Lucas Seghezzo - Selección de tecnologías de saneamiento · PDF fileEl tanque...
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1 Selección de tecnologías de saneamiento y manejo de aguas residuales Dr. Lucas Seghezzo Investigador Adjunto del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) Vicedirector del Instituto de Investigaciones en Energía No Convencional (INENCO) Universidad Nacional de Salta (UNSa) Argentina Simposio “Semana del Agua” La Paz, Bolivia, 15-18/10/2013 1 Contexto Selección de tecnologías El tratamiento anaeróbico El reactor UASB Temario 2 Contexto Selección de tecnologías más apropiadas El tratamiento anaeróbico El reactor UASB Temario 3 Algunos temas deben ser discutidos antes Un tratamiento no es un objetivo en sí mismo, sino una herramienta para resolver un problema o transformar un problema en una oportunidad Reducir o eliminar la producción de aguas residuales es siempre la mejor opción Contexto 4 1. Identificar claramente los problemas 2. Formular objetivos y presupuestos 3. Establecer límites 4. Detectar y convocar actores locales 5. Recolectar información 6. Identificar posibles alternativas técnicas 7. Asegurar correcto diseño y ejecución 8. Puesta en marcha, O&M 9. … Contexto 5 Parece obvio, pero es un tema que muchas veces se omite El impacto ambiental y social depende fuertemente del contexto. En algunos casos, la intensidad del tratamiento debe ser más alta para cumplir objetivos ambientales Es necesario cumplir con las leyes locales, que determinan el nivel mínimo de tratamiento 1. Identificar claramente los problemas Contexto
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1
Selección de tecnologías de saneamiento y manejo de
aguas residuales
Dr. Lucas SeghezzoInvestigador Adjunto del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)Vicedirector del Instituto de Investigaciones en Energía No Convencional (INENCO)Universidad Nacional de Salta (UNSa)Argentina
Simposio “Semana del Agua”La Paz, Bolivia, 15-18/10/2013
1
Contexto Selección de tecnologías El tratamiento anaeróbico El reactor UASB
Temario
2
Contexto Selección de tecnologías más apropiadas El tratamiento anaeróbico El reactor UASB
Temario
3
Algunos temas deben ser discutidos antes Un tratamiento no es un objetivo en sí
mismo, sino una herramienta para resolver un problema o transformar un problema en una oportunidad
Reducir o eliminar la producción de aguas residuales es siempre la mejor opción
Contexto
4
1. Identificar claramente los problemas2. Formular objetivos y presupuestos3. Establecer límites4. Detectar y convocar actores locales5. Recolectar información6. Identificar posibles alternativas técnicas7. Asegurar correcto diseño y ejecución8. Puesta en marcha, O&M9. …
Contexto
5
Parece obvio, pero es un tema que muchas veces se omite
El impacto ambiental y social depende fuertemente del contexto.
En algunos casos, la intensidad del tratamiento debe ser más alta para cumplir objetivos ambientales
Es necesario cumplir con las leyes locales, que determinan el nivel mínimo de tratamiento
1. Identificar claramente los problemasContexto
2
6
Dependen del problema identificado Tener en cuenta el reúso, la recarga de
acuíferos, la irrigación de espacios verdes, etc.
Todos los pre-supuestos tienen que ser explícitos
2. Formular objetivos y pre-supuestosContexto
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No se puede resolver todo de una vez Establecer límites realistas al diseño
Enfoque paso a paso Mejor hacer algo chico bien que algo grande
mal Discutir el grado deseable de centralización No siempre es deseable, desde el punto de
vista económico, técnico, social, y ambiental, hacer plantas únicas para ciudades enteras
3. Definir límitesContexto
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4. Detectar y convocar actores locales
Todos los temas deben ser discutidos por los actores relevantes
Selección de actores en términos de: (a) poder, (b) legitimidad, y (c) urgencia
El proceso parece más lento al principio pero la decisión será más sustentable en el largo plazo
Contexto
9
Demografía, clima, topografía, consumo de agua, estado de las instalaciones, hábitos de consumo de agua, historia, cultura local, etc.
Cuanto más información, mejor Identificar socios locales (empresas de agua,
municipios, etc.) Realizar visitas al lugar Identificar experiencias exitosas en la región (o
fracasos) …
5. Recolectar informaciónContexto
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Siempre hay más de una solución Ventajas y desventajas de cada alternativa para
cada contexto Requerir auxilio de expertos
6. Identificar alternativas técnicasContexto
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6. Identificar alternativas técnicasContexto
Visitar plantas en funcionamiento
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Contexto Selección de tecnologías El tratamiento anaeróbico El reactor UASB
Temario
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Selección de tecnologíasCómo comprar un auto… (o una PTAR)
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Volkswagen Golf Nissan Altima
Furgoneta Ford 350Ford Focus
Selección de tecnologíasCómo comprar un auto… (o una PTAR)
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¿Cómo decidir por la mejor alternativa cuando existen
intereses y opiniones diversas o
contrapuestas?
Selección de tecnologíasCómo comprar un auto… (o una PTAR)
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Evaluaciones técnicas estrechas (qué lindo color…) Intereses económicos ocultos (me dan un descuento…) “Intuición” empresarial (por ahí va la cosa…) Subjetividad (por que sí nomás…) “Sabiduría” o “Experiencia” (yo de esto sé mucho…) Conservación de estructuras de poder (lo vende mi amigo…) Miedo a los cambios (más vale malo conocido…) Pura ignorancia (…)
Selección de tecnologíasCómo comprar un auto… (o una PTAR)
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Evaluación de tecnología (ET) Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) Evaluación de Impacto Social (EIS) Evaluación Ambiental Estratégica (EAE) Técnicas de Evaluación de Territorio (TET) Manejo Integrado de Recursos (MIR) Análisis de Ciclo de Vida (ACV) Análisis de Costo-Beneficio (ACB) Análisis de Exergía Análisis de Sistemas Evaluación Multi-Criterio (EMC) (matrices) …
Técnicas de evaluación Selección de tecnologías
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Técnicas de evaluación (sustentabilidad)
Existen muchos métodos…
Análisis Multi-Criterio
Selección de tecnologías
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Contexto Selección de tecnologías El tratamiento anaeróbico El reactor UASB
Temario
… tiene más de 100 años
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El tratamiento anaeróbicoHistoria
Hey, hay un gas inflamable que sale de los pantanos!!!
Alessandro Volta, Italia, 1770: primero que se refirió a la producción natural de gas metano
21
El tratamiento anaeróbicoHistoria
John Dalton (1766-1844) recolectando gas de los pantanos
con estudiantes cerca de Manchester, Inglaterra www.uasb.org
22
El tratamiento anaeróbicoHistoria
LOUIS MOURASFrancia, 1860-1881
¿Quién necesita letrinas? Acabo de inventar el “pozo ciego automático e inodoro”
El “digestor automático” de Mouras23
El tratamiento anaeróbicoHistoria
5
Quería recordar que el proceso dependía de bacterias
DONALD CAMERONInglaterra, 1897
La cámara o tanque séptico24
El tratamiento anaeróbicoHistoria
El tratamiento anaeróbico
TRH = 2 h
Es una cámara séptica
mejorada
El tanque Imhoff KARL IMHOFFAlemania, 1905
25
Historia
TRH = 1-5 d
Lagunas anaeróbicas26
El tratamiento anaeróbicoHistoria
Muy usadas como primer etapa de LDE
Ayer
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El tratamiento anaeróbicoAnaeróbico versus aeróbico
28
Hoy
El tratamiento anaeróbicoAnaeróbico versus aeróbico
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Balance biodegradación anaeróbica
Lodo
Metano
Materia orgánica
90-95%
5-10%
Energía
Estabilizado (se puede eliminar)
Materia orgánica
El tratamiento anaeróbico
6
30
+ O2
Lodo
Calor
Materia orgánica
50%
50%
Consume energía
Necesita estabilización
Balance biodegradación aeróbica
Materia orgánica
El tratamiento anaeróbico
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Rejas Desarenador
ARD cruda
Sedimentadorprimario
Tanque deaireación
Sedimentadorsecundario
Digestión de lodos
Lecho de secado
Lodo
Planta típica de tratamiento de AR
Efluentetratado
El tratamiento anaeróbico
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Reactor UASB Post-
tratamiento
Planta de tratamiento de AR con unidades anaeróbicas
Rejas Desarenador
ARD cruda
Lecho de secado
Lodo
Efluentetratado
El tratamiento anaeróbico
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Contexto Selección de tecnologías El tratamiento anaeróbico El reactor UASB
Temario
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influente
efluente
biogas
Lodo
gas sedimentador
deflectores
Gránulo de lodo
Burbuja de gas
vertederoSeparador de fases
www.uasb.org
El reactor UASB
El reactor UASB 35
Inventor del UASBGatze Lettinga, Holanda, fines de los años 70
El reactor UASB
El reactor UASB
7
36
Baja producción de lodo ya estabilizado Poco requerimiento de nutrientes No requiere energía Produce metano Puede reducir emisiones Acepta altas cargas orgánicas (35 kgDQO/m3.d) Relativamente simple Relativamente fácil de operar y mantener Se puede almacenar lodo Puesta en marcha posible en días si hay inóculo
Ventajas
El reactor UASB
El reactor UASB
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Bacterias susceptibles a algunos compuestos tóxicos Es un pre-tratamiento Se requiere control de olores Escasa experiencia en algunas regiones
Buen diseño y buena operación eliminan desventajas!
El reactor UASB
DesventajasEl reactor UASB
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Planta piloto de 64 m3 en Cali, Colombia
El reactor UASB
Aguas Residuales Domésticas (ARD)El reactor UASB
39
Bucaramanga, Colombia
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
40
Kanpur, India, 5 MLD
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
41
Mirzapur, India, 14 MLD
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
8
42
El Tejar (Ibagué), ColombiaGentileza BIOTEC International
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
43
Comfenalco (Ibagué), ColombiaGentileza BIOTEC International
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
44
Las Américas (Ibagué), ColombiaGentileza BIOTEC International
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
45
Restrepo (Valle), ColombiaGentileza BIOTEC International
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
46
Corinto (Salvador), ColombiaGentileza BIOTEC International
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
47
Atuba Sul, Curitiba, Brasil 24 módulos de 2000 m3 cada uno
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
9
48
Piracicamirim, Brasil
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
49
Piçarrão, Brasil
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
50
Itabira, Brasil
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
51
Onça, Brasil
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
52
Onça, Brasil
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
53
Rio Claro WWTWPiracicaba WWTW
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
10
54
Ajman, 50000 m3/d
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
55
Egipto
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
56
Ghana
El reactor UASB
ARDEl reactor UASB
57
Sistema de distribución de influenteCaja de distribución rectangular
El reactor UASB
58
Caja de distribución Canaleta de efluente
Corrosión
Primeros sistemas
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB 59
Caja de distribución de fibra de vidrio
MantenimientoTubo tapadoSin corrosión
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB
11
60
Sistema de distribución de influente
Tubo tapado
El reactor UASB 61
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB
62
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB 63
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB
64
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB 65
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB
12
66
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB 67
Peligro de taponamiento
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB
68
Tubos para inyección de AR
Planta piloto en construcción (64 m3)
Tubos de muestreo de lodos
Lugar para la caja de
distribución
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB 69
Diseño mejorado
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB
70
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB 71
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB
13
72
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB 73
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB
74
Separador Gas-Líquido-Sólido (GLS)
El reactor UASB 75
Mirzapur, India
Separador Gas-Líquido-Sólido (GLS)
El reactor UASB
76
Placas de concreto. Pueden perder gas
Caja de distribución
Deflector
Colector de biogás
Canaletas de efluente
Separador Gas-Líquido-Sólido (GLS)
El reactor UASB 77
Separador Gas-Líquido-Sólido (GLS)
El reactor UASB
14
78
Separador Gas-Líquido-Sólido (GLS)
El reactor UASB 79
Tubos de descarga de lodos
Descarga de lodos
El reactor UASB
80
Descarga de lodos
El reactor UASB 81
Descarga de lodos
El reactor UASB
82
Descarga de lodos
El reactor UASB 83
BiogásSistema de purificación y quema
El reactor UASB
15
84
BiogásAntorchas
Brasil
El reactor UASB 85
Bavaria, Bogotá, Colombia ESSBIO, Concepción, Chile Agro Super, Chile
BiogásAntorchas
El reactor UASB
86
Secado y reuso de lodos
Bucaramanga, Colombia
Antorchas
Lodo nuevo
Lechos de secado
El reactor UASB 87
Secado y reuso de lodosLechos de secado
El reactor UASB
88
Restrepo, Colombia
Lodos secos para reuso en agricultura
Secado y reuso de lodos
El reactor UASB 89
Caudal (Canaleta Parshall)
Bucaramanga, Colombia
Equipamiento auxiliar
El reactor UASB
16
90
Caudal (vertederos en V)
Restrepo, Colombia
Equipamiento auxiliar
Gentileza BIOTEC International
El reactor UASB 91
Termómetros y termógrafos
SaltaArgentina
Equipamiento auxiliar
El reactor UASB
92
Medidores de gas
Corinto, El Salvador
Equipamiento auxiliar
Gentileza BIOTEC International
El reactor UASB 93
Cobertura de los reactores
Prevención de olores
Recolección y tratamiento de gases, reducción de corrosión
Restrepo, ColombiaGentileza BIOTEC International
El reactor UASB
94
Corinto, El Salvador Ibagué, Colombia Ibagué, Colombia
Prevención de oloresCobertura de los reactores
Gentileza BIOTEC International
El reactor UASB 95
Cali, Colombia
Prevención de oloresCobertura de los reactores
Gentileza BIOTEC International
El reactor UASB
17
96
Corinto, El Salvador
Gentileza BIOTEC International
El reactor UASB
Prevención de oloresBiofiltros
97
Corinto, El Salvador
Prevención de oloresBiofiltros
Gentileza BIOTEC International
El reactor UASB
98
Prevención de oloresBiofiltros
El reactor UASB 99
Actividad vital!
Operación y mantenimiento
Eliminación de lodos Reemplazo de partes Eliminación de espumas Eliminación de arenas
MANUAL!CONTROL!
El reactor UASB
100
Operación y mantenimiento
Eliminación de espumas
El reactor UASB 101
El tratamiento anaeróbico requiere etapas de pre- y post-tratamiento: Tratamiento preliminar para eliminar sólidos gruesos y
arenas (rejas, desarenadores) Post-tratamiento para eliminar materia orgánica
remanente, desinfección (remoción de patógenos), y remoción de nutrientes (P y N)
Secado y disposición final de lodos
Tratamientos adicionales
El reactor UASB
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102
El reuso de ARD tratadas de manera anaeróbica puede reemplazar la mayoría de las etapas de post-tratamiento
Es un “tratamiento” en sí mismo Discutir el concepto de los desechos como recursos
El rol del reúso para agricultura
Tratamientos adicionales
El reactor UASB 103
InfluenteRejas Desarenador
Lecho de secado
Lodo estabilizado
Efluente
Reactores UASB
Biogás
AguaLodoBiogás
- Lagunas
Post tratamiento
Material grueso
Arenas
Caudalímetro
Diseño conceptual de reactores UASBEsquema general de una planta de tratamiento
El reactor UASB
104
UASB + LDMDiseño conceptual de reactores UASB
El reactor UASB
Cursos de diseño (Próximo: Tarija)
105
Muchas gracias
