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PROCESO ANAEROBIO

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by

martha may villarreal

on 26 November 2013

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Transcript of PROCESO ANAEROBIO

PROCESO ANAEROBIO
UNIVERSIDAD DE QUINTANA ROO


Resumen evolutivo de los sistemas anaerobios.
División de Ciencias E Ingeniería

Operaciones Unitarias II

Realizado por:

Misael castillo Xihun
Martha May Villarreal.

El proceso anaerobio busca depurar la materia orgánica y las aguas residuales, mediante procesos de transformación en ausencia de oxígeno, produciendo biogás.
El biogás obtenido posee un alto contenido en metano, y puede ser usado para la producción de energía. (AMBIENTALIA: soluciones ambientales)

El tratamiento anaerobio se caracteriza por la producción del denominado “biogás”, formado fundamentalmente por metano (60-80%) y dióxido de carbono (40-20%). Además, solo una pequeña parte de la DQO tratada (5-10%) se utiliza para formar nuevas bacterias, frente al 50-70% de un proceso aerobio.
En la actualidad, se reconoce que la baja eficiencia de estos sistemas se relaciona con un pobre contacto entre la masa bacteriana presente y el material suspendido y disuelto (van Haandel, 1994). A partir de la década de los años 70 fue plenamente reconocida la importancia del contacto entre el lodo y el sustrato, lo cual permitió el desarrollo de nuevas configuraciones de reactores y demostró que estos procesos pueden alcanzar eficiencias de remoción de materia orgánica comparables con las de los procesos aerobios.
En términos generales, se registran tres generaciones de reactores anaerobios, las cuales se caracterizan porque en cada generación se reduce el tiempo de retención hidráulico (TRH) y mejora el contacto entre el lodo y el sustrato, lo cual significa menores volúmenes de reactor, costos más bajos, sistemas más estables y de más fácil operación (Díaz-Báez, 2002; van Haandel, 1994):

Reactores de primera generación
el tiempo de retención celular es igual al TRH, por lo que se requieren TRH muy altos, existe un contacto inadecuado entre la biomasa y la materia orgánica - Lagunas Anaerobias, Tanque Séptico, Tanque
Imhoff.

Reactores de segunda generación
se caracterizan por el hecho de que tienen mecanismos para retención de los lodos, independizando el tiempo de retención celular del TRH. Los dos mecanismos más aplicados son a) inmovilización del lodo por adhesión a material sólido - Filtros anaerobios de flujo ascendente y descendente; b) separación líquido-sólido del efluente, con el retorno de los sólidos separados al reactor - UASB, el cual usa un sedimentador interno.
Reactores de tercera generación
para optimizar el contacto entre el sustratoy la biomasa, esta se adhirió con partículas de arena , alúmina o plástico, las cuales se expanden - Reactores de lecho fluidizado o expandido.
Reactores
Reactores anaerobios: tipos y características

Es el digestor anaerobio más simple. Viene a ser un cultivo microbiano continuo, con una entrada continua de medio y una salida continua de residuos (agua tratada) y exceso de biomasa.
REACTORES CON LA BIOMASA NO UNIDA A SOPORTE
Reactor de mezcla completa (CSTR)

Tratamiento Anaerobio de Aguas Residuales
concepto:
REACTORES CON LA BIOMASA UNIDA A UN SOPORTE:

En ellos la biomasa se encuentra inmovilizada en, o alrededor de, partículas o superficies inertes formando biopelículas.

Reactor de contacto (ACP).
Se trata de un reactor de mezcla completa y un posterior decantador para separar sólidos de líquidos, lo que permite reciclado de parte de la biomasa.
Reactor anaerobio por lotes en serie (ASBR)
Tanto la alimentación como la decantación tienen lugar por lotes en series discontinuas en un único reactor. La secuencia cíclica incluye cuatro etapas: alimentación, reacción, sedimentación y vaciado.
Reactor anaerobio de flujo ascendente con lecho/manto de lodos (UASB)
La innovación técnica de este tipo de reactores reside en un dispositivo situado en la parte superior del reactor (separador de tres fases- GSS) que permite separar internamente la biomasa, el efluente tratado y el biogás. Con ello se consigue acumular grandes cantidades de biomasa - muy activa - que adopta la estructura de gránulos compactos con una elevada capacidad de sedimentación. Es el más extendido a escala industrial.
Reactor anaerobio con deflectores (ABR)
Conceptualmente se podría considerar como una serie de reactores UASB conectados en serie. Está formado por un único tanque con una serie de deflectores o paneles internos verticales que fuerzan el paso del agua entre ellos.
Balance comparativo de los procesos aerobios y anaerobios
Filtros anaerobios (AF)
La biomasa se encuentra unida a un medio inerte o atrapada en él. El afluente atraviesa el reactor con flujo vertical, bien ascendente o descendente. El tamaño de dichas partículas es relativamente grande y su tasa de colonización por parte de las bacterias depende de la rugosidad, porosidad, tamaño de poro, etc.
Biodiscos (ARBC)
En los RBC los microorganismos están unidos a un soporte ligero formando una película. El soporte, constituido por una serie de discos paralelos, se encuentra casi totalmente sumergido y gira lentamente sobre un eje horizontal dentro del tanque cerrado por el que fluye el medio a tratar.
Digestion Anaerobia
Reactores de contacto con soporte (CASBER)
Estos reactores son, en esencia, idénticos a los sistemas de contacto pero con la incorporación de un medio inerte en el reactor. La cantidad de material soporte es pequeña, sus dimensiones también lo son y tienen baja velocidad de sedimentación.
Es el proceso fermentativo que ocurre en el tratamiento anaerobio de las aguas residuales. El proceso se caracteriza por la conversion de la materia organica a metano y Co2, en ausencia de oxigeno y con la interaccion de diferentes poblaaciones bacterianas.
Degradacion Anaerobia de la Materia Oganica.
Requiere la intervención de diversos grupos de bacterias facultativas y anaerobias estrictas, las cuales utilizan en forma secuencial los productos metabólicos generados por cada grupo. La digestión anaerobia de la materia orgánica involucra tres grandes grupos tróficos y cuatro pasos de transformación:
1. Hidrólisis
Grupo I: bacterias hidrolíticas
2. Acidogénesis
Grupo I: bacterias fermentativas
3. Acetogénesis
Grupo II: bacterias acetogénicas
4. Metanogénesis
Grupo III: bacterias metanogénicas

Reactores de lecho fluido y lecho expandido (FB/EB)

Técnicamente, un reactor FEB es una estructura cilíndrica, empaquetada hasta un 10% del volumen del reactor con un soporte inerte de pequeño tamaño lo que permite la acumulación de elevadas concentraciones de biomasa que forman películas alrededor de dichas partículas. La expansión del lecho tiene lugar gracias al flujo vertical generado por un elevado grado de recirculación. La velocidad ascensional es tal que el lecho se expande hasta un punto en el que la fuerza gravitacional de descenso es igual a la de fricción por arrastre.
Ventajas y Desventajas.

• Emisión de olores desagradables (H2S)
• Sensibilidad a bajas temperaturas, al cambio brusco de pH y a la presencia de oxígeno disuelto
• Lento proceso de arranque y por ello largos períodos para estabilización (inóculos). Complejidad en los consorcios bacterianos
• Calidad de efluente inferior a los procesos aeróbicos. Por ello se requiere un postratamiento para cumplir con los niveles de calidad usualmente exigidos
• La agresividad de algunos subproductos que demandan atención en la protección de las estructuras (corrosión).

http://www.ing.unal.edu.co/catedra/drs_diaz_collazos/Salud,%20Calidad%20y%20Tratamiento%20de%20AR/TRATAMIENTO%20ANAEROBIO%20DE%20LAS%20AGUAS%20
Bibliografía
http://www.ing.unal.edu.co/catedra/drs_diaz_collazos/Salud,%20Calidad%20y%20Tratamiento%20de%20AR/TRATAMIENTO%20ANAEROBIO%20DE%20LAS%20AGUAS%20
http://www.bookpump.com/dps/pdf-b/1123329b.pdf
(AMBIENTALIA: soluciones ambientales)
(COLLAZOS, 2008).

Ventajas de los sistemas
Ventajas de los sisemas.
• Proceso simple y sencillo de operar
• Aplicable en pequeña, mediana y gran escala, para residuosindustriales y domésticos
• Presenta una baja producción de lodos (estabilizados)
• Bajo o nulo consumo de energía (eventualmente bombeo)
• Son instalaciones compactas que demandan poco espacio
• Constituyen una fuente de energía alternativa (CH4)
• Permiten la aplicación de elevadas cargas orgánicas (superiores a 30 kg DQO/m3.d)
• El lodo anaerobio puede permanecer sin alimento mucho tiempo
• El arranque de los reactores es rápido con una apropiada inoculación

Desventaja de los sistemas.
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