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Curso “Gestión y Tratamiento de Efuentes y ResiduosAgroindustriales y Pecuarios” Lima Septiembre 2014
Principios de los procesos biologicos.
Fernando Fdz-Polanco y María Fdz-PolancoGrupo de Tecnología AmbientalDpto Ingeniería Química y Tecnología del Medio AmbienteUniversidad de Valladolid (España)
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA
Curso “Gestión y Tratamiento de Efuentes y
Residuos Agroindustriales y Pecuarios”
Lima 11 – 14 Septiembre 2014
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Curso “Gestión y Tratamiento de Efuentes y ResiduosAgroindustriales y Pecuarios” Lima Septiembre 2014
EL PROCESO BIOLÓGICO
OBJETIVOS
LOS MICROORGANISMOS
PARÁMETROS DE OPERACIÓN
PROCESOS AEROBIOS
TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS
PROCESOS ANAEROBIOS
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LÍQUIDO
M.O.(líquido) NUEVOS
MICROORGANISMOS
M.O. NO BIODEGRADABLE
AEROBIO CO2 + H2OANAEROBIO CO2 + CH4
ALIMENTO
PRODUCTOS
ENERGÍA
MICROORGANISMOS presentes en la naturaleza OPTIMIZACIÓN DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN CONOCIMIENTO DE LOS MICROORGANISMOS
OBJETIVOS
GAS
SÓLIDO
PRINCIPIO DECONSERVACIÓNDE LA MATERIA
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OBJETIVOS
ALIMENTO(S)
PRODUCTOS
1. ELIMINACIÓN DE: MO biodegradablenutrientes
2. MINIMIZACIÓN PRODUCTOS3. PROCESOS RÁPIDOS4. BUENOS RENDIMIENTOS
1. TRATAMIENTO
2. MICROORGANISMOS (X)
ENERGÍA1. ALIMENTO2. FUENTE DE ENERGÍA3. CONDICIONES ÓPTIMAS
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EL PROCESO BIOLÓGICO
OBJETIVOS
LOS MICROORGANISMOS
PARÁMETROS DE OPERACIÓN
PROCESOS AEROBIOS
4. TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS
PROCESOS ANAEROBIOS
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EL PROCESO
DEGRADACIÓN (OXIDACIÓN/REDUCCION) DE LA MATERIA ORGÁNICA (MO)BIODEGRADABLE POR ACCIÓN DE MICROORGANISMOS (X)
QUE UTILIZAN LA MO COMO SUSTRATO (S) O FUENTE DE ALIMENTOPARA OBTENER ENERGÍA.
EN EL PROCESO SE GENERAN PRODUCTOS FINALES
(PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA MATERIA): GAS (CO2, CH4, H2O),
LÍQUIDO TRATADO (MO SIN DEGRADAR) SÍNTESIS DE NUEVOS X (FANGO)
AEROBIO MO + O2 + X CO2 + H2O + NUEVOS XANAEROBIO MO + X CO2 + CH4 + NUEVOS X
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EL PROCESO BIOLÓGICO
OBJETIVOS
LOS MICROORGANISMOS
PARÁMETROS DE OPERACIÓN
PROCESOS AEROBIOS
4. TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS
PROCESOS ANAEROBIOS
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LOS MICROORGANISMOS. CARACTERÍSTICAS
2. FORMA cocos bacilos espirilos vibriones
2. AGRUPACIÓN ENTRE SÍ
FLÓCULOS3. CAPACIDAD DE ADHESIÓNBIOPELÍCULAS
4. CULTIVOS EN SUSPENSIÓNY BIOPELÍCULA
1. CUANTIFICACIÓN COMO SV o SSVX = mg SV/L o X = mg SSV/L
FLÓCULOSTECNOLOGÍA
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LOS MICROORGANISMOS. COMPOSICIÓN
RUTAS
METABÓLICAS
C5H7NO2
(53% C, 12.4% N)
25% M.S. + 75% agua
ORGÁNICO 90%45-55 % C22-28 % O8-13 % N5-7 % H
INORGÁNICO 10%P (3%), S (1%), K (1%),Na (1%), Ca (0.5%), Mg
(0.5%), Cl (0.5%), Fe(0.2%) metales trazaCu, Mn, Mo, Co, Zn
(0.3%)
10-15 % hidratos de C50-60 % proteínas
6-8 % lípidos18-23 % ác. nucleicos
TODOS ESTOS ELEMENTOS DEBENESTAR PRESENTES EN LA “DIETA”DE LOS MICROORGANISMOS
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LOS MICROORGANISMOS. NECESIDADES NUTRICIONALES
CLASIFICACIÓN FUENTE DE E FUENTE DE C
AUTÓTROFO C inorgánicofotoautótrofo luzquimioautótrofo redox inorgánica
HETERÓTROFO C orgánicofotoheterótrofo luzquimioheterótrofo redox orgánica
MACRONUTRIENTESN (12,4% del peso de X), P (2% del peso de X), S, K, Na
MICRONUTRIENTESFe, Co, Ni, Zn, Cu, Mn, Mo, Se, B
• AR urbanas• AR agroalimentario• AR industrial
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LOS MICROORGANISMOS. CRECIMIENTO
eliminada
generados
DQOKg
XKgY
RENDIMIENTO CELULAR (Y)
Síntesis de microorganismos en función de la materia orgánica eliminada.
PERMITE CALCULAR LAGENERACIÓN DE FANGO
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EL PROCESO BIOLÓGICO
OBJETIVOS
LOS MICROORGANISMOS
PARÁMETROS DE OPERACIÓN
PROCESOS AEROBIOS
4. TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS
PROCESOS ANAEROBIOS
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PARÁMETROS DE OPERACIÓN
IMPORTANTE POR LA LENTA VELOCIDAD DE CRECIMIENTO TASA DE CRECIMIENTO SE DUPLICA CADA 10ºC A T MAYOR DE LA ÓPTIMA SE DESTRUYEN ENZIMAS
CLASE INTERVALO (ºC)psicrófilas -5 a 20mesófilas 8 a 45termófilas 40 a 70hipertermófilas 65 a 110
T (ºC)
t a s a d e c r e c i m i e n t o
0 20 35 55 100
VENTAJASmayor temperatura
mayor actividadmenor volumen
DESVENTAJAScoste energético
pérdida de la capacidad del sistemasi hay un fallo en la calefacción
TEMPERATURA
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PARÁMETROS DE OPERACIÓN
pH6.6-7.6 problemas de acidificación
ALCALINIDADEs la capacidad del agua para neutralizar ácidos.Es la concentración de hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos de
un agua (mg CaCO3/L)INHIBIDORES ESTIMULACIÓN
SIN EFECTO
concentración t a s a d e r e a c c i ó n
b i o l ó g i c a concentración
óptima
INHIBICIÓN
• Sales• Amoniaco• Sulfuro• Metales• Tóxicos orgánicos
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PARÁMETROS DE OPERACIÓN
TEMPERATURA Y CONDICIONES HOMOGÉNEAS DISTRIBUCIÓN DE NUTRIENTES
MEJORA EL CONTACTO
EVITA SEDIMENTACIÓN
EVITA ZONAS MUERTAS
sedimentaciónzonas muertas
mezcla
MEZCLA
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PARÁMETROS DE OPERACIÓN
CONCENTRACIÓN DE MICROORGANISMOS (SSLM o SSVLM)
La concentración de microorganismos en el reactor biológico (Licor Mezcla) secuantifica como SSLM (mg SSLM/L) o SSVLM (mg SSVLM/L)Es IMPORTANTE mantener la concentración de X constante en el reactor.
ELEVADA CONCENTRACIÓN DE X: Mayor carga Menor volumen del reactor
PARÁMETRO IMPORTANTE EN LAOPTIMIZACIÓN DEL PROCESO
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PARÁMETROS DE OPERACIÓN
Xdeproducción
reactor elenXθC
TIEMPO DE RETENCIÓN CELULAR (TRC) – EDAD
TRC da idea de la EDAD de X
EXISTE UN θc ÓPTIMO
TIEMPO DE RETENCIÓN HIDRAULICO (TRH)
Q Vθ REACTOR
Es el tiempo que permanece el agua en el reactor. TRH insuficiente → mala eliminación
TRH elevado → volumen muy grande
EXISTE UN θ ÓPTIMO
DQOr -.Y
SSVC.Vθ
C
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PARÁMETROS DE OPERACIÓN
CARGA
dm
DQOKgCV
3reactor
alimentada
Es la relación entre la materia orgánica que se puede alimentar a un reactor y:
el volumen del reactor CARGA VOLUMÉTRICA (CV) los microorganismos en el reactor CARGA MÁSICA (F/M)
dSVKg
DQOKg
M
F
reactor
alimentada
SOBRECARGA → mala eliminación
BAJA CARGA → falta de alimento
EXISTE UNACARGA ÓPTIMA
VELOCIDAD DE UTILIZACIÓN DE SUSTRATO
X.dKg
DQOKgU eliminada
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EL PROCESO BIOLÓGICO
OBJETIVOS
LOS MICROORGANISMOS
PARÁMETROS DE OPERACIÓN
PROCESOS AEROBIOS
4. TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS
PROCESOS ANAEROBIOS
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PROCESOS AEROBIOS. FANGOS ACTIVOS
AEROBIO MO + O2 + X CO2 + H2O + NUEVOS X
C U L
T I V O E
N
S U S
P E N S I Ó N
F A N G O
S A C T I V O S
Qe
Se
Xe
O2
QO
SO
4. PURGA
V S
X
3. RECIRCULACIÓN
CO21. REACTORBIOLÓGICO 2. SEDIMENTADOR
QR XR QW XW
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eliminada
generados
generados
X
3
eliminadaO
3
2O
DQOKg
XKg celular síntesisdeorendimientY
d
XKg ismosmicroorgandegeneraciónP
XKg
DQOKg ismosmicroorganyDQOentrerelación1,42
m
DQOKg eliminadaDQOSS
d
m alimentadocaudalQ
d
OKgoxígenodeconsumoR
SSQYP
P1,42SSQR
OX
XOO
PROCESOS AEROBIOS. FANGOS ACTIVOS
NECESIDADES DE OXÍGENO
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AEROBIO ANOXICO/ANAEROBIONITRIFICACIÓN - DESNITRIFICACIÓN
ELIMINACIÓN DE NUTRIENTES. Nitrógeno
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NITRIFICACIÓN - DESNITRIFICACION
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moléculasorgánicas simples
HSCoA
CoA
Pi+E
1. ANAEROBIO
Poli-P
PHB
Pi
2. AEROBIO OANÓXICO
O2 o NO3-
Pi PHB
HSCoA
CicloTCA
CO2
ADP+Pi
NADH2
H2O o N2
ATPNAD
ELIMINACIÓN DE NUTRIENTES. Fósforo
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EL PROCESO BIOLÓGICO
OBJETIVOS
LOS MICROORGANISMOS
PARÁMETROS DE OPERACIÓN
PROCESOS AEROBIOS
4. TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS
PROCESOS ANAEROBIOS
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1. BASES DE LOS PROCESOS ANAEROBIOS
M.O.SUSTRATO(líquido)
(sólido)
M.O. NO DEGRADADA(líquido)
CH4 + CO2
(biogás)
C5H7NO2
PRINCIPIO DECONSERVACIÓN
DE MATERIA
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1. BASES DE LOS PROCESOS ANAEROBIOS
residuo particulado complejo y biomasa inactiva
hidratos de C proteínas lípidosinertes
particuladosinertes solubles
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enzimas extracelulares
1. BASES DE LOS PROCESOS ANAEROBIOS
reacciones intracelulares
Hidrólisis
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1. BASES DE LOS PROCESOS ANAEROBIOS
residuo particulado complejo y biomasa inactiva
hidratos de C proteínas lípidos
azucares aminoácidos AGCL
acetato CO2 H2
CH4
propionato VaH BuH
acidogénesis de azucaresacidogénesis de aminoácidos
acetogénesis de AGCLacetogénesis de propionatoacetogénesis de VaH y BuHmetanogénesis acetotróficametanogénesis hidrogenotróf.
inertesparticulados
inertes solubles
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1. BASES DE LOS PROCESOS ANAEROBIOS
M.O.
CH4
AGV
•crecimiento lento•sensibles•características críticas
acetato
M.O.
CH4
AGVACUMULACIÓN!!
- acidificación- toxicidad
acetato
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1. BASES DE LOS PROCESOS ANAEROBIOS
acetato CO2 H2
CH4
CH3COO- + H2O CH4 + HCO3-
ΔGº´= - 6.8 kcal/mol
4 H2 + CO2 + 2 H+ CH4 + 2 H2O
ΔGº´= - 32.3 kcal/mol
METANOGÉNICAS SULFATORREDUCTORAS (BSR)
CH3COO- + SO4= + H+
H2S + 2 HCO3-
ΔGº´= - 11.3 kcal/mol
4 H2 + SO4= + 2 H+
H2S + 4 H2OΔGº´= - 36.8 kcal/mol
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1. BASES DE LOS PROCESOS ANAEROBIOS
nitrógeno
proteínavegetal proteínaanimal
bacteriasdesnitrificantes
nitratos alimento
bacteriasfijadoras de N2
nitritoscompuestos
de amonio
absorción por plantas
bacteriasnitrificantes(Nitrobacter )
bacterias nitrificantes(Nitrosomonas)
muerte excreciones
muerte
bacteriasfijadoras de N2
NKT N-NH4+
1. AEROBIO
2. ANÓXICO
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1. BASES DE LOS PROCESOS ANAEROBIOS
moléculasorgánicas simples
HSCoA
CoA
Pi+E
1. ANAEROBIO
Poli-P
PHB
Pi
2. AEROBIO OANÓXICO
O2 o NO3-
Pi PHB
HSCoA
Ciclo
TCACO2
ADP+PiNADH2
H2O o N2
ATPNAD
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
residuo particulado complejo
hidratos de C proteínas lípidos
azucares aminoácidos AGCL
acetato CO2 H2
CH4
propionato VaH BuH
residuo complejo
acetato H2
CH4
1. ARRANQUE
hidrólisis +
fermentación
metanogénesis
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
1. ARRANQUE
residuo complejo
acetato H2
CH4
hidrólisis +
fermentación
metanogénesis E Q U I L I B R I O
E N T R E A M B
A S E T A P A S¿CÓMO SE REALIZA EL ARRANQUE?
1. inóculo adecuado (lento crecimiento cuanto más mejor)
2. agua3. temperatura4. tamponar para evitar caída de pH5. MO de modo que no se forme más de
2-4 g/L AGV manteniendo pH 6.8-7.66. control diario de pH y AGV(AcH, PrH,
BuH, IBuH por cromatografía)7. 108-109 microorganismos/mL reactor 8. 1 a 4 meses mayor estabilidad
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
primera etapaacidogenesis
segunda etapa
generación
AGV
disminución pH aumento pH
proceso globalpH constante
AcH Ac- + H+
Ac- H+
AcH
Ac- H+
2. pH Y ALCALINIDAD (6.6-7.6 problemas de acidificación)
Consumo
AGV
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
3222
22
COHOH(ac)CO
(ac)CO(g)CO
2. pH Y ALCALINIDAD (6.6-7.6 problemas de acidificación)
HCOHCO
HHCOCOH
3-3
-332
10.2pKC)(35º106K
6.3pKC)(35º105K
a,211
a,2
a,17
a,1
32232
H32
2
COH(ac)CO*COH
C)(35ºatm/mol38K
*]CO[H
(g)][CO
0
20
40
60
80
100
0 2 4 6 8 10 12 14 pH
%
H2CO3 HCO3- CO3=
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
2. pH Y ALCALINIDAD
ALCALINIDAD es la capacidad del agua para neutralizar ácidos.
Es la concentración de hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos de un agua (mg CaCO3/L)
Relación pH/alcalinidad/CO2
H
2a,1
K
][CO50000
dalcalinida
logpKpH
pH>6.5 500-900 mg CaCO3/L 24-45% CO2
en el biogás32
-3 COHAHCOHA
Efecto de los AGV
Neutralización cal Ca(OH)2NaHCO3 no tiene problemas pero es caro y toxicidad del NaNa2CO3NaOHNH3 toxicidadNH4HCO3
más baratoformación de CaCO3
consumo de CO2 vacío
hidróxidos y carbonatos:consumo de CO2 vacío
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
3. NUTRIENTES • efluente urbano• efluente agroalimentario• efluente industrial (estudios de laboratorio)
DOSISestequiometríaN 12% peso celular P 2% peso celular
S 2% peso celular - SO4= presente en el AR
- adición sin exceso- sulfuro metálico insoluble
trazas para activación enzimática- Fe, Co, Ni
cationes comunes- presentes en las aguas- 40-60 mg/L- evitar desequilibrio entre ellos
mg/gDQO
excesomg/L
adición
N 5-15 50 NH3, NH4Cl,
NH4HCO3
P 0.8-2.5 10 NaH2PO4
S 1-3 5 MgSO4· 7 H2OFe
0.03 10 FeCl2· 4 H2O
C
o 0.003 0.02 CoCl
2· 2 H
2O
Ni 0.004 0.02 NiCl2· 6 H2OZn
0.02 0.02 ZnCl2
C
u 0.004 0.02 CuCl2· 2 H2O
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
4. INHIBIDORES
ESTIMULACIÓN
SIN EFECTO
concentración t a s a d e
r e a c c i ó n b i o l ó g i c a concentración
óptima
INHIBICIÓN
ANAEROBIO efecto es peor:• las AR presentan altas cargas
y también de inhibidores• tasas de crecimiento bajas
ADAPTACIÓN SOLUCIÓN
elegir un cultivo que se adapte mejor
DIVERSIDAD BIOLÓGICAdificultad para conocer la concentración tóxica
ensayos biológicos (test de toxicidad)
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
4. INHIBIDORES
4.1. SALES ESTIMULACIÓN INHIBICIÓN
MODERADAFUERTE
INHIBICIÓN
Na 100-200 3500-5500 8000K 200-400 2500-4500 12000
Ca 100-200 2500-4500 8000
Mg 75-150 1000-1500 3000
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
4. INHIBIDORES
4.2. AMONIACO •
degradación anaerobia de proteínas
NH4
+
/NH3• AR matadero o purines
9.3pK
105.5K HNHNH
a
10-a34
• NH4+ inhibición a 3000 mg/L
• NH3 inhibición a 100 mg/L
0
20
40
60
80
100
0 2 4 6 8 10 12 14pH
%
NH4+ NH3NH4+
NH3
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
4. INHIBIDORES
4.3. SULFUROS (g)SH(ac)S /H /HSSSO 22-BSR
4
C)(35ºatm/mol13K(ac)]S[H
(g)]S[H (g)SH(ac)SH
12.9pK HSHS
7.04pK HHSSH
H2
222
a2-
a1-2
0
20
40
60
80
100
0 2 4 6 8 10 12 14 pH
%
H2S HS- S=HS-
H2S
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
COD
S-compounds
A N A E R O B I C
D I G E S T E R
SulphideEFFLUENT increase COD bulking
BIOGAS odour
corrosion toxic to humans
REACTOR inhibition accumulation of
inert material in
the sludge (metalsulphides)
growth offilamentousbacteria
ENERGY BALANCE less CH4
biogas treatmentH2S < 200 mg/Nm3
< 0.013% (v/v)
CH4 /CO2
H2S
- affect the intracellular pH- MA the most sensitiveHS-
H2S
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
4. INHIBIDORES
4.4. METALES Co, Ni, Zn, Cd, Hg presentan inhibición 1 mg/L
evitar su entrada en el reactor precipitación de sulfuros metálicos (insolubles y no tóxicos)
PROBLEMAdosis S= toxicidad
SOLUCIÓNFeS - Fe es desplazado por los metales
- Fe no es tóxico
4.5. TÓXICOS ORGÁNICOS comunes a muchos residuos industrialesadaptación degradación - fenol- cloroformo
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
4. INHIBIDORES
EJEMPLOS• detergentes con cationes de amonio cuaternario• AGCL con Ca se complejan• pH cambia la toxicidad:
- NH4+/NH3 (pH ácido)
- CH3CH2COOH / CH3CH2COO- (pH básico)
CONTROL
1. eliminación del tóxico del influente2. dilución mayores volúmenes3. precipitación o complejos (Cu, Zn
como sulfuros con SO4=, cuidado
con la dosificación!!)4. variación del pH
5. adición de sustancias antagónicasa las que producen toxicidad
2 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
• importante por la lenta velocidad de crecimiento• tasa de crecimiento se duplica cada 10ºC• a T mayor de la óptima se destruyen enzimas
5. TEMPERATURA
t a s a d e c r e c i m i e n t o
T (ºC)0 20 40 60 80 100
ELECCIÓN DEPENDEDE LA CARGA (CH4)
VENTAJASmayor temperatura
mayor actividadmenor volumen
DESVENTAJAS• coste energético
• pérdida de la capacidaddel sistema si hay unfallo en la calefacción
CLASE INTERVALO (ºC)psicrófilas -5 a 20mesófilas 8 a 45termófilas 40 a 70hipertermófilas 65 a 110
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
INTERNA (30%)
EXTERNA (25%)
5. TEMPERATURA AislamientoSistema de calefacción
Elevada temperatura en lasuperficie del cambiadorproduce precipitación deproteínas en la superficie delcambiador mayor superficie
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
sedimentación
zonas muertas
mezcla
6. MEZCLA
Temperatura y condiciones homogéneas
Distribución de nutrientes
Mejora el contacto
Evita sedimentación
Evita zonas muertas
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
6. MEZCLA. SISTEMAS DE MEZCLADO
1 . R E C
I R C U L A C I Ó N D E L Í Q U I D O
( b o m b a )
recirculación interna
recirculación externa
2 . R E C
I R C U L A C I Ó N D E G A S ( c o m p r e s o r )
difusión de gas
gas lift
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
6. MEZCLA. SISTEMAS DE MEZCLADO
- recirculación de líquido + gas- recirculación de líquido + mezcla mecánica- recirculación de gas + mezcla mecánica
4. COMBINACIÓN DE SISTEMAS3. MEZCLA MECÁNICA
2 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
• valor energético CH4 = 35.8 kJ/L
C6H12O6 3 CO2 + 3 CH4
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O
eliminada
4
2
4
2
4
DQOg
CHL0.350
Og326
CHL22.43
O6
CH3
• relación entre MO
eliminada y el metanoproducido
• eliminación de MO
d
kJ 102.26
CHm
kJ 1035.8
d
CHm 106.3
d
CHm 106.3
BODkg
CHm0.350
d
m 10
m
BODkg 18
9
43
343
4
43
4
L
433
43
elimL
influente104 m3/d
20 g DQO/L
estabilización90%
efluente104 m3/d
2 g BODL/L
biogás•
composición 70-75% CH4 30-25% CO2
7. PRODUCCIÓN Y COMPOSICIÓN DEL BIOGÁS
2 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
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2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO
-4 -2 0 2 4
urea
ácido oxálico
ácido fórmico, CO
ácido cítrico
hidratos de C, ácido acéticoproteinas
algas y bacterias
metanol
grasas
0
50
100
c o m p o s i c i ó n d e l b i o g á s ( % C
H 4 )
Estado de oxidación del C
7. PRODUCCIÓN Y COMPOSICIÓN DEL BIOGÁS
RESUMEN
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RESUMEN
residuo particulado complejo
hidratos de C proteínas lípidos
azucares aminoácidos AGCL
acetato CO2 H2
CH4
propionato VaH BuH
APLICACIÓN•Fangos EDAR (5-15% ST)•
RS•ARI•ARU cálidos
VENTAJAS baja producción de fangos bajo requerimiento nutrientes
aprovechamiento de biogás carga elevada bajo consumo energético (O2)
INCONVENIENTES crecimiento lento arranque lento recuperación lenta olores (H2S) mayor regulación pH menor rendimiento temperatura
COMPARACIÓN AEROBIO/ANAEROBIO
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COMPARACIÓN AEROBIO/ANAEROBIO
CH3COOH + 2 O2 2 CO2 + 2 H2O
+ ENERGÍA
CH3COOH CO2 + CH4
+ 2 O2
CO2 + 2 H2O + ENERGÍA
AEROBIO ANAEROBIO
pérdidas
mantenimiento
síntesis 1 0 0 % E s u s t r a t o
pérdidas
productos
mantenimiento
síntesis 1 0 0 % E s u s t r a t o
Y=0,5 kg SSV/kg DQO elim Y=0,05 kg SSV/kg DQO elim
CADA PROCESO TIENE SU CAMPO DE APLICACIÓNMUCHAS VECES LOS DOS PROCESOS SE COMPLEMENTAN
COMPARACIÓN AEROBIO/ANAEROBIO
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COMPARACIÓN AEROBIO/ANAEROBIO
PARÁMETRO AEROBIO ANAEROBIO
ARRANQUE + LENTOOPERACIÓN SENCILLA COMPLEJA (metanogénicos)RENDIMIENTO 85-95% 80-90%TRH
3-5 h 0.2-2 dSOBRECARGA + -
OXÍGENO - +TEMPERATURA + 35ºCSUBPRODUCTOS CH4
NUTRIENTES 100/5/1 100/0.5/0.1FANGOS (Y) 0.5 kg SSV/kg DQOelim 0.05 kg SSV/kg DQOelim
CRECIMIENTO RÁPIDO LENTO
OLORES + CH4, H2SREQUERIMIENTOS DE TAMPÓN - +MLSS 4 g/L 10 g/L
PARÁMETROS DE DISEÑO Y OPERACIÓN
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PARÁMETROS DE DISEÑO Y OPERACIÓN
CV(kg
DQO/m3reactor .d)
SSLM(mg SSLM/L)
F/M(kg DQO/kg SSVLM.d)
TRC(d)
TRH(h)
% DQOOD(mgO2/L)
0.3-1.6 1500-4000 0.2-0.6 4-10 3-5 85 a 95 2
AEROBIO MO + O2 + X CO2 + H2O + NUEVOS X
ANAEROBIO MO + X CO2 + CH4 + NUEVOS X
CV(kgDQO/m3
reactor .d)
SSLM(mg SSLM/L)
F/M(kg DQO/kg SSVLM.d)
TRC(d)
TRH(h)
% DQO
10-30 10000 1-3 5-24 80-90
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Curso “Gestión y Tratamiento de Efuentes y Residuos
Principios de los procesos biologicos.
Fernando Fdz-Polanco y María Fdz-PolancoGrupo de Tecnología AmbientalDpto Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente
Universidad de Valladolid (España)
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA
Curso “Gestión y Tratamiento de Efuentes y
Residuos Agroindustriales y Pecuarios”Lima 11 – 14 Septiembre 2014