evaluacion de filtros anaerobios - Universidad Tecnológica de Pereira

EVALUACIÓN DE FILTROS ANAEROBIOS DE FLUJO ASCENDENTE (FAFAs)
CON MEDIO DE SOPORTE EN GUADUA PARA LA REMOCIÓN DE MATERIA
ORGÁNICA DE UN AGUA RESIDUAL SINTÉTICA
YOLIMA CONSTANZA BATERO CORREA
ERIKA MILENA CRUZ OLIVEROS
UNIVERSIDAD TECNÓLOGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE TECNOLOGÍAS
ESCUELA DE TECNOLOGÍA QUÍMICA
PEREIRA, RISARALDA
2007
EVALUACIÓN DE FILTROS ANAEROBIOS DE FLUJO ASCENDENTE (FAFAs)
CON MEDIO DE SOPORTE EN GUADUA PARA LA REMOCIÓN DE MATERIA
ORGÁNICA DE UN AGUA RESIDUAL SINTÉTICA
YOLIMA CONSTANZA BATERO CORREA
ERIKA MILENA CRUZ OLIVEROS
Tesis de grado presentada como requisito para
optar el título de tecnólogo en química
Director
JUAN MAURICIO CASTAÑO ROJAS
Ingeniero Químico M. Sc.
UNIVERSIDAD TECNÓLOGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE TECNOLOGÍAS
ESCUELA DE TECNOLOGÍA QUÍMICA
PEREIRA, RISARALDA
2007
NOTA DE ACEPTACION DEL TRABAJO DE GRADO
EVALUACIÓN DE FILTROS ANAEROBIOS DE FLUJO ASCENDENTE (FAFAs)
CON MEDIO DE SOPORTE EN GUADUA PARA LA REMOCIÓN DE MATERIA
ORGÁNICA DE UN AGUA RESIDUAL SINTÉTICA
Presentado por:
YOLIMA CONSTANZA BATERO CORREA
ERIKA MILENA CRUZ OLIVEROS
Los suscritos director y jurados del presente trabajo de grado, una vez revisada la
versión escrita y presenciado la sustentación oral, decidimos otorgar:
La nota de:
____________________
Con la connotación: ____________________
Para constancia firmamos en la ciudad de Pereira hoy: ____________________
El director: _______________________
Nombre: Juan Mauricio Castaño Rojas
Jurado: __________________________
Nombre:
Jurado: __________________________
Nombre:
DEDICATORIA
Erika:
Al Creador por la sublime y maravillosa experiencia de existir y de disfrutar de todo lo
grandioso que Él nos brinda, por su infinito amor, por su compañía y guía para conquistar
niveles superiores, por permitirme ser un instrumento de su paz y cumplir con mi misión,
porque la carrera que he emprendido sea para su honra y orgullo, para contribuir con la
protección de este hermoso planeta y con el bienestar de todos sus seres.
A mi abuela María Vargas, a mi madre Ligia Margarita Oliveros y a la memoria de mi
padre Germán Cruz Castro, por sus valiosas enseñanzas que cada día florecen en mí, por
sembrar en mí ese deseo inmenso de trascender, por su esmero y motivación para que yo
alcance mis sueños e ideales.
A mis hermanos Darío, Adriana y Hoover, a mis sobrinos Brandoon, Natalia y Santiago, y
a mi novio Leonardo Arenas, por inspirarme, por brindarme su amor y apoyo.
Mi gratitud para Ricardo López, Robinson Ramírez, Juan David Valencia, Adriana
Barrientos, Diana Acevedo, Jaime Herrera, Jackeline Pulgarín, Katherine Rendón, familia
Cruz, por brindarme su cariño, colaboración y motivación.
Con todo mi Amor.
Yolima:
Doy gracias a Dios por darme la vida y por ser la razón de la misma, por la oportunidad de
culminar esta etapa con tantas enseñanzas y satisfacciones.
A mi familia por su amor, esfuerzo e inspiración para ser una mejor persona.
A mi esposo por su amor incondicional y apoyo durante este proceso y a todos los
compañeros que con su colaboración amenizaron el camino.
AGRADECIMIENTOS
Al director del trabajo de grado Ingeniero Juan Mauricio Castaño Rojas.
A la Ingeniera Ambiental Janneth Cubillos.
Al personal del laboratorio de Química Ambiental de la Universidad Tecnológica.
Al operario de la planta de tratamiento de la UTP. John Fredy Herrera.
A todos los profesores que contribuyeron con nuestra formación académica y personal.
CONTENIDO
1 INTRODUCCIÓN............................................................................................................. 1
1.1 Justificación................................................................................................................. 1
1.2 Objetivo General......................................................................................................... 3
1.3 Objetivos Específicos.................................................................................................. 3
2 REVISIÓN DE LITERATURA........................................................................................ 4
2.1 Proceso Anaerobio...................................................................................................... 4
2.1.1 Hidrólisis................................................................................................................. 4
2.1.2 Acidogénesis........................................................................................................... 4
2.1.3 Acetogénesis........................................................................................................... 5
2.1.4 Metanogénesis......................................................................................................... 5
2.1.5 Estabilidad del proceso........................................................................................... 9
2.2 Reactores Anaeróbicos.............................................................................................. 10
2.3 El Filtro Anaeróbico de Flujo Ascendente.............................................................. 12
2.3.1 Configuración del filtro.………………………………………………………… 16
3 DESARROLLO EXPERIMENTAL DE LA EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE
FAFAs.................................................................................................................................. 20
3.1 Materiales y Métodos................................................................................................ 20
3.1.1 Factores de estudio................................................................................................ 20
3.1.2 Descripción del sistema……................................................................................. 20
3.1.3 Características del agua residual sintética..……………………………………... 22
3.1.4 Inoculación…………............................................................................................ 23
3.1.5 Variables............................................................................................................... 23
3.1.6 Programa de muestreo........................................................................................... 23
3.1.7 Métodos analíticos................................................................................................ 24
3.2 Resultados y Discusión.............................................................................................. 26
3.2.1 Gráficos de barras: Parámetros - Unidad de Tratamiento………..……………... 26
3.2.2 Gráficos de barras: Eficiencia de Remoción – Unidad de Tratamiento…….…... 35
3.2.3 Gráficos de línea: Parámetros – Tiempo………………………………….…….… 38
3.2.4 Gráficos de línea: Eficiencia de Remoción- Tiempo………………………….….. 47
3.2.5. Análisis de resultados……………………………………………………….….… 53
4 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…............................................................ 55
4.1 Conclusiones................................................................................................................. 55
4.2 Recomendaciones........................................................................................................ 56
5 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................... 57
LISTADO DE FIGURAS
Figura 1. Formación de metano en la digestión anaerobia …………………….………... 10
Figura 2. Diferentes tipos de reactores anaeróbicos …………………….………………. 11
Figura 3. Filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA)………………….……………… 12
Figura 4. Configuraciones de entrada en Filtros Anaeróbicos. a) Sin falso fondo. b) Con
falso fondo ………………………………………………………………….……………. 17
Figura 5. Tipos de medios de empaque……………………………...……….…….……. 18
Figura 6. Configuraciones de salida. a) Tubería Perforada, b) Vertedero……….…….… 19
Figura 7. Montaje experimental de los FAFAs ………………………………….……… 21
LISTADO DE GRÁFICAS
Gráfica 1. DQO Total Entrada por Unidad de Tratamiento.……………………….……. 26
Gráfica 2. DQO Total Salida por Unidad de Tratamiento ……………………….……… 26
Gráfica 3. DQO Soluble Entrada por Unidad de Tratamiento.……………………….…. 27
Gráfica 4. DQO Soluble Salida por Unidad de Tratamiento.……………………………. 27
Gráfica 5. DBO5 Entrada por Unidad de Tratamiento……………………………….. ….28
Gráfica 6. DBO5 Salida por Unidad de Tratamiento………………………………….… 28
Gráfica 7. Nitrógeno Total Entrada por Unidad de Tratamiento.…………………………29
Gráfica 8. Nitrógeno Total Salida por Unidad de Tratamiento.………………………..… 29
Gráfica 9. Fósforo Total Entrada por Unidad de Tratamiento.…………………………... 30
Gráfica10. Fósforo Total Salida por Unidad de Tratamiento.……………………….…….30
Gráfica 11. SST Entrada por Unidad de Tratamiento.…………………………………..... 31
Gráfica 12. SST Salida por Unidad de Tratamiento.……………….…………………….. 31
Gráfica 13. pH Entrada por Unidad de Tratamiento.……………………………………... 32
Gráfica 14. pH Salida por Unidad de Tratamiento.…………………………………….… 32
Gráfica 15. Caudal Entrada por Unidad de Tratamiento.…………………………………. 33
Gráfica 16. Caudal Salida por Unidad de Tratamiento.…………………………………... 33
Gráfica 17. Temperatura Entrada por Unidad de Tratamiento.…………………………... 34
Gráfica 18. Temperatura Salida por Unidad de Tratamiento.…………………………….. 34
Gráfica 19. Eficiencia de Remoción DQO Total por Unidad de Tratamiento.…………… 35
Gráfica 20. Eficiencia de Remoción DQO Soluble por Unidad de Tratamiento…………. 35
Gráfica 21. Eficiencia de Remoción DBO5 por Unidad de Tratamiento.………………... 36
Gráfica 22. Eficiencia de Remoción SST por Unidad de Tratamiento.……………….…. 36
Gráfica 23. Eficiencia de Remoción Nitrógeno Total por Unidad de Tratamiento.……… 37
Gráfica 24. Eficiencia de Remoción Fósforo Total por Unidad de Tratamiento.………... 37
Gráfica 25. DQO Total Entrada Filtros Anaerobios – Tiempo.……………………….…. 38
Gráfica 26. DQO Total Salida Filtros Anaerobios – Tiempo.……………………………. 38
Gráfica 27. DQO Soluble Entrada Filtros Anaerobios – Tiempo.………………….......... 39
Gráfica 28. DQO Soluble Salida Filtros Anaerobios – Tiempo.…………………….…… 39
Gráfica 29. DBO Entrada Filtros Anaerobios – Tiempo.……………………………….... 40
Gráfica 30. DBO Salida Filtros Anaerobios – Tiempo.……………………………….…. 40
Gráfica 31. Nitrógeno Total Entrada Filtros Anaerobios – Tiempo.……………………... 41
Gráfica 32. Nitrógeno Total Salida Filtros Anaerobios – Tiempo.…………………….… 41
Gráfica 33. Fósforo Total Entrada Filtros Anaerobios – Tiempo.………………………... 42
Gráfica 34. Fósforo Total Salida Filtros Anaerobios – Tiempo.……………………….… 42
Gráfica 35. SST Entrada Filtros Anaerobios – Tiempo.………………………………….. 43
Gráfica 36. SST Salida Filtros Anaerobios – Tiempo.………………………………….... 43
Gráfica 37. pH Entrada Filtros Anaerobios – Tiempo.…………………………………… 44
Gráfica 38. pH Salida Filtros Anaerobios – Tiempo.………………………………….…. 44
Gráfica 39. Caudal Entrada Filtros Anaerobios – Tiempo.………………………….…… 45
Gráfica 40. Caudal Salida Filtros Anaerobios – Tiempo.……………………………….... 45
Gráfica 41. Temperatura Entrada Filtros Anaerobios – Tiempo.…………………………. 46
Gráfica 42. Temperatura Salida Filtros Anaerobios – Tiempo.…………………………... 46
Gráfica 43. Eficiencia de Remoción DQO Total.………………………………………… 47
Gráfica 44. Eficiencia de Remoción DQO Soluble.………………………………….........48
Gráfica 45. Eficiencia de Remoción DBO5.……………………………………………… 49
Gráfica 46. Eficiencia de Remoción Sólidos Suspendidos Totales.…..………………….. 50
Gráfica 47. Eficiencia de Remoción Nitrógeno Total.……………………………………. 51
Gráfica 48. Eficiencia de Remoción Fósforo Total.……………………………..……….. 52
LISTADO DE TABLAS
Tabla 1. Características del Filtro Anaeróbico……………………………………….….. 21
Tabla 2. Características del medio de soporte de los filtros anaeróbicos.…………….…. 22
Tabla 3. Proporciones para la preparación del agua residual sintética alimentada a los filtros
anaeróbicos………………………………………………………………………..….…... 22
Tabla 4. Eficiencia de remoción (promedio) de materia orgánica de los FAFAs………. 55
Tabla 5. Estadística descriptiva parámetros in situ de entrada.…………………………. 60
Tabla 6. Estadística descriptiva parámetros in situ de salida.……………………….…... 60
Tabla 7. Estadística descriptiva parámetros de entrada.………………………………… 61
Tabla 8. Estadística descriptiva parámetros de salida.……………………………….….. 63
Tabla 9. Estadística descriptiva eficiencias de remoción.………………………….……. 65
LISTADO DE CUADROS
Cuadro 1. Condiciones para favorecer el equilibrio dinámico del proceso anaeróbico…… 9
Cuadro 2. Comparación entre el tratamiento aeróbico y anaeróbico.…………………..... 14
Cuadro 3. Ventajas y desventajas del proceso anaerobio…………………………….….. 15
Cuadro 4. Ventajas y desventajas del proceso aerobio………………………................... 16
Cuadro 5. Factores y niveles de estudio……………………………………………….… 20
Cuadro 6. Variables.………………………………………………………………….….. 23
Cuadro 7. Frecuencia y parámetros de evaluación de las muestras.……………………... 24
Cuadro 8. Métodos Analíticos.…………………………………………………………... 25
LISTADO DE ANEXOS
ANEXO 1. Estadística descriptiva…………………………………………..…..……….. 60
ANEXO 2. Tabla de resultados de los análisis de laboratorio………………………..…... 69
1 INTRODUCCIÓN
1.1 Justificación
Años atrás, cuando la población era menor y las industrias pocas, los desechos que llegaban
a los ríos eran de menor cantidad, por lo tanto, la naturaleza se hacía cargo de los
contaminantes por medio de las bacterias presentes en el agua las cuales degradaban los
residuos depurando así el preciado líquido (Investigación y Desarrollo, 2000). En la
actualidad, el crecimiento acelerado de las ciudades, no ha permitido un cubrimiento de
servicios públicos adecuado para toda la población. Una de las consecuencias indeseables
de esta situación es la descarga indiscriminada de las aguas residuales domésticas e
industriales a los cuerpos de agua mas cercanos, siendo imposible para la naturaleza
eliminar la inmensa cantidad de contaminantes del agua con su consecuente deterioro y con
consecuencias desfavorables para la ecología y la salud pública. Los países desarrollados
han controlado esta situación utilizando sistemas de depuración de las aguas residuales
previamente a su descarga en la fuente receptora. Al igual que la tecnología de la
evacuación de las aguas servidas, se han hecho numerosos esfuerzos para la aplicación de
los sistemas de depuración utilizado en los países desarrollados a las condiciones
socioeconómicas, climáticas y culturales de nuestro medio. Uno de los resultados obtenidos
en estos esfuerzos es la incapacidad económica de las municipalidades para pagar los altos
costos de inversión y de operación de los sistemas tradicionales para el tratamiento de las
aguas residuales. A diferencia de otro tipo de servicios públicos, el tratamiento de las aguas
residuales necesita de soluciones tecnológicas apropiadas para el medio climático y
socioeconómico de los países en vías de desarrollo (Giraldo, 1993).
Una de las alternativas tecnológicas para la depuración de las aguas residuales que ha
tenido un gran desarrollo en las últimas décadas ha sido la de los tratamientos biológicos en
ambientes anaerobios (Giraldo, 1993).
1
El filtro anaeróbico desarrollado a finales de los años sesenta es un reactor de cultivo fijo
clasificado como de alta tasa, que alcanza la separación entre el tiempo de retención
hidráulico (TRH) y el tiempo se retención celular (TRC) que puede ser del orden de 100
días, de esta manera se permite dentro del reactor un crecimiento lento de los
microorganismos independientemente del flujo de agua residual. Este reactor ha encontrado
aplicabilidad en el tratamiento de aguas residuales industriales y domésticas (Castaño,
2003).
En el filtro el agua residual fluye de forma ascendente, sobre o a través de una masa de
sólidos biológicos, contenidos en un reactor con material de empaque. La biomasa en el
reactor puede estar adherida a la superficie del medio en forma de biopelícula, o estar en
suspensión en el líquido como un lodo granular o floculento que se distribuye en los
intersticios del medio empacado como función de la velocidad ascensional. Los compuestos
orgánicos solubles y los nutrientes existentes en el agua residual afluente se difunden
dentro de los sólidos biológicos, adheridos al medio o en suspensión, convirtiéndose en los
productos intermedios y finales propios de la digestión anaeróbica (Castaño, 2003),
depurando de esta manera el agua.
El proyecto realizado es continuación de estudios previos y es el pretratamiento de
humedales en el proyecto: Hidrodinámica y Cinética de Humedales Artificiales de Flujo
Subsuperficial que busca contribuir con la preservación de los ecosistemas y la salud
pública mediante la depuración de las aguas residuales producto de las actividades
humanas.
Este estudio presenta los resultados experimentales obtenidos en la evaluación de los
FAFAs para la remoción de materia orgánica al variar la carga orgánica volumétrica (COV)
aplicada y duplicar el tiempo de retención hidráulica (TRH).
2
1.2 Objetivo General
Evaluar la eficiencia de remoción de materia orgánica, con variación de la carga orgánica
volumétrica, de los filtros anaerobios de flujo ascendente.
1.3 Objetivos Específicos
•
Evaluar la eficiencia de remoción de materia orgánica de los filtros anaerobios de
flujo ascendente operando bajo las cargas orgánicas volumétricas (COV) de 0.7 y
1.26 Kg DQO/m3día.
•
Evaluar el impacto de duplicar el tiempo de retención hidráulica.
3
2 REVISIÓN DE LITERATURA
2.1 Proceso Anaerobio
El tratamiento anaerobio es el proceso de degradación u oxidación de la materia orgánica
por la acción coordinada de cinco grupos diferentes de microorganismos en cuatro etapas
secuenciales: Hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis, en ausencia de
oxígeno u otros agentes oxidantes fuertes (SO=4, NO=3, etc), para obtener la energía
requerida para el crecimiento y mantenimiento de los organismos anaerobios. El proceso
microbial es muy complejo y está integrado por múltiples reacciones paralelas y en serie,
interdependientes entre sí. Como subproducto se obtiene un gas, denominado usualmente
biogás, cuya composición básica es metano CH4 y dióxido de carbono CO2 en un 95 %,
pero con la presencia adicional de nitrógeno, hidrógeno, amoníaco y sulfuro de hidrógeno,
usualmente en proporciones inferiores al 1%. La figura 1 muestra el proceso de producción
del metano (Romero, 2004).
2.1.1 Hidrólisis
Inicialmente las bacterias hidrolíticas, mediante transformaciones enzimáticas, fermentan
los compuestos orgánicos complejos en compuestos de masa molecular baja como los
azúcares, aminoácidos, ácidos grasos y glicerol, adecuados para emplearlos como fuente de
energía y de carbón celular (Romero, 2004).
2.1.2 Acidogénesis
Las bacterias acidogénicas transforman las moléculas pequeñas, producto de la hidrólisis,
en ácidos orgánicos, por ejemplo acido acético, propiónico, butírico, valérico y fórmico,
además de hidrógeno y dióxido de carbono. Durante esta etapa fermentativa no existe
4
realmente estabilización, sino una transformación de material orgánico complejo en
compuestos más simples. (Romero, 2004).
C6H12O6 + 3H2O
Bacterias
 →
CH3COCOOH + 3CO2 + 7 H2
Glucosa
Piruvato
Reacción 1
2.1.3 Acetogénesis
Los productos de la acidogénesis son convertidos en acido acético, hidrógeno y dióxido de
carbono mediante las bacterias acetogénicas (Romero, 2004).
2 CH3COCOOH + 2H2O
Bacterias
 →
Piruvato
2 CH3COOH + 2CO2 + 2 H2
Acetato
Reacción 2
2.1.4 Metanogénesis
En esta etapa a partir del ácido acético y fórmico, (CO2, H2) y metanol, las bacterias
metanogénicas producen metano, dióxido de carbono y agua (Romero, 2004; Metcalf &
Eddy, 1995). Estas bacterias son microorganismos estrictamente anaeróbicos muy sensibles
a los cambios de temperatura y pH.
5
Sin embargo, en un digestor anaeróbico, las dos rutas principales de producción de metano
son (Metcalf & Eddy, 1995):
• La formación de metano por la reducción del CO2 con el H2 por intermedio de las
bacterias metanogénicas hidrogenofílicas.
4H2 + CO2
Bacterias
 →
∆Gº = −130.69
CH4 + 2 H2O
KJ
reacción
Reacción 3
• La producción de metano a partir del acetato por medio de las bacterias
metanogénicas acetoclásticas.
CH3COOH
CH3COO - + H2O
Bacterias
 →
Bacterias
 →
CH4 + CO2
CH4 + HCO3 -
∆G º =
- 31
KJ
reacción
Reacción 4
Estas bacterias tienen tasas de crecimiento muy lentas, razón por la cual se considera que su
metabolismo es un factor limitante del tratamiento anaerobio de los residuos orgánicos. En
general todas las bacterias metanogénicas son de crecimiento muy lento y, por lo tanto, el
tiempo de retención celular debe ser lo suficientemente largo para permitir su crecimiento e
6
impedir su extracción del sistema, se considera que la fermentación metanogénica controla
la tasa del proceso (Metcalf & Eddy, 1995).
La mayor parte del metano producido, el 70% proviene de la fermentación del ácido
acético, el cual es el ácido predominante en la fermentación de carbohidratos, proteínas y
grasas; el 30% restante, es el resultado de la reducción del CO2 por el H2 (Romero, 2004;
Díaz, 1987).
La estabilización o remoción biológica anaerobia de DBO ocurre en la etapa de formación
de metano, porque este es poco soluble en el agua y se evapora con el gas que sale del
reactor. El CO2 producido también escapa como gas o es convertido en alcalinidad
bicarbonácea (Romero, 2004; Metcalf & Eddy, 1995).
Para mantener una digestión eficiente debe haber producción de metano y mantenerse una
concentración baja de hidrógeno. Lo anterior ocurre debido a la relación simbiótica
sintrófica (mutuamente beneficiosa) obligada entre las bacterias metanogénicas utilizadoras
de hidrógeno que contribuyen a mantener bajas presiones parciales de H2 en el sistema.
Esto desplaza el equilibrio de la fermentación hacia la formación de acetato, mediante las
bacterias acetogénicas, sustrato a su vez de las bacterias acetoclásticas, controlantes de la
velocidad neta de la digestión (Metcalf & Eddy, 1995).
La formación de metano también puede verse afectada por la concentración de sulfatos en
el afluente. Al comparar las constantes de saturación media (Ks) de las bacterias
metanogénicas utilizadoras de hidrógeno (6.6 M), y la de las bacterias reductoras del
sulfato (1.3 M) puede observarse que la reducción de sulfatos a sulfuros de hidrógeno se
encuentra energéticamente favorecida. Asimismo, la comparación de sus constantes de
saturación media en la metabolización del acetato, muestran una amplia diferencia, 0.2 mM
para las reductoras del sulfato y 3 mM para las metanogénicas (Díaz, 1987); en las
reacciones 3 a 6 también se puede apreciar que las bacterias sulforeductoras tienen más
afinidad por el H2 y el acetato como sustrato que las metanogénicas (Comparando las
energías libres); Por tanto, cuando las concentraciones de acetato e hidrógeno son
7
limitantes, la reducción del sulfato prevalecerá sobre la formación de metano. Sin embargo
la concentración de sulfatos básicamente no tiene efecto en la eficiencia de remoción de
DQO, debido a que la existencia de bacterias sulfato reductoras compensan la inactividad
de las metanógenas, dado que consumen H2 y metabolizan acetato (Castaño, 2003) .
Bacterias
ctoras
4H 2 + SO 4 + 2H + Sulforredu

→ H 2 S + 4H 2 O
-2
∆G º = - 151.21
KJ
reacción
Reacción 5
+
Bacterias
Sulforreductoras
CH3COO + SO4 + 3H   → 2 CO2 + H2 S + 2 H2O ∆G º = - 57.5
-
2-
KJ
reacción
Reacción 6
No obstante, en reactores anaeróbicos la etapa limitante está relacionada con factores como:
la naturaleza del sustrato, la configuración del reactor, la temperatura, o la velocidad de
carga al sistema, por lo cual la etapa limitante estará determinada en mayor o menor grado
por estos factores. Así, para sustratos con alto contenido de celulosa o lignina, la limitación
se presentará en la hidrólisis de estos compuestos. La hidrólisis también podrá ser limitante
con residuos de alto contenido de grasas o lípidos, por tanto, la limitación será mucho
mayor si el proceso se efectúa a bajas temperaturas. La fase de formación de ácidos
también podrá constituirse en la fase controladora del proceso. Por ejemplo, residuos con
alto contenido de sustratos fácilmente hidrolizables dan lugar a la formación acelerada de
ácidos. Estos no podrán removerse a la misma velocidad de producción, por lo que existirá
una acumulación de ácidos en el sistema, y en consecuencia se presentará inhibición de la
formación de metano. De manera similar, esta etapa será limitante cuando la carga orgánica
en el sistema es muy baja. La poca concentración de ácidos volátiles afecta la velocidad de
8
formación de metano, pero a medida que se aumente la carga, la metanogénesis se
incrementará (Díaz, 1987).
2.1.5 Estabilidad del proceso
Con objeto de mantener un sistema de tratamiento anaerobio que estabilice correctamente
el residuo orgánico, los microorganismos formadores de ácidos y de metano se deben
encontrar en un estado de equilibrio dinámico. Las condiciones óptimas para favorecer
dicho estado y por lo tanto tener un proceso anaerobio eficiente se encuentran descritas en
el cuadro 1. (Romero, 2004; Metcalf & Eddy, 1995):
Cuadro 1. Condiciones para favorecer el equilibrio dinámico del proceso anaeróbico.
PARÁMETRO
CONDICIÓN
Equilibrio dinámico entre no metanogénicas
Bacterias
y metanogénicas
Temperatura
Intervalo óptimo mesofílico (20 – 40 ºC).
Medio
Anaerobio, OD (oxígeno disuelto) = 0
Sustancias tóxicas
Como metales pesados y sulfuros, ausentes.
Nitrógeno, Fósforo, trazas de Ca, Mg, Fe,
Nutrientes
para asegurar el crecimiento de los
microorganismos.
pH
6.5 - 7.6
Alcalinidad
1000 - 5000 mg/l – CaCO3 *
Ácidos volátiles
Inferior a 250 mg/l *
*Para evitar que el pH descienda por debajo de 6.2, que es límite de la actividad de la
bacterias formadoras de metano.
9
Figura 1. Formación de metano en la digestión anaerobia (Tomado de Romero
(2004))
2.2 Reactores Anaeróbicos
Como el crecimiento de los microorganismos involucrados en la producción de metano es
muy lento, la retención de la biomasa en el reactor es uno de los factores más importantes
para su funcionamiento. El desarrollo y mantenimiento de una alta concentración de
biomasa es elemento fundamental para el diseño y operación de estos reactores.
Afortunadamente, muchas de las bacterias involucradas en el proceso tienen la capacidad
de adherirse unas a otras formando “flocs”, o adherirse a superficies, lo que facilita su
retención en el reactor. Es así como la utilización de esta característica ha permitido el
desarrollo de procesos estables y eficientes.
10
En la actualidad una serie de reactores avanzados de alta tasa que aseguran una eficiente
retención de la biomasa, se presentan como nuevas alternativas de tratamiento. Dentro de
estos se pueden mencionar los presentes en la figura 2. (Díaz, 1987).
descendente
Figura 2. Diferentes tipos de reactores anaeróbicos (Tomado de Díaz (1987))
11
2.3 El Filtro Anaeróbico de Flujo Ascendente (Tomado de Romero (2004))
El filtro anaerobio de flujo ascendente es un proceso de crecimiento adherido propuesto por
Young y McCarty en 1969, para el tratamiento de residuos solubles. De los sistemas de
tratamiento anaerobio es el más sencillo de mantener porque la biomasa permanece como
una película microbial adherida y porque como el flujo es ascensional, el riesgo de
taponamiento es mínimo.
El filtro anaerobio está constituido por un tanque o columna, relleno con un medio sólido
para soporte del crecimiento biológico anaerobio (figura 3). El agua residual es puesta en
contacto con el crecimiento bacterial anaerobio adherido al medio y como las bacterias son
retenidas sobre el medio y no salen en el efluente, es posible obtener tiempos de retención
celular del orden de cien días con tiempos de retención hidráulica cortos. Los filtros
anaerobios también pueden ser útiles para desnitrificar efluentes ricos en nitratos o como
pretratamiento en plantas de purificación de agua.
Figura 3. Filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA)
12
El proceso no utiliza recirculación ni calentamiento y produce una cantidad mínima de
lodo; las pérdidas de energía a través del lecho son mínimas. El filtro anaerobio usa como
medio de soporte de crecimiento piedras, anillos de plástico o bioanillos plásticos,
colocados al azar. La mayor parte de la biomasa se acumula en los vacíos intersticiales
existentes entre el medio. La acumulación de biomasa y de sólidos inertes puede causar
canalización y cortocircuito. El medio permanece sumergido en el agua residual,
permitiendo una concentración de biomasa alta y un efluente clarificado; el proceso se ha
usado a bajas temperaturas, pero preferiblemente la temperatura debe ser mayor de 25 ºC.
El espesor observado de biopelícula sobre diferentes medios plásticos es de 1 a 3 mm. El
residuo debe contener alcalinidad suficiente para mantener un pH, en la zona de lodos,
mayor de 6.5; Sin embargo, el amonio liberado en la hidrólisis de las proteínas puede
reducir la alcalinidad requerida de fuentes externas.
El arranque de un proceso de crecimiento adherido puede ser más lento que el de un
proceso de crecimiento suspendido, puede demorar unos seis meses en aguas residuales de
baja concentración y de temperatura baja. Sin embargo, el filtro anaerobio es poco sensible
a variaciones de carga hidráulica y a la operación discontinua pues el medio retiene los
sólidos y la biomasa formada en él. En estudios hechos en Brasil se indica que estos filtros
logran remociones de DBO del 80%, con lechos de piedra de 4 a 7 mm y altura de 1.20 m.
Otros estudios con residuo de DQO igual a 12000 mg/l, carga orgánica volumétrica menor
de 4 Kg DQO/m3 d, tiempo de retención hidráulica de 1 día, edad de los lodos de 56 días y
temperaturas de 20 a 25 ºC, indicaron remociones del 88 % de DQO.
Es destacable el uso actual de los sistemas anaeróbicos en zonas rurales y comunidades
dispersas, dado que precisan de menor suministro de energía externa y, eventualmente,
podrían obtenerse subproductos de utilidad como el caso del biogás (ver cuadro 2),
(Castaño, 2003).
13
Cuadro 2. Comparación entre el tratamiento aeróbico y anaeróbico (Fuente: Castaño,
2003)
COMPARACIÓN
Modelo de mineralización del
sustrato
Balance de carbono
Balance de energía
Requerimientos de energía
Requerimientos de nutrientes
Arranque
Estado de desarrollo
Remoción de nutrientes
Remoción de patógenos
TRATAMIENTO
TRATAMIENTO
AERÓBICO
ANAERÓBICO
C6H12O6 + 6O2 ↔ 6CO2 + 6H2O
C6H12O6 ↔ 3CO2 + 3CH4
∆Go = -2840 KJ/mol Glucosa
∆Go = -393 KJ/mol Glucosa
50-60 % es convertido a CO2 95% es convertido a biogás;
40-50 % es incorporado como 5% es incorporado como
tejido celular
tejido celular
60% de la energía es
almacenada en la nueva
biomasa; 40% se disipa como
calor
Alta demanda de energía para
aireación
A menudo se requiere adición
de nutrientes
Cortos tiempos de arranque
Tecnología establecida
Se puede incorporar
remoción de nutrientes
Baja
14
90% se retiene como CH4,
3-5% se disipa como calor,
5-7% almacenada en la nueva
biomasa
No se requieren entradas
extremas de energía
Bajos requerimientos de
nutrientes
Mayores tiempos de arranque
Tecnología
recientemente
establecida,
aun
bajo
investigación
para
aplicaciones específicas
la Remoción de nutrientes a
través de postratamientos
Baja
Cuadro 3. Ventajas y desventajas del proceso anaerobio (Fuente: Romero, 2004)
VENTAJAS
-
-
DESVENTAJAS
Tasa baja de síntesis celular y, por
-
consiguiente, poca producción de
tratamiento requiere temperaturas
lodos.
altas.
es
-
El medio es corrosivo.
razonablemente estable y puede
-
Tiene riesgos de salud por H2S.
secarse y disponerse por métodos
-
Exige un intervalo de operación de
El
lodo
producido
convencionales.
-
pH bastante restringido.
No requiere oxígeno. Por tanto,
-
usa poca energía eléctrica y es
-
Es sensible a la contaminación con
oxígeno.
residuales de alta concentración
orgánica.
-
Requiere concentraciones altas de
alcalinidad.
especialmente adaptable a aguas
-
Para obtener grados altos de
-
Puede
presentar
olores
Produce metano, el cual puede ser
desagradables por H2S, ácidos
útil como energético
grasos y amidas.
Tiene requerimientos nutricionales
bajos.
15
Cuadro 4. Ventajas y desventajas del proceso aerobio (Fuente: Romero, 2004)
VENTAJAS
-
Ausencia de olores.
-
Mineralización
de
DESVENTAJAS
todos
los
Tasa alta de síntesis celular y, por
consiguiente, alta producción de
compuestos biodegradables
lodos.
-
Requiere mucha energía eléctrica
para oxigenación y mezcla.
-
Gran proporción de células en los
lodos que hace, en algunos casos,
necesaria su digestión, antes de
secarlos y disponerlos.
2.3.1 Configuración del filtro (Tomado de Castaño (2003))
El filtro anaeróbico de flujo ascendente se constituye de tres zonas funcionales: zona de
entrada, zona empacada y zona de salida.
2.3.1.1 Zona de entrada
En el filtro anaeróbico se pueden tener dos tipos de configuración de entrada: sin falso
fondo y con falso fondo (ver figura 4).
En la configuración sin falso fondo, todo el volumen del reactor es ocupado por el medio,
en este caso es importante cuidar que el material del fondo sea uniforme y de alta porosidad
con el fin de evitar taponamientos. Cuando la configuración es con falso fondo, se
promueve una zona en la que se forma un floc granular de buena sedimentabilidad. La
distribución del caudal se hace por medio de una tubería perforada (generalmente PVC) y
debe ser uniforme, con el fin de evitar zonas muertas dentro del reactor.
16
GASES
GASES
EFLUENTE
EFLUENTE
MEDIO
MEDIO
BIOMASA
SUSPENDIDA
AFLUENTE
a)
AFLUENTE
b)
Figura 4. Configuraciones de entrada en filtros anaeróbicos. a) Sin falso fondo. b) Con
falso fondo (Tomado de Castaño (2003))
2.3.1.2 Zona empacada
Parte del filtro en la cual se encuentra el medio filtrante y se presenta el crecimiento de los
microorganismos con la consiguiente remoción de contaminantes orgánicos. El medio
filtrante sirve de soporte para que la población biológica se desarrolle, por lo cual una
principal característica que este debe poseer es una relativamente alta área superficial. Sin
embargo estudios han demostrado que a pesar de ocurrir una adherencia del filme biológico
al medio de soporte, una mayor porción de los microorganismos se encuentran suspendidos
en los intersticios del medio dejando de ser la superficie específica una variable de
importancia que afecte la eficiencia desde la perspectiva de la concentración de biomasa
activa.
No obstante, el tipo, forma y características del lecho filtrante ejercen influencia sobre la
eficiencia, en aspectos diferentes a la cantidad de biomasa activa fija: el medio actúa como
separador líquido – gas - sólido; también ayuda a proveer un flujo uniforme del agua
residual, propiciando un mayor contacto del residuo con la masa biológica; el medio retiene
la biomasa adherida o en suspensión, generando altos tiempos de retención celular, además
del efecto en los tiempos de arranque, la rugosidad del material de soporte, su grado de
17
porosidad, así como el tamaño del poro, afecta a la tasa de colonización de la población
microbiana.
Tipos de medios
Entre los tipos de medios más utilizados se encuentran la piedra triturada angulosa o
redonda (grava sin picos, de tamaño entre 4-7 cm), materiales cerámicos, vidrios, ladrillos,
poliésteres, poliuretano. Actualmente se han estudiado otras alternativas no convencionales
como son la guadua, el bambú, la cáscara de coco, tejas de barro; y otros más sofisticados
como los anillos sintéticos, las matrices plásticas de flujo cruzado o tubular; estos últimos
de mayores costos por ser mas eficientes. Estas nuevas alternativas han suprimido
inconvenientes como atascamientos y colmatación que se presentaban en los tratamientos
con grava, sobre todo cuando esta es pequeña, afectando negativamente la eficiencia con el
paso del tiempo.
Figura 5. Tipos de medios de empaque (Tomado de Castaño (2003))
18
2.3.1.3 Zona de salida
Esta zona cumple varias funciones importantes las cuales son: recibir el efluente del filtro,
evacuarlo y garantizar una correcta y homogénea circulación del mismo a través de todo el
sistema, así se evitarán cortos circuitos o zonas muertas lo que proporcionará una adecuada
eficiencia hidráulica. Cuando se presentan este tipo de inconvenientes los tiempos de
retención hidráulicos calculados en el diseño serán mayores que los reales, como
consecuencia podríamos obtener una baja eficiencia del sistema. Tomando en cuenta todos
estos aspectos la zona de salida puede ser a través de una tubería perforada o por medio de
un vertedero (ver figura 6). Estas dos configuraciones garantizan una recolección
homogénea a lo largo del sistema.
Figura 6. Configuraciones de salida. a) Tubería perforada, b) Vertedero (Tomado de
Castaño (2003))
19
3 DESARROLLO EXPERIMENTAL DE LA EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE
FAFAs
El proyecto de investigación se realizó en las instalaciones de la Universidad Tecnológica
de Pereira, específicamente en un sistema de FAFAs, (pretratamiento de humedales; parte
del proyecto: Hidrodinámica y Cinética de Humedales Artificiales de Flujo
Subsuperficial) ubicado en la planta de tratamiento de aguas residuales.
3.1 Materiales y Métodos
3.1.1 Factores de estudio
El cuadro 5 muestra los factores de estudio y los niveles para cada factor:
Cuadro 5. Factores y niveles de estudio.
FACTOR
NIVELES
A
Carga orgánica volumétrica
0.7 Kg DQO/m3día (CO II)
1.26 Kg DQO/m3día (CO III)
B
Tiempo de retención
hidráulica
Duplicado
3.1.2 Descripción del sistema
Para el desarrollo del proyecto se trabajó en un montaje de dos FAFAs ubicados en serie
con medio de soporte en guadua. El montaje posee un sistema de alimentación de agua
residual sintética, la cual es llevada a los filtros por medio de una bomba peristáltica que a
20
su vez reguló el caudal de la solución de 312 ml/min. (Figura 7). El tiempo de retención
hidráulica de los filtros fue de 12 horas.
Las dimensiones y características de los filtros anaeróbicos y del medio de soporte se
presentan en las tablas 1 y 2.
Figura 7. Montaje experimental de los FAFAs
Tabla 1. Características del filtro anaeróbico
FILTROS ANAERÓBICOS
CARACTERÍSTICAS
Material
Canecas plásticas de 56 cm de
diámetro y 83 cm de altura
Zona de entrada
Se utilizó una parrilla metálica
como falso fondo. La distribución
del agua residual se hizo a través de
un marco de 25 cm de lado en pvc
de
1/2
pulgada,
perforado
lateralmente cada 2.5 cm.
21
Tabla 2. Características del medio de soporte de los filtros anaeróbicos
PARÁMETRO
GUADUA
Volumen empacado, L
148
Porosidad
0.60
Volumen de vacíos, L
59
Altura del lecho, m
0.60
Forma
Anillos
Diámetro, cm
≈ 2.5
Longitud, cm
≈ 2.5
3.1.3 Características del agua residual sintética
El agua residual sintética se preparó en un tanque de 800 litros al cual se le agregó: agua
limpia, agua residual proveniente de la Universidad Tecnológica de Pereira como
suministro de micro y macronutrientes y sangre de bovino obtenida del matadero
metropolitano de la ciudad de Pereira como fuente de materia orgánica, en las proporciones
dadas en la tabla 3.
Tabla 3. Proporciones para la preparación del agua residual sintética alimentada a los
filtros anaeróbicos
DQO
COV (Kg
Afluente
DQO/m3día)
(mg/l)
0.7 (CO II)
1.26 (CO III)
Volumen
Volumen
Volumen
Agua
Agua
Limpia (L)
Residual (L)
Dilución
Sangre (ml)
350
800
1000
639.0
160
630
400
2000
638.0
160
22
3.1.4 Inoculación
El proyecto se inició sobre un sistema ya arrancado. La inoculación se realizó en un estudio
previo con el fin de minimizar el período de arranque de los filtros, suministrando una
población inicial de lodos provenientes de la planta de tratamiento de agua residual de
Postobón de la siguiente manera: una capa de guadua, una capa de lodo y una capa de cal
hasta completar 60 cm de lecho.
3.1.5 Variables
La materia orgánica en el agua residual sintética, se midió en términos de Demanda
Química de Oxígeno (DQO) total y soluble y Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5).
Para los análisis estadísticos se tomó como variable de respuesta principal el porcentaje de
remoción de DQO (Total y Soluble) y DBO5.
Cuadro 6. Variables
VARIABLES NO
CONTROLADAS
Calidad del agua cruda que
entra a los reactores
Condiciones ambientales
pH
Temperatura
VARIABLES DE
CONTROL
VARIABLES DE
RESPUESTA
Demanda Química de
Oxígeno, DQO (total y
soluble)
Caudal de entrada a los Demanda Bioquímica de
reactores (TRH)
Oxígeno, DBO5
Sólidos
Suspendidos
Totales, SST
Fósforo Total, PT
Nitrógeno Total, NTK.
3.1.6 Programa de muestreo
Durante el trabajo de campo se realizaron 16 muestreos, uno por semana, en cada punto
reseñado en la figura 7, se hizo toma de muestra compuesta de la siguiente manera: se tomó
23
una alícuota de 84 ml en cada punto con intervalos de media hora secuencialmente, de esta
forma hasta completar 1 litro de muestra en 6 horas.
La frecuencia y parámetros evaluados en las muestras se encuentran descritos en el cuadro
7.
Cuadro 7. Frecuencia y parámetros de evaluación de las muestras
PARÁMETRO
FRECUENCIA
pH
Semanal (in situ)
Temperatura
Semanal (in situ)
Caudal
Semanal (in situ)
Demanda Bioquímica de Oxígeno - DBO5
Semanal
Demanda Química de Oxígeno Total - DQOt
Semanal
Demanda Química de Oxígeno Soluble - DQOs
Semanal
Sólidos Suspendidos Totales - SST
Semanal
Nitrógeno Total Kjeldahl - NTK
Semanal
Fósforo Total – PT
Semanal
3.1.7 Métodos analíticos
Los análisis de laboratorio se desarrollaron con base en el manual Standard Methods for the
Examination of Water and Wastewater. El cuadro 8 presenta los métodos analíticos
utilizados.
24
Cuadro 8. Métodos analíticos
PARÁMETRO
Demanda Bioquímica de Oxígeno - DBO5
Demanda Química de Oxígeno – DQO
Nitrógeno Total – NTK
Fósforo Total – PT
Sólidos Suspendidos Totales – SST
pH
Temperatura
Caudal
MÉTODO ANALÍTICO
Incubación a 20 ºC por 5 días, luego
medida de oxígeno por método
potenciométrico
Reflujo cerrado, método titulométrico
Kjeldahl
Digestión y método fotométrico
Gravimétrico
pH-metro
Termómetro digital y de columna de
mercurio.
Volumétrico
25
3.2 Resultados y Discusión
Gráficos de barras: Parámetros - Unidad de Tratamiento
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
CO III
DQOT Entrada (mg/l)
750.00
500.00
250.00
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Gráfica 1. DQO Total Entrada por Unidad de Tratamiento
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
CO III
300.00
DQOT Salida (mg/l)
3.2.1
200.00
100.00
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Gráfica 2. DQO Total Salida por Unidad de Tratamiento
26
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
CO III
DQOS Entrada (mg/l)
750.00
500.00
250.00
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Gráfica 3. DQO Soluble Entrada por Unidad de Tratamiento
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
CO III
300.00
DQOS Salida (mg/l)
200.00
100.00
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
0.00
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
Gráfica 4. DQO Soluble Salida por Unidad de Tratamiento
27
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
CO III
DBO5 Entrada (mg/l)
750.00
500.00
250.00
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Gráfica 5. DBO5 Entrada por Unidad de Tratamiento
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
CO III
DBO5 Salida (mg/l)
300.00
200.00
100.00
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Gráfica 6. DBO5 Salida por Unidad de Tratamiento
28
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
CO III
NKT Entrada (mg/l)
75.00
50.00
25.00
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Gráfica 7. Nitrógeno Total Entrada por Unidad de Tratamiento
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
CO III
NKT Salida (mg/l)
75.00
50.00
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
25.00
0.00
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
Gráfica 8. Nitrógeno Total Salida por Unidad de Tratamiento
29
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
CO III
PT Entrada (mg/l)
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Gráfica 9. Fósforo Total Entrada por Unidad de Tratamiento
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
CO III
PT Salida (mg/l)
0.80
0.60
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
0.40
0.20
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
Gráfica 10. Fósforo Total Salida por Unidad de Tratamiento
30
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
CO III
100.00
SST Entrada (mg/l)
75.00
50.00
25.00
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Gráfica 11. SST Entrada por Unidad de Tratamiento
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
CO III
100.00
SST Salida (mg/l)
75.00
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
50.00
25.00
0.00
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
Gráfica 12. SST Salida por Unidad de Tratamiento
31
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
CO III
pH Entrada
6.00
4.00
2.00
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Gráfica 13. pH Entrada por Unidad de Tratamiento
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
CO III
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
pH Salida
6.00
4.00
2.00
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
Gráfica 14. pH Salida por Unidad de Tratamiento
32
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
CO III
Caudal Entrada (ml/min)
FAFA1+FAFA2
FAFA 1
300.00
200.00
100.00
0.00
FAFA 1
FAFA 2
Unidad de Tratamiento
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Gráfica 15. Caudal Entrada por Unidad de Tratamiento
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
CO III
300.00
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Caudal Salida (ml/min)
200.00
100.00
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
Gráfica 16. Caudal Salida por Unidad de Tratamiento
33
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
CO III
Temperatura Entrada (ºC)
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Gráfica 17. Temperatura Entrada por Unidad de Tratamiento
Error Bars show Mean +/- 1,0 SD
CO II
Temperatura Salida (ºC)
CO III
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Unidad de Tratamiento
Gráfica 18. Temperatura Salida por Unidad de Tratamiento
34
3.2.2 Gráficos de barras: Eficiencia de Remoción – Unidad de Tratamiento
Error Bars show Mean +/- 1,0 SE
CO II
CO III
Eficiencia DQO Total (%)
75.00
FAFA 1
FAFA 2
50.00
25.00
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Gráfica 19. Eficiencia de Remoción DQO Total por Unidad de Tratamiento
Error Bars show Mean +/- 1,0 SE
CO II
CO III
Eficiencia DQO Soluble (%)
75.00
FAFA 1
FAFA 2
50.00
25.00
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Gráfica 20. Eficiencia de Remoción DQO Soluble por Unidad de Tratamiento
35
Error Bars show Mean +/- 1,0 SE
CO II
CO III
Eficiencia DBO5 (%)
75.00
50.00
25.00
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Gráfica 21. Eficiencia de Remoción DBO5 por Unidad de Tratamiento
Error Bars show Mean +/- 1,0 SE
CO II
CO III
Eficiencia SST (%)
40.00
30.00
20.00
10.00
0.00
-10.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Gráfica 22. Eficiencia de Remoción SST por Unidad de Tratamiento
36
Error Bars show Mean +/- 1,0 SE
CO II
CO III
Eficiencia NKT (%)
40.00
0.00
-40.00
-80.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
FAFA 1
Unidad de Tratamiento
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Gráfica 23. Eficiencia de Remoción Nitrógeno Total por Unidad de Tratamiento
Error Bars show Mean +/- 1,0 SE
CO II
CO III
Eficiencia PT (%)
1,000.00
0.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
-1,000.00
FAFA 1
FAFA 2
FAFA1+FAFA2
Unidad de Tratamiento
Unidad de Tratamiento
Gráfica 24. Eficiencia de Remoción Fósforo Total por Unidad de Tratamiento
37
3.2.3 Gráficos de línea: Parámetros – Tiempo
CO III
DQOT Entrada (mg/l)
800.00
600.00
400.00
CO II
200
240
280
320
Días
Gráfica 25. DQO Total Entrada Filtros Anaerobios - Tiempo
FAFA 1
FAFA1+FAFA2
300.00
DQOT Salida (mg/l)
CO III
200.00
CO II
CO III
CO II
100.00
200
240
280
320
200
Días
240
280
Días
Gráfica 26. DQO Total Salida Filtros Anaerobios - Tiempo
38
320
DQOS Entrada (mg/l)
CO III
800.00
600.00
400.00
CO II
200
240
280
320
Días
Gráfica 27. DQO Soluble Entrada Filtros Anaerobios – Tiempo
FAFA 1
FAFA1+FAFA2
DQOS Salida (mg/l)
300.00
CO III
200.00
CO II
CO III
100.00
CO II
200
240
280
320
200
Días
240
280
Días
Gráfica 28. DQO Soluble Salida Filtros Anaerobios – Tiempo
39
320
DBO5 Entrada (mg/l)
800.00
CO III
600.00
CO II
400.00
200.00
200
240
280
320
Días
Gráfica 29. DBO5 Entrada Filtros Anaerobios – Tiempo
FAFA 1
FAFA1+FAFA2
DBO5 Salida (mg/l)
300.00
CO III
200.00
CO III
100.00
CO II
CO II
200
240
280
320
200
Días
240
280
Días
Gráfica 30. DBO5 Salida Filtros Anaerobios - Tiempo
40
320
CO III
NKT Entrada (mg/l)
80.00
CO II
60.00
40.00
20.00
200
240
280
320
Días
Gráfica 31. Nitrógeno Total Entrada Filtros Anaerobios – Tiempo
FAFA 1
FAFA1+FAFA2
CO III
CO III
NKT Salida (mg/l)
80.00
60.00
40.00
CO II
20.00
CO II
200
240
280
320
200
Días
240
280
320
Días
Gráfica 32. Nitrógeno Total Salida Filtros Anaerobios - Tiempo
41
CO II
0.80
PT Entrada (mg/l)
0.60
0.40
CO III
0.20
0.00
200
240
280
320
Días
Gráfica 33. Fósforo Total Entrada Filtros Anaerobios - Tiempo
FAFA 1
FAFA1+FAFA2
1.00
PT Salida (mg/l)
0.80
0.60
CO II
CO II
CO III
0.40
CO III
0.20
200
240
280
320
200
Días
240
280
320
Días
Gráfica 34. Fósforo Total Salida Filtros Anaerobios – Tiempo
42
CO II
SST Entrada (mg/l)
100.00
80.00
CO III
60.00
40.00
200
240
280
320
Días
Gráfica 35. SST Entrada Filtros Anaerobios - Tiempo
FAFA 1
FAFA1+FAFA2
CO II
SST Salida (mg/l)
100.00
75.00
CO II
CO III
50.00
CO III
25.00
200
240
280
320
200
Días
240
280
Días
Gráfica 36. SST Salida Filtros Anaerobios – Tiempo
43
320
7.60
CO II
pH Entrada
7.40
7.20
CO III
7.00
200
240
280
320
Días
Gráfica 37. pH Entrada Filtros Anaerobios - Tiempo
FAFA 1
FAFA1+FAFA2
CO II
7.10
CO II
pH Salida
7.00
CO III
6.90
CO III
6.80
6.70
200
240
280
320
200
Días
240
280
Días
Gráfica 38. pH Salida Filtros Anaerobios – Tiempo
44
320
Caudal Entrada (ml/min)
340.00
320.00
CO III
300.00
CO II
280.00
200
240
280
320
Días
Gráfica 39. Caudal Entrada Filtros Anaerobios - Tiempo
FAFA 1
FAFA1+FAFA2
360.00
Caudal Salida (ml/min)
CO II
CO III
CO II
320.00
280.00
240.00
CO III
200
240
280
320
200
Días
240
280
Días
Gráfica 40. Caudal Salida Filtros Anaerobios – Tiempo
45
320
Temperatura Entrada (ºC)
24.00
CO II
23.00
CO III
22.00
21.00
20.00
200
240
280
320
Días
Gráfica 41. Temperatura Entrada Filtros Anaerobios - Tiempo
FAFA 1
FAFA1+FAFA2
24.00
CO II
Temperatura Salida (ºC)
CO II
23.00
CO III
CO III
22.00
21.00
20.00
200
240
280
320
200
Días
240
280
Días
Gráfica 42. Temperatura Salida Filtros Anaerobios - Tiempo
46
320
3.2.4 Gráficos de línea: Eficiencia de Remoción- Tiempo
FAFA 1
FAFA 2
Eficiencia DQO Total (%)
80.00
CO II
CO III
60.00
CO III
40.00
CO II
20.00
FAFA1+FAFA2
80.00
Eficiencia DQO Total (%)
CO III
60.00
CO II
40.00
20.00
200
240
280
320
Días
Gráfica 43. Eficiencia de Remoción DQO Total
47
Eficiencia DQO Soluble (%)
FAFA 1
FAFA 2
80.00
CO III
CO II
60.00
CO III
CO II
40.00
20.00
FAFA1+FAFA2
Eficiencia DQO Soluble (%)
80.00
CO III
60.00
CO II
40.00
20.00
200
240
280
320
Días
Gráfica 44. Eficiencia de Remoción DQO Soluble
48
FAFA 1
FAFA 2
Eficiencia DBO5 (%)
80.00
CO III
40.00
CO II
CO II
20.00
FAFA1+FAFA2
80.00
Eficiencia DBO5 (%)
60.00
CO III
60.00
CO II
40.00
20.00
200
240
280
320
Días
Gráfica 45. Eficiencia de Remoción DBO5
49
CO III
FAFA 1
FAFA 2
50.00
CO III
Eficiencia SST (%)
CO II
25.00
CO III
0.00
-25.00
CO II
-50.00
FAFA1+FAFA2
50.00
Eficiencia SST (%)
CO III
25.00
0.00
CO II
-25.00
-50.00
200
240
280
320
Días
Gráfica 46. Eficiencia de Remoción Sólidos Suspendidos Totales
50
FAFA 1
FAFA 2
CO III
-100.00
CO II
-200.00
-300.00
FAFA1+FAFA2
CO III
0.00
Eficiencia NKT (%)
0.00
CO II
Eficiencia NKT (%)
CO II
-100.00
-200.00
-300.00
200
240
280
320
Días
Gráfica 47. Eficiencia de Remoción Nitrógeno Total
51
CO III
FAFA 1
0.00
FAFA 2
Eficiencia PT (%)
CO III
CO II
CO II
-2,000.00
CO III
-4,000.00
-6,000.00
FAFA1+FAFA2
0.00
CO III
CO II
Eficiencia PT (%)
-2,000.00
-4,000.00
-6,000.00
200
240
280
320
Días
Gráfica 48. Eficiencia de Remoción Fósforo Total
52
3.2.5. Análisis de resultados
pH
Durante todo el estudio se observó un valor promedio de 7.22 a la entrada del sistema de
filtros, 6.88 a la salida del filtro 1 y de 6.97 a la salida del filtro 2, lo que muestra que en el
filtro 1 ocurre en su mayoría la solubilización y acidificación parcial de los compuestos
complejos del agua residual (hidrólisis, acidogénesis) y en el filtro 2 el pH vuelve a
aumentar, lo que indica una disminución del contenido de ácidos en la solución. Para todo
el estudio este parámetro permaneció dentro del rango óptimo de 6.5 y 7.6 de operación de
los FAFAs.
Temperatura
Este parámetro presentó un valor promedio de 22ºC, el cual se encuentra en el intervalo
mesofílico (20 – 40ºC).
Caudal
Los resultados muestran un buen control del caudal de entrada, su valor fue relativamente
constante en los filtros.
Demanda Química de Oxígeno (DQO) y Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5)
Las mayores eficiencias de remoción se presentaron al evaluar los filtros ubicados en serie
(FAFA 1 + FAFA 2) y al aumentar la COV aplicada.
En los filtros individuales se observó eficiencias de remoción de materia orgánica más altas
en el FAFA 1 que en el FAFA 2 y ubicados en serie aumentaron su eficiencia en un rango
53
de 17 - 35% con respecto a los filtros individuales; aumentar la COV de 0.7 a 1.26 Kg
DQO/m3día, aumentó la eficiencia de remoción de los filtros en 5% para el FAFA 1; 20%
para el FAFA 2 y 11% para el FAFA 1 + FAFA2 (ver tabla 4).
Las variaciones en los parámetros de entrada se presentaron debido a las fluctuaciones en la
concentración del agua residual proveniente de la universidad, aumento en época de estudio
y disminución en temporada de vacaciones además de las diluciones producidas por la
lluvia.
Sólidos Suspendidos Totales
Este parámetro presentó variaciones considerables, en la COV II la eficiencia de remoción
de los sólidos fue baja, 16% en el FAFA 1; 6% en el FAFA 2 y 29% en FAFA 1 + FAFA 2.
Para la COV III las eficiencias fueron bajas y negativas, - 4% en FAFA 1; 22% en FAFA 2
y 19% en FAFA 1 + FAFA 2.
Se presentaron problemas con el FAFA 1, presentó inestabilidad en la retención de sólidos,
esta biomasa salió en gran cantidad de este filtro, debido a esto la eficiencia negativa en el
FAFA1 para la COV III, los filtros no fueron eficientes en la remoción de sólidos
suspendidos totales.
Nitrógeno y Fósforo
Se presentaron variaciones significativas, los gráficos de eficiencia de remoción de estos
parámetros muestran que hay mas eficiencias negativas que positivas lo que indica que los
filtros no son eficientes para la remoción de éstos, lo anterior es consecuencia de la
inestabilidad de los filtros en la retención de sólidos, esta biomasa sale de los filtros
concentrada de los nutrientes (nitrógeno y fósforo).
54
55
4 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1 Conclusiones
• Los FAFAs con medio de soporte en guadua son eficiente en la remoción de materia
orgánica (DQO, DBO5), individuales y en serie (ver tabla 4).
•
Aumentar la carga orgánica volumétrica aumenta la eficiencia de remoción de
materia orgánica de los filtros individuales y en serie (ver tabla 4).
•
Con los filtros en serie FAFA 1 + FAFA 2 (duplicación del tiempo de retención
hidráulica) se obtiene mayores eficiencias que individualmente (ver tabla 4).
Tabla 4. Eficiencia de remoción (promedio) de materia orgánica de los FAFAs
COV (Kg
DQO/m3día)
0.7 (CO II)
1.26 (CO III)
•
Eficiencia
Eficiencia
Eficiencia
FAFA 1
FAFA 2
DQO total
56.09 %
40.90 %
74.38 %
DQO Soluble
58.44 %
40.51 %
75.41 %
DBO5
55.49 %
47.86 %
73.64 %
DQO total
61.63 %
61.08 %
85.10 %
DQO Soluble
61.53 %
60.99 %
85.18 %
DBO5
54.48 %
68.36 %
85.49 %
Parámetro
FAFA 1 +
FAFA 2
El sistema de filtros no es eficiente para la remoción de sólidos suspendidos totales
y de los nutrientes nitrógeno y fósforo.
56
•
Se confirma el buen funcionamiento de la guadua como medio de soporte.
•
Los resultados de la investigación demuestran que el filtro anaeróbico de flujo
ascendente con medio de soporte en guadua, es una solución sencilla, eficiente y
económica para el tratamiento de las aguas residuales.
•
La sencillez en su construcción y operación lo hace adecuado para ser utilizado en
nuestro medio, reduciendo la carga contaminante producida actualmente,
contribuyendo a la recuperación de los recursos hídricos de la región.
4.2 Recomendaciones
• Realizar mantenimiento constante a los filtros: remoción de natas, de sólidos y
sobrenadantes, filtrar en la salida del FAFA 1 para retener los sólidos que salen del
filtro concentrados de los nutrientes nitrógeno y fósforo.
• Eventualmente realizar un retrolavado del material de empaque para evitar la
colmatación del filtro (esta se presenta debido a la presencia de residuos con alto
contenido de sólidos en suspensión).
• Para remoción de nitrógeno y fósforo, complementar el sistema de FAFAs (p.e. con
un sistema aeróbico).
57
5 BIBLIOGRAFÍA
1. CARVAJAL BURBANO, María Ximena. Reactor anaerobio - aerobio a escala
piloto para el tratamiento de aguas residuales domesticas. Memos de investigación.
Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. No 405. Bogotá, Septiembre,
1997.
2. CASTAÑO ROJAS, Juan Mauricio. Consideraciones sobre diseño, arranque,
operación y mantenimiento de filtros anaeróbicos de flujo ascendente. Revista
SCIENTIA ET TECHNICA. Nº 18. Abril 2002.
3. CASTAÑO ROJAS, Juan Mauricio. Influencia del medio de soporte en el
comportamiento de filtros anaeróbicos de flujo ascendente bajo diferentes tiempos
de retención hidráulica. Tesis de grado (Magíster en Ingeniería Sanitaria y
Ambiental). Universidad del Valle. Facultad de Ingeniería. Postgrado en Ingeniería
Sanitaria y Ambiental. Santiago de Cali, Junio 2003.
4. CASTAÑO ROJAS, Juan Mauricio y PAREDES CUERVO, Diego. Usos de aros
de guadua en filtros anaerobios para el tratamiento de aguas residuales. Seminario
taller avances en la investigación sobre guadua. Mayo 16 – 17 y 18 de 2002.
Disponible en internet:
<http://www.sigguadua.gov.co/index>
5. CORREA, Mauricio Andrés y SIERRA, Jorge Humberto. Remoción integrada de
materia orgánica, fósforo y nitrógeno en un sistema de filtros (biofiltros) en serie
anaerobio/ anóxico/ aerobio en condiciones dinámicas. Revista Universidad de
Antioquia. Facultad de Ingeniería. No 31, junio 2004.
58
6. DÍAZ BAEZ, María Consuelo. Reactores anaeróbicos de alta tasa. Revista de
Ingeniería e Investigación, Universidad Nacional de Colombia. Facultad de
Ingeniería. Vol. 4, No 2. Bogotá, 1987.
7. DÍAZ, María Consuelo; GUEVARA, Jairo y MAYORGA Humberto. Estudio del
comportamiento de dos filtros anaeróbicos a nivel de laboratorio durante la etapa de
arranque. Revista de Ingeniería e Investigación, Universidad Nacional de Colombia.
Facultad de Ingeniería. No 17. Bogotá, 1988.
8. DÍAZ GÓMEZ, Jaime; LARA MENDOZA, Carlos Rafael y VALENCIA
MONEDERO, Carlos Hernán. Evaluación del tratamiento de aguas residuales
domésticas del municipio de Tunja por medio de un reactor anaerobio UASB de dos
compartimentos. Revista Proyección Universitaria, Fundación Universitaria de
Boyacá. Facultad de Ciencias e Ingeniería. No 19. Tunja, Octubre 2001.
9. GIRALDO GOMEZ, Eugenio. Tratamientos anaerobios de las aguas residuales
domésticas. Limitaciones y potencialidades. Revista de Ingeniería Universidad de
los Andes. No 4. Bogotá, Septiembre 1993. Disponible en internet:
<http://www.revistaing.uniandes.edu.co/pdf/rev4art1>
10. GUYOT, J. P; MONROY, O. y NOYOLA, A. Comparación experimental de dos
tipos de reactores anaeróbicos avanzados. Revista AINSA. Asociación de
Ingenieros Sanitarios de Antioquia. Año 8, No 2. Medellín, Julio – Diciembre 1988.
11. INVESTIGACION Y DESARROLLO. Periodismo de ciencia y tecnología: Tres
tecnologías para aguas negras [boletín informativo en línea]. México, abril 2000.
Disponible en Internet:
<http://www.invdes.com.mx/anteriores/Abril2000/htm/ibtech.html>
59
12. MADERA Carlos A., SILVA, Juan P. y PEÑA, Miguel R. Sistemas combinados
para el tratamiento de aguas residuales basados en tanques sépticos- filtro anaerobio
y humedales subsuperficiales. Revista Ingeniería y Competitividad. Vol 7, No 2.
Diciembre 2005.
13. METCALF & EDDY. Ingeniería de Aguas Residuales: Tratamiento, vertido y
reutilización. Tomo I. 3 Edición. México: Editorial Mc Graw Hill, 1995. p. 125,
409, 487, 488.
14. ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD (OMS). Agua, Saneamiento y
Salud: El uso de aguas residuales [boletín informativo en línea]. New York (USA).
2005. Disponible en internet:
<http://www.who.int/water_sanitation_health/wastewater>
15. OSORIO, Patricia. El filtro anaeróbico con guadua: una alternativa para el
tratamiento de aguas mieles. Revista Gaceta Ambiental. ACODAL. Nº 8. Abril
1994.
16. ROMERO ROJAS, Jairo Alberto. Acuiquímica. 1 Edición. Bogotá: Editorial
Escuela Colombiana de Ingeniería, Febrero 1996. p. 56, 82, 104, 107, 116.
17. ROMERO ROJAS, Jairo Alberto. Tratamiento de aguas residuales: Teoría y
principios de diseño. 3 Edición. Bogotá: Editorial Escuela Colombiana de
Ingeniería, Febrero 2004. p. 233-246, 706-707.
18. ZAROR ZAROR, Claudio Alfredo. Introducción a la Ingeniería Ambiental para la
Industria de Procesos. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Química.
Concepción Chile.
60
ANEXO 1. Estadística descriptiva
Tabla 5. Estadística descriptiva parámetros in situ de entrada
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA1+FAFA2
Caudal Entrada
(ml/min)
Temperatura
Entrada (ºC)
pH Entrada
N
Mean
Std.
Deviation
Maximum
Minimum
16
311.4169
21.69169
345.17
273.60
14
21.3214
1.34010
24.27
19.34
13
7.2208
.17207
7.58
6.93
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA 2
Caudal Entrada
(ml/min)
Temperatura
Entrada (ºC)
pH Entrada
N
Mean
Std.
Deviation
16
302.1738
43.54504
369.80
211.10
14
21.7314
1.43545
24.27
19.43
13
6.8785
.13297
7.17
6.71
Maximum Minimum
Tabla 6. Estadística descriptiva parámetros in situ de salida
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA 1
pH Salida
Temperatura
Salida (ºC)
N
Mean
13
6.8785
Std.
Deviation
.13297
14
21.7314
1.43545
61
Maximum Minimum
7.17
6.71
24.27
19.43
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA1+FAFA2
pH Salida
Temperatura
Salida (ºC)
N
Mean
12
6.9700
Std.
Deviation
.10913
14
21.9243
1.43393
Maximum
Minimum
7.15
6.78
24.22
19.58
Tabla 7. Estadística descriptiva parámetros de entrada
Etapa: CO II
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA1 + FAFA2
DQOT Entrada
(mg/l)
DQOS Entrada
(mg/l)
DBO5 Entrada
(mg/l)
SST Entrada
(mg/l)
NKT Entrada
(mg/l)
PT Entrada (mg/l)
N
Mean
Std.
Deviation
Maximum
Minimum
7
388.0714
46.57392
432.74
301.80
7
372.9686
41.82526
427.70
300.40
7
219.8643
98.24794
408.42
134.25
5
73.9400
25.95348
104.80
38.50
7
38.8857
14.82694
58.00
12.60
7
.4584
.28010
.74
.01
62
Etapa: CO III
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA1+FAFA2
DQOT Entrada
(mg/l)
DQOS Entrada
(mg/l)
DBO5 Entrada
(mg/l)
SST Entrada
(mg/l)
NKT Entrada
(mg/l)
PT Entrada (mg/l)
N
Mean
Std.
Deviation
Maximum
Minimum
9
775.2067
111.24509
967.84
650.35
9
727.6611
131.05239
941.47
504.00
9
552.7233
199.87780
845.00
154.50
8
80.0000
21.97889
115.50
49.50
9
57.3778
24.10113
96.60
21.00
9
.6192
.20571
.94
.34
Etapa: CO II
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA 2
DQOT Entrada
(mg/l)
DQOS Entrada
(mg/l)
DBO5 Entrada
(mg/l)
SST Entrada
(mg/l)
NKT Entrada
(mg/l)
PT Entrada (mg/l)
N
Mean
Std.
Deviation
Maximum
Minimum
7
193.2014
27.44002
212.20
133.40
7
178.2000
35.61326
206.88
102.40
7
105.5914
40.10348
156.90
44.37
5
65.1000
23.92279
94.50
30.00
7
46.6143
26.84514
94.50
18.20
7
.6387
.27428
.95
.21
63
Etapa: CO III
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA 2
DQOT Entrada
(mg/l)
DQOS Entrada
(mg/l)
DBO5 Entrada
(mg/l)
SST Entrada
(mg/l)
NKT Entrada
(mg/l)
PT Entrada (mg/l)
N
Mean
Std.
Deviation
9
281.3089
43.40346
345.17
219.27
9
261.9556
41.97578
333.44
210.37
9
219.1267
78.68554
368.78
137.17
8
78.0000
23.81026
121.00
37.00
9
60.4556
17.03974
82.60
35.00
9
.5902
.18834
.80
.23
Maximum Minimum
Tabla 8. Estadística descriptiva parámetros de salida
Etapa: CO II
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA 1
DQOT Salida
(mg/l)
DQOS Salida
(mg/l)
DBO5 Salida
(mg/l)
SST Salida
(mg/l)
NKT Salida
(mg/l)
PT Salida (mg/l)
N
Mean
Std.
Deviation
Maximum
Minimum
7
193.2014
27.44002
212.20
133.40
7
178.2000
35.61326
206.88
102.40
7
105.5914
40.10348
156.90
44.37
5
65.1000
23.92279
94.50
30.00
7
46.6143
26.84514
94.50
18.20
7
.6387
.27428
.95
.21
64
Etapa: CO III
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA 1
DQOT Salida
(mg/l)
DQOS Salida
(mg/l)
DBO5 Salida
(mg/l)
SST Salida
(mg/l)
NKT Salida
(mg/l)
PT Salida (mg/l)
Std.
Maximum
Deviation
N
Mean
Minimum
9
281.3089
43.40346
345.17
219.27
9
261.9556
41.97578
333.44
210.37
9
219.1267
78.68554
368.78
137.17
8
78.0000
23.81026
121.00
37.00
9
60.4556
17.03974
82.60
35.00
9
.5902
.18834
.80
.23
Etapa: CO II
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA1+FAFA2
DQOT Salida
(mg/l)
DQOS Salida
(mg/l)
DBO5 Salida
(mg/l)
SST Salida
(mg/l)
NKT Salida
(mg/l)
PT Salida (mg/l)
N
Mean
Std.
Deviation
Maximum
Minimum
7
102.1400
21.99361
132.00
66.00
7
95.0714
25.07872
117.00
43.20
7
53.2043
34.17947
108.20
12.77
5
54.2000
21.01369
86.00
27.00
7
41.6000
25.59889
86.00
7.00
7
.6629
.27945
1.00
.27
65
Etapa: CO III
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA1+FAFA2
DQOT Salida
(mg/l)
DQOS Salida
(mg/l)
DBO5 Salida
(mg/l)
SST Salida
(mg/l)
NKT Salida
(mg/l)
PT Salida (mg/l)
N
Mean
Std.
Deviation
Maximum
Minimum
9
120.0711
18.97728
148.80
91.08
9
110.2156
22.36268
142.20
63.00
9
74.9556
28.86609
135.10
42.90
8
68.2500
22.86919
96.50
18.00
9
55.3556
24.89453
88.00
15.40
9
.6419
.19709
.94
.38
Tabla 9. Estadística descriptiva eficiencias de remoción
Etapa: CO II
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA 1
Eficiencia DQO
Total (%)
Eficiencia DQO
soluble (%)
Eficiencia DBO5
(%)
Eficiencia SST (%)
Eficiencia NKT
(%)
Eficiencia PT (%)
N
Mean
Std.
Deviation
Maximu
m
Minimum
7
56.0868
7.29354
68.01
46.20
7
58.4453
6.87190
68.24
44.94
7
55.4867
17.20702
72.70
30.99
5
15.8952
38.86246
45.82
-49.71
7
-28.1767
114.04731
53.81
-274.21
7
-934.4969 2,472.77157
10.69
-6,542.17
66
Etapa: CO II
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA 2
Eficiencia DQO
Total (%)
Eficiencia DQO
Soluble (%)
Eficiencia DBO5
(%)
Eficiencia SST (%)
Eficiencia NKT
(%)
Eficiencia PT (%)
N
Mean
Std.
Deviation
Maximum
Minimum
7
40.9003
14.42612
60.43
13.76
7
40.5103
15.08893
66.26
16.06
7
47.8610
24.55034
72.88
8.00
5
5.9353
26.51880
46.86
-24.95
7
.1750
39.02933
69.24
-50.57
7
-20.1672
32.77700
13.51
-70.85
Etapa: CO II
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA1+FAFA2
Eficiencia DQO
Total (%)
Eficiencia DQO
Soluble (%)
Eficiencia DBO5
(%)
Eficiencia SST (%)
Eficiencia NKT
(%)
Eficiencia PT (%)
N
Mean
Std.
Deviation
Maximum
Minimum
7
74.3792
6.36511
80.46
62.38
7
75.4135
6.79045
86.52
65.09
7
73.6395
22.16881
92.36
36.51
5
28.6131
9.87871
42.49
17.91
7
-29.4233
129.98483
77.68
-307.28
7
-879.0706
2,259.24345
22.75
-6,002.04
67
Etapa: CO III
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA 1
Eficiencia DQO
Total (%)
Eficiencia DQO
Soluble (%)
Eficiencia DBO5
(%)
Eficiencia SST (%)
Eficiencia NKT
(%)
Eficiencia PT (%)
N
Mean
Std.
Deviation
Maximum
Minimum
9
61.6304
7.78568
76.28
54.17
9
61.5344
9.27111
75.37
43.44
9
54.4859
18.46850
75.81
15.13
8
-3.5501
22.74678
27.33
-39.67
9
-20.0334
40.15020
16.91
-88.41
9
-5.6690
42.22939
56.89
-84.34
Etapa: CO III
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA 2
Eficiencia DQO
Total (%)
Eficiencia DQO
Soluble (%)
Eficiencia DBO5
(%)
Eficiencia SST (%)
Eficiencia NKT
(%)
Eficiencia PT (%)
N
Mean
Std.
Deviation
Maximum
Minimum
9
61.0784
4.18133
68.53
56.59
9
60.9943
8.07940
78.27
50.80
9
68.3559
6.66696
77.70
57.84
8
21.8857
15.67545
55.36
2.95
9
16.3972
42.50289
63.01
-81.93
9
-4.0060
28.36194
25.39
-69.48
68
Etapa: CO III
UNIDAD DE TRATAMIENTO: FAFA1+FAFA2
Eficiencia DQO
Total (%)
Eficiencia DQO
Soluble (%)
Eficiencia DBO5
(%)
Eficiencia SST (%)
Eficiencia NKT
(%)
Eficiencia PT (%)
N
Mean
Std.
Deviation
Maximum
Minimum
9
85.1029
3.33354
90.24
80.76
9
85.1775
4.34819
90.84
76.87
9
85.4918
6.43215
93.72
72.77
8
18.8381
22.41475
65.92
-5.97
9
1.7944
54.64118
61.91
-109.87
9
-5.0638
41.52568
27.29
-79.12
69
ANEXO 2. Tabla de resultados de los análisis de laboratorio.
MUESTREO
1
2
3
COV
II
4
5
6
7
8
9
COV
III
10
11
12
13
PUNTO DE
MUESTREO
Entrada
Filtro 1
Filtro 2
Entrada
Filtro 1
Filtro 2
Entrada
Filtro 1
Filtro 2
Entrada
Filtro 1
Filtro 2
Entrada
Filtro 1
Filtro 2
Entrada
Filtro 1
Filtro 2
Entrada
Filtro 1
Filtro 2
Entrada
Filtro 1
Filtro 2
Entrada
Filtro 1
Filtro 2
Entrada
Filtro 1
Filtro 2
Entrada
Filtro 1
Filtro 2
Entrada
Filtro 1
Filtro 2
Entrada
Filtro 1
DQOt
(mg/L)
384.8
211.2
119.8
356.0
205.7
132.0
427.6
206.9
110.0
432.7
192.2
88.6
418.6
193.4
91.2
395.0
208.6
107.3
301.8
133.4
66.0
702.7
316.8
97.2
728.3
345.2
135.3
767.1
323.4
148.8
716.2
244.4
116.0
650.4
234.4
131.4
681.6
232.2
DQOs
(mg/L)
366.6
206.9
113.7
340.0
187.3
117.0
394.8
194.3
102.2
427.7
188.6
94.2
389.3
167.8
87.8
392.0
200.2
107.3
300.4
102.4
43.2
674.3
297.4
63.0
728.1
333.4
132.5
759.0
292.2
142.2
656.2
215.6
107.8
625.6
219.4
112.7
504.0
260.2
70
PARÁMETROS
DBO
SST
NTK
PT
(mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L)
164.4
38.5
40.6
0.710
116.0
30.0
39.2
0.650
108.2
27.0
28.0
0.570
157.9
76.5
40.6
0.167
135.5
57.0
26.6
0.210
81.8
53.0
23.8
0.267
134.3 455.0
39.2
0.639
44.4
257.0
53.2
0.946
16.7
553.0
58.8
1.003
159.5
90.4
58.8
0.539
62.4
68.0
33.6
0.706
12.8
54.5
50.4
0.824
408.4 104.8
12.6
0.010
156.9
94.5
50.4
0.710
51.3
86.0
18.2
0.610
229.2 158.0
93.8
0.739
99.4
309.0
43.4
0.910
41.2
171.5
40.6
0.967
285.8
59.5
29.4
0.403
124.6
76.0
18.2
0.339
60.5
50.5
7.0
0.396
154.5
85.5
64.4
0.510
137.2
65.0
61.1
0.230
42.9
61.5
60.2
0.380
504.7
75.0
39.2
0.840
215.5
73.5
35.0
0.770
75.0
93.5
16.8
0.795
556.0
80.5
28.0
0.796
225.6
75.0
36.4
0.660
96.4
69.5
19.6
0.710
483.0 100.5
44.8
0.940
156.9
91.5
47.6
0.800
67.2
73.5
88.2
0.850
403.7
54.5
74.2
0.640
149.4
71.0
65.8
0.574
69.0
70.0
50.4
0.567
683.5
83.0
92.4
0.590
368.8
81.0
75.6
0.420
14
15
16
Filtro 2
Entrada
Filtro 1
132.8
926.1
219.3
118.1
855.6
210.4
135.1
689.5
195.9
83.5
115.5
121.0
63.0
39.2
70.0
0.470
0.538
0.767
Filtro 2
91.08
98.4
44.1
96.5
64.4
0.938
Entrada
Filtro 1
Filtro 2
Entrada
Filtro 1
Filtro 2
967.8
266.2
107.6
836.6
299.0
120.5
941.5
254.8
112.9
84.7
274.2
104.4
845.0
200.1
56.6
654.7
322.7
88.2
49.5
37.0
18.0
71.0
82.5
73.5
96.6
82.6
79.8
54.6
70.0
60.2
0.338
0.610
0.646
0.381
0.481
0.424
71