Selección de tecnologías de saneamiento y manejo de aguas

Simposio “Semana del Agua”
La Paz, Bolivia, 15-18/10/2013
Temario
Selección de tecnologías de
saneamiento y manejo de
aguas residuales
Contexto
Selección de tecnologías
El tratamiento anaeróbico
El reactor UASB




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
1
Contexto
Temario





Contexto
Selección de tecnologías más apropiadas
El tratamiento anaeróbico
El reactor UASB


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
2
Contexto
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
3
Contexto
1. Identificar claramente los problemas
Identificar claramente los problemas
Formular objetivos y presupuestos
Establecer límites
Detectar y convocar actores locales
Recolectar información
Identificar posibles alternativas técnicas
Asegurar correcto diseño y ejecución
Puesta en marcha, O&M
…




4
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
5
1
Contexto
2. Formular objetivos y pre-supuestos
Contexto
3. Definir límites
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




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




6
Contexto
4. Detectar y convocar actores locales



7
Contexto
5. Recolectar información

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





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)
…
8
9
Contexto
Contexto
6. Identificar alternativas técnicas



6. Identificar alternativas técnicas
Siempre hay más de una solución
Ventajas y desventajas de cada alternativa para
cada contexto
Requerir auxilio de expertos
10

Visitar plantas en funcionamiento
11
2
Selección de tecnologías
Cómo comprar un auto… (o una PTAR)
Temario




Contexto
Selección de tecnologías
El tratamiento anaeróbico
El reactor UASB
12
Selección de tecnologías
Cómo comprar un auto… (o una PTAR)
Volkswagen Golf
Ford Focus
13
Selección de tecnologías
Cómo comprar un auto… (o una PTAR)
¿Cómo decidir por la
mejor alternativa
cuando existen
intereses y opiniones
diversas o
contrapuestas?
Nissan Altima
Furgoneta Ford 350
14
Selección de tecnologías
Cómo comprar un auto… (o una PTAR)
15
Selección de tecnologías
Técnicas de evaluación









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 (…)











16
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)
…
17
3
Selección de tecnologías
Técnicas de evaluación (sustentabilidad)
Temario


Análisis Multi-Criterio



Contexto
Selección de tecnologías
El tratamiento anaeróbico
El reactor UASB
Existen muchos métodos…
18
19
El tratamiento anaeróbico
El tratamiento anaeróbico
Historia
Historia
Hey, hay un gas inflamable
que sale de los pantanos!!!
… tiene más de
100 años

Alessandro Volta, Italia,
1770: primero que se refirió
a la producción natural de
gas metano
20
21
El tratamiento anaeróbico
El tratamiento anaeróbico
Historia
Historia
¿Quién necesita letrinas?
Acabo de inventar el “pozo
ciego automático e inodoro”
LOUIS MOURAS
Francia, 1860-1881
 John Dalton (1766-1844)
recolectando gas de los pantanos
con estudiantes cerca de
Manchester, Inglaterra
www.uasb.org
22
El “digestor automático” de Mouras
23
4
El tratamiento anaeróbico
El tratamiento anaeróbico
Historia
Historia
Es una
cámara
séptica
mejorada
DONALD CAMERON
Inglaterra, 1897
La cámara o tanque séptico
Quería
recordar que
el proceso
dependía de
bacterias
TRH = 2 h
KARL IMHOFF
Alemania, 1905
El tanque Imhoff
24
El tratamiento anaeróbico
25
El tratamiento anaeróbico
Anaeróbico versus aeróbico
Historia
Muy usadas como primer etapa de LDE
TRH = 1-5 d
Ayer
Lagunas anaeróbicas
26
El tratamiento anaeróbico
Anaeróbico versus aeróbico
27
El tratamiento anaeróbico
Balance biodegradación anaeróbica
Estabilizado (se
puede eliminar)
5-10%
Lodo
Materia orgánica
Materia orgánica
90-95%
Metano
Energía
Hoy
28
29
5
El tratamiento anaeróbico
El tratamiento anaeróbico
Balance biodegradación aeróbica
Consume
energía
Planta típica de tratamiento de AR
Necesita
estabilización
Sedimentador
primario
+ O2
Rejas
Lodo
50%
Tanque de
aireación
Sedimentador
secundario
Desarenador
Efluente
tratado
ARD cruda
Materia orgánica
Materia orgánica
Calor
50%
Lodo
Digestión
de lodos
Lecho de
secado
30
El tratamiento anaeróbico
31
Temario
Planta de tratamiento de AR con unidades anaeróbicas
Reactor
UASB
Rejas
Posttratamiento
Desarenador

Efluente
tratado
ARD cruda



Contexto
Selección de tecnologías
El tratamiento anaeróbico
El reactor UASB
Lodo
Lecho de
secado
32
El reactor UASB
33
Inventor del UASB
biogas
El reactor UASB
Gatze Lettinga, Holanda, fines de los años 70
efluente
vertedero
Separador
de fases
sedimentador
gas
deflectores
Burbuja de gas
Gránulo de lodo
Lodo
influente
El reactor UASB
www.uasb.org
34
El reactor UASB
35
6
El reactor UASB
El reactor UASB
Ventajas










Desventajas
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




Buen diseño y buena operación eliminan desventajas!
36
El reactor UASB
Bacterias susceptibles a algunos compuestos tóxicos
Es un pre-tratamiento
Se requiere control de olores
Escasa experiencia en algunas regiones
37
El reactor UASB
El reactor UASB
El reactor UASB
Aguas Residuales Domésticas (ARD)
ARD
Planta piloto de 64 m3 en Cali, Colombia
Bucaramanga, Colombia
38
El reactor UASB
El reactor UASB
El reactor UASB
ARD

39
El reactor UASB
ARD
Kanpur, India, 5 MLD

El reactor UASB
40
El reactor UASB
Mirzapur, India, 14 MLD
41
7
El reactor UASB
El reactor UASB
ARD

ARD
El Tejar (Ibagué), Colombia

Comfenalco (Ibagué), Colombia
Gentileza BIOTEC International
Gentileza BIOTEC International
42
El reactor UASB
El reactor UASB
El reactor UASB
ARD

ARD
Las Américas (Ibagué), Colombia

Gentileza BIOTEC International
44
El reactor UASB
Restrepo (Valle), Colombia
45
El reactor UASB
ARD

Corinto (Salvador), Colombia

Gentileza BIOTEC International
El reactor UASB
Gentileza BIOTEC International
El reactor UASB
El reactor UASB
ARD

43
El reactor UASB
46
Atuba Sul, Curitiba, Brasil
24 módulos de 2000 m3 cada uno
El reactor UASB
47
8
El reactor UASB
El reactor UASB
ARD

ARD

Piracicamirim, Brasil
48
El reactor UASB
Piçarrão, Brasil
El reactor UASB
El reactor UASB
ARD

ARD
Itabira, Brasil

50
El reactor UASB
Onça, Brasil
51
El reactor UASB
El reactor UASB
El reactor UASB
ARD
ARD
Piracicaba WWTW

49
El reactor UASB
Rio Claro WWTW
Onça, Brasil
El reactor UASB
52
El reactor UASB
53
9
El reactor UASB
El reactor UASB
ARD

ARD
Ajman, 50000 m3/d

54
El reactor UASB
El reactor UASB
55
Sistema de distribución de influente
ARD

Egipto
El reactor UASB
Caja de distribución rectangular
Ghana
56
El reactor UASB
Sistema de distribución de influente
Sistema de distribución de influente
Primeros sistemas
Caja de distribución de fibra de vidrio
Corrosión
Caja de distribución
El reactor UASB
57
El reactor UASB
Sin corrosión
Canaleta de efluente
Tubo tapado
58
El reactor UASB
Mantenimiento
59
10
Sistema de distribución de influente
Sistema de distribución de influente
Tubo
tapado
El reactor UASB
60
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB
61
Sistema de distribución de influente
62
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB
El reactor UASB
El reactor UASB
63
Sistema de distribución de influente
64
El reactor UASB
65
11
Sistema de distribución de influente
Sistema de distribución de influente
Peligro de taponamiento
66
El reactor UASB
Sistema de distribución de influente
67
El reactor UASB
Sistema de distribución de influente
Lugar para la
caja de
distribución
Tubos de
muestreo
de lodos
Tubos para inyección de AR

Planta piloto en
construcción (64 m 3)
El reactor UASB
Diseño mejorado
68
Sistema de distribución de influente
El reactor UASB
El reactor UASB
69
Sistema de distribución de influente
70
El reactor UASB
71
12
Sistema de distribución de influente
Sistema de distribución de influente
72
El reactor UASB
Separador Gas-Líquido-Sólido (GLS)
Separador Gas-Líquido-Sólido (GLS)

74
El reactor UASB
73
El reactor UASB
Separador Gas-Líquido-Sólido (GLS)
Mirzapur, India
El reactor UASB
75
Separador Gas-Líquido-Sólido (GLS)
Caja de
distribución
Canaletas de
efluente
Colector de
biogás
Deflector
Placas de concreto. Pueden perder gas
El reactor UASB
76
El reactor UASB
77
13
Separador Gas-Líquido-Sólido (GLS)
Descarga de lodos
Tubos de descarga de
lodos
El reactor UASB
78
Descarga de lodos
El reactor UASB
El reactor UASB
79
Descarga de lodos
80
Descarga de lodos
El reactor UASB
81
Biogás
Sistema de purificación y quema
El reactor UASB
82
El reactor UASB
83
14
Biogás
Biogás
Antorchas
Antorchas
Brasil
Bavaria, Bogotá, Colombia
84
El reactor UASB
ESSBIO, Concepción, Chile
El reactor UASB
Secado y reuso de lodos
Secado y reuso de lodos
Lechos de secado
Lechos de secado
Agro Super, Chile
85
Antorchas
Bucaramanga, Colombia
Lodo nuevo
El reactor UASB
86
El reactor UASB
87
Equipamiento auxiliar
Secado y reuso de lodos
Caudal (Canaleta Parshall)
Lodos secos para reuso en agricultura
Restrepo, Colombia
Bucaramanga, Colombia
El reactor UASB
88
El reactor UASB
89
15
Equipamiento auxiliar
Equipamiento auxiliar
Caudal (vertederos en V)
Restrepo, Colombia
Termómetros y termógrafos
Salta
Argentina
Gentileza BIOTEC International
90
El reactor UASB
91
El reactor UASB
Equipamiento auxiliar
Prevención de olores
Medidores de gas
Cobertura de los reactores

Corinto, El Salvador
Recolección y
tratamiento de
gases,
reducción de
corrosión
Restrepo, Colombia
Gentileza BIOTEC International
Gentileza BIOTEC International
92
El reactor UASB
Prevención de olores
Prevención de olores
Cobertura de los reactores
Cobertura de los reactores
Corinto, El Salvador
Ibagué, Colombia
Ibagué, Colombia
Cali, Colombia
Gentileza BIOTEC International
El reactor UASB
94
93
El reactor UASB
El reactor UASB
Gentileza BIOTEC International
95
16
Prevención de olores
Prevención de olores
Biofiltros
Biofiltros
Corinto, El Salvador
Corinto, El Salvador
Gentileza BIOTEC International
El reactor UASB
Gentileza BIOTEC International
96
Prevención de olores
Operación y mantenimiento
Biofiltros
Actividad vital!




El reactor UASB
98
Operación y mantenimiento
Eliminación de lodos
Reemplazo de partes
Eliminación de espumas
Eliminación de arenas
MANUAL!
CONTROL!
El reactor UASB
99
Tratamientos adicionales


97
El reactor UASB
El tratamiento anaeróbico requiere etapas de pre- y posttratamiento:
 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
Eliminación de espumas
El reactor UASB
100
El reactor UASB
101
17
Tratamientos adicionales
Diseño conceptual de reactores UASB
Esquema general de una planta de tratamiento
El rol del reúso para agricultura
Biogás
Rejas
Desarenador
Influente



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
Post tratamiento
Caudalímetro
Efluente
Reactores
UASB
Material
grueso
- Lagunas
Arenas
Agua
Lodo
Biogás
Lodo
estabilizado
Lecho de secado
102
El reactor UASB
El reactor UASB
103
Cursos de diseño (Próximo: Tarija)
Diseño conceptual de reactores UASB
UASB + LDM
104
El reactor UASB
105
Muchas gracias

[email protected]
18