.

Alturas parciales del reactor:

H cmara digestin = 2.5-3.5 mH cmara sedimentacin = 1.5-2 m

Eficiencia:

Puede esperarse rendimientos de entre 50-70% para remocin de DQO. En base a datos experimentales se estimaron:EDQO = 100 (1 - 0.68 x TDH-0.35)EDBO = 100 (1 - 0.7 x TDH-0.50)ESS = 250/TDH + 10

REACTORES UASBSistema de descarte de lodo:

En forma peridica se realiza la purga del lodo en exceso presente en el reactor, y del material inerte sedimentado en el fondo de la unidad. Se colocan dos puntos de purga (tuberas de f > 100mm): - junto al fondo del reactor- 1-1.5 m encima del fondo

FILTROS ANAEROBIOSDISEO DE FILTROS ANAEROBIOS:tratamiento complementario para efluentes fosas spticasprof. til: 1.80 mdim.: 0.95 - 5.40 mancho: 0.85 - 5.40 mvol. til mn.: 1.25 m3H medio soporte: 1.2mfalso fondo:60cm sobre fondo salida del efluente: mantener nivel de lquido mnimo de 30 cm sobre el lecho

Configuracin norma brasilera ABNT 1982 (NBR 7229/82):

FILTROS ANAEROBIOSMedio soporte:

Debe promover la uniformizacin del flujo en el reactor, mejorar el contacto entre el lquido afluente y los slidos biolgicos en el reactor, permitir acumulacin de gran cantidad de biomasa (>qc) y actuar como barrera fsica evitando la salida de slidos con el efluente.

Tipos de material: cuarzo, granito, bloques cermicos o de PVC, esferas de polietileno, bambu, etc, de granulometra uniforme con dimetros de 4-7 cm.Requisitoestructuralmente resistente biolgica y qumicamente inerteObjetivosoportar peso propio + slidos biolgicosque no haya reacciones e/lecho y microorg.alta rea especficaadherencia de > cantidad de slidos biolg.elevada porosidadforma no achatada o lisabajo costoreducir posibilidad de colmatacingarantizar porosidad elevadaviabilizar el proceso (pto.vista econmico)

FILTROS ANAEROBIOSParmetros de diseo:Tiempo de retencin hidrulica: De acuerdo a la norma ABNT:

En general se disean en funcin del TDH, salvo que se trate de un lquido muy concentrado, en cuyo caso se disear en funcin de la carga orgnica

Carga orgnica: se limita a un valor mximo de 16 kgDQO/m3.d, pero en general se trabaja no superando los 12 kgDQO/m3.d

Velocidad superficial: se limita a valores inferiores de 1.0 m/h de modo de evitar el arrastre de slidos con el efluente.

Q (l/d)

15-25C< 15001501 - 30003001 - 450010.920.834501 - 60000.756001 - 75007501 - 9000> 90000.670.580.50