03. modulo 2 tratamiento biologico
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Tratamiento biologico plantas de tratamientosTRANSCRIPT
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TRATAMIENTO BIOLOGICO
ING. JOSE ANTONIO ROSAL
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TRATAMIENTO BIOLOGICO
El tratamiento biolgico de aguas residuales,
supone una remocin de contaminantes
mediante actividad biolgica
La actividad biolgica se aprovecha para La actividad biolgica se aprovecha para
remover sustancias orgnicas disueltas,
convirtindolas en gas y biomasa extrable por
sedimentacin
Tambin se usa para remover nitrgeno y
fsforo del agua residual
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TRATAMIENTO BIOLOGICO
Existen cuatro procesos biolgicos:
1. Procesos Aerobios (con oxgeno)
2. Procesos Anaerobios (sin oxgeno)
3. Procesos Anxicos (sin oxgeno para
remocin de nitrgeno, desnitrificacin
anaerobia)
4. Procesos combinados
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TRATAMIENTO BIOLOGICO
Pueden ser por proceso adherido y
suspendido
Pueden ser por flujo continuo o intermitente
El principal objetivo de todos es la remocin El principal objetivo de todos es la remocin
de DBO y nitrificacin
Tambin se usan para estabilizacin y
remocin de fsforo
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OXIDACION BIOLOGICA
La oxidacin biolgica es la conversin
bacterial de los elementos de su forma
orgnica a su forma inorgnica
(mineralizacin)(mineralizacin)
En el proceso aerobio, el oxgeno es reducido a
agua y el carbono es oxidado en CO2
La oxidacin biolgica es un proceso productor
de energa
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PROCESO AEROBIO
Es un proceso de respiracin de oxgeno.
El proceso se efecta con el propsito de
obtener la energa necesaria para la sntesis de
tejido celular nuevotejido celular nuevo
Las bacterias son los organismos ms
importantes del tratamiento aerobio
El oxigeno libre es esencial para la oxidacin
de compuestos en CO2
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PROCESO AEROBIO
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PROCESO AEROBIO
Ocurren tres reacciones:
Catabolismo (oxidacin o descomposicin)
Anabolismo (sntesis o asimilacin)
Autlisis (respiracin endgena o
autoxidacin)
Para oxidar 113 gramos de biomasa se
requieren 160 gramos de oxgeno (para 1
gramo de biomasa, 1.42 gramos de oxgeno)
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PROCESO AEROBIO
Materia
orgnica +
Bacterias +
CO2 +
H2O+
NH3+
Nuevas
clulas
(biomasa)Bacterias +
OxgenoNH3+
Energa(biomasa)
Oxgeno
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PROCESO AEROBIO
PRODUCTOS
0
.
5
D
B
O
CO2
+ H2O +
ENERGIA
0
.
5
D
B
O
+ENERGIA
+ O2
0
.
5
D
B
O
B
I
O
M
A
S
A
CO2
+ H2O +
ENERGIA
RESIDUO
CELULAR
INERTE
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PROCESO ANAEROBIO
El proceso anaerobio o fermentacin lo defini
Pasteur como la vida sin aire.
Es la descomposicin y oxidacin de
compuestos orgnicos en ausencia de oxgenocompuestos orgnicos en ausencia de oxgeno
Es menos eficiente en la produccin de
energa que el aerobio, pues esta permanece
en los productos finales (metano)
Genera menos biomasa que el proceso
aerobio
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RIA
PROCESO ANAEROBIO
MATERIA
CH4
+ CO2
+ NO -+ SO -2MATERIA
ORGNICA +
BACTERIA
ANAEROBIA
+ NO3
-
N2
+ SO4
-2
H2S
+ CO2
CH4
+ H2O
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PROCESO ANAEROBIO
Prcticamente, la descomposicin anaerobia
es posible con todos los compuestos orgnicos
que contienen oxgeno en sus molculas
El proceso microbial el muy complejo y esta El proceso microbial el muy complejo y esta
integrado por mltiples reacciones paralelas
En su forma ms elemental se puede
considerar dos etapas:
Fermentacin de cidos
Fermentacin de metano
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PROCESO ANAEROBIO
En la fermentacin cida, los compuestos
orgnicos complejos hidrolizan en unidades
ms pequeas y luego hacia cidos
En la fermentacin metanognica, convierten En la fermentacin metanognica, convierten
los productos anteriores en CO2
y CH4
El grupo de bacterias acetognicas porducen
hidrgeno, dixido de carbono y acetato
El grupo de bacterias metanognicas,
producen metano
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PROCESO ANAEROBIO
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PROCESO ANAEROBIO
La estabilizacin o remocin biolgica de DBO
ocurre en la etapa de formacin de metano
El crecimiento biolgico es mnimo pues el
oxgeno es reemplazado por hidrgeno.oxgeno es reemplazado por hidrgeno.
La mayor parte de la energa permanece en el
metano
En trminos de DQO se puede ver la siguiente
grfica:
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PROCESO ANAEROBIO
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PROCESO ANAEROBIO
Las bacterias metanognicas son semejantes a
las encontradas en el estmago de los
rumiantes y en sedimentos de lagos y ros
Son de crecimiento lento por lo que tienen Son de crecimiento lento por lo que tienen
que permanecer suficiente tiempo
Por lo regular se mencionan tiempos de
retencin celular de 2 a 20 das, con pH de 6.8
a 7.4
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PROCESO ANAEROBIO
Las condiciones ptimas para un proceso
anaerobio son las siguientes:
1. Nutrientes suficientes
2. pH entre 6.5 y 7.62. pH entre 6.5 y 7.6
3. Temperatura mesfila (30 a 38C) o
termfilo (50-60C)
4. Ausencia de oxgeno
5. Ausencia de sustancias txicas
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PRODUCCION DE METANO
La produccin de metano (proceso anaerobio)
es funcin de la cantidad de materia orgnica
estabilizada
El metano es poco soluble y la perdida de El metano es poco soluble y la perdida de
solubilidad representa remocin orgnica
El metano, dixido de carbono y amonaco son
los productos gaseosos del proceso y
constituyen del 95 al 98% del gas producido
El resto es H2S e hidrgeno
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PRODUCCION DE METANO
El material remanente es un parecido al
obtenido de un proceso de compostaje
16 kilogramos de metano requieren 64 kg de
oxigenooxigeno
1 kg DBOU o DQO se producirn 0.25 Kg de
metano
Para condiciones estndar, 1 Kg DBOU
producir 0.35 m3
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PRODUCCION DE METANO
Cualquier condicin o reaccin que impida la
formacin de metano, reduce la eficiencia en
la remocin de DBO
La presencia alta de sulfatos disminuye esta La presencia alta de sulfatos disminuye esta
funcin (solo cambia de estado orgnico)
Las bacterias reductoras de sulfatos afectan a
las metanognicas (no toleran el H2S)
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PRODUCCION DE METANO
Las bacterias metanognicas y no
metanognicas trabajan en simbiosis en un
reactor
El reactor debe estar libre de OD, de El reactor debe estar libre de OD, de
sustancias inhibidoras como metales pesados
y sulfuros.
A pH6.2 las bacterias metanognicas ya no
trabajan
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PRODUCCION DE METANO
En la actualidad se conoce el tratamiento
anareobio en aguas diluidas fras, pero es ms
difcil
Para remover de 200 a 600 mg/L de DQO, se Para remover de 200 a 600 mg/L de DQO, se
requiere edades de lodos de 120 das a 30C y
de 320 das a 10
La presencia de residuos orgnicos puede
obligar a una etapa adicional aerobia (exceso
de cidos orgnicos)
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PRODUCCION DE METANO
Aguas Residuales con DBO alta (2,000 mg/L),
ricas en nitrgeno como de procesadoras de
carne, impiden el taponamiento por cidos,
por lo que son apropiadas para tratamiento por lo que son apropiadas para tratamiento
anaerobio
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COMPARATIVO DE PROCESOS
PROCESO AEROBIO
No hay malos olores
La mineralizacin de los componentes
oxidables es totaloxidables es total
Se requiere energa externa para aireacin y
mezcla
Existe produccin alta de biomasa (lodos de
desecho)
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COMPARATIVO DE PROCESOS
PROCESO ANAEROBIO
El sustrato no es completamente mineralizado
La energa se almacena como metano
Se obtiene menor biomasa (menos lodos)
No requiere oxgeno
Tiene requerimientos nutricionales bajos
Requiere temperaturas altas
El medio es corrosivo
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COMPARATIVO DE PROCESOS
PROCESO ANAEROBIO
Presenta malos olores y posible riego a la
salud
Requiere alta alcalinidad (pH restringido) Requiere alta alcalinidad (pH restringido)
Sensible a la contaminacin con oxgeno
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PROCESO ANOXICO
El proceso anxico es la fermentacin o
proceso de respiracin de nitrato
Tambin se conoce como desnitrificacin
anaerobia anaerobia
Se debe excluir el oxgeno, pues los
microorganismos lo prefieren al nitrgeno
Una concentracin de OD 0.1 a 0.2 mg/L,
inhibe el proceso
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PROCESO ANOXICO
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PROCESO ANOXICO
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PROCESO ANOXICO
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CONSIDERACIONES AMBIENTALES
En todo proceso biolgico, los organismos
crecern si se les provee de:
Nutrientes suficientes
Ausencia de compuestos txicos Ausencia de compuestos txicos
Condiciones ambientales apropiadas
Las aguas residuales domsticas proveern
bien los nutrientes, algunas industriales no
Una relacin apropiada debe ser DBO/N/P de
100/5/1
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CONSIDERACIONES AMBIENTALES
Muchas aguas industriales tiene compuestos difciles o imposibles de remover biolgicamente
Se deben usar procesos fsico-qumicos para Se deben usar procesos fsico-qumicos para removerlos
Algunos materiales como lignina (rboles) se pueden descomponer con bacterias especializadas
La celulosa requiere hidrlisis (pocas bacterias lo pueden hacer)
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CONSIDERACIONES AMBIENTALES
La tolerancia a materiales txicos es variable
Las sales de alta concentracin inhiben la
actividad biolgica (amonaco mayor a 1600
mg/L, cloruros mayor de 15,000 mg/L y mg/L, cloruros mayor de 15,000 mg/L y
solidos disueltos mayores a 16,000 mg/L)
Aguas saladas han sido tratadas con
organismos marinos
En procesos aerobio el OD debe ser mayor a 1
mg/L
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CONSIDERACIONES AMBIENTALES
En los proceso anaerbicos debe haber
ausencia de total de oxgeno
Si se provee entonces de las condiciones
adecuadas se puede garantizar la adecuadas se puede garantizar la
estabilizacin del residuo
El pH y la temperatura son variables muy
importantes en todos los procesos
La dosificacin de nutrientes debe ser
calculada para proveer los suficientes.