Ingeniería Ambiental · 2013
Arranque de Reactores Anaerobios de Flujo Ascendente (UASB) a Escala de Laboratorio Simulando Dos Condiciones de Flujo en la Entrada
Como trabajo complementario dentro de los estudios realizados en la UPB, el arranque y operación de reactores anaerobios de flujo ascendente (UASB) a escala laboratorio simulando dos condiciones de flujo en la entrada (continua y discontinua) pretende solventar problemáticas acaecidas en el tratamiento secundario PTAR. La metodología concebida involucro analizar el dinamismo que enfrenta un sistema de tratamiento muy cercano al tipo RAP. Desde, la condición del flujo que lo alimenta (caudal y pH), el comportamiento que expresan los microorganismos a través del tiempo tras reducir el sustrato y la operación bajo distintos regímenes de manera ascendente. En base a registros cronológicos de monitoreo en PTAR, de producción de metano en el ensayo de actividad metanogenica especifica (AME) y parámetros de control durante la operación UASB (pH, alcalinidad parcial e intermedia, DQO, ST y STV principalmente además de DBO5, N y P en menor medida) se reportara el éxito relativo en un medio bastante volátil, los cuales podrán retroalimentar toda la actividad en planta.
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Contenido
- INTRODUCCIONp. 14
- JUSTIFICACIONp. 15
- 2. OBJETIVOSp. 16
- 2.1 OBJETIVO GENERALp. 16
- 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOSp. 16
- 3. MARCO REFERENCIALp. 17
- 3.1 ANTECEDENTESp. 17
- 3.2 MARCO GEOGRAFICOp. 18
- 3.3 MARCO TEORICOp. 19
- 3.3.1 Características generales en las aguas residualesp. 19
- 3.3.1.1 Físicasp. 19
- 3.3.1.2 Químicasp. 20
- 3.3.1.3 Biológicasp. 23
- 3.3.2 Sistema de tratamiento anaerobiop. 23
- 4. METODOLOGIAp. 41
- INHIBICIÓNp. 42
- Montaje para la determinación de la Actividad Metanogénicap. 42
- CONTINUO Y DISCONTINUO DEL PAR REACTORES UASBp. 47
- 5. ANALISIS DE RESULTADOSp. 52
- PTAR UPBp. 52
- INHIBICIÓNp. 42
- 5.2.1 Caracterización del inoculop. 59
- 5.2.2 Caracterización del sustratop. 59
- 5.2.3 Ensayo AME y Resultadosp. 60
- CONTINUO Y DISCONTINUO REACTORES UASBp. 64
- 5.3.1 Fase 1. Operación continua durante el arranquep. 64
- 5.3.1.1 pH y Alcalinidad (Relación AI/AP) – fase de arranquep. 65
- 5.3.1.2 Demanda Química de Oxigeno (DQO) – fase de arranquep. 67
- 5.3.1.3 Demanda Biológica de Oxigeno (DBO5) – fase de arranquep. 68
- 5.3.2 Fase 2. Operación continua establep. 69
- 5.3.2.1 pH y Alcalinidad (Relación AI/AP) – fase continua establep. 69
- 5.3.2.2 Ácidos Grasos Volátiles (AGV) – fase continua establep. 73
- 5.3.2.3 Demanda Química de Oxigeno (DQO) – fase continua establep. 73
- 5.3.2.4 Demanda Biológica de Oxigeno (DBO5) – Fase continua establep. 74
- 5.3.2.5 Sólidos – fase continua establep. 75
- 5.3.2.6 Fosforo – fase continua establep. 77
- 5.3.2.7 Nitrógeno – fase continua establep. 78
- 5.3.3 Fase 3. Operación continua (E1) y operación discontinua (E2)p. 81
- (E2)p. 81
- discontinua (E2)p. 84
- 5.3.3.4 Sólidos – fase continua (E1) y discontinua (E2)p. 85
- 5.3.4 Fase 4. Operación discontinua fuertep. 88
- 5.3.4.1 pH y Alcalinidad (Relación AI/AP) – fase discontinua fuertep. 88
- 5.3.4.2 Ácidos Grasos Volátiles (AGV) – fase discontinua fuertep. 90
- 5.3.4.3 Demanda Química de Oxigeno (DQO) – fase discontinua fuertep. 91
- 5.3.4.4 Sólidos – fase discontinua fuertep. 92
- 6. CONCLUSIONESp. 95
- 7. RECOMENDACIONESp. 39
- BIBLIOGRAFIAp. 98
- ANEXOSp. 100
- Tabla 2. Composición típica del biogásp. 27
- Tabla 3. Rangos óptimos de pH para la degradación de ciertos sustratosp. 31
- Tabla 4. TRH recomendados para reactores UASB tratando ARDp. 34
- Tabla 5. Principales criterios de diseño para reactores UASB a escala realp. 39
- Tabla 6. Programación aplicada a lo largo de la depuraciónp. 49
- Tabla 7. Parámetros de control aplicados para el sistema escala laboratoriop. 51
- Tabla 8. Análisis por dos semanas del afluente sistema PTARp. 52
- Tabla 9. Análisis por dos semanas del efluente sistema RAPp. 53
- Tabla 10. Resultados preliminares del inoculo abonado para el ensayo AMEp. 59
- Tabla 11. Seguimiento del sustrato a aplicar en el ensayo AMEp. 59
- Tabla 12. Registros matemáticos AME de las muestras con mayor regularidadp. 62
- Tabla 13. Resultados de los ensayos AMEp. 62
- Tabla 14. Condiciones operacionales iniciales reactores UASBp. 64
- Tabla 15. Promedio de los parámetros monitoreados – fase de arranquep. 68
- del flujo establep. 69
- continua establep. 49
- continua establep. 49
- continuas y discontinuasp. 81
- discontinua (E2)p. 84
- discontinuidadesp. 88
- Tabla 22. Promedio de los parámetros monitoreados – fase discontinua fuertep. 94
- residualesp. 20
- involucrados en la digestión anaerobiap. 26
- complejosp. 26
- Figura 4. Influencia de la temperatura en la tasa de crecimiento de la biomasap. 29
- Figura 5. Organización de los microrganismos en la estructura de un granulop. 35
- Figura 6. Gránulos observados en un reactor UASBp. 36
- Figura 7. Esquema general de un reactor UASBp. 38
- Figura 8. Configuración del ensayo AMEp. 44
- Figura 9. Bombas dosificadoras utilizadas en el tratamientop. 47
- Figura 10. Reactores UASB a escala laboratorio acopladosp. 48
- Figura 11. Lodo sembrado en los reactores UASBp. 49
- Figura 12. Lodo asentado previo al inicio formal de las operacionesp. 49
- Figura 13. Sistema configurado para la ejecución del tratamientop. 50
- Figura 14. Perfil de llaves acondicionadas en los reactoresp. 50
- Figura 15. Comportamiento extendido del flujo en el sistema PTAR UPBp. 54
- Figura 16. Comportamiento extendido del pH en el sistema PTAR UPBp. 54
- Figura 17. Caudal y pH afluente PTAR UPB (índices mínimos y máximos)p. 56
- Figura 18. pH y caudal efluente PTAR UPB (indices mínimos y máximos)p. 56
- anaerobios PTAR UPBp. 57
- anaerobios PTAR UPBp. 58
- Figura 22. Montaje AME sin agitación en detallep. 60
- Figura 23. pH en el sistema – fase de arranquep. 66
- Figura 24. Relación AI/AP en el sistema – fase de arranquep. 66
- Figura 25. DQO y su remoción en el sistema – fase de arranquep. 67
- Figura 26. DBO5 y su remoción en el sistema – fase de arranquep. 68
- Figura 27. pH en el sistema – fase continua establep. 71
- Figura 28. Relación AI/AP en el sistema – fase continua establep. 72
- Figura 29. Ácidos Grasos Volátiles en el sistema – fase continua establep. 73
- Figura 30. DQO y su remoción en el sistema – fase continua establep. 74
- Figura 31. DBO5 y su remoción en el sistema – fase continua establep. 75
- Figura 32. Comportamiento de los sólidos en E1 – fase continua establep. 76
- Figura 33. Comportamiento de los sólidos en E2 – fase continua establep. 76
- Figura 34. Fosforo y su remoción en el sistema – fase continua establep. 78
- Figura 35. Nitrógeno y su remoción en el sistema – fase continua establep. 79
- Figura 36. Comportamiento del pH – fase continua (E1) y discontinua (E2)p. 82
- Figura 37. Relación AI/AP – fase continúa (E1) y discontinua (E2)p. 82
- Figura 38. Ácidos Grasos Volátiles – fase continúa (E1) y discontinua (E2)p. 84
- (E2)p. 81
- Figura 40. Comportamiento de los sólidos en E1 – en continuidadp. 86
- Figura 41. Comportamiento de los sólidos en E2 – en discontinuidadp. 86
- Figura 42. Comportamiento del pH – fase discontinua fuertep. 89
- Figura 43. Relación AI/AP – fase discontinua fuertep. 89
- Figura 44. Ácidos Grasos Volátiles – fase discontinua fuertep. 90
- Figura 45. DQO en el sistema – fase discontinua fuertep. 91
- Figura 46. Comportamiento de los sólidos en E1 – fase discontinúa fuertep. 93
- Figura 47. Comportamiento de los sólidos en E2 – fase discontinúa fuertep. 93
- Anexo 1. Semana 1 - Series de monitoreo sistema PTAR UPB (pH y caudal)p. 101
- Anexo 2. Semana 2 - Series de monitoreo sistema PTAR UPB (pH y caudal)p. 102
- Anexo 3. Semana 1 - Condiciones de presión y temperatura ensayo AMEp. 103
- Anexo 4. Semana 2 - Condiciones de presión y temperatura ensayo AMEp. 105
- Anexo 5. Gráficos y Ecuaciones de la recta ensayos AMEp. 107
- programaciones (TRH)p. 114
- diversas programaciones (TRH)p. 110
- (AGV) en diversas programaciones (TRH)p. 113
- Oxigeno (DQO) en diversas programaciones (TRH)p. 114
- Oxigeno (DBO5) en programaciones iniciales (TRH)p. 115
- programaciones (TRH)p. 114
- programaciones (TRH)p. 114
- Anexo 13. Resultados de laboratorio – Nitrógeno Total Kjeldahlp. 116