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5/11/2018 Reporte de Los Reactores UASB - slidepdf.com
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE
QUERÉTARO
Voluntad. Conocimiento y Servicio
Nombre del proyecto
Efecto de acoplamiento de dos reactores UASB en serie, para el
tratamiento de aguas residuales de altas cargas orgánicas
Empresa
CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO EN
ELECTROQUÍMICA, S.C.
Memoria que como parte de los requisitos para obtener el título de
INGENIERÍA AMBIENTAL
PRESENTA:
C. ESTELA ZAMORANO PERRUSQUIA
Dr. Adrián Rodríguez García Juan Figueroa Espinosa
ASESOR DE LA EMPRESA ASESOR UTEQ
SANTIAGO DE QUERÉTARO AGOSTO DEL 2009
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i
RESUMENEl tratamiento de aguas residuales ha tomado una gran trascendencia y en la
actualidad los procesos biológicos, como la digestión anaerobia, que sonaplicados para aguas residuales con alta concentración de materia orgánica,
por esta razón se evalúa la eficiencia de un reactor anaerobio de flujo
ascendente UASB y de dos reactores conectados en serie, en el tratamiento de
aguas residuales de la industria del descarne. Se trabajo con un TRH de 24 h, a
una temperatura controlada de 37°C, y una COV en promedio de 20 kg DQO/m3
d en el primer reactor (R1), el segundo reactor (R2) se opero con un TRH de 24
y 48h, a temperatura ambiente, con una COV de 6,43 kg DQO/m 3 d, se
obtuvieron remociones de DQO del 50,89% y 3,66% respectivamente.
Palabras Clave: descarne, digestión anaerobia, reactor UASB, tiempo de
retención hidráulico, carga orgánica volumétrica.
ABSTRACTThe treatment of wastewater has taken far-reaching and currently the biological
processes such as anaerobic digestion are applied for wastewater with highconcentration of organic matter, for this reason it evaluates the efficiency of an
upflow anaerobic sludge blanket reactor UASB and two reactors connected in
series, in the treatment of wastewater from industry of the fleshing. were worked
with an HRT of 24 h, at controlled temperature of 37 °C, and a VOC on average
20 kg cod/m3 (d) in the first reactor (R1), the second reactor (R2) was operated
with an HRT of 24 and 48 h at room temperature with a COV of 6.43 kg cod/m3
d, removals of COD of the 47.81% and 8.28% were obtain, respectively.
Keywords: Fleshing, UASB reactor, hydraulic retention time, anaerobic
digestion, volumetric organic load.
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ii
DEDICATORIAS
Agradecimientos
A Dios.
Le doy gracias por permitirme tener la
maravillosa aventura de existir y lograr
culminar una etapa más de mi vida,
sobre todo por contar con cada uno de
los integrantes de mi familia y con las
personas que se encuentran a mi
alrededor y sienten un cariño por mi;
Muchas Gracias.
A mis padres.Por los consejos, que me han ayudado para
seguir adelante y los regaños me han
servido para ser una persona con espíritu de
lucha y de provecho.
Por el apoyo incondicional que me han
brindado durante toda esta etapa formativa
de mi vida y poder llegar a lograr este nuevoéxito
MUCHAS GRACIAS papás; los quieroA mi Hermana.
Por todos los consejos me ha dado,
durante todo estos años, gracias te doy
por estar siempre conmigo en todos los
momentos importantes de mi vida y sobreen aquellos que requiero de un regaño.
Constituyes una parte importante en mi
vida; para mi eres la mejor hermana del
mundo. T. Q. M.
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iii
AGRADECIMIENTOS
Dr. Adrián Rodríguez García
Por brindarme la oportunidad deser parte de su grupo de trabajo.
A todos mis Maestros.
Por compartir, un poco de sus
conocimientos, en todas las etapas de
mi formación académica. Muchos de
ustedes forman parte importante de mi
vida y los recordaré siempre.
A mis compañeros de laboratorio:
Alma, Gloria, Luis Fernando, Joel,
Víctor, Luis Ángel, Guillermo que
hicieron en todo momento un
ambiente agradable de trabajo, por
brindarme su amistad y apoyo
Ricardo Israel Zambrano
Muchas gracias por los consejos que
me servirán, en el camino de mi vida,
por la disposición y el tiempo que me
brindo.
A mis compañeros y amigos:
Olivia, Liliana, Gustavo, Yedid, Viridiana, Berenice, Susana, Francisco,
gracias por esos momentos tan divertidos y de estrés estudiando en la
casa de alguno de ustedes, por los consejos y sobre todo por brindarme
su amistad.
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iv
ÍNDICE RESUMEN ........................................................................................................... i
ABSTRACT.......................................................................................................... i
DEDICATORIAS ................................................................................................. ii
AGRADECIMIENTOS ........................................................................................ iii
1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 1
2. ANTECEDENTES ....................................................................................... 3
3. JUSTIFICACIÓN ......................................................................................... 6
4. OBJETIVOS ................................................................................................ 6
5. ALCANCES ................................................................................................. 7
6. JUSTIFICACIÓN TEÓRICA......................................................................... 8
6.1 PROCESO DE DIGESTIÓN ANAEROBIA ............................................ 8
6.1.1 Hidrólisis ............................................................................................ 9
6.1.2 Fermentación o acidogénica ............................................................ 10
6.1.3 Acetogénesis ................................................................................... 10
6.1.4 Metanogénica. ................................................................................. 11
6.2 FACTORES QUE AFECTAN LA DIGESTIÓN ANAEROBIA ............... 12
6.2.1 Temperatura .................................................................................... 12
6.2.2 pH y Alcalinidad ............................................................................... 13
6.2.3 Contenido de Nutrientes .................................................................. 14
6.2.4 Tiempo de Retención Hidráulico (TRH) y Velocidad de CargaOrgánica (VCO)............................................................................................ 15
6.2.5 Agitación .......................................................................................... 15
6.2.6 Tóxicos e inhibidores ....................................................................... 16
6.2.7 Cationes y metales pesados ............................................................ 17
6.3 REACTORES ANAEROBIOS ............................................................. 18
6.3.1 Reactores de primera generación .................................................... 19
6.3.2 Reactores de Segunda generación .................................................. 20
6.3.3 Reactores de tercera generación ..................................................... 21
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v
6.4 Reactor anaerobio UASB .................................................................... 21
6.4.1 Parámetros de seguimiento en un reactor UASB ............................. 24
6.4.1.1 pH. ............................................................................................... 24
6.4.1.2 DQO ............................................................................................. 24
6.4.1.3 Alcalinidad Total y parcial (AT, AP). ............................................. 24
6.4.1.4 Ácidos Grasos Volátiles................................................................ 25
6.4.1.5 Nitrógeno Amoniacal. ................................................................... 26
6.4.1.6 Sólidos. ........................................................................................ 26
6.4.1.7 Grasas y Aceites. ......................................................................... 27
6.5 PROCESO DEL CURTIDO ................................................................. 27
6.5.1 Ribera .............................................................................................. 28
6.5.1.1 Conservación. .............................................................................. 28
6.5.1.2 Remojo......................................................................................... 29
6.5.1.3 Descarnado. ................................................................................. 29
6.5.1.4 Desencalado. ............................................................................... 30
6.5.1.5 Rendido. ....................................................................................... 30
6.5.1.6 Piquelado. .................................................................................... 30
6.5.2 Curtición (Fase de curtición) ............................................................ 31
6.5.2.1 Curtición al cromo......................................................................... 31
6.5.2.2 Curtición vegetal ........................................................................... 31
6.5.3 Recurtido ......................................................................................... 31
6.5.3.1 Tintura. ......................................................................................... 31
6.5.3.2 Secado. ........................................................................................ 32
6.5.3.3 Acabado. ...................................................................................... 32
6.6 PROCESO DEL DESCARNE O “SEBADEROS” ................................ 32
6.6.1 Descarne ......................................................................................... 32
6.6.1.1 Recolección. ................................................................................. 33
6.6.1.2 Extracción de Sebo. ..................................................................... 34
7. PLAN DE ACTIVIDADES .......................................................................... 35
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7.1 DIAGRAMA DE GANTT ...................................................................... 35
8. RECURSOS MATERIALES Y HUMANOS ................................................ 37
8.1 RECURSOS HUMANOS .................................................................... 37
8.2 RECURSOS MATERIALES ................................................................ 37
8.2.1 Reactivos ......................................................................................... 37
8.2.2 Equipos ........................................................................................... 38
8.2.3 Materiales ........................................................................................ 39
9. DESARROLLO DEL PROYECTO ............................................................. 42
9.1 CARACTERIZACIÓN DE LODO GRANULAR .................................... 42
9.2 MONITOREO DEL PRIMER REACTOR ............................................. 42
9.3 MONTAJE Y MONITOREO DEL SEGUNDO REACTOR UASB ........ 43
9.4 MÉTODOS ANALÍTICOS .................................................................... 43
9.4.1 Determinación de Alcalinidad Total y Parcial ................................... 44
9.4.2 Determinación de los Ácidos Grasos volátiles ................................ 45
9.4.3 Determinación de Demanda Química de Oxigeno Total y Soluble. .. 46
9.4.4 Determinación de Nitrógeno Amoniacal (NH3 – H) .......................... 48
9.4.5 Determinación de Sólidos Suspendidos Totales, Sólidos SuspendidosVolátiles, Sólidos Suspendidos Fijos (NMX – AA – 034 – SCFI – 2001) ....... 48
9.4.6 Determinación de Sólidos Totales, Sólidos Volátiles, Sólidos Fijos .. 51
9.4.7 Determinación de Grasas y aceites ................................................. 53
9.4.8 Determinación de actividad metanogénica especifica (Rozzi, Ramigi,2004) 54
9.4.9 Determinación del TRH, carga orgánica volumétrica ....................... 55
9.5 PRUEBAS DE DIGESTIÓN ANAEROBIA EN LOTE ........................... 56
9.6 COMPARACIÓN DE LA EFICIENCIA DE UN REACTOR UASB Y DOSREACTORES CONECTADOS EN SERIE.................................................... 57
10. RESULTADOS OBTENIDOS ................................................................. 59
10.1 CARACTERIZACIÓN DEL LODO GRANULAR. .............................. 59
10.2 PARÁMETROS DE COMPORTAMIENTO DEL PRIMER REACTOR60
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10.2.1 Comportamiento de la DQOt ........................................................ 60
10.2.2 Comportamiento de los sólidos totales y volátiles ......................... 60
10.2.3 Alcalinidad total y parcial .............................................................. 61
10.2.4 Ácidos grasos volátiles y pH ......................................................... 62
10.2.5 Relación alfa (α) ........................................................................... 63
10.2.6 Nitrógeno Amoniacal .................................................................... 63
10.2.7 Grasas y aceites ........................................................................... 64
10.3 RESULTADOS DE CONTROL DEL SEGUNDO REACTOR ........... 65
10.3.1 Remoción de DQOt ...................................................................... 65
10.3.2 Comportamiento de ST y SSV ...................................................... 66
10.3.3 Alcalinidad total y parcial .............................................................. 67
10.3.4 Ácidos Grasos volátiles y pH ........................................................ 67
10.3.5 Relación alfa (α) ........................................................................... 68
10.3.6 Nitrógeno amoniacal ..................................................................... 69
10.3.7 Grasas y Aceites .......................................................................... 69
10.4 PRUEBAS DE DIGESTIÓN ANAEROBIA EN LOTE ....................... 70
10.4.1 Comportamiento de la DQO ......................................................... 70
10.5 COMPARACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DEDOS REACTORES CONECTADOS EN SERIE. .......................................... 71
10.5.1 Evolución de DQO en los dos reactores conectados en serie ...... 71
10.5.2 Evolución de los ST y SSV de los dos reactores conectados enserie 72
10.5.3 Grasas y Aceites .......................................................................... 73
10.5.4 Parámetros de control .................................................................. 74
11. ANÁLISIS DE RIESGO .......................................................................... 76
12. CONCLUSIONES .................................................................................. 77
13. RECOMENDACIONES .......................................................................... 78
14. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................... 79
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ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 6.1 Descripción del proceso de la digestión anaerobia………………….9
Figura 6.2 Constante de crecimiento de la temperatura………………………..12Figura 6.3 Reactores anaerobios de primera generación……………………….19
Figura 6.4 Reactores anaerobia de segunda generación………………………20
Figura 6.5 Reactores anaerobios de tercera generación………………………..21
Figura 6.6Organización Bacteriana del Gránulo………………………………….23
Figura 6.7 Proceso de curtido………………………………………………………28
Figura 6.8 Diagrama de Bombo ……………………………………………………29
Figura 6.9 Maquina de descarnado………………………………………………...30Figura 6.10 Remoción del tejido subcutáneo…………………………………….33
Figura 6.11 Almacén del descarne crudo………………………………………….34
Figura 6.12 Proceso de extracción de Sebo……………………………………..34
Figura 7.1 Diagrama de Gantt………………………………………………………36
Figura 9.1 Neutralización de agua residual del descarne……………………….41
Figura 9.2 Inoculación del segundo reactor, con 2L de lodo granular…………42
Figura 9.2 Determinación de Alcalinidad…………………………………………..43
Figura 9.3 Determinación de DQO…………………………………………………45
Figura 9.4 Curva de calibración……………………………………………………46
Figura 9.5 Determinación de nitrógeno amoniacal……………………………….47
Figura 9.6 determinación de Sólidos suspendidos……………………………….48
Figura 9.7 Determinación de los sólidos totales………………………………….50
Figura 9.8 Determinación de grasas y aceites…………………………………...52
Figura 9.8 Pruebas de digestión anaerobia……………………………………….55
Figura 9.9 Reactores UASB en serie uno con temperatura controlada y el otro atemperatura ambiente……...…………………………………………..56
Figura 10.1 Remoción de DQO total……………………………………………….59
Figura 10.2 Comportamiento de los ST……………………………………………60
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Figura 10.3 Comportamiento de los SV……………………………………………60
Figura 10.4 Comportamiento de la alcalinidad total y parcial…………………...61
Figura 10.5 comportamiento de los AGV y pH……………………………………61
Figura 10.6 Relación alfa (α)………………………………………………………..62 Figura 10.7 Comportamiento del nitrógeno amoniacal…………………………..63
Figura 10. 8 Comportamiento de grasas y aceites……………………………….63
Figura 10.9 Evolución de la DQOt ………………………………………………...64
Figura 10. 10 Comportamiento de los ST…………………………………………65
Figura 10.11 Evaluación de los SSV………………………………………………65
Figura 10.12 Evaluación de Alcalinidad parcial y total…………………………...66
Figura 10.13 Comportamiento Ácidos grasos volátiles y pH……………………67 Figura 10.14 Comportamiento de la relación alfa.………………………………..67
Figura 10.15 Comportamiento del nitrógeno amoniacal…………………………68
Figura 10.16 Comportamiento grasas y aceites………………………………….68
Figura 10.17 Comportamiento de la DQOt en las pruebas por lote…………….69
Figura 10.18 Evaluación de la DQOt de los reactores conectados en serie…..70
Figura 10.19 Evaluación de ST de los dos reactores conectados en serie……71
Figura 10.19 Evaluación de SSV de los dos reactores conectados en serie…72
Figura 10.20 Comportamiento de grasas y aceites de los dos reactores
conectados en ser…………………………………………………..72
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 6.1 Rango de concentración de nutrientes…………………………………14
Tabla 6.2 Concentración de inhibición y toxicidad de metales pesados………17
Tabla 6.3 Concentración Límite de cationes en sistemas anaerobios…………18Tabla 9.1 Diluciones de la curva de calibración…………………………………46
Tabla 9.2 Solución mineral de macro y micro nutrientes……………………...…53
Tabla 10.1 Caracterización de lodo granular……………………………………...58
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x
Tabla 10.2 Resultados de los parámetros de control en los dos reactores…...73
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1
1. INTRODUCCIÓN
La mayor parte de las curtidurías o tenerías en México se localizan enGuanajuato, este genera alrededor del 65% del curtido y acabado de cuero, en
la ciudad de León existen más de 500 curtidurías y constituye su principal
actividad económica (INEGI 1999), durante el proceso se generan grandes
cantidades de residuos sólidos y aguas residual, el manejo inadecuado de estos
desechos pueden causar un grave problema de contaminación ambiental.
El residuo que sale del descarne es aprovechado por otras industrias como la
del descarne o sebaderos, la cual aprovecha estos residuos para utilizarlos
como materia prima para obtener grasas o sebo que posteriormente será
utilizado por otras empresas para producir jabones, como resultado de su
proceso generan agua residual con alta carga orgánica, dicha agua puede ser
tratada por un proceso anaerobio.
Los procesos anaerobios se han convertido en una de las tecnologías más
idóneas para el tratamiento de aguas residuales, especialmente aquellas con
alta concentración de materia orgánica. Esta técnica presenta numerosas
ventajas frente a otras técnicas de tratamiento, no requiere suministro de
energía, por el contrario genera un biogás con alto contenido de metano que
puede ser utilizado como energético, adicionalmente la producción de lobo es
baja lo que reduce notablemente el problema de la disposición final de los lodosde purga.
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2
En el presente trabajo se aborda el tratamiento biológico vía digestión
anaerobia, mediante un reactor anaerobio de flujo ascendente (UASB), con un
agua residual que proviene de la industria del descarne, que contiene una alta
carga orgánica, alrededor de 20 kg DQO/ m3 d y un alto contenido en grasas15 452 mg / L, se enfoca a evaluar la remoción de un reactor UASB y dos
conectados en serie para maximizar, su eficiencia.
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3
2. ANTECEDENTES
En la ciudad de León, Guanajuato, existen un número considerable de
industrias dedicadas a la curtiduría y representa una de las actividades
económicas más importantes del estado, debido a sus procesos de
manufactura, genera grandes volúmenes de residuos.
El curtido es un proceso por el cual la piel de los animales, es transformada en
cuero por agentes curtidores a través de una reacción química donde se da una
estabilización de las proteínas de la piel, logrando que el cuero no sufra una
descomposición, este pueden ser utilizado como materia prima para la
producción de artículos como zapatos, carteras, bolsas, etc.
El proceso de la curtición, normalmente se divide en tres etapas:
Ribera (fase de preparación), en esta etapa se tienen las siguientes
operaciones:
Conservación: en esta se detiene el proceso de descomposición de la piel,
por la proliferación de las bacterias;
Remojo: su objetivo es hidratar la piel volviendo a su estado natural y
eliminar la suciedad;
Depilado o pelambre: se eliminan las raíces capilares, la epidermis y el
pelo;
Descarnado: Consiste en limpiar la piel, dejándola libre de grasa y carne
excedente para que los agentes químicos penetren mejor en las siguientes
operaciones.
Desencalado: se reduce la alcalinidad de las pieles, se usan sales de
amonio (cloruros y sulfatos) para neutralizar el contenido de cal.
Rendido: este proceso limpia los espacios, para que puedan absorber los
curtientes y tener una textura suave y flexible.
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4
Piquelado: se corrige el pH de la piel, hasta bajarlo a un rango de 4 a
2.5, y se permite una mejor absorción, esta etapa se aplica sobre todo
si se utiliza la curtición al cromo.
Curtición (Fase de curtición): en esta segunda etapa se logra que la pielalcance una estabilidad química y física haciéndola resistente a los
cambios de temperatura y humedad, para llevar a cabo el curtido puede
realizarse por curtido vegetal o utilizando sales inorgánicas.
Curtición al cromo: se utiliza sulfato de cromo (III), (Cr (OH)SO4), para
estabilizar la estructura del colágeno de las pieles, que produce un cuero
verde/azul, esta técnica es la más utilizada hoy en día por el poco tiempo
que dura el proceso.Curtición vegetal: se realiza usando materiales vegetales como: Madera,
corteza, hojas y tallos y frutos, el resultado es un cuero suave y el color
va a depender de la mezcla de los ingredientes empleados en el curtido.
Recurtido y Acabado: en esta se consigue que el cuero tome la
suavidad, color y entre otras características que el fabricante requiere
para cada tipo de producto(CAR/PL, 2000)1
De acuerdo con las operaciones que se llevan a cabo en la curtiduría, se puede
observar que se generan grandes volúmenes de aguas residuales con residuos
sólidos, que son depositados en el relleno sanitario, algunas empresas utilizan
estos desechos, en especial los que sale de la operación del descarne, y son
recolectados, por las empresas procesadoras del descarne, para obtener
grasas o sebo que son utilizados por varias industrias, como materia prima para
realizar, jabones; Generando así aguas residuales con alta carga orgánica, es
por ello que se tiene una preocupación, por lograr mantener estos niveles lomás bajo posible para el cumplimiento de la normatividad vigente.
Existen diversos tratamientos de aguas residuales, como el biológico, físico –
químico, enzimático, etc.; La aplicación de un método determinado, va a
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depender de las características del agua, fundamentalmente de la
concentración del contaminante y del caudal del efluente. El tratamiento de las
aguas residuales consiste en una serie de procesos, que tiene como objetivo
eliminar los contaminantes físicos, químicos y biológicos que están presentesen el agua.
En el tratamiento físico – químico, se adicionan ciertos productos químicos que
ayudan a desestabilizar las partículas coloidales, aumentar su volumen y
precipitarse.
El tratamiento enzimático, consiste en agregar enzimas a sitios contaminadoscon el fin de que degraden las sustancias nocivas, estas se obtienen de
microorganismos especializados para así, obtener grandes cantidades y de alta
especialidad.
Los tratamientos biológicos son los más comunes, siempre que sea posible
implementarlos, ya que tienen mayor rendimiento, los costos son menores, y
destruyen completamente los contaminantes, este tratamiento se basa en la
digestión aerobia y anaerobia: La digestión aerobia, se lleva a cabo en
presencia de oxígeno, las bacterias consumen rápidamente la materia orgánica
y la convierten en dióxido de carbonó.
La digestión anaerobia, se realiza en ausencia de oxígeno, en donde la
materia orgánica es convertida en metano y dióxido de carbono, actualmente
las tecnologías que utilizan la digestión anaerobia, están siendo aceptados para
tratamientos de aguas residuales industriales, que tienen altas concentracionesde DQO y altas temperaturas, lo cual favorece altamente la digestión
anaerobia.(Ojeda-Barra L, 2010)2.
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3. JUSTIFICACIÓN
En la presente investigación se pretende, disminuir la contaminación de agua
que genera la industria del descarne, durante su proceso donde se obtiene
grasas o sebo y una agua residual con un alto contenido de materia orgánica,
esta agua generalmente es vertida directamente al drenaje y a los cuerpos de
agua, esta situación presenta una problemática ambiental.
Debido a las características del agua puede ser tratada, a través de un
tratamiento biológico, de digestión anaerobia en un reactor anaerobio de flujo
ascendente UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), ya que es apto para el
tratamiento de aguas residuales con altas concentraciones de carga orgánica,
este sistema presenta grandes ventajas, como el costo de construcción y
mantenimientos es mucho menor que el de una planta de tratamiento
tradicional, a demás que tienen un tiempo de retención hidráulico corto, la
producción de lodos es bajo y la posible recuperación de energía.
4. OBJETIVOS
1. Determinación de parámetros de control para el seguimiento de los
reactores UASB.
2. Montaje de las técnicas analíticas para el seguimiento de los reactores
UASB.3. Evaluar la eficiencia en el tratamiento de aguas residuales de un reactor
UASB y de dos reactores conectados en serie.
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7
5. ALCANCES
Se tiene como propósito el dar una solución a la problemática ambiental que
tienen la industria del descarne, debido a las sanciones que se tienen por las
descargas que se realizan de sus aguas residuales al alcantarillado, además
de conseguir que cumpla con la legislación ambiental en materia de aguas
aplicable en México
Evaluar las condiciones de operación de los reactores con los que se trabajara
para optimizar el sistema y calcular las eficiencias de remoción a la salida delagua de los reactores, con la determinación de los parámetros como la DQO,
ST, SST, AP, AT, relación α, AGV y nitrógeno amoniacal.
Con la realización de la investigación se pretende diseñar un sistema de
tratamiento para las aguas residuales de la industria del descarne
orientándose, a la disminución de las altas cargas orgánicas que contiene y
que permita seleccionar e identificar los componentes para del tren de
tratamiento.
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6. JUSTIFICACIÓN TEÓRICA
6.1 PROCESO DE DIGESTIÓN ANAEROBIA
La digestión anaerobia es un proceso en el cual se usan microorganismos, enausencia de oxigeno para la estabilización de materiales orgánicos mediante su
conversión a biomasa y compuestos inorgánicos en su mayoría volátiles:
La mayoría de los microorganismos oxidan determinados compuestos
orgánicos a fin de obtener energía para su crecimiento y utilizan compuestos
carbonados específicos para sintetizar sus componentes celulares. Los
productos finales de un grupo de microorganismos suelen ser alimento del
grupo siguiente, de forma que a lo largo del proceso existen un delicado
balance que es necesario mantener para que la reacción se desarrolle
correctamente.
Los estudios bioquímicos y microbiológicos, la digestión anaerobia se dividirse
en cuatro etapas de acuerdo a la actividad metabólica y a sus productos
finales:
Hidrólisis.
fermentación o acidogénica.
Acetogénesis. Metanogénesis.
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En la figura 1 se observa las distintas etapas del proceso de la digestión
anaerobia, los productos generados y las bacterias que intervienen en cada una
de las etapas.
Figura 6.1 Descripción del proceso de la digestión anaerobia ( Mandiga,1997,Van Haandel,1994)3
6.1.1 HidrólisisLa hidrólisis es el primer paso para la degradación anaerobia de substratos
orgánicos complejos, en esta las bacterias hidroliticas y fermentativas,
producen enzimas extracelulares que se encargan de degradar los polímeros
presentes en el agua residual (carbohidratos, proteínas, lípidos y compuestosaromáticos) que son convertidos en compuestos como azúcares, aminoácidos,
almidones, lípidos y fosfolipidos. La etapa hidrolítica puede ser la etapa limitante
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de la velocidad del proceso global, sobre todo tratando residuos con alto
contenido en sólidos, (Pavlostathis y Giraldo-Gómez, 1991)4.
El grado de hidrólisis y la velocidad del proceso dependen de muchos factores,entre otros del pH, de la temperatura, de la concentración de biomasa
hidrolítica, del tipo de materia orgánica particulada, y del tamaño de partícula.
6.1.2 Fermentación o acidogénicaLas moléculas orgánicas solubles son fermentadas por organismos
acidogénicos formando compuestos que pueden ser utilizados directamente por
las bacterias metanogénicas (ácido acético, H2) y compuestos orgánicos másreducidos ( ácido láctico, etanol, ácido propiónico y butírico, principalmente) que
tienen que ser oxidadas pro bacterias acetogénicas o substratos que puedan
utilizar las metanogénicas.
Uno de los principales componentes de la materia orgánica, sobre todo en
residuos ganaderos, son los materiales lignocelulósicos, compuestos
principalmente por lignina, celulosa y hemicelulosa. La lignina es un material
altamente refractario a la degradación anaerobia, afectando también a la
biodegradabilidad de la celulosa, de la hemicelulosa y de otros polímeros,
convirtiéndose su degradación en el proceso limitante de la velocidad de la
hidrólisis y por tanto, de la degradación anaerobia de determinados substratos
(Sleat y Mah, 1987; Pavlostathis y Giraldo-Gómez, 1991; Veeken y Hamelers,
1999)5.
6.1.3 AcetogénesisDurante la acetogénesis, los productos de la fermentación son convertidos en
acetato, hidrogeno y dióxido de carbono por las bacterias denominadas
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acetogénicas productoras obligadas de hidrogeno, que son los sustratos de las
bacterias metanogénicas.
Las bacterias homoacetogénicas, son bacterias fermentativas generalmente se
caracterizan por la producción exclusiva de acetato a partir de H2 y CO2 de un
sustrato carbonado como glucosa y la fructosa.
El principal inhibidor de la acetogénesis, es el hidrogeno molecular, el propio
ácido acético que es producto de la acetogénesis o los ácidos grasos de
cadena larga, además de estar muy afectado por el valor del pH (Boone y Mah,
1987)6.
6.1.4 Metanogénica.Los microorganismos metanogénicos pueden ser considerados como los más
importantes dentro de los microorganismos anaerobios, ya que son los
responsables de la formación de metano y de la eliminación de los productos
anteriores. Las bacterias metanogénicas son las responsables de la formación
de metano a partir de substratos monocarbonados o con dos átomos de
carbono unidos por un enlace covalente, como acetato, H2, CO2, metanol y
algunas metilaminas.
Se pueden establecer dos grandes grupos de microorganismos, en función del
substrato principal, dividiéndose en los hidrogenotróficos, que consumen
hidrógeno y fórmico, y los metilotrópicos o acetoclásticos, que consumen
grupos metilos del acetato, metanol y algunas aminas (Cairó y París, 1988)7.
El crecimiento de los microorganismos metanogénicos, se puede ver afectado
por el nitrógeno amoniacal, los ácidos grasos de cadena larga, ácidos grasosvolátiles, algunos cationes, etc. No todos los grupos de metanogénicos resultan
igualmente inhibidos por los mismos compuestos. La inhibición por amoníaco
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libre es más fuerte para los metanogénicos acetoclásticos que para los
hidrogenotróficos (Hansen , 1998)8.
6.2 FACTORES QUE AFECTAN LA DIGESTIÓN ANAEROBIA
El proceso de digestión anaerobia se ve afectado por diversos factores, debido
a cada tipo de bacterias que intervienen en las distintas etapas del proceso, los
factores más importantes que se deben de tener en cuenta son los siguientes:
6.2.1 TemperaturaLa eficiencia del proceso anaerobio se ve afectado por la temperatura, las
variaciones bruscas de temperatura pueden provocar la desestabilización del
proceso, ya que afecta el crecimiento y la supervivencia microbiana, existen tres
rangos principales de temperatura en los que pueden trabajar los
microorganismos anaerobios: Psicrofilicos por debajo de 25°C, mesofilico entre
25 y 45°C y termofilico entre 45 y 65°C, siendo la tasa máxima específica de
crecimiento (μmax) mayor conforme aumenta la temperatura Dentro de cada
rango de temperatura, existe un intervalo donde el parámetro se hace máximo,Figura 2, (van Lier et al ., 1993)9.
Figura 6.2 Constante de crecimiento de la temperatura (Van Lier, 1993)
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El rango psicrofilico ha sido poco estudiado y en general presenta menores
problemas de estabilidad que en los otros rangos de operación, en el régimen
mesofilico de operación, es el más utilizado, aunque el régimen termofilico se
está utilizando para conseguir una mayor velocidad del proceso, para eliminar lamateria orgánica, la producción de biogás y una mejor eliminación de
organismos patógenos, sin embargo, suele ser más inestable a cualquier
cambio de las condiciones de operación.
La sensibilidad a los cambios de temperatura ambiental depende de diversos
factores, principalmente del grado de adaptación del cultivo, del modo de
operación y del tipo de bioreactor.
6.2.2 pH y AlcalinidadLos diferentes grupos de bacterias que se encuentran presentes en el proceso
de la digestión anaerobia los cuales presentan niveles óptimos en torno a la
neutralidad para su correcto desarrollo estos valores son los siguientes (Marti
Ortega N, 2002)10:
Fermentativos: entre 7.2 y 7.4
Acetogénicas: entre 7.0 y 7.2
Metanogénicos: entre 6.5 y 7.5
Para que los microorganismos anaerobios se desarrollen satisfactoriamente
necesitan estar entorno a la neutralidad, ya que se presentarían problemas si el
pH baja de 6.5 y si es superior a 8.5.
La alcalinidad es uno de los parámetros de control de los procesos anaerobios
ya que es una medida de la capacidad tampón del medio, las sustancias que
ejercen un poder tampón impiden la caída del pH. Solamente cuando toda la
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alcalinidad del medio no es suficiente para la neutralización de los ácidos
volátiles, ocurrirá la caída del pH, por lo tanto, este parámetro se manifiesta
muy tarde para poder corregir la falla del proceso. Por lo que es importante
evaluar simultáneamente los parámetros de pH, ácidos grasos volátiles,alcalinidad bicarbonática y total. La alcalinidad al bicarbonato debe mantenerse
por encima de 2500 mg/L para asegurar un buen control del pH y una
adecuada estabilidad del sistema. (Fannin, 1987)11.
6.2.3 Contenido de NutrientesUna de las ventajas de los procesos de la digestión anaerobia, es su baja
necesidad de nutrientes derivada de los bajos índices de producción debiomasa que presentan los microorganismos anaerobios. Los principales
nutrientes necesarios para el crecimiento de los microorganismos son el
carbono, el nitrógeno y el fosforo y una serie de elementos minerales como S,
K, Na, Ca, Mg Y Fe que deben de estar presentes a niveles de trazas (Henze,
1995)12.
Algunos valores mínimos necesarios para el correcto crecimiento de los
microorganismos se muestran a continuación (Tabla 1).
Tabla 6.1 Rango de concentración de nutrientes (Henze, 1995).
Nutrientes g/kg SSV g/kg DQO
nitrógeno N 80 – 120 55 – 85
fosforo P 10 – 25 7 – 18
Azufre 10 – 25 7 – 18
Hierro 5 – 15 4 – 11
Otros autores han estudiado la relación necesaria entre los nutrientes
mayoritarios considerando las relaciones C:N entre 15 – 30: 1 y C:P de 75 –
113:1 (Speece, 1987)13.
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6.2.4 Tiempo de Retención Hidráulico (TRH) y Velocidad de CargaOrgánica (VCO)
El tiempo de retención junto con la velocidad de carga orgánica es un
parámetro muy importante, y determina el tipo de sustrato que dependerá del
tipo de reactor, y definirá el volumen del mismo.
El tiempo de retención hidráulico coincide con el tiempo de retención celular,
es decir con la biomasa, por lo que el tiempo de retención deberá ser
suficientemente largo para asegurar el crecimiento de la población bacteriana.
La carga orgánica es la relación de la cantidad de materia orgánica introducida
diariamente en el reactor por unidad de volumen, expresada normalmente en
DQO o sólidos volátiles, siendo directamente dependiente de la concentración
del substrato y del tiempo de retención.
Altas cargas orgánicas, en ausencia de inhibidores, proporcionan altas
producciones volumétricas de biogás. Parece que la resistencia a ciertos
inhibidores puede aumentar con la carga orgánica. Sin embargo la inestabilidad
aumenta también con el aumento de carga, especialmente en el caso de“sobrecargas” puntuales, que conllevan la acumulación de ácidos grasos
volátiles (Martí Ortega N, 2002)10.
6.2.5 AgitaciónLa agitación de los reactores anaerobios tiene diversos objetivos, que se
resumen en los siguientes puntos (Noone, 1990)14:
Poner en contacto el substrato fresco o influente con la poblaciónbacteriana, y eliminar los metabolitos producidos por los metanogénicos,
al favorecer la salida de los gases;
proporcionar una densidad uniforme de población bacteriana;
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prevenir la formación de capa superficial y de espumas, así como la
sedimentación en el reactor;
prevenir la formación de espacios muertos que reducirían el volumen
efectivo del reactor, y la formación de caminos preferenciales en funciónde la hidráulica del sistema;
eliminar la estratificación térmica, manteniendo una temperatura uniforme
en todo el reactor.
La agitación puede ser mecánica, hidráulica y neumática. La velocidad de
agitación debe ser suficientemente fuerte para asegurar una correcta
homogeneización pero sin romper los agregados bacterianos. Algunos tipos dereactores pueden funcionar bien sin ningún sistema de agitación. Se suelen
utilizar para substratos con muy alto contenido en sólidos o sobre substratos
básicamente solubles, con regímenes de flujo tipo pistón.
6.2.6 Tóxicos e inhibidoresEl proceso de la digestión anaerobia, es inhibida por la presencia de sustancias
toxicas para el sistema, estas pueden ser subproductos de la actividad
metabólica de los microorganismos anaerobios o puede ser parte del influente.
Experimentalmente se ha comprobado que una sustancia toxica puede ser
reducida por la aclimatación de la población de microorganismos y por otra
parte muchas sustancias en bajas concentraciones pueden ser estimuladores
en el proceso. La aclimatación implica una reorganización de los recursos
metabólicos para vencer los obstáculos metabólicos producidos por el substrato
toxico más que mutación o selección de la población.
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6.2.7 Cationes y metales pesadosTodos los cationes pueden proporcionar toxicidad a algún nivel de
concentración aumentando la toxicidad con el peso molecular, por lo que los
metales pesados son los que provocan toxicidad a menor concentración.
Los niveles de inhibición varían mucho en función de la fuente, debido a varios
factores, los metales pesados precipitan en presencia de sulfuros,
desapareciendo de la solución por lo que resulta menos toxico para los
microorganismos, pudiendo llegar a tolerarse elevadas concentraciones de
metales pesados (Hayes y Theis, 1978)15.
Tabla 6.2 Concentración de inhibición y toxicidad de metales pesados
.Metal Alimentación Gradual Alimentación
brusca
concentración de
Inhibición * (mg/L)
Limite de toxicidad
(mg/L)
Limite de toxicidad
(mg/L)
Cr (III) 130 260 <200
Cr (VI) 110 420 <180
Cu 40 70 <50
Ni 10 30 <30
Cd -- > 20 >10
Pb 340 >340 >250
Zn 400 600 <1700
*Inicio de la disminución de la producción de gas.
Los cationes pueden resultar inhibidores para el proceso anaerobio, a
concentraciones altas. La concentración de inhibición por cationes depende dela presencia de posibles antagonistas como se muestra en la siguiente lista:
Potasio sodio, magnesio y calcio;
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Sodio amonio, potasio, magnesio y calcio;
Calcio potasio,
Magnesio del potasio amonio del potasio.
Tabla 6.3 Concentración Límite de cationes en sistemas anaerobios
Catión Alimentación Sencilla Alimentación Continua
Catión Simple
(M)
En presencia de
antagónicos (M)
Catión simple
(M)
En presencia de
antagónicos (M)
Sodio 0.2 0.3 – 0.35 0.3 70.35
Potasio 0.09 0.15 – 0.2 0.13 0.30
Calcio 0.07 0.125 - 0.15 0.15 0.2Magnesio 0.05 0.125 0.065 0.14
6.3 REACTORES ANAEROBIOS
En la actualidad la digestión anaerobia es una alternativa confiable, eficiente y
con ventajas económicas, a los tratamientos de aguas residuales conconcentraciones de DQO iguales o superiores a 5 000 mg/L (Rodríguez
1997)17.
Algunas ventajas de los tratamientos anaerobios:
Menor demanda de energía por no ser requerida la aireación.
Menores requerimientos de nutrientes.
Arranque rápido con inóculos adecuados.
Soportan sobrecargas orgánicas.
Soportan agua con sólidos suspendidos.
Producción de metano como un subproducto aprovechable.
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Menor producción de lodos.
El estudio de la tecnología de los reactores anaerobios ha dado la clasificación
de tres generaciones de reactores:
La primera son aquellos donde la biomasa se encuentra en suspensión.
En la segunda los microorganismos son retenidos en el reactor, con un
soporte para que se adhieran en forma de biopelicula o bien por
sedimentación.
La tercera también los microorganismos en forma de biopelicula pero el
soporte se expande con altas velocidades de flujo.
6.3.1 Reactores de primera generaciónSon los primeros reactores anaerobios, en ellos la biomasa se encuentra
sedimentada, existe un mínimo de contacto con el sustrato, la producción de
biogás no sobrepasa 1.5 m3, estos digestores se emplean para el tratamiento
de residuos sólidos como agrícolas y ganaderos, al igual que para la
estabilización de lodos (Noyola R, 2000) 18.
Figura 6.3 Reactores anaerobios de primera generación. (Escalante V.
Sánchez M., 2003) 1.- Fosa séptica, 2.- Tanque Imhoff, 3.- Lagunas
Anaerobias.
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6.3.2 Reactores de Segunda generaciónEstos reactores se caracterizan por retener la biomasa dentro del reactor, esto
se logra mediante la fijación de los microorganismos a soportes o por su
sedimentación, otras ventajas son la disminución en el tiempo de retención
hidráulico de 0,5 a 3 días, la rápida adaptación a cambios de alimentación, la
resistencia a productos tóxicos y un arranque rápido después de periodos
prolongados sin alimentación (Noyola R, 2000) 18.
Uno de los reactores más importantes de la segunda generación es el UASB
(Upflow anaerobic sludge Blanket) o reactor anaerobio de mando de lodos yflujo ascendente.
Figura 6.4 Reactores anaerobia de segunda generación (Rodríguez 1997)
1.- Filtro Anaerobio, 2.- Reactor UASB
1 2
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6.3.3 Reactores de tercera generaciónEstos también son reactores de película fija, su tiempo de retención hidráulico
son inferiores a 12 horas, no presentan problemas de taponamiento, las
cargas pueden sobrepasar los 40 kg.DQO/m3
.día, sin embargo requieren deenergía para la recirculación y la fluidificación del lecho.
Los dos tipos de reactores, el de lecho expandido y el de lecho fluidificado, son
semejantes entre sí, tienen una diferencia en el grado de fluidificación en el
soporte, el de lecho expandido es de un 20% y el del lecho fluidificado es
superior al 50% (Noyola R, 2000) 18.
Figura 6.5 Reactores anaerobios de tercera generación (Noyola R. 2000)
1.- lecho fluidificado, 2.- Lecho expandido.
6.4 Reactor anaerobio UASB
El reactor anaerobio de lecho de lodos de flujo ascendente, UASB del término
en ingles: upflow anaerobic sludge blanket. El reactor fue desarrollado en
Holanda por Lettinga y sus colaboradores en los años 70, actualmente están
siendo rápidamente aceptados para el tratamiento de aguas residuales que
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provienen de industrias de producción de alimentos, plantas azucareras,
cervecerías, industrias de celulosa y papel, etc., que no cumplen con las
regulaciones ambientales para descargar directamente a cuerpos receptores
por su elevada DQO, bajo pH, presencia de sólidos y por sus grandesvolúmenes (Lettinga y col., 1980)19.
Su gran ventaja consiste en que no requiere ningún soporte para retener la
biomasa, lo que implica un ahorro, su funcionamiento se basa en la buena
sedimentación de la biomasa producida en el reactor, esta cuenta con una
elevada actividad metanogénica y es por eso los buenos resultados del
proceso.El tratamiento del agua residual, es un proceso continuo, el reactor es de flujo
ascendente en el cual el agua circula de abajo hacia arriba y en la parte
superior cuenta con un sistema de separación gas – liquido – solido, el cual
favorece a evacuación del gas que se obtiene del proceso, y la decantación de
los floculos ya que un buen desarrollo de las bacterias, se caracterizan por
tener una buena sedimentación y una buena mezcla por la circulación del gas.
Los gases que se producen de la digestión anaerobia se adhieren a los floculos
o partículas biológicas que circulan internamente para proveer la formación de
más biomasa. El gas libre y los floculos con gas adherido se elevan hacia la
parte superior del reactor, una vez que las bacterias se desgasifican, el gas
que se libera es capturado en la separación y los floculos caen de nuevo a
superficie del manto de lodos.
La biomasa está formada por gránulos de 3 a 5mm de diámetro, actualmente
se acepta que los gránulos se encuentran constituidos por diferentes grupos
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bacterianos. En la figura 13 se muestra un diagrama de la organización interna
del granulo, donde se puede observar los diversos grupos bacterianos.
Figura 6.6Organización Bacteriana del Gránulo (Guiot, 1991)
Las principales ventajas que se pueden observan con respecto a otros tiposde reactores anaerobios son las siguientes:
1.- Bajo costo de inversión.
2.- Soportan altas cargas orgánicas (25Kg DQO.m3.día).
3.- Bajo rendimientos de energía al no requerir oxígeno, agitación mecánica.
4.- Arranque rápido con inóculo adecuado.
5.- Alta Producción de biogás ( 10 m3 biogás . m3 reactor).
6.- Eficiencia de remoción superior al 85 %.
7.- Construcción relativamente simple.
8.- Aplicable a pequeña y gran escala.
9.- Proceso ampliamente probado.
10.- Baja producción de lodos (10% en relación al tratamiento aerobio).
11.- Bajos requerimientos nutricionales.
Desventajas de los reactores UASB:1.- Las bacterias anaerobias en particular las metanogénicas se inhiben por un
gran número de compuestos.
2.- El arranque del proceso es lento.
BacteriaacidogénicaBacteria
MetanogénicaBacteria
acetogénica
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3.- Generación de malos olores si no es eficazmente controlado.
6.4.1 Parámetros de seguimiento en un reactor UASBLa operación del reactor está basada en el monitoreo de varios parámetros. A
continuación se mencionan los más importantes y necesarios para la operación
del sistema UASB.
6.4.1.1 pH.La determinación del pH en el agua residual es una medida de la acidez o
alcalinidad, el pH indica la concentración del ion hidronio presentes (APHA,1995)20. La influencia del pH sobre la producción de metano está relacionada
con la concentración de AGV.
6.4.1.2 DQO .La demanda química de oxígeno (DQO) se emplea para medir a la materia
orgánica e inorgánica que es susceptible a ser oxidada por un oxidante químico
fuerte.
Para la digestión anaerobia es importante para determinar la cantidad orgánica
total y la soluble presente en el agua residual, ya que es la materia orgánica
que se encuentra disponible para los microorganismos. El inconveniente que
presenta es que no se determina si la materia orgánica es biodegradable o no y
es medida en el afluente y efluente del reactor ya que permite calcular la
remoción del mismo.
6.4.1.3 Alcalinidad Total y parcial (AT, AP).En esta investigación se, determinó dos alcalinidades la primera a un pH de
5,75 y posteriormente a pH4,3. Tomando estos dos puntos finales de pH se
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definen tres parámetros: alcalinidad total (AT) medida al punto de pH 4,3;
alcalinidad parcial (AP), medida al punto de pH 5,75 y asociadas a la
concentración de AGV, que se determina como diferencia de ambas.
A un pH de 4,3 más del 99% del bicarbonato del sistema es convertido a CO2.
Sin embargo al hacer esta valoración se considera más del 80% de los de
ácidos grasos volátiles (Hill y Jenkins, 1989)21, compuestos presumiblemente
abundantes en los sistemas anaerobios. Por ello Hill y Jenkins (1989)
propusieron la utilización de la valoración hasta pH 5,75, que se ajusta mucho
mejor al valor real de alcalinidad debida al bicarbonato.
La capacidad amortiguadora de la alcalinidad impide la caída del pH. Solamente
cuando toda la alcalinidad del medio no es suficiente para la neutralización de
los ácidos volátiles, ocurrirá la caída del pH; por lo tanto, este parámetro se
manifiesta muy tarde para poder corregir las fallas del proceso. Es por ello que
es importante evaluar simultáneamente los parámetros de pH, ácidos grasos
volátiles, alcalinidad parcial y total (torres, 1993)22.
6.4.1.4 Ácidos Grasos Volátiles.Los ácidos grasos volatices (acido acético, propiónico y butírico) dentro del
reactor evidencian la estabilidad del sistema, El H1 y el acido acético formados
por la actividad de las bacteria acetogénicas y acidogénicas bajo condiciones
estables, son utilizados inmediatamente por las bacterias metanogénicas y
convertidos a metano, manteniéndose así la baja concentración de AGV, un pH
estable y la alcalinidad debida a los carbonatos y bicarbonatos no se consumen
(Lahav, 2002)23.
Jenkins propuso el seguimiento de la evolución del reactor mediante la relación
alfa (α) definida como:
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α = alcalinidad parcial / alcalinidad total
Cuando más cercano a la unidad es el valor de α el sistema es más estable yse puede proceder al incremento de carga.
6.4.1.5 Nitrógeno Amoniacal.El amoníaco es producido por la degradación biológica de la materia
nitrogenada, principalmente en forma de proteínas y urea (Kayhanian, 1999)24,
las concentraciones de amoníaco por debajo de 200 mg/L son beneficiosas alproceso anaerobio ya que el nitrógeno es un nutriente esencial para
microorganismos anaerobios (Liu y Sung, 2002)25.
El nitrógeno existente en el agua como amoniaco o el ión amonio dependiendo
del pH. Conforme el pH aumenta en el reactor, la proporción de amoniaco libre
también aumenta, a pH neutro, el nitrógeno amoniacal libre representa un 5 %
del nitrógeno amoniacal total, mientras que a pH de 8 el nitrógeno amoniacal
libre aumenta a 51 % (DE Baere, 1984)26
6.4.1.6 Sólidos.Los sólidos se refieren a las pequeñas partículas de materia orgánica que flota
en la superficie o se suspende en el agua residual recibe el nombre de sólidos.
En esta investigación se determinaron:
Sólidos Totales: sedimentables, suspendidos y disueltos.
Sólidos Suspendidos: porción retenida por el papel filtro de 1,3 μm de
tamaño de poro.
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Estos a su vez se dividen en fijos (quedan después de la ignición de la muestra)
y Volátiles (pérdida de peso de la muestra durante la incineración ). La
determinación de los sólidos es una prueba indispensable para la operación de
reactores anaerobios, que junto con otros parámetros, proporciona informaciónde la eficiencia de remoción del proceso, e indirectamente, de la concentración
de biomasa bacteriana en el reactor.
Los sólidos suspendidos volátiles (SSV) representan la porción orgánica de los
Sólidos suspendidos totales (SST); estos últimos representan el parámetro
Ambiental para el cobro de tasa retributiva (Caicedomessa F., 2006)27.
6.4.1.7 Grasas y Aceites.Son compuestos orgánicos constituidos principalmente por ácidos grasos de
origen animal y vegetal, que son extraídos del efluente utilizando hexano como
disolvente.
Las grasas y aceites son uno de los compuestos orgánicos más estables y no
son fácilmente biodegradables y van a permanecer en la superficie dando lugar
a la aparición de natas y espumas, estas entorpecen la actividad biológica, por
lo que deben eliminarse en los primeros pasos del tratamiento de un agua
residual (Caicedomessa F, 2006)27.
6.5 PROCESO DEL CURTIDO
El curtido es un proceso por el cual la piel de animales es transformada en
cuero por agentes curtidores a través de una reacción química donde se da una
estabilización de las proteínas de la piel, logrando que el cuero no sufra una
descomposición, este es utilizado, como materia prima para la producción de
artículos como zapatos, carteras, bolsas, etc.
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La curtición se realiza normalmente en varias etapas con una duración que
puede durar entre unos cuantos minutos u horas hasta varios meses en el caso
de la curticion vegetal. El curtido de piel y cuero es un proceso que se divide en
una serie de etapas en las cuales las pieles se tratan con diversos agentesquímicos y no químicos y son sometidos a diversas operaciones mecánicas
(Flores C, Hernández D, 2011) 28.
Figura 6.7 Proceso de curtido
El proceso de la curtición, normalmente se divide en tres etapas:
6.5.1 RiberaEs la fase de preparación, en esta etapa se tienen las siguientes operaciones:
6.5.1.1 Conservación.El objetivo de esta operación es detener el proceso de descomposición de la
piel, debido a la proliferación de las bacterias, existen varios procesos de
conservación, pero el más utilizado es el “salado”, el cual consiste en esparcirle
sal (NaCl) a la piel previamente descarnada y con un cierto tamaña de grano y
aproximadamente entre un 40 y 45% de sal sobre el peso de la piel (CAR / PL,
2000)1.
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6.5.1.2 Remojo.Su objetivo es hidratar la piel volviendo a su estado natural y eliminar la
suciedad; Depilado o pelambre: se eliminan las raíces capilares, la epidermis y
el pelo. Normalmente este proceso se realiza poniendo la piel en un recipientecilíndrico llamado “bombo” que gira alrededor de un eje, el cual contiene agua y
algunos otros productos auxiliares que ayudan a optimizar el proceso.
Figura 6.8 Diagrama de Bombo
6.5.1.3 Descarnado.Consiste en limpiar la piel, dejándola libre de grasa y carne excedente, para que
los agentes químicos penetren mejor en las siguientes operaciones.
El proceso consiste en pasar la piel por medio de un cilindro neumático de
garra y otro de cuchillas helicoidales muy filosas, la piel circula en sentido
contrario a las cuchillas y ajustado de tal forma que la piel este lo
suficientemente presionada, para asegurar el corte o eliminar el tejido
subcutáneo adherido a ella.
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Figura 6.9 Maquina de descarnado
6.5.1.4 Desencalado.Sirve para reducir la alcalinidad de las pieles (eliminación de la cal), esta se
logra por el lavado con agua y luego con ácidos débiles o sales de amonio
(cloruros y sulfatos) o sales ácidas (bisulfito de sodio) para el deshinchamiento
de las pieles y conseguir la reducción del pH devolverá a las pieles su grosor
original, que será útil para seguir con el proceso.
6.5.1.5 Rendido.Este proceso se lleva a cabo, a través de la aplicación de enzimas
pancreáticas que tienen una actividad a un pH de 8 y una temperatura entre 30
y 37 °C. En este proceso se limpian los espacios interfibrilares, para que
puedan absorber los curtientes y tener una textura suave y flexible. Cuanto más
suelto, caído y suave es el cuero más intenso deberá ser el rendido.
6.5.1.6 Piquelado.Se realiza para corregir el pH de la piel, hasta bajarlo a un rango de 4 a 2.5, y
permite una mejor absorción, esta etapa se aplica sobre todo si se utiliza la
curtición al cromo y se realiza en bombos o molinetas con una mezcla de agua,
sales y ácidos (sulfúrico, clorhídrico, acetato o fórmico, o una mezcla de éstos).
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6.5.2 Curtición (Fase de curtición)En esta segunda etapa se logra que la piel alcance una estabilidad química y
física haciéndola resistente a los cambios de temperatura y humedad, para
llevar a cabo el curtido, puede realizarse por curtido vegetal o utilizando salesinorgánicas.
6.5.2.1 Curtición al cromo.Se utiliza sulfato de cromo (III), (Cr(OH)SO4), para estabilizar la estructura del
colágeno de las pieles, que produce un cuero verde/azul, esta técnica es la más
utilizada hoy en día por el poco tiempo que dura el proceso. Este se aplica
cuando se desea obtener cueros finos, muy flexibles, delgados y suaves.
6.5.2.2 Curtición vegetalSe realiza usando materiales vegetales como: Madera, corteza, hojas y tallos y
frutos, el resultado es un cuero suave y el color va a depender de la mezcla de
los ingredientes empleados en el curtido. Esta puede durar desde un día hasta
varias semanas, se aplica en particular a pieles de los bovinos destinadas a la
producción de cueros para suelas de calzado.
6.5.3 RecurtidoEsta etapa tiene varias operaciones que ayudaran al cuero para obtener sus
propiedades generales que exige el curtido semiacabado, este se realiza para
mejorar la textura y la flexibilidad, las operaciones finales son:
6.5.3.1 Tintura.Se añaden al cuero los colorantes deseados, para darle el matiz que se desea.
Engrase: se lubrica el cuero para dotarlo de la suavidad deseada, al mismo
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tiempo influye en algunas propiedades físicas como la extensibilidad,
resistencia a la tensión, impermeabilidad, etc.
6.5.3.2 Secado.Existen varias técnicas que pueden aplicarse separadamente o de forma
combinada para secar el curtido ( secado al aire con o sin energía, secado con
agua caliente, secado con infrarrojos, secado al vacio, secado de alta
frecuencia, entre otros) hay que tener en cuenta que técnica se utiliza ya que
esta influye en las características definitivas del curtido.
6.5.3.3 Acabado.En esta operación el cuero se somete a un acondicionamiento, lustrado, lijado,
pulido y metalizado para proporcionarle su forma, textura y propiedades
definitivas que el fabricante requiere para cada tipo de producto(CAR / PL,
2000)1.
6.6PROCESO DEL DESCARNE O “SEBADEROS”
El descarne, es un residuo que se obtiene de las curtidoras de pieles y es
recolectado y transportado por las empresas procesadoras del descarne o
sebaderos, en dichas empresas son almacenados y procesados para
conseguir sebo o grasas que posteriormente serán utilizados para elaborar
jabones.
6.6.1 DescarneSe obtiene de la remoción del tejido subcutáneo el cual tiene carne y residuos
de grasa, esto puede ser removido por una maquina de descarnado o bien
manualmente, para así dejar la piel lista para ser transformada en cuero.
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Actualmente existen dos tipos de descarnado, uno manual y el otro que se
realiza a través de una maquina generalmente se lleva a cabo el descarne por
maquina para obtener un sebo de mayor calidad, que pueden ser utilizado
como alimento para animales y como materia prima para la elaboración de jabones.
Figura 6.10 Remoción del tejido subcutáneo.
1.- Descarne manual (Artesano), 2.- Descarne realizado por una maquina.
6.6.1.1 Recolección.El proceso comienza desde la recolección del descarne, de las empresas
curtidoras y es transportado a los Sebaderos, donde son almacenados
temporalmente en contenedores, hasta ser sometidos al proceso de extracción.Es importante que el tiempo de almacenamiento del descarne crudo sea
mínimo, ya que por ser materia orgánica puede desarrollar rápidamente
putrefacción, con lo cual ocasiona olores desagradables y un bajo rendimiento
en el proceso.
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Figura 6.11 Almacén del descarne crudo.
1.- Descarne crudo, 2.- contenedores donde es almacenado en los Sebaderos.
6.6.1.2 Extracción de Sebo.El descarne es cargado hacia tinas de acero, por medio de un bombeo donde
se inyecta vapor a una temperatura aproximada de 140 grados centígrados,
para que se realice la cocción y llevar a cabo la separación de sebo, el proceso
dura aproximadamente de 2 a 3 horas.
Una vez terminada la cocción, el sebo es separado del agua por decantación
donde el sebo flota en la parte superior de la tina y puede ser fácilmente
extraído.
Figura 6.12 Proceso de extracción de Sebo
1.- tinas donde se lleva a cabo la cocción del sebo, 2.- Sebo que se obtienede la cocción en la parte superior de las tinas, 3.- El sebo que se saco de
las ollas y es almacenado en tambos para su venta.
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7. PLAN DE ACTIVIDADES
7.1 DIAGRAMA DE GANTT
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Figura 7.1 Diagrama de Gantt
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8. RECURSOS MATERIALES Y HUMANOS
8.1 RECURSOS HUMANOS
Investigador Ing. Amb. Ricardo Israel Zambrano.
Estela Zamorano Perrusquia.
Asesores Dr. Adrián Rodríguez García.
M. en C. Jesús Cárdenas Mijangos.
8.2 RECURSOS MATERIALES
8.2.1 ReactivosReactivo Marca
Acetona J.T. Baker
Ácido Clorhídrico J.T. Baker
Ácido Sulfúrico J.T. Baker
Agua desionizada
Cianurato Amoniacal para muestra
de 5 mL
AmVer TNT HR
Dicromato de Potasio J.T. Baker
Hexano J.T. Baker
Nitrógeno Amoniacal para alto rango
0 – 50 mg/L
HACH
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Salicilato Amoniacal para muestra
de 5 mL
AmVer TNT HR
Soluciones Buffers J.T. Baker
Sulfato de Plata J.T. Baker
Sulfato Mercúrico J.T. Baker
8.2.2 EquiposEquipo Especificaciones
Agitadormagnético
18 x 18 cm.
Agitador
magnético con
calefactor
Rango de
temperatura 0 a
300 °C
Balanza analítica Capacidad 110 g,
sensibilidad 0.1
mg
Bomba de vacio 20 in Hg,
Bomba de vacio 500 mm Hg. 36.8
L/m
Bomba fija Rango de flujo de
17 a 1700 mL/min.
Bomba fija y de
velocidad variable
Rango de flujo de
0.0006 a 3400
mL/min
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centrifugadora Capacidad
máxima 1000 rpm
Digestor HACH Con doble bloque
para vial 21 x 16mm, 4 x 20 mm
Espectrofotómetro
UV - Vis
190 a 1110 nm
Equipo de
extracción Soxhlet
Refrigerante,
soxhlet
Horno digital Rango detemperatura 10
260 °C
Mufla de alta
temperatura
Rango de
temperatura 100 –
1200 °C
pH - metro Rango de pH 0 -14
8.2.3 MaterialesMaterial Volumen Unidad
Agitadores 3 cm
Agitadores 5 cm
buretas 50 mL
Cápsulas de porcelana
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Crisoles Gooch
Desecador
Embudo Büchner
Embudos
Espátulas
filtros microfibra de vidrio 55 mm
filtros microfibra de vidrio 21 mm
Gradillas
Matraces aforados 1000 mL
Matraz kitazato 1 L
Pinzas
Pipetas graduadas 1 mL
Pipetas graduadas 5 mL
Pipetas graduadas 10 mL
Probeta graduadas 25 mL
Probeta graduadas 50 mL
Probeta graduadas 1000 mL
Soporte universal
Tamiz 18 mm
Tubos de ensayo con
tapa
10 mL
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Vasos de precipitado 100 mL
Vasos de precipitado 100 mL
Vasos de precipitado 250 mL
Vasos de precipitado 2000 mL
Vidrio de reloj 10 cm
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9. DESARROLLO DEL PROYECTO
9.1 CARACTERIZACIÓN DE LODO GRANULARLa caracterización del lodo granular utilizados en el reactor, se realizo con el
propósito principal de saber las características con las que provenían de la planta
de tratamiento que ya está en funcionamiento, se determinaron los siguientes
parámetros SV, ST, Índice volumétrico de lodos y actividad metanogénica.
9.2 MONITOREO DEL PRIMER REACTOREl primer reactor tiene una capacidad de 7 L, se opera a temperatura controlada
de 35°C, tiene un tiempo de retención hidráulico de 24 h, al efluente se le eliminanlos sólidos a través de una malla # 8 y se deja sedimentar por 24 h, se realiza una
dilución 1:7 con agua residual doméstica, consecutivamente se baja el pH de 6,5
a 7,5, de este efluente se toma una muestra para realizar su caracterización de
igual manera a la salida del reactor se evalúan siguientes parámetros: pH, ST,
SV, SF, SST, SSV, SSF, DQOT, DQOS, AT, AP, AGV. Por los métodos descritos
en la sección 9.5
Figura 9.1 Neutralización de agua residual del descarne 1.- Eliminación de sólidos
a través del tamiz, 2.- medición de 300 mL de agua del descarne sedimentada, 3.-
adición de ácido clorhídrico para bajar el pH a 7.5
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9.3 MONTAJE Y MONITOREO DEL SEGUNDO REACTOR UASBSe monto un segundo reactor UASB en continuo, con un volumen útil de 7 L, se
opero a temperatura ambiente, con un tiempo de retención hidráulico de 24 h, se
inoculó con 2L de lodo granular que provino de una planta de tratamiento que ya
está en funcionamiento, el efluente proviene de un primer reactor UASB, que escolectado en un recipiente que posteriormente es bombeado al segundo reactor,
dicho efluente contiene una carga orgánica volumétrica de 6,43 kg DQO/m3 d
Los parámetros que se evaluaron fueron el pH, ST, SV, SF, SST, SSV, SSF,
DQOT, DQOS, AT, AP, AGV, cada tercer día. Por los métodos descritos en la
sección 9.5
9.4 MÉTODOS ANALÍTICOSEl efluente y afluente de los reactores se analizó con las siguientes técnicas
analíticas empleadas en la evaluación de la operación de los reactores UASB, lasdeterminaciones se realizaban cada tercer día, todas las técnicas de acuerdo al
método estándar (APHA, 1995) y a Normas Mexicanas (NMX).
Figura 9.2 Inoculación del segundo
reactor, con 2L de lodo granular.
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9.4.1 Determinación de Alcalinidad Total y ParcialDeterminación de alcalinidad total y parcial, se siguió la metodología del Standard
Methods con algunas propuestas por Jenkins 983. Se preparó una solución
estándar de ácido clorhídrico 0,1N, se centrifugó una muestra de
aproximadamente 30 mL durante 15 minutos a 6000 rpm, posteriormente se tomouna muestra de 20 mL del sobrenadante, se titula con la solución de HCl 0,1 N
hasta llegar a un pH de 5,75 y registrar el volumen gastado (VG1). Se continúa
titulando hasta un pH 4,3 y se registra (VG2).
Figura 9.2 Determinación de Alcalinidad. 1.- se centrifugo a 600rpm, 2.- toma del
sobrenadante de la muestra, 3.- titulación con HCl 0.1 N
La alcalinidad total y parcial se calcula de la siguiente manera y se expresa en mg
CaC03 / L:
Alcalinidad Total
Donde:
AT = Alcalinidad Total mg CaCO3 /L
(VG1 + VG2) * N * 5000
VAT (mg CaCO 3 /L ) =
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VG1 = Volumen Gastado de HCl para llegar a pH 5,75, mL
VG2 = Volumen Gastado de HCl para llegar a pH 4.3 , mL
N = normalidad de HCl
V = volumen de la muestra, mL
5 000 = Convierte los g de CaCO3 a mg
Alcalinidad Parcial
Donde:
AP = Alcalinidad Parcial mg CaCO3 /L
VG1 = Volumen Gastado de HCl para llegar a pH 5,75, mL
N = normalidad de HCl
V = volumen de la muestra, mL
5 000 = Convierte los g de CaCO3 a mg
9.4.2 Determinación de los Ácidos Grasos volátiles
A partir de la determinación de la alcalinidad total y parcial, la diferencia del
volumen gastado de la determinación de la alcalinidad total y parcial, será el
volumen consumido por los ácidos grados volátiles presentes en la muestra.
Ácidos Grasos Volátiles
AGV mg / L = AT – APDonde:
AGV = Ácidos Grasos Volátiles mg / L
AT = Alcalinidad Total, mg CaCO3 /L
AP = Alcalinidad Parcial, mg CaCO3 /L
(VG1 + VG2) * N * 5 000
VAT (mg CaCO 3 /L ) =
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9.4.3 Determinación de Demanda Química de Oxigeno Total y Soluble.
La determinación de la DQO se baso en la norma NMX – AA- 030 –SCFI -200.
Se preparó la solución de alto rango, que está compuesta por una solución
catalítica de ácido sulfúrico con sulfato de plata y la solución digestora dedicromato de potasio, en un tubo de ensayo se colocó 1,5 ml de la solución
digestora y 3,5 mL de la solución catalítica.
Para determinar la DQO total se realzo una dilución de la muestra 1:50, se agregó
a los viales preparados de DQO un volumen de 2,5 mL de la muestra y se agita
vigorosamente. En el caso de la DQO soluble se centrifugó la muestra por 30
minutos a 5 000 rpm. Posteriormente se realizo una dilución al igual que en la totaly se agregan 2,5 mL en el vial y se agitó, se realiza un blanco de reactivos con 2,5
mL de agua desionizada. La digestión se llevo a cabo durante 2 horas a una
temperatura de 150°C, una vez pasado el tiempo se dejo enfriar a temperatura
ambiente y fue leída en el espectrofotómetro a una longitud de onda de 600 nm.
Figura 9.3 Determinación de DQO. 1.- Muestra centrifugada, 2.- Digestor de lostubos de DQO, 3.- tubos de DQO enfriando a temperatura ambiente, 4.- Lectura
de DQO en el espectrofotómetro.
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Para calcular la concentración DQO, se realizo una curva de calibración, la cual se
realizó con biftalato de potasio en concentración que se muestran en la tabla 9.1
y se reporta en mg de DQO / L:
Tabla 9.1 Diluciones de la curva de calibración
Solución Estándar mL Absorbancia
50 0,0150
100 0,0290
200 0,0650
400 0,1370
600 0,2060
800 0,2790
Figura 9.4 Curva de calibración
DQO (mg / L) =
Y = 2,827.7368 x + 13,8207 R2 = 0,9998
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0.0000 0.0500 0.1000 0.1500 0.2000 0.2500 0.3000
D Q O m g / L
Absorvancia
Curva de calibración
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9.4.4 Determinación de Nitrógeno Amoniacal (NH3 – H)
La determinación del nitrógeno amoniacal se determino de acuerdo a la
metodología reportada en el manual del equipo HACH, utilizando viales
comerciales para alto rango 0 – 50 mg / L.
La prueba consistió en realizar una dilución 1:100 mL de la muestra,
posteriormente se agrego 0.1mL de la dilución en dos viales y en otro 0.1mL de
agua desionizada, en seguida se agrego el reactivo salicilato de amonio y el
Cianurato de amonio, se agita suavemente y se dejar reaccionar por 20 minutos.
La medición se realiza en el espectrofotómetro, seleccionando el programa 2465
a una longitud de onda de 655 nm. El programa da directamente el valor en mg / Lde N – NH3.
Figura 9.5 Determinación de nitrógeno amoniacal. 1.- agregando el reactivo de
salicilato de amonio, 2.- reaccionando por un tiempo de 20 minutos, 3.- medición
en el espectrofotómetro.
9.4.5 Determinación de Sólidos Suspendidos Totales, Sólidos SuspendidosVolátiles, Sólidos Suspendidos Fijos (NMX – AA – 034 – SCFI – 2001)
Esta técnica se basada en la norma NMX – AA – 034 – SCFI – 2001 y es aplicable
para la determinación de sólidos suspendidos totales, volátiles y fijos. Se pusieron
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a peso constante los crisoles Gooch (P1), hasta que no se tenga una variación en
el peso + 0,0002 y se registra el peso.
Para determinar sólidos suspendidos totales se colocaron 10 ml de muestra y se
aplico vacio hasta eliminar totalmente el agua, en seguida se colocaron en la
estufa a 103 -105 °C por 1hora. Se dejo enfriar el crisol en el desecador por 30
minutos y posteriormente se registro el peso (P2).
En el caso de los sólidos suspendidos fijos, se transfirió el crisol a la mufla a una
temperatura de 550 + 50 °C, de 15 – 20 minutos, transcurrido este tiempo se
transfieren a la estufa a 103 – 105°C por 5 minutos, posteriormente se colocaron
en un desecador y se registra el peso (P3).
Por último los sólidos suspendidos volátiles se determinan con la diferencia del
peso entre los sólidos suspendidos totales y los sólidos suspendidos fijos.
Figura 9.6 determinación de Sólidos suspendidos. 1.- Estufa a 103 -105 °C, 2.-
Crisoles enfriando parcialmente en el desecador 3.- Peso del crisol con la
muestra 4.- calcinación en la mufla a 550 + 50°C.Los sólidos suspendidos totales, volátiles y fijos se calculan de la siguiente
manera.
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Sólidos Suspendidos Totales
Donde:
SST = Sólidos Suspendidos Totales mg / L.
P1 = Peso del crisol a peso constante, mg.
P2 = Peso del crisol con el residuo seco, mg.
V = volumen de la muestra, mL.
Sólidos Suspendidos Fijos
Donde:
SSF = Sólidos Suspendidos fijos mg / L.
P1 = Peso del crisol a peso constante, mg.
P2 = Peso del crisol con el residuo después de la calcinación, mg.
V = volumen de la muestra, mL.
Sólidos Suspendidos volátiles
SSV mg / L = SST - SSF
Donde:
SSV = Sólidos Suspendidos Volátiles, mg / L.SST = Sólidos suspendidos Totales, mg / L.
SSF = sólidos Suspendidos Fijos, mg / L.
P3 – P1 * 1000
VSSF mg / L =
P2 – P1 * 1000
VSST mg / L =
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51
9.4.6 Determinación de Sólidos Totales, Sólidos Volátiles, Sólidos Fijos
Este método es aplicable para la determinación de sólidos totales, volátiles y fijos,
está basado en la norma NMX – AA – 034 – SCFI – 2001. Se puso a peso
constante las capsulas de porcelana y se registro el peso (P1).
En los sólidos totales, se colocó 20 mL de muestra en la capsula, posteriormente
se metió en la estufa a 103 -105 °C por 24 horas, se dejó enfriar la cápsula en un
desecador y se registro el peso (P2).
Para determinar los sólidos fijos, se transfirió la cápsula con el residuo seco a la
mufla 550 + 50 °C y se incineró por 1 hora, se colocó la capsula a la estufa a 103 -105 °C por 5 minutos, posteriormente a un desecador y se registro el peso (P3).
Por último los sólidos Volátiles se determinaron, con la deferencia entre el peso de
los sólidos totales y los sólidos fijos.
Figura 9.7 Determinación de los sólidos totales 1.- Evaporación de la muestra, 2.-
Cápsulas enfriando parcialmente en el desecador 3.- Peso de la cápsula con lamuestra.
Los sólidos totales, volátiles y fijos se calculan de la siguiente manera:
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Sólidos Totales
Donde:
ST = Sólidos Totales mg / L.
P1 = Peso de la capsula a peso constante, mg.
P2 = Peso de la capsula con el residuo seco, mg.
V = volumen de la muestra, mL
Sólidos Fijos
Donde:
SF = Sólidos fijos mg / L.
P1 = Peso de la capsula a peso constante, mg.
P2 = Peso de la capsula con el residuo después de la calcinación, mg.
V = volumen de la muestra, mL.
Sólidos Volátiles
SV mg / L = SST - SSF
Donde:
SV = Sólidos Volátiles, mg / L.ST = Sólidos Totales, mg / L.
SF = sólidos Fijos, mg / L.
P3 – P1 * 1000
VSF mg / L =
P2 – P1 * 1000
VST mg / L =
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53
9.4.7 Determinación de Grasas y aceites.
La determinación de Grasas y aceites está basado en la norma MNX – AA -005 –
SCFI -2000. Se puso a peso constante los matraces en la estufa a una
temperatura de 103 – 105°C, se colocaron en el desecador y se registro el peso(P1), posteriormente se midió el pH de la muestra, para acidificarse se agrego
unas gotas de ácido sulfúrico para llevarla a un pH menor de 2.
Se coloco el filtro en el embudo Büchner y se agregó 100 mL de suspensión de
tierra de diatomeas – sílice, se lavó con 100 mL de agua, posteriormente se
agrego la muestra acidificada, aplicando vacío hasta que termine de pasar el agua
por completo, con un filtro impregnado de hexano se limpio las paredes delembudo y se transfirió el filtro a un cartucho, consecutivamente se coloco en el
equipo Soxhlet y se adicionó hexano al matraz, en la parrilla previamente
calentada se coloca el equipo de extracción durante un periodo de 4 horas. Una
vez evaporado el hexano se dejo en el desecador hasta tener una temperatura
ambiente y se registro el peso (P2).
Figura 9.8 Determinación de grasas y aceites 1.- peso constante del matraz, 2.-
vertido de la muestra y aplicación de vacío, 3.- Adición de hexano al soxhlet, 4.-
extracción de grasas y aceites
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54
Las grasas y aceites recuperables se calculan de la siguiente manera:
Grasas y Aceites
Donde:
P1 = Peso inicial del matraz de extracción, mg.
P2 = Peso final del matraz de extracción, mg.
V = Volumen de la muestra, L.
9.4.8 Determinación de actividad metanogénica especifica (Rozzi, Ramigi,2004)
En una botella serológica de 70 mL, dándoles un volumen útil de 60 mL en las
cuales se coloco lodo granular anaerobio, acetato de sodio (sustrato) macro y
micronutrientes utilizados se presentan en la tabla 9.2.
9.2 Solución mineral de macro y micro nutrientes ( Rozzzi, Ramigi, 2004).
Macronutrientes Concentración Micronutrientes Concentración
NH4Cl 170 g/L FeCl3 4H2O 2000 mg / L
KH2PO4 37 g / L EDTA 1000 mg / L
MgSO4 4 H20 9 g/ L HCl 36 % 1 mL / L
En los ensayos se adicionó acetato de sodio en una concentración de 4 g DQO/L,
se agregó 1 mL de la solución mineral y por último la cantidad de lodo anaerobio
adecuada para que los g de SSV / L dentro de los viales fueran de 2. Estos se
mantuvieron a 35 °C en régimen estático, se recomienda realizar las pruebas por
triplicado. La medición de la producción de metano se determino por
P1 – P2
VG y A mg / L =
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55
desplazamiento volumétrico de una columna de NaOH 1M. La sosa debe ser
remplazada cuando su pH este por debajo de 12
Se grafica los Valores de producción de CH4 acumulado contra tiempo, se obtiene
la velocidad, calculando la pendiente en la fase donde se mantiene
aproximadamente constante y con ese valor se calcula la AME de acuerdo a la
siguiente expresión.
Donde:
AME = Actividad metanogénica especifica, g DQO / g SSV d.R = Velocidad de producción de metano, mL / h.
FC = Factor de conversión, mL CH4 / g DQO degradado.
V = volumen efectivo de liquido en el vial, L.
SSV = concentración de lodo granular g SSV / L.
24 = Factor de conversión h / d.
9.4.9 Determinación del TRH, carga orgánica volumétricaEl seguimiento de estas condiciones de funcionamiento y operación del reactor
son fundamentales puesto que permiten comparar bajo que parámetros el sistema
opera de manera óptima.
Las ecuaciones utilizadas se presentan a continuación:
Tiempo de retención Hidráulico
Donde:
TRH = Tiempo de retención hidráulico, h
V = Volumen, m3
R * 24
FC * V * SSVAME g DQO/ g SSV d =
V
QTRH h =
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56
Q = Caudal, m3 / h
Carga orgánica Volumétrica
Donde:
COV = Carga orgánica volumétrica, kg DQO/m3 d
DQO = Demanda química de oxigeno, mg/L
Q= Caudal, m3/d
V= Volumen, m3
9.5 PRUEBAS DE DIGESTIÓN ANAEROBIA EN LOTE
Se realizaron dos diferentes, diseños experimentales uno a temperatura ambiente
y otro con temperatura controlada a 37°C, en condiciones mesofílicas, realizando
un comparativo entre los dos procesos anaerobios.
Los ensayos se realizaron en botellas serológicas de 70 mL y se les dio un
volumen útil de 60 mL, los 10 mL restantes se dejan para el biogás, se les coloco20 mL de lodo granular y 40 mL de agua residual que sale del primer reactor
.
Figura 9.8 Pruebas de digestión anaerobia. 1.- Temperatura controlada a 37°C,
2.- Temperatura ambiente.
DQO efluente x Q
VCOV kg / m3 d =
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57
9.6 COMPARACIÓN DE LA EFICIENCIA DE UN REACTOR UASB Y DOSREACTORES CONECTADOS EN SERIE.
Se trabajó con dos reactores UASB conectados en serie con la finalidad de
evaluar la eficiencia de ambos y determinar la biodegradación del aguaproveniente del proceso de descarne.
Figura 9.9 Reactores UASB en serie uno con temperatura controlada y el otro a
temperatura ambiente.
Se trabajo con dos diferentes condiciones de operación con la finalidad, de
determinar la más adecuada en función de la degradación de la DQO, remoción
de ST y SSV además de evaluar algunos parámetros de estabilidad como son laAP y AT, relación alfa, producción de AGV y nitrógeno amoniacal,
Condiciones de operación de los reactores UASB
Condición Primer Reactor Segundo reactor
Volumen 7 L 7 L
TRH 24 h 24, 48 h
pH E 7,5 7,5
Temperatura 37 ° C Ambiente
Carga de sólidos 23,27 kg ST/m3 d 5,780 kg ST/m3 d
Carga orgánica
volumétrica
20 Kg DQO/m3 d 6,43 Kg DQO/m3 d
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58
Debido a que con las primeras condiciones de operación del segundo reactor no
estaba teniendo una adecuada evolución se decidió cambiar el tiempo de
retención hidráulico, tomando en cuenta estudios previos con el tiempo de
retención mayor y la temperatura controlada.
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59
10. RESULTADOS OBTENIDOS
10.1 CARACTERIZACIÓN DEL LODO GRANULAR.En la Tabla 10.1 se muestra la caracterización del lodo anaerobio empleado en
esta investigación. Los SSV son una manera indirecta de determinar la biomasa,
presente en el lodo y el IVL nos indica que el lodo es compacto y presentó una
velocidad de sedimentación rápida, esto es importante ya que se trabaja con
reactores de flujo ascendente
Tabla 10.1 Caracterización de lodo granular
Parámetro Valor
Sólidos Totales (g/kg) 73,8Sólidos Volátiles (g /L) 50,3
Sólidos Suspendidos Totales (g / L) 83,4
Sólidos suspendidos Volátiles (g / L) 62,4
Índice Volumétrico de lodos (mL / g) 10
Actividad metanogénica especifica
(gDQO/ gSSV d)
1,32
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60
10.2 PARÁMETROS DE COMPORTAMIENTO DEL PRIMER REACTOR
10.2.1 Comportamiento de la DQOtEn la figura 10.1 se presentan los valores de la DQOt, a la entrada del reactor se
realiza una dilución 1:7 con agua residual domestica esta tiene una concentración
de DQOt a la entrada del reactor alrededor de 39 006 mg/L – 24 726 mg / L,
obteniendo una concentración en promedio a la salida de DQO t 13 453 mg/L y
teniendo un porcentaje de remoción de 50,89%
Figura 10.1 Remoción de DQO total
10.2.2 Comportamiento de los sólidos totales y volátilesEn la figura 10.2 y 10.3 se observa la remoción de ST y SV, siendo sus
porcentajes de remoción del 75,01% y 66,45% respectivamente. Los solitos
totales y volátiles es un parámetro con lo que se evalúa la estabilidad de un
sistema anaerobio y a medida que disminuyen, se considera que hay una mayor
estabilización.
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
D Q O t
m g / L
Tiempo (d)
Entrada
Salida
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61
Figura 10.2 Comportamiento de los ST
Figura 10.3 Comportamiento de los SV
10.2.3 Alcalinidad total y parcialLa evolución de la alcalinidad total y parcial, se muestra en la figura 10.4, se
observa un aumento en la concentración de alcalinidad total que va de 4 875 mg
CaCO3 / L hasta 6 400 mg CaCO3 / L, esta mayor concentración se atribuye a unamayor generación de AGV y la alcalinidad parcial nos da un valor de 4225 mg
CaCO3 / L a 4 350 mg CaCO3 / L, estos resultados nos dan la capacidad
amortiguadora del reactor.
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33
S T
m g / L
Tiempo (d)
Entrada
Salida
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33
S V
m g / L
Tíiempo (d)
Entrada
Salida
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62
Figura 10.4 Comportamiento de la alcalinidad total y parcial
10.2.4 Ácidos grasos volátiles y pHLos ácidos grasos volátiles se determinaron a parir de la determinación de la
alcalinidad total y parcial, como se observa en la figura 10.5 al inicio se tiene una
concentración de 650 mg / L para el día 13 se tiene un aumento de 2 925 al igual
que el día 15 con 2 900, después de estas altas concentraciones se observa una
disminución manteniendo muy poca variación, al final se tiene una concentración
de 1 800 mg / L.
Los diferentes valores de AGV puede ser atribuido a las diferentes velocidades debiodegradabilidad de la materia orgánica presenten en el agua residual.
Figura 10.5 comportamiento de los AGV y pH
0
1000
2000
30004000
5000
6000
7000
8000
9000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
m g C
a C o 3 / L
Tiempo (d)
A P
A T
02
4
6
8
10
12
14
0500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43
A G V
m g / L
Tiempo (d)
AGV
pH
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10.2.5 Relación alfa (α) La relación alfa α, es empleada como parámetro de control ya que nos indica la
estabilidad del reactor, generalmente cuando esta relación es mayor 0,5, se
considera buena la capacidad amortiguadora debida a carbonatos, bicarbonatos y
los ácidos grasos generados. Como se observa (figura 10.6) los valores siemprese encontraron arriba de 0,5, por lo que se puede decir, hubo un equilibrio entre la
capacidad amortiguadora y los ácidos producidos en la etapa de la acidogénesis.
10.6 Relación alfa (α)
10.2.6 Nitrógeno AmoniacalLos valores de nitrógeno amoniacal al final es de 2 580 mg / L, este valor se
considera como aceptable ya que en la bibliografía nos indica como valores
inhibitorios de 4 051 – 5 734 mg / L donde los microorganismos acidogénicos son
afectados y los metanogénicos pierden su actividad (Koster y Lettinga, 1988)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43
R e l a c i ó n a l f a
Tiempo (d)
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64
Figura 10.7 Comportamiento del nitrógeno amoniacal
10.2.7 Grasas y aceitesEste tipo de agua residual contiene un alta concentración de grasas y aceites y
como se observa en la figura 10.7 la degradación de grasas es grande ya que a
la salida se tienen niveles menores de 170 mg / L, esto se puede atribuir a la
hidrólisis de los ácidos grasos de cadena larga para posteriormente pasar a AGV
reflejándose en los altos niveles, logrando la disminución del contenido de grasas.
Figura 10. 8 Comportamiento de grasas y aceites
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41
N H 3 - H
m g / L
Tiempo (d)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
m g / L
Tiempo (d)
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10.3 RESULTADOS DE CONTROL DEL SEGUNDO REACTOR
Se operaron un segundo reactor conectado en serie, durante un tiempo de 30
días el periodo de operación se dividió en dos etapas; la primera se manejo un
TRH de 24 horas y la segunda de 48 horas, en esta última solo se presentan seisdías de análisis, cabe señalar que este se opero a temperatura ambiente.
10.3.1 Remoción de DQOtEn la figura 10.9 se observa el comportamiento de la DQOt, durante los primeros
4 días se observa un incremento de 7 053 mg/L hasta 12 991 mg/L,
posteriormente los otros 22 días, se entra con una DQOt de 13,453 mg / L y sale
en promedio de 13 415 mg/L con un TRH 24 h y teniendo un porcentaje deremoción del 2,28%, en el cambio de TRH a 48h no se muestra un importante
cambio solo en el punto 4 se observa una disminución considerable, la
concentración bajo hasta 8 750 mg/L, en promedio sale con una concentración de
12 960 mg/L obteniendo un porcentaje de remoción del 3,66%
Figura 10.9 Evolución de la DQOt
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33
D Q O t
m g / L
Tiempo (d)
Entrada
Salida
TRH = 24 TRH = 48
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10.3.2 Comportamiento de ST y SSV
La evolución de los ST y SSV; En los ST (figura 10.10) no se tiene una importante
disminución, se mantuvieron constantes, durante los 30 días de análisis del
reactor, solo se tiene una remoción del 2.85%.En el caso de los SSV (figura 10.11) se puede observar que se presenta una gran
cantidad de materia orgánica en el agua residual del descarne en promedio tiene
5 776 mg / L y al salir contiene alrededor de 2 645 mg / L lo que nos indica que la
población microbiana esta activa en los procesos biológicos.
Figura 10. 10 Comportamiento de los ST
Figura 10.11 Evaluación de los SSV
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
70008000
9000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
S T
m g / L
Tiempo (d)
Entrada
Salida
TRH = 24 h TRH = 48 h
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
S S V
m g / L
Tiempo (d)
Entrada
Salida
TRH = 48 hTRH = 24 h
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67
10.3.3 Alcalinidad total y parcial
La alcalinidad durante los 30 días de análisis del sistema, los valores en promedio
estuvieron alrededor de 6 984 mgCaCO3/L y 4 826 mg CaCO3 / L la total y la
parcial respectivamente, estos valores son considerados adecuados para que sedesarrolle el proceso de digestión anaerobia (Ruiz et al., 2000), aun cuando se
realizo el cambio de TRH los valores siguieron la misma tendencia.
Figura 10.12 Evaluación de Alcalinidad parcial y total
10.3.4 Ácidos Grasos volátiles y pH
La variación de la concentración de AGV se presenta en la figura 10.12, donde se
puede observar que se inicio con una concentración de 725 mg/L y en el día 6 se
presento la mayor concentración, obteniendo un valor de 2 900 mg/L
posteriormente las variaciones son ligeras durante el periodo de análisis. En
promedio los valores oscilaron en 2 158 mg/L, aún cuando se realizo el cambio de
TRH, se siguió con la misma tendencia.
0
1000
2000
3000
4000
50006000
7000
8000
9000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
m g C a C O 3 /
L
Tiempo (d)
A T
A P
TRH = 24 h TRH = 48 h
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68
La alta capacidad tampón del sistema, propicio que las variaciones de pH fueran
poco importantes, manteniéndose alrededor de 8,4, durante casi todo el periodo
de análisis.
Figura 10.13 Comportamiento Ácidos grasos volátiles y pH
10.3.5 Relación alfa (α) Los valores de la relación alfa se encuentran durante los 30 días de análisis (figura
10.13) por arriba de 0,5, en promedio se mantuvo en 0,69, por lo que se considera
que existe un equilibrio entre la capacidad amortiguadora debida a los carbonatos,
bicarbonatos y los ácidos grasos generados.
Figura 10.14 Comportamiento de la relación alfa
0
2
4
6
8
10
12
14
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27
A G V
m g / L
Tiempo (d)
AGV
pH
p H
TRH = 48 hTRH = 24 h
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
R e l a c i ó n a l f a
Tiempo (d)
TRH = 24 h TRH = 48 h
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69
10.3.6 Nitrógeno amoniacalLos resultados obtenidos (figura 10.14) de nitrógeno amoniacal, en el reactor 2 se
encuentran en el rango de 2 453 mg / L, por lo que se considera como admisible
ya que esta fuera de los valores inhibitorios.
Figura 10.15 Comportamiento del nitrógeno amoniacal
10.3.7 Grasas y AceitesLa degradación de grasas y aceites de la salida del reactor en promedio es de
76,5 mg/L, se observa que existen muchas variación en la concentración, esto se
podría atribuir a una acumulación de los AGV, que no son degradados en el
transcurso del proceso, se podría decir que es en la fase de acidogénesis, esto se
podría observar también en la concentración de AGV y que no disminuyen.
Figura 10.16 Comportamiento grasas y aceites
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
N H 3 - H m g a / L
Tiempo (d)
TRH = 48 hTRH = 24 h
0
2040
60
80
100
120
140
160
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
m g / L
tiempo (d)
TRH = 48 hTRH = 24 h
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70
10.4 PRUEBAS DE DIGESTIÓN ANAEROBIA EN LOTESe realizo pruebas en lote con el propósito de mejorar la eficiencia de la digestión
anaerobia del segundo reactor, se probó dos tipos de temperatura una controlada
de 37°C y otro de temperatura ambiente, ya que la temperatura podría ser uno de
los factores limitantes del proceso.
10.4.1 Comportamiento de la DQO
En la grafica 1 se muestra la evolución de la DQOt durante el periodo de pruebas.
En ambas curvas se puede observar una disminución de la DQO t gradualmente, la
DQOt entran con una concentración de alrededor de 23 171 mg / L, posteriormente
disminuye hasta 4 367 mg / L con una temperatura controlada y 5 074 mg / L a
temperatura ambiente, las eficiencias de remoción de DQOt son de 86,03% y
84,20% respectivamente, con lo cual se podría considera que la temperatura es
factor limitante.
Figura 10.17 Comportamiento de la DQOt en las pruebas por lote.
0.000
2000.000
4000.000
6000.000
8000.000
10000.000
12000.000
14000.000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
D Q O t
m
g / L
Tiempo (días)
Tem. Controlada
Tem. Ambiente
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10.5 COMPARACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE DOSREACTORES CONECTADOS EN SERIE.
Se trabajo en dos fases, una primera solo se tenía un reactor, como ya se
mencionó anteriormente, con el propósito de disminuir aun más la carga orgánica
que sale del primer reactor, se implemento un sistema de dos reactores UASB
conectados en serie.
El primer reactor opero con temperatura controlada, el segundo se trabajo a
temperatura ambiente, este segundo se trabajo así para disminuir costo de
operación y observar que tan factible es trabajar en estas condiciones, el agua
residual del descarne.
10.5.1 Evolución de DQO en los dos reactores conectados en serieLa figura 10.16 muestra la evolución de la DQO t para el R1 y R2 durante los 30
días que se manejaron en serie, en el R1 se tiene una eficiencia de remoción de la
DQOt alrededor de 50,89% y en el segundo reactor se presenta una menor
eficiencia en promedio de 3,66%, esto se atribuye a una inhibición que presento el
proceso anaerobio.
Figura 10.18 Evaluación de la DQOt de los reactores conectados en serie
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
D Q O t
m g / L
Tiempo (d)
Entrada R1
Salida R1 y
Entrada R2Salida R2
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10.5.2 Evolución de los ST y SSV de los dos reactores conectados en serie
El comportamiento de los ST (figura 10.17) de los reactores durante los 30 días
de operación en serie, el R1 mostró, mayor eficiencia en la remoción con un
porcentaje de 75,58%, en el caso del R2 se puede observar que no hay una granremoción se tiene un porcentaje de 2.85%.
Figura 10.19 Evaluación de ST de los dos reactores conectados en serie
Los valores de SSV (figura 10.18) se registraron en promedio de 928 mg / L a laentrada del R1, en el punto 26 el valor subió hasta 5 650 mg/L, esto se debe a
que el agua en ocasiones contiene demasiada materia orgánica, en la salida del
R1 y entrada al R2 el valor es de 743 mg / L y en la salida del R2 de 176 mg / L,
en esté ultimo el resultado indica en forma indirecta que la biomasa permanece
dentro del reactor, asegurando así un mayor tiempo de contacto entre los
microorganismos y el sustrato (Briton, 1997).
05000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
S T
m g / L
tiempo (d)
Entrada
R1
Salida R1
y Entrada
R2Salida R2
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Figura 10.19 Evaluación de SSV de los dos reactores conectados en serie
10.5.3 Grasas y AceitesEl comportamiento grasas y aceites (figura 10.19), se observa que hay una
degradación considerable ya que se entra 1 290 mg / L y se sale del primer reactor
alrededor de 86,13 mg / L en el caso del segundo reactor los valores oscilan en
82,19 mg/L por lo que se logra la disminuir el contenido de grasa a la salida del
sistema en un porcentaje de 93,62%
Figura 10.20 Comportamiento de grasas y aceites de los dos reactores
conectados en serie
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27
S S V
m g / L
Tiempo (d)
Entrada R1
Salida R1 yentrada R2
Salida R2
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
m g / L
Tiempo (d)
Entrada
Salida
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10.5.4 Parámetros de controlSe monitoreo en los dos reactores conectados en serie el pH, AGV, alcalinidad
parcial, total, relación alfa, relación AGV/AT y nitrógeno amoniacal, con la finalidad
de determinar la estabilidad en estos.
Tabla 10.2 Resultados de los parámetros de control en los dos reactores.
Parámetro Reactor 1 Reactor 2
Salida Salida
Alcalinidad total mg
CaCO3/ L
6 630 6 976
Alcalinidad parcial
mg CaCO3/ L
4 710 4 813
AGV mg / L 1 920 2 163
Relación alfa 0.71 0.69
AGV / AT 0.28 0.30
Nitrógeno amoniacal
mg / L
2 412 2 474
Los valores obtenidos en ambos reactores pueden considerarse como admisibles,
de acuerdo a los parámetros de estabilidad como la relación alfa que estuvo engeneral por arriba de 0,5 tanto en el R1 como en el R2, con lo que se puede
suponer que el sistema estuvo en equilibrio entre los AGV producidos y los
bicarbonatos capaces de reaccionar y evitar un descenso en el pH.
La relación AGV / AT, la cual debe estar alrededor 0,2 para considerarse el
sistema en equilibrio y en valores por arriba de 0,4 son considerables como señal
de desequilibrio debido a la acumulación de los AGV (Rojas, 1987), para el R1 yR2 esta relación se encuentra en 0,28 y 0,30 por lo que también se consideran
en equilibrio.
Los resultados obtenidos a la salida de cada reactor se encuentran fuera del
rango de los valores considerados como inhibitorios, las concentraciones de
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amoníaco consideradas como inhibitorias descritas por Koster y Lettinga, se
consideran en el rango de 4 051 –5 734 mg NH3 –N / L, para las bacterias
acidogénicas en el lodo granular apenas fueron afectadas mientras que la
población de metanogénicas perdió 56,5% de su actividad. Aunque es posible que
a concentraciones altas los microorganismos pueden presentar adaptación al
compuesto después de algún tiempo.
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11. ANÁLISIS DE RIESGO
Algunos de los riesgos en los que se puede incurrir al realizar la evaluación de
eficiencia en el tratamiento aguas residuales en los reactores UASB conectadosen serie son:
Tiempo ya que el proyecto requiere de una periodo más largo, para poder
establecer una correcta eficiencia en el sistema.
Falta de precisión en los cálculos realizados por confusiones en los
resultados.
Información incorrecta, donde se expongan principios falsos sobre el
proceso de digestión anaerobia. Errores en la ejecución de los métodos analíticos
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12. CONCLUSIONES
Las pruebas realizadas muestran la biodegradación del agua residual
generada por la industria del descarne con alta carga orgánica, por medio
de la digestión anaerobia en un reactor anaerobio de flujo ascendente(UASB).
El evaluar los parámetros de control en el reactor UASB, permite establecer
la estabilidad del reactor durante el proceso, ya que cada etapa presenta
diferentes velocidades de reacción de acuerdo a la composición del
sustrato y requiere de un equilibrio que evite la acumulación de
compuestos inhibidores.
De acuerdo con los resultados obtenidos se presenta una mayor
estabilidad en el primer reactor, ya que la capacidad amortiguadora que
presenta fue mayor. Así como la relación alfa siempre estuvo por arriba de
0,5 y la concentración de nitrógeno fue de 2 412 mg / L, considerado
como no inhibitorio para el consorcio de microorganismos.
Al trabajar con un TRH de 24 h, a temperatura controlada en el rangomesofilico, es posible observar una mayor degradación de la materia
orgánica, donde se observa una mayor remoción de acuerdo a las
eficiencias de remoción de ST, DQO con un porcentaje de 52,69%,
75,72%, respectivamente.
El efluente resultante del tratamiento por el reactor UASB, aun no cumple
todavía con los límites máximos permisibles establecidos en la norma
oficial mexicana NOM – 001 – SEMARNAT – 1996.
La digestión anaerobia presenta numerosas ventajas sobre otros
tratamientos biológicos, una de las que más destaca es la obtención de
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biogás, cuyo uso puede ser una alternativa, en donde se imprente este
sistema.
13. RECOMENDACIONES
Para obtener una mayor eficiencia a las reportadas, sería recomendable trabajar
el segundo reactor con temperatura controlada a 37°C, como se está manejando
el primer reactor.
También se sugiere manejar tiempos de retención hidráulica cortos, debido a que
la eficiencia no varía de manera considerable a tiempos largos.
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