Ultima ExpoAgua UPE 2015

Tratamiento de
aguas residuales
Tratamientos biológicos y los gastos
operativos
ExpoAgua, 22.10.2015, Lima
www.das-ee.com
Agenda
 Empresa
 Comparación tratamientos biológicos
 Gastos operativo de PTARI
 Ahorro energía
3
DAS Environmental Expert
 1991 fundado en Dresde/Alemania, mediana
empresa en manos familiares
 300 empleados trabajan en el mundo en
soluciones de recoursos eficientes y
sostenibles para el tratamiento de aguas
residuales y tratamiento de gases
 2012 fundadción de DAS Experto Ambiental
con sede en Buenos Aires
 2014 Develop-ppp (GIZ) con instalación de la
primera planta piloto de tratamiento de aguas
residuales industriales en Lima/Senati
4
Tipos de tecnologías
Tratamiento del aguas residuales




Planificación e ingeniería
Instalación y puesta en marcha
Mantenimiento y servicio
Optimizaciones de PTARI
5
Tratamiento biológico
Reducción de la materia orgánica por
organismos vivos
Anaerobios (sin oxígeno)
• Anammox
• Biodigestor EGSB
Aerobios (con oxígeno):
• TFR – Reactor de lecho percolador
• MBBR - (Moving Bed Biofilm Reactor) - Reactor
biológico de lecho móvil - Crecimiento de la
biomasa en soportes de plástico
• Lodo Activado (Fangos Activos) – presencia de
microorganismos en forma dispersa
6
Tratamiento biológico
Anaeróbicos
Reacción en ausencia de oxígeno
C6H12O6
2 CO2 + 2 C2H5OH +
Energía (2 ATP)
Biodegradación incompleta / Escasa
producción de energía
7
Tratamiento biológico
Anaeróbicos
Ventajas tratamiento
anaeróbico
Desventajas tratamiento
anaeróbico
• Producción de gases combustibles–
Metano
• Biodegradación incompleta
• Poca generación de lodo
• Temperatura estable
• No se requiere energía para oxigenar
• pH estable
• Tratamiento de aguas residuales
altamenta contaminadas
• Inhibición del proceso por NH3, H2S,
metales pesados
• Suceptible a fallas durante la operación
8
Tratamiento biológico
Aeróbicos
Reacción en presencia de oxígeno
C6H12O6 + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O +
Energía (38 ATP)
Biodegradación completa / alta
generación de energía
9
Tratamiento biológico
Aeróbicos
Ventajas tratamiento
aeróbico
Desventajas tratamiento
anaeróbico
• Degradación completa
• Generación mayor de lodos
• Proceso muy estable
• Costes para la aireación
• Buena tolerancia ante fluctuaciones
en los parámetros del agua
• Diseño modular es posible
10
Tratamiento biológico
Tecnologías
Lodos activados
Membrana
Biopelícula
Rotating Disc System
Reactores de lecho
fijo
Reactor de lecho
fluidizado
SBR
11
Características tratamientos
biológicos
Lodo activado
•
•
•
•
Distribución homogénea de
la biomasa
Colectividades de bacteria
que sedimentan de manera
favorable durante el
tratamiento de lodo
Todas las bacterias están
expuestos al mismo
ambiente
El oxígeno llega a través de
burbujas al copo de lodo
Biofilm
•
•
•
•
La biomasa es estructurada
Las colectividades de
bacteria se adhieren
fácilmente
Biocenosis muy complejo
gracias a la edad del lodo
El oxigeno llega únicamente
a la capa exterior del biofilm.
Medición de la eficiencia de
remoción por la superficie
generada y el volumen.
Membranas
•
•
•
•
Distribución homogénea de
la biomasa
Alta concentración de la
materia seca
Biocenosis muy complejo
gracias a la edad del lodo
El oxigeno llega únicamente
a la capa exterior del biofilm.
El oxígeno llega a través de
burbujas al copo de lodo
12
Comparación - Ventajas
Lodo activado
•
•
Se aprovecha el volumen
completo del reactor
Tratamiento adecuado para
aguas residuales domésticas
Biofilm
•
•
•
•
•
•
•
Tratamiento muy estable y
poco sensible ante factores
cambiantes
Tratamiento adecuado para
compuestos difícilmente
degradables
Alta estabilidad del proceso
Sin retorno del lodo en
exceso
A menudo sin la necesidad
de un posterior tratamiento
de lodo
Compacto, poco
requerimiento de espacio
Bajos costos operativos
Membranas
•
•
•
•
•
•
El agua tratada es casi libre
de sólidos y gérmenes
Tratamiento adecuado para
compuestos difícilmente
degradables
Alta estabilidad del proceso
Sin retorno del lodo en
exceso
Sin la necesidad de un
posterior tratamiento de lodo
Disociación del tiempo de
permanencia hidráulico y de
los sólidos
13
Comparación - Desventajas
Lodo activado
•
•
•
•
•
Biomasa muy poco compleja
por la falta de edad
Rendimiento de la
degradación depende de la
concentración de la biomasa
y las capacidades
metabólicas de la biocenosis
disponible
Cuanto más sólidos se
requiere más oxígeno. Por lo
tanto aumenta el consumo
energético
Requerimiento de mucho
volumen
Sistema sensible ante
condiciones cambiantes
Biofilm
•
•
•
Un pre-tratamiento adecuado
es muy importante. Un mal
pre-tratamiento provoca
obstrucciones
Posibles flujos de corto –
circuito
Limitación de su difusión en
caso de biofilms demasiados
gruesos
Membranas
•
•
•
Mayor costos de inversión y
de operación
Mucho mantenimiento
Susceptible a obstrucción de
la membrana
14
Proceso de biopelícula
Reactores de lecho fijo - ejemplo percolador
15
Proceso de biopelícula
Discos rotativos sumergido
Trabajando con las
superficies la rotación de
discos o rodillos giratorios
con amplia superficie de
crecimiento para los
microorganismos.
16
Proceso de biopelícula
Lecho fluidizado
Procesos de lecho fluidizado operan
con un material de soporte flotante
17
Proceso de biopelícula
Reactores de lecho fijo aireado
El material de soporte en cuerpo de
agua
18
Tratamiento biológico
MBBR Moving Bed Bio Reactor
• Tecnología basada en el crecimiento de
biomasa encima y en el interior de unos
soportes plásticos con una alta superficie
específica que se encuentran suspendidos
y en constante movimiento dentro del
reactor biológico.
• El oxígeno necesario para los
microorganismos y el movimiento del
material de soporte es suministrado
mediante un sistema de parrillas que
cubre todo el fondo de los reactores de
lecho móvil.
• El exceso de lodo producido se
desprende en forma constante de los
soportes. Es un proceso continuo sin la
necesidad de purgas temporarias.
19
MBBR - Ventajas
• Para cantidades altas de efluentes y grandes cargas orgánicas
• Más robusto frente a factores negativos
• Uso del volumen de reacción máximo
• Combinación con etapa de lodos activados posible
• No hace falta un retorno de lodo
• Reequipamento de las plantas de tratamiento de efluentes
• Dependiente del tipo de efluente se puede elegir una multitud de
material de soporte
20
Tratamiento biológico
Lodo activado
• La bacteria se encuentra libremente flotando en la pileta y se purga
constantamente.
• Etapa de baja carga orgánica, en la cual se eliminan finalmente también los
compuestos difícilmente degradables gracias a la particular biocenosis
generada en tal pileta.
• La ventaja de está biocenosis es que está adaptada a una oferta de nutrientes
distinta que en la etapa del MBBR. Los microorganismos de la primera etapa
están acostumbrados a una oferta muy elevada de nutrientes y en la segunda
etapa la biocenosis se acostumbrará a una oferta muy reducida de nutrientes.
21
Tratamiento biológico
Combinación MBBR & lodos activado
• La combinación del método de microorganismos adheridos con el del lodo
activado garantiza una muy alta estabilidad en el proceso ante cualquier tipo de
variación de carga.
• La planta propuesta se puede adaptar fácilmente a posibles modificaciones en
la fábrica. Una ampliación será absorbida por una sencilla agregación de más
material de soporte a la pileta de alta carga orgánica y/o la modificación del
régimen de circulación.
22
Tratamiento biológico
MBBR – Lodo Activado
Clarificador / Sedimentador
• Posteriormente a las piletas con alta/baja carga orgánica, el agua pasa a
un sedimentador donde el lodo sedimenta.
• Parte de este lodo es recirculado a la pileta de baja carga orgánica.
• El lodo en exceso se bombea con la ayuda de un barredor hacía un
depósito de lodo
23
Tratamiento biológico
Bioreactor TFR
Bioreactor de Lecho Percolador
Tanque de sedimentación
Reserva de agua tratada
Agua tratada
Lodos
Efluente
24
Tratamiento biológico
Bioreactor TFR - Ventajas
Totalmente automatizado
Materiales plásticos de alta resistencia
•
•
•
No hay riesgo de corrosión, larga vida
•
Instalación posible tanto en el interior como
en el exterior
Bajos costos de operación y mantenimiento
Funcionamiento en automático o manual
Modular
•
•
•
Adaptación flexible a cambios demográficos
Posibilidad de períodos sin funcionamiento
Ampliable fácilmente en fechas posteriores
Formación de biopelícula altamente activa
•
Adaptación completa de los microorganismos
•
Estabilidad de proceso
•
Operación segura con bajas cargas
Bioreactor compacto
•
•
Tamaño pequeño
Plantas agrandables
Regeneración específica
•
Menor generación de lodos biológicos en
exceso
Inyección de aire sin columna de agua
•
Hasta un 30% menos en consumo de
Solución completa
energía
•
Configuración y ejecución rápida
25
Comparación Lecho fijo - TFR
Parámetro
Lecho fijo
TFR
Superficie teoretica
m²/m³
100 – 150
420
DBO5 carga
orgánica kg/m³*d
0,6
0,5 – 13
Carga de superficie
m/h
0,8
8
Exceso de lodo
kg/kg
0,75
0,20
26
Examen del laboratorio
Ejemplo industria láctea – COD
Muestreo - 04.09.2013 - 05.09.2013
1000
900
Fácilmente biodegradable =
ca. 70% del COD
C DOC
[mg/l]
[mg/l]
COD
800
700
600
Poco biodegradable
500
400
300
200
100
0
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
Zeit [h] [hs]
Tiempo
27
Examen del laboratorio
Ejemplo industria láctea – COD
Velocidad
de la degradación
Abbaugeschwindigkeit
nachdespués
2h bis 8h2 a 8 horas
1000
[mg/l]
COD
C DOC
B [mg/l]
900
800
700
DOC = 95 [mg/lxh]
600
500
DOC = 58 [mg/lxh]
400
300
200
100
0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
Zeit[hs]
[h]
Tiempo
28
Examen del laboratorio
Ejemplo industria láctea – DBO5
DBO5 Degradación - 04.09.2013
BSB [mg/l]
DBO
5 [mg/l]
2500
Fácilmente
biodegrada
ble
2000
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80
100
120
140
Zeit [h]
Tiempo
[hs]
29
Examen del laboratorio
Ejemplo industria química – COD
COD Degradación - 18.04.2007
250
COD [mg/l]
200
150
100
50
0
0.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
Tiempo [hs]
30
Eficiencia de la biodegradación
Bioreactor TFR
Industria
Cantidad de
efluente [m³/d]
DQO entrada
[mg/l]
Eficencia DQO
[kg/m³ por día]
Lechería
500
3.000 – 1.200
8,1
Lechería
500
2.700 – 1.200
13,1
Lechería
5
60.000 – 5.000
12,1
Bebidas
200
5.500 – 250
4,63
Bebidas
150
1.000 – 100
12,6
Papas
360
3.500 – 1.00
4,1
Cosmetica
120
4.500 – 400
3,0
Desulfuración de
gases de
combustión
720
360 – 60
0,69
31
Eficiencia de la biodegradación
Bioreactor TFR
Industria
Cantidad de
efluente [m³/d]
DQO entrada
[mg/l]
Eficencia DQO
[kg/m³ por día]
Lechería
500
3.000 – 1.200
8,1
Lechería
500
2.700 – 1.200
13,1
Lechería
5
60.000 – 5.000
12,1
Bebidas
200
5.500 – 250
4,63
Bebidas
150
1.000 – 100
12,6
Papas
360
3.500 – 1.00
4,1
Cosmetica
120
4.500 – 400
3,0
Desulfuración de
gases de
combustión
720
360 – 60
0,69
32
Eficiencia de la biodegradación
Bioreactor TFR
Industria
Cantidad de
efluente [m³/d]
DQO entrada
[mg/l]
Eficencia DQO
[kg/m³ por día]
Lechería
500
3.000 – 1.200
8,1
Lechería
500
2.700 – 1.200
13,1
Lechería
5
60.000 – 5.000
12,1
Bebidas
200
5.500 – 250
4,63
Bebidas
150
1.000 – 100
12,6
Papas
360
3.500 – 1.00
4,1
Cosmetica
120
4.500 – 400
3,0
Desulfuración de
gases de
combustión
720
360 – 60
0,69
33
Eficiencia de la biodegradación
Bioreactor TFR
Industria
Cantidad de
efluente [m³/d]
DQO entrada
[mg/l]
Eficencia DQO
[kg/m³ por día]
Lechería
500
3.000 – 1.200
8,1
Lechería
500
2.700 – 1.200
13,1
Lechería
5
60.000 – 5.000
12,1
Bebidas
200
5.500 – 250
4,63
Bebidas
150
1.000 – 100
12,6
Papas
360
3.500 – 1.00
4,1
Cosmetica
120
4.500 – 400
3,0
Desulfuración de
gases de
combustión
720
360 – 60
0,69
34
Gastos operativos de PTARI
Lodo
Personal
Químicos
Electricidad
Laboratorio
35
Gastos en personal & lodo
Lodo:
• Tipo de PTARI
• Materia seca
• Gastos de disposición final o uso como abono
Personal:
• Grado de automatización
• Perfil del operador
• Competencias sociales
36
Gastos en químicos
Nutrientes
•
•
•
•
Amonio
Fosfato
Urea
…
Neutralización
• Soda
cáustica
• Ácido
Antiespumante
• En base de
Silicona
•…
Polímero
•
•
•
•
Aluminio
Hierro
Calcio
Anionico,
cationico,
nonionico
37
Gastos en luz
kWh
Sopladores
Bombas
Compresor
Agitadores
…
De la red
Energía
regenerativ
Consumo
de energía
Uso de
aire de
presión
38
Gasto laboratorio
Caracterización del aguas residuales
Laboratorio:
• Estudio previo
• Analysis continuo
Parámetros físicos
Parámetros de químicos
•
Valor de pH
• DQO –
Demanda química de oxígeno
•
Turbiedad
• COT –
Carbón orgánico total
•
Colorante
• DBO –
•
Conductividad
Demanda biológica de
oxígeno
•
Olor
• AOX -
•
Temperatura
Compuestos orgánicos
halogenados
•
Coeficiente de absorción
• PAHs -
Hidrocarburos poliaromáticos
39
Ahorra en energía
En general en una fábrica
Ilumuinación
Aire de
presión
Bombas
Sistemas de
agua de
refrigeración
Calefacción
Sistemas de
ventilación
40
Ahorro en energía
 Reducción de los residuos sólidos
orgánicos.
 La producción y el uso del gas
metano.
 El ahorro y reuso de agua.
 El montaje de altamente eficiente
sistemas/tecnologías.
 Modernización del sistems de
aireación.
 Ahorra en el uso de químicos
(nutrientes, neutralización,
antiespumante, polímero)
 Evitar cortes de luzes > garantizar
proceso continuo sin interrumpir la
biologia
 Optimizar procesos en la producción
> evitar averías desequilibran la
eficiencia del tratamiento del efluente
 Instalar instrumentor de medición y
control para medir eficencia del
programa y del personal y así
controlar y realizar objectivos de
sustentabilidad y ahorro del cliente.
41
Ahorro en energía
Intercambiador térmico
• Autolimpieza permanente, por lo que no
haya pérdida de rendimiento causada por
incrustaciones (biofilm)
• Apto para aguas resiudales con alta
cantidad de sólidos
• Baja pérdida de presión
• Simple inspección, baja mantenimiento
• Alta turbulencia por cepillos giratorios, por lo
tanto se genera una buena transferencia de
calor
42
Muchas gracias!
Ing. ind. Anke Reichardt
Responsable Sudamérica
DAS Experto Ambiental SRL
Tel: +54 9 - 11 - 4424 7277
www.das-ee.com
www.das-argentina.com.ar