Taller “Operación y Mantenimiento de Sistemas de Alcantarillado Sanitario y Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales” PUESTA EN MARCHA DE UASB La Ceiba, Atlántida, 03 al 07 de Marzo de 2014 Ing. Teodoro Vega Programa de Asistencia Técnica SANAA

Se estima que en los países del istmo, sólo de un 2 % al 4 % de las aguas residuales son tratados. La ausencia de plantas de tratamiento es la principal causa de contaminación de las aguas superficiales y subterráneas. Guatemala; los ríos de la cuenca del lago Amatitlán Nicaragua; con el caso del lago de Managua El Salvador; con los ríos Acelhuate y la cuenca del río Lempa Honduras; con el río Choluteca en Tegucigalpa y el río Chamalecón en San Pedro Sula Costa Rica; con el río Taracoles Panamá; con la Bahía, que recibe descargas de aguas negras sin tratamiento.

REACTOR ANAERÓBICO DE FLUJO ASCENDENTE. Ingeniero Mario Rene Chew, “Tratamiento de aguas residuales domesticas, utilizando RAFA logro eficiencias aceptables del orden de 73 % para la DBO 5 y 58 % para la DQO. Ingeniero Fernando Moreira, “Evaluación de la eficiencia de una planta piloto de tratamiento de aguas residuales RAFA y un filtro percolador” resultan eficiencias satisfactorias, logrando hasta un 95 % de remoción de DBO5 y 76 % para la DQO.

REACTOR ANAERÓBICO DE FLUJO ASCENDENTE. Ingeniero Jorge Mario de León, “Evaluación de un RAFA utilizando un sedimentador convencional como tratamiento primario” donde se obtuvieron eficiencias aceptables de DBO 5 dentro del rango permisible de %, además que el RAFA es un excelente sedimentador, pues se obtuvieron los mismos resultados de remoción de sólidos,

PARÁMETROS DE DISEÑO REACTOR ANAERÓBICO DE FLUJO ASCENDENTE. Se esperan remociones arriba del 60% de DBO y DQO Baja producción de lodo Periodo de partida de 4 a 6 meses Pueden ser circulares o rectangulares, estos últimos permiten la modulación

PARÁMETROS DE DISEÑO REACTOR ANAERÓBICO DE FLUJO ASCENDENTE.  Zona de Distribución  Zona de Reactor  Zona de gases  Zona de decantación  Zona de recolección

La animación trata de mostrar la dinámica de un UASB. Los círculos amarillos representan las burbujas de biogás y los círculos café representan los granos de lodo. La dirección ascensional del liquido sumado a la acción del gas causa que la suspensión del manto de lodos. Dentro del cual se encuentra gran diversidad de microorganismos que contiene el agua

ARRANQUE DE REACTORES ANAEROBIOS El arranque de reactores anaerobios puede ser definido como el período transitorio inicial, marcado por inestabilidades operacionales. Puede lograrse de tres formas distintas: Utilizando lodo de inóculo adaptado al agua residual a tratar (forma rápida) Utilizando lodo de inóculo no adaptado al agua residual a tratar (periodo de aclimatación) Sin la utilización del lodo de inóculo (de 4-6 meses) Volumen de inóculo para el arranque del proceso:  Determinado en función de la carga biológica inicial aplicada al sistema de tratamiento. La carga biológica (kgDQO/kgSTV.d) es el parámetro que caracteriza la carga orgánica aplicada al sistema, en relación a la cantidad de biomasa presente en el reactor.  0.10 a 0.50 (kgDQO/kgSTV.d)

CARGA BIOLÓGICA O CARGA DE LODO Se refiere a la cantidad (masa) de materia orgánica aplicada diariamente al reactor, por unidad de biomasa presente en el mismo. Donde: Cb = carga biológica o carga de lodo, kgDQO/kgSTV*d Q = caudal afluente, m 3 /d So=concentración de substrato afluente (kgDQO/m 3 ) M = masa de microorganismos presentes en el reactor, kgSTV Experiencias recientes con reactores de manto de lodos, tratando aguas negras indican que durante la partida del reactor, se pueden aplicar cargas biológicas del orden de 0.30 a 0.50 kgDQO/kgSTV*d. y durante el régimen permanente puede alcanzar los 2.0 kgDQO/kgSTV*d.

PUESTA EN MARCHA DE LOS REACTORES ANAEROBIOS Para una partida óptima del sistema, es deseable que los factores ambientales cumplan con las siguientes condiciones: La temperatura en el interior del tanque debe estar entre 30 y 35°C. El pH debe ser mantenido siempre arriba de 6.2 y preferiblemente entre el rango de 6.8 y 7.2. Los compuestos tóxicos deben estar ausentes o en concentraciones que no sean inhibidoras caso contrario debe darse un tiempo para la aclimatación de los microorganismos. Carga Hidráulica

CARGA HIDRÁULICA VOLUMÉTRICA, CHV Remover la biomasa con características de sedimentación precaria Es la cantidad (volumen) de aguas negras aplicados diariamente al reactor, por unidad del volumen del mismo. Debe ser menor a 5.0 m 3 /m 3 *d Donde: CVH = carga hidráulica volumétrica en m 3 /m 3 *d Q = caudal en m 3 /d V = volumen del reactor m 3

ARRANQUE DE REACTORES ANAEROBIOS Procedimientos que anteceden al arranque de un reactor:  Caracterización del lodo de inóculo;  Caracterización del agua residual cruda;  Estimación del volumen de lodo de inóculo necesario para el arranque del reactor Procedimientos durante el arranque de un reactor:  Inoculación del reactor  Alimentación del reactor con agua residual  Monitoreo del proceso de tratamiento

PUESTA EN MARCHA DE LOS REACTORES ANAEROBIOS Caracterización del lodo de Inóculo Deben realizarse análisis para su caracterización cualitativa y cuantitativa, incluyendo los parámetros siguientes: pH; Alcalinidad de bicarbonatos; Ácidos orgánicos volátiles; Sólidos Totales (ST); Sólidos Totales Volátiles (STV); Actividad Metanogénica Especifica (AME) Caracterización del agua residual. Con el fin de establecer la rutina de partida del reactor anaerobio se debe realizar también una campaña de caracterización cualitativa y cuantitativa del agua residual cruda, afluente al sistema.

PUESTA EN MARCHA DE LOS REACTORES ANAEROBIOS Cálculo del volumen de lodo inóculo requerido En base cono los resultados de los análisis de caracterización del lodo de inoculo y de las agua residuales crudas afluente al sistema, se puede estimar el volumen de inóculo requerido para la puesta en marcha del rector.

PASOS DURANTE LA PUESTA EN MARCHA Los pasos a ser realizados durante la puesta en marcha de un reactor anaerobio son:  Inoculación del reactor  Alimentación  Monitoreo del proceso Inoculación del reactor  La inoculación se puede realizar con un reactor lleno o vacio, pero es preferible con el reactor vacio, para disminuir la pérdida de lodo durante su transferencia. Los pasos a seguir son los siguientes:  Transferir el lodo de inoculo para el reactor, teniendo el cuidado de descargarlo en el fondo del reactor;  Evitar turbulencias y contacto excesivo con el aire.  Dejar el lodo en reposo por un período entre 12 y 24 horas, posibilitando su adaptación gradual a la temperatura ambiente.

ALIMENTACIÓN DEL REACTOR CON AGUAS NEGRAS Después del período de reposo, iniciar la alimentación del reactor con aguas negras hasta que alcance aproximadamente la mitad de su volumen útil; Dejar sin alimentación el reactor por un período de 24 horas; Tomar muestras del sobrenadante del reactor y efectuar los análisis de los parámetros siguientes: Temperatura, pH Alcalinidad, ácidos volátiles y DQO; Verificar que estos parámetros estén dentro del rango de valores estables. En caso de que los valores sean aceptables continuar con el proceso de llenado de aguas negras, hasta que alcance su volumen total o sea el nivel de vertederos en el decantador; Dejar nuevamente el reactor sin alimentación durante un período de 24 horas; Después de este período tomar nuevas nuestras y proceder según se explico anteriormente; En caso de que los parámetros estén en el rango establecido realizar la alimentación continua del reactor, de acuerdo con la cantidad de inoculo y con el porcentaje de caudal a ser aplicado; Implantar y proceder con el monitoreo de rutina del proceso de tratamiento; Proceder al aumento gradual de caudal, inicialmente a cada 15 días, de acuerdo con la respuesta del sistema. Este intervalo podrá ser ampliado o reducido dependiendo de la respuesta del sistema.

MONITOREO DEL PROCESO DE TRATAMIENTO Durante el arranque definir la rutina de colecta de muestras de y parámetros físico -químicos a ser analizados

PARÁMETROS DE DISEÑO REACTOR ANAERÓBICO DE FLUJO ASCENDENTE. Luego de realizar 2 muestreos: Antes de Inocular Después de inocular el proceso de inoculación de lodos se hizo mediante lodos procedentes del RAFA de la planta piloto “Arturo Pasos”. Los cuales no habían sido extraídos de dicha unidad, por un periodo aproximado de tres años, por lo que sus condiciones son ideales para acelerar el proceso biológico y la eficiencia de remoción de la materia orgánica en la unidad en estudio.

PARÁMETROS DE DISEÑO REACTOR ANAERÓBICO DE FLUJO ASCENDENTE. La altura del reactor, se considera desde el faja perimetral interna ubicada a 1,90 metros con respecto al fondo del tanque. Para realizar la inoculación del lodos se bajo el nivel del agua residual en el reactor, aproximadamente a la mitad, con el objeto de evitar que el lodo inoculado se disperse inadecuadamente, luego se volvió a llenar el reactor con un caudal inferior al de diseño, el proceso de inoculación duro 5 horas aproximadamente,

PARÁMETROS DE DISEÑO REACTOR ANAERÓBICO DE FLUJO ASCENDENTE. En la siguiente fotografía se puede apreciar la consistencia del lodo utilizado, que realizaba una frecuente producción de burbujas provocada por la presencia de gas metano (CH4), por lo que, se considero ideal para su propósito. Además se observa la introducción del lodo, por la parte superior de la campana de gases

SE INOCULO 0,435 M³ DE LODO DIGERIDO (5% DEL VOLUMEN DEL REACTOR)