Municipal Wastewater

Tratamiento Municipal: Ciudad de México. Palacio de Bellas Artes: Pintura mural "El Hombre en La Encrucijada" (1934) de Diego
Rivera. Resumen de Contenido del informe: Filosofía y Antecedentes Comparación de la tradicional planta de tratamiento con el sistema de aguas residuales Alquimia.
Las principales ventajas y los métodos operativos del sistema de aguas residuales Alquimia son
la ausencia de controles electrónicos, el capital reducido y los costos operativos, la ausencia de
olor y de lodos. Esto está en contraste a una planta tradicional. Microbiología.
El uso de la termodinámica y química delinea las razones de eficiencia de nuestro sistema
provocando ausencia de formación de lodos debido a la derivación a la zona de digestión
anaeróbica. Descripción del proceso y de la operación. Equipo necesario para el proceso. Datos de validación de rendimiento del sistema. Resumen Tabla de ventajas y requisitos Antecedentes: Hay un área de estudio en ingeniería llamada integración del proceso. El objetivo de un experto en esta
área es la integración de los procesos individuales y subsistemas para trabajar juntos de forma sinérgica
de modo que la aplicación de la totalidad es más eficiente que la operación de los componentes
individuales. Se ha dedicado un gran esfuerzo a tratar de integrar los diferentes procesos de las plantas
de tratamiento de aguas residuales en el último siglo, y se han realizado importantes mejoras por el
aumento de la eficiencia de la aireación, incorporando el retorno activado del lodo, reciclando el gas del
digestor, teniendo mejores controles en la maquinaria y el tamaño correcto de ésta, entre otras cosas. Sin
embargo, sigue siendo un reto el diseñar y elegir el sistema apropiado. El obstáculo más grande siempre ha sido y sigue siendo, que los diferentes organismos que cumplen
funciones diferentes a lo largo de la ruta de todos los tratamientos requieren diferentes ambientes. Casi
todas las plantas de aguas residuales operan de forma lineal, con la misma facilidad que se puede ver en
los diagramas de sus procesos. Cada ambiente para los diferentes organismos requiere una operación de
unidad separada, y los residuos simplemente proceden de una estación a la siguiente con entornos
dramáticamente diferentes de ingeniería a lo largo de cada paso. Cada uno de los entornos también tiene
que ser mantenido utilizando su propio esquema de control ajustando cuidadosamente las entradas y
salidas de energía y los materiales de acuerdo con el flujo de residuos y las condiciones ambientales. En
una planta de tratamiento convencional se necesitan operadores capacitados para poder solucionar las
situaciones que surgen en las aguas superiores e inferiores de manera eficiente. Los operadores y los
algoritmos de control de procesos mantienen, con considerable entrada de energía, los entornos
compatibles requeridos por los organismos para que estos prevalezcan y cumplan sus funciones. Hay
muchas precauciones, protocolos, copias de seguridad instaladas a gran costo para asegurar evitar
cualquier problema de mantenimiento, fallas en la bomba, corte de energía o incluso ciber-ataque; para
con esto garantizar que ningún tipo de residuo o material contaminante sea esparcido en el ambiente.
Las plantas de lodos activadas son, aunque compactas, eficaces y tienen un historial establecido, ya que
cualquiera que esté familiarizado con ellas puede atestiguar la forma en que éstas trabajan. Hay
volúmenes y volúmenes de la literatura sobre los procesos de lodos activados y sus diversas
ramificaciones. Una gran cantidad de esfuerzo e investigación se ha invertido en la integración y optimización de nuestris
procesos, pero nuestra eficiencia está muy lejos de los que la naturaleza es capaz de hacer. Somos como
niños pequeños alardeando acerca de nuestros garabatos en una pared junto a un mural de Diego Rivera
cuando hablamos de las capacidades de nuestros sistemas, sin reconocer el papel integral que juega la
naturaleza. De hecho, cuanto más se incorpora la naturaleza y se sigue su ejemplo, mejor serán nuestros
resultados. Para ser capaz de entender los sistemas tradicionales de tratamiento con las herramientas tradicionales
deben ser considerados en la misma línea que el estudio de un artista de los grandes maestros de la
antigüedad. Al entender lo que se hace en los sistemas tradicionales se podrá contextualizar el sistema de
aguas residuales Alquimia. Rápidamente se le reconoce como un alejamiento radical de la ingeniería
tradicional. Hay elementos familiares y microbiología, pero la forma en que los microorganismos se alojan
es radicalmente diferente. Es una forma completamente revolucionada de la planta de tratamiento de
aguas residuales, y muy emocionante. Cuanto más se sepa acerca de los procesos tradicionales de lodos
activados, y cuanto más se aprenda sobre el proceso de aguas residuales Alquimia, será mucho más
claro. Antes de continuar con el análisis y la descripción, por favor consulte los siguientes términos y piense
acerca de ellos en el contexto de una planta de tratamiento de aguas residuales. Estable vs Frábil Holística vs Secuencial Introducción: Esta evaluación crítica se centrará en la forma en que el sistema de aguas residuales Alquimia trata los
residuos municipales y compararlo con los pasos del proceso de un sistema de aguas residuales
tradicionales. También pondrá de relieve las diferencias entre las lagunas tradicionales y las lagunas de
aguas residuales Alquimia. Operaciones unitarias en una tradicional planta de tratamiento con fango activado: Este informe supone que está familiarizado con el funcionamiento de una planta tradicional de tratamiento
de lodos activados. A continuación, presentamos brevemente las operaciones unitarias más comunes y
los requisitos para una planta de lodos activados de manera que puedan ser comparados y contrastados
a lo que ocurre con un sistema de aguas residuales Alquimia. En plantas de tratamiento tradicionales de aguas residuales hay varios pasos a lo largo del proceso de
tratamiento que requieren diferentes condiciones de operación. Cada paso es una parte separada de la
planta, y se puede ajustar individualmente. Las variables de operación más importantes son el control del
oxígeno, la concentración de nutrientes y la tasa de crecimiento del organismo y la composición a lo largo
de diversas etapas del proceso para lograr la estabilidad operativa. Los cambios deben hacerse de
acuerdo con las condiciones externas como la tasa de flujo del fluente, la concentración, la composición y
la temperatura, entre otras cosas. También es necesario para compensar las perturbaciones aguas arriba.
Para lograr un buen tratamiento de los componentes individuales de la corriente de residuos, se tienen
que establecer ambientes específicos para los diferentes organismos que ahí se encuentran.
Medidas estándar son: La separación de la corriente de desechos en el sobrenadante y los sólidos (clarificador) La oxidación del CBOD en el sobrenadante en los lodos (tanque de aireación) La separación del lodo a partir del sobrenadante (clarificador secundario) La nitrificación "amoniaco (NH 3) a nitrito (NO 2 -) a nitrato (NO 3 -)" (cuenca de nitrificación con
más aireación) Desnitrificación "nitrato en nitrógeno (NO 3 - → NO 2 - → NO + N 2 O → N 2) "(anóxicos de la
cuenca) Lodos de digestión (digestor) Desagüe y eliminación de biosólidos. Varios pasos adicionales pueden ser añadidos en función de la calidad y los requisitos de eliminación de
nutrientes para la descarga de agua. Concepto detrás de las aguas residuales del sistema Alquimia: El sistema de aguas residuales Alquimia logra un trato similar en una forma completamente nueva y
mucho más eficiente, estable y global. Al igual que en una planta de lodos activados tiene diferentes
ecosistemas dentro de cada una de las operaciones de sus unidades para promover el crecimiento de
organismos diferentes el sistema de aguas residuales Alquimia tiene diferentes ecosistemas. La diferencia
es que el sistema de aguas residuales “Alquimia” es capaz de crear diferentes ecosistemas dentro de la
misma laguna, y hacer esto de una manera estable. Mediante la creación de diferencias de flotabilidad y
de ingeniería adecuando patrones de flujo de fluidos que son capaces de garantizar los ecosistemas
distintos y persistentes dentro de la laguna. Cada ecosistema tiene sus propios organismos dominantes y
trata a los diferentes componentes de las aguas residuales. Estos ecosistemas se pueden comparar con
las operaciones de cada unidad en una planta tradicional, pero están mucho más estrechamente
vinculados entre sí. Descripción física del sistema de aguas residuales Alquimia: Nuestro sistema consiste en suspender los deflectores en la laguna agregando aireadores de pinzamiento
para crear un patrón específico para el flujo de las aguas residuales. El principio fundamental en que se
basa es la creación de una capa de agua dulce rica en oxígeno boyante por encima de una columna de
agua anóxica más densa. Microburbujas especialmente diminutas (1 micra) son sopladas en la superficie
del agua en la superficie usando un nuevo sistema de aireación (patentado) más eficiente. Una tapa
aeróbica flota por encima de la columna de agua anóxica creando zonas distintas dentro de la laguna.
Hay una relación clara entre la zona aeróbica y las zonas anóxicas delineadas por un picnoclina. Todo
esto ocurre en una laguna y el sistema inherentemente busca un estado de funcionamiento estable,
eficiente y correcta, sin la necesidad de un sistema de control externo. Además, la nueva tecnología de
aireación tiene un consumo de energía extremadamente bajo (aprox. 2.2hp o 1.68kW para la bomba de
circulación). Estas características conducen a claras ventajas en costo y en la complejidad operativa en
comparación con un sistema de lodos activados. Las zonas microbiológicas creadas tanto en la Alquimia
de aguas residuales y los tradicionales sistemas de lodos activados son similares. Estas características
de rendimiento en una correcta aplicación del sistema de aguas residuales Alquimia son similares a una
planta municipal tradicional, y por mucho superior a las de las lagunas tradicionales. Para una ilustración
básica véase la Figura 1. "
"
Figura 1 Después de que el sistema ha estado funcionando durante varios días, naturalmente estabiliza y alcanza
un estado estacionario. Una vez que el sistema está en estado estacionario las tres zonas actúan
similarmente al sistema tradicional. A continuación una explicación de este sistema:
Como las aguas residuales se introducen en el sistema desde el fondo de la laguna éstos llegan hasta loa
zona aeróbica. Naturalmente por las diferencias de densidad los sólidos se depositen en el fondo de la
laguna (actuando como un clarificador). La materia restante rica en nutrientes (concentración alta de
cDBO) entra en la tapa aeróbica, ya que se aspira en el circulador. Como las bacterias crecen con los
nutrientes, ganan masa y se depositan en la capa anaeróbica al pasar por la capa de facultativos. Una
vez en la capa anaeróbica, los metanógenos digieren y gasifican el resto del material orgánico retirando el
lodo asociado con el tratamiento de aguas residuales tradicional o sistemas lagunares. Microbiología: Capa superior: La biología celular en la capa superior de la laguna varía en comparación con plantas tradicionales de
tratamiento de aguas. El ambiente creado es oxígeno puro. En las cuencas de aireación tradicionales de
suministro de oxígeno crecen organismos molestos como Nocardia que dará lugar a la formación de
espuma. Nocardia es una bacteria filamentosa con una gran área superficial que compite con aerobios
esféricos con lo que disminuyen los niveles de oxígeno debido a su mayor superficie. El oxígeno disuelto
en la tapa del agua dulce es incluso inferior al que encontramos en las cámaras de aireación tradicionales
que operan en condiciones de bajo oxígeno. Debido a la concentración baja de oxígeno en la superficie
no se ve el crecimiento de organismos nocivos. Sin embargo, existe todavía la entrada de oxígeno
suficiente a través del sistema de aireación para permitir casi todos los organismos suspendidos BOD
consumidos por los organismos aerobios y facultativos En este bajo nivel de oxígeno las bacterias en la
zona facultativa no compiten con Nocardia, así como otros aerobios. Estos organismos facultativos
específicos dominan y descomponen los alimentos en los ácidos grasos de cadena larga necesarios.
Desde el punto de vista cinético, hay un montón de alimento disponible y las bacterias facultativas se
encuentran en su fase de crecimiento exponencial, mientras que los aerobios tienen el oxígeno limitado. El crecimiento de algas también es limitada debido a que en la presencia de CO2 el hidrógeno libre se
consume y se convierte en CH4 (CO 2 + 4H 2 à CH 4 +2 H 2 O), el hidrógeno libre se libera durante el
proceso de fermentación de los organismos facultativos, que forma parte de la licuefacción (C 6 H 12 O 6
(azúcar) + 2 H 2 O 2 à CH 3 COOH + 2 CO 2 + 4 H 2). Esto es de gran beneficio, ya que el hidrógeno libre
creado en la zona facultativa durante el proceso de fermentación mejora enormemente la eficacia de la
metanogénesis que se produce en la zona anaeróbica. Capa intermedia: La metanogénesis de lodo está precedida por una hidrólisis y la fermentación. Estos pasos, a cargo de
facultativos y anaerobios, descomponen el lodo en un sustrato que los metanógenos pueden digerir. Los
metanógenos disponen del material de inicio simplificado lo que origina el arranque adecuado diseñado. Capa inferior: Los metanógenos conducen el tratamiento de lodos en nuestro proceso. Se consumen los materiales
orgánicos en el lodo y los convierten en metano (65-70%), CO 2 (25-30%), agua, amoníaco y algo de
ceniza en la presencia de hidrógeno liberado de forma natural. Los organismos facultativos conducen el
tratamiento de DBO disuelto, que se produce en la capa superior de la laguna. Para el control del olor una clave importante para el buen funcionamiento del sistema es la selección de
arqueas metanogénicas sobre bacterias reductoras de azufre (SRB) para las mantas de lodos
anaeróbicos. Esto es importante porque ambos tipos de organismos compiten por hidrógeno como un
aceptor de electrones. Los metanógenos son beneficiosos, mientras que la SRB crea mal olor y acidez
debido a la formación de H 2 S. El producto final de la metanogénesis es el CH 4, inodoro y se puede
utilizar como una fuente de energía. El hecho de que nuestro sistema selecciona de forma efectiva para los metanógenos más de SRB (que
causan el mal olor) es un diferenciador importante con respecto a anteriores sistemas de la técnica de
lagunas. Significativamente, se cambia el paso limitante de la formación de metano a la licuefacción de
lodos. Es este cambio que permite la digestión casi completa de los sólidos producidos. Una ventaja
importante! La eficiencia de los procesos anaeróbicos y la metanogénesis: Es un error suponer que la baja cantidad de energía termodinámicamente a disposición de la digestión
anaerobia significaría que las tasas de remoción de DBO será baja y que el proceso es ineficiente. De
hecho, un punto común de confusión es pensar que porque un proceso es energéticamente eficiente, es
operativamente eficiente. En el caso de tratamiento de aguas residuales no es el caso. A pesar de que los
aerobios son capaces de extraer más de 14 veces la energía (Droste, p644) que los anaerobios de los
azúcares, la cantidad de energía extraída no afecta directamente a la cinética de la reacción. De hecho,
hay dos importantes consecuencias que resultan de las diferencias de eficiencia. Los aerobios son capaces de extraer más energía del sustrato, así crecen más. El crecimiento
agregado genera lodos. Así los aerobios generan lodos significativamente más por una cantidad
dada de sustrato. La energía química de los residuos de entrada no capturados por los anaerobios genera gas
metano como un coproducto durante su crecimiento. Se trata de un combustible y es donde toda
la energía extra a la cual los anaerobios no son capaces de acceder por no tener acceso al
oxígeno. Con esto el lodo se convertiría en un recurso valioso. Desde el punto de vista operativo, esto significa que se generan menos lodos y que los anaerobios no son
capaces de acceder a la energía porque no hay oxígeno para ayudar a quemar la misma. Ésta se libera
en forma de metano. El metabolismo anaeróbico: El metabolismo anaeróbico procede en tres etapas: hidrólisis, acetogénesis y la metanogénesis; o la
escisión, la formación de ácido, y la formación de metano. La hidrólisis y acetogénesis combinadas
también se conoce como fermentación. Los pasos son los siguientes: Las vías anaeróbicas de reacción: C 6 H 12 O 6 + 2 H 2 O → 2CH 3 COOH + 2CO 2 + 4H 2 (escisión y Acetogénesis) {CH 3 COOH ⇄ CH 3 COO - + H + } PKa = 4,75 = - log Ka, Ka = 1,8 x 10 -5
CH 3 COO - + H + → CH 4 + CO 2 (metanogénesis) 4 H 2 + CO 2 → CH 4 + 2 H 2 O (metanogénesis utiliza hidrógeno libre) Donde C 6 H 12 O 6 Azúcar = CH 3 COOH = ácido acético K es una constante de equilibrio también conocida como una constante de disociación. Se define por las
concentraciones molares de los productos de disociación y el ácido en el equilibrio. K da la relación de equilibrio de la ionizada sobre especies no ionizadas. El pH se determina por la
concentración de H + en solución. pH se puede calcular cuando se conoce la concentración de ácido en la
solución y la constante de disociación. El ácido acético es un ácido débil. Los ácidos fuertes se disocian
casi completamente y K es muy grande para ellos, y pKa es negativo. Rendimiento del metano: Es posible estimar el rendimiento del metano basado en la eliminación del caudal y el sustrato del
sistema, sin embargo las condiciones ambientales y las pérdidas de proceso significarían que el
rendimiento real es menor que el cálculo teórico. Rango de valores observados de 0,10 a 0,35 m COD 3 /
kg (demanda química de oxígeno - en suspensión y solubles) tomados.
Descomposición anaeróbica de material orgánica, Zehnder (1982)
Polímeros
Orgánicos
Hidrólisis
(Escisión)
Acetogenesis
(Formación de
ácido)
Metanogénesis
(Formación de metano)
!
!
4%
76%
Microorganismos
fermentativos
20%
Alcoholes, Ácidos Carboxílicos (R-COOH) (excepto Acetato)
24%
H2, CO2
Metanogenes
Hidrofílicos gens
52%
Acetato
(CH3CO2-)
Acetógenos
28%
72%
Metanogenes
Acetofilicos
CH4, CO2
Figura 2 Como puede verse en el diagrama de flujo es posible que se volatilicen completamente polímeros
orgánicos en metano y dióxido de carbono. En efecto, esto es lo que ocurre con el lodo, creando una
fuente de energía potencial, mientras que al mismo tiempo se eliminan los costos asociados con la
eliminación de lodos. Se trata de una doble ganancia! Proceso de análisis: A pesar de la simplicidad del sistema de aguas residuales Alquimia, su carácter global hace que sea más
complejo que el modelo de una planta de lodos activados tradicional. En una planta tradicional hay una
serie de operaciones unitarias que operan en secuencia y cada una de ellas se modela secuencialmente
con su propia masa o balance de energía y sus definiciones cinéticas. El modelado en una planta
tradicional es importante, ya que se desea que el tamaño de las unidades individuales sea en forma
proporcional, principalmente por razones económicas. Incluso con las operaciones unitarias individuales
de los sistemas anaerobios son muy difíciles de modelar. Esto es debido a los múltiples pasos en el
proceso de descomposición anaerobia. La hidrólisis, fermentación, Acetogénesis y metanogénesis,
influyen en la tasa global e interactuan entre sí de forma bidireccional. Durante la evolución de cien años
de literatura sobre la investigación de digestión anaerobia se ha visto obligado a desarrollar ecuaciones
empíricas basadas en la experiencia. En efecto, tuvo más de cincuenta años para que el trabajo empírico
llegara a un punto donde es posible predecir el rendimiento y crear sistemas eficaces de anaerobios. Esta
es la historia larga y difícil que ha resultado en gran parte del estigma asociado con los sistemas
anaeróbicos. Incluso hoy en día, si no tienes a alguien que esté bien informado en la historia de los
sistemas anaerobios, se corre el riesgo de la construcción de un costoso fracaso. Es por eso que quiero
tener a alguien con experiencia en esta área haciendo su asesoramiento. Muchos de los problemas han
sido superados, pero es sólo a través del trabajo juicioso, la experiencia y el buen diseño lo que ocasiona
que un sistema anaerobio funcione sin complicaciones. Esto se ilustra en el hecho de que a pesar de la
enorme termodinámica inherente y las ventajas de la manipulación de lodos en sistemas anaerobios es
predominante todavía el seguir utilizando los lodos activados. Los mayores problemas han sido,
concentrar los residuos suficientes para permitir el crecimiento eficiente de partículas anaeróbicas, la
sepsis, la formación de olores y tratamiento incompleto de los residuos concentrados debido a la dificultad
de lograr un sistema estable. El sistema de aguas residuales Alquimia logra su mejora drástica del rendimiento en los sistemas de la
técnica anterior al trasladar la mayor cantidad de trabajo posible en la fase anaeróbica. Los problemas
asociados con la estabilidad del sistema anaeróbico se han resuelto mediante la creación de un sistema
estable pero dinámico que crea múltiples zonas en las que cada uno realiza una tarea diferente de una
manera eficiente. La tapa de agua dulce digiere la concentración de sólidos disueltos bastante bajos y se
instala de manera eficiente en los sólidos en suspensión. La clave para evitar la sobrecarga del sistema
en lo que tradicionalmente sería un suministro de oxígeno insuficiente para evitar la sepsis y el olor es la
transferencia de DBO que se realiza en la zona de licuación en la capa facultativa de la laguna. La zona
facultativa permite una concentración suficiente de los residuos de manera que la digestión anaerobia se
produzca. La mayor parte del trabajo se logra, pues, se pasa al régimen termodinámicamente más
eficiente. Operación: El proceso de selección de microorganismos requiere el tamaño apropiado, puesta en marcha y
funcionamiento de los aireadores, así como la prevención de cortocircuitos en las lagunas a través de la
colocación del deflector adecuado. El operador selecciona organismos facultativos porque hidrolizan lodos de fermento y SRB en un estado
líquido (licuefacción). Esto se hace mediante el control de la aireación en el CSTR de tal manera que un
entorno de oxígeno puro se crea. En la práctica esto significa bajo consumo de energía ya que los
requisitos de aireación se reducen. Equipamiento y funcionamiento del equipo: La maquinaria del sistema de aguas residuales Alquimia se define por un solo componente disponible con
diferentes modificaciones. Las modificaciones ayudan a crear un entorno específico para los
microorganismos que corresponden a las etapas de tratamiento deseadas a realizar. En términos
generales, todas las máquinas constan de un motor y soplador flotante que airea el agua. La Figura 3
muestra la carcasa externa compartida entre las diferentes máquinas. "
" Figura 3 Cada tipo de máquina tiene un diseño en la boquilla de aireación único que corresponde a un motor y a
un ventilador de tamaño apropiado dando características únicas. Además, hay 12 paletas de dirección
que se pueden ajustar para expulsar el agua de manera uniforme o direccionalmente de forma radial. Hay cuatro equipos diferentes, cada uno con sus características propias de aireación que se pueden
combinar para lograr una óptima depuración de aguas residuales. Nótese que todos los tipos de equipo
pueden no ser necesarios en todas las aplicaciones. El equipamiento disponible tiene la siguiente
nomenclatura: 1.
Selector 2.
El aireador 3.
De circulación 4.
Clarificador Selector: crea un CSTR, arquea y selecciona de bacterias metanógenas nuestro motor de 3 CV a 480 V opera 1,8 amperes, la mayor energía en el índice de reducción
contaminación en el mundo. circula 3 millones de galones por día El 1.68kW (2.2hp) de circulación. Mueve y airea el agua. El termostato tiene dos modos, "la puesta en
marcha, airear o revocar" y "correr o aclarar". Las velocidades de flujo a través de la bomba de circulación
son 1.1x10 4 m 3 / día (3mgd) en airear y 2.6x10 4 m 3 / día (7mgd) en aclarar. El circulador extrae agua horizontalmente desde su base y lo distribuye radialmente desde la línea central
(cintura). El termostato tiene 12 paletas de dirección en su cintura que pueden ser bloqueadas
individualmente para crear un flujo direccional. Esto es útil cuando se utilizan bombas de circulación
múltiples para crear una tapa de agua dulce en una gran laguna. El termostato tiene un empuje efectivo
de 30 metros de agua limpia. Por lo tanto, para hacer circular una superficie completa, se agrega un
dispositivo de circulación cada 30 metros. El termostato puede flotar en tan sólo 80 cm (32in) de agua, y
menos aún con la colocación de deflectores o barreras en torno a la bomba de circulación creando lo que
se denomina un selector. El selector crea el entorno en el que la naturaleza puede limpiar de manera
eficiente las aguas residuales y lodos de digestión. El selector tiene tres zonas diferentes. Véase la Figura
1. Entre las zonas aeróbicas y anaeróbicas hay una zona de incubación facultativa. Esta es la zona en la
que se selecciona las bacterias metanogénicas en lugar de las bacterias reductoras de azufre (SRB),
(mencionado anteriormente en la sección de microbiología) de ahí el término selector. Selector: Crea un CSTR que selecciona arqueos y metanógenos sembrando la laguna Circulador: Mantiene la tapa de agua dulce y elimina el carbono no vivo
Clarificador: Reduce la densidad de superficie del agua a ρ = 0,97 causando que los insolubles se
asienten más rápido Las paredes del selector están compuestas de las corrientes formadas por el circulador y por los brazos.
El selector tiene que estar dimensionado para un TRH de 8 horas. Si el TRH es menos de ocho horas es
necesario que existan varios sistemas, ya sea en paralelo o en grupos. "
"
Figura 4 Para caudales muy grandes (por ejemplo, ríos y canales) se puede formar un selector hidráulico (es decir,
sin barreras). Se colocan varios selectores lo suficientemente cerca uno del otro de tal manera que sus
corrientes hacia el exterior se reunirán en la cabeza. El flujo es forzado hacia abajo en una forma similar a
un encuentro con una pluma ya que las dos corrientes chocan entre sí, mientras que fluye en direcciones
opuestas. De este modo se puede crear una TRH global equivalente a un flujo muy grande, utilizando
varios selectores. El principio de selectores hidráulicamente formados se puede aplicar en estanques también. El termostato
tiene 12 direcciones / flujo de paletas que salen de la misma forma radial, y las secciones se pueden
bloquear para crear un flujo direccional. Colocando cuidadosamente circuladores múltiples alrededor del
estanque es posible inducir el flujo así como crear un sistema en el que se mantiene una tapa de agua
dulce sobre la capa anaeróbica. Puesto que se está induciendo un mayor flujo a través de la superficie del
estanque, no es necesaria la instalación de un selector alrededor de cada circulador. Más bien está
creando un selector con múltiples bombas de circulación. La creación de un sistema de esta manera
requiere técnicos expertos para evitar los puntos muertos, y con frecuencia bombas de circulación extra
tendrán que ser instaladas para compensar la geografía local. Circuladores: mantienen la
cubierta de agua dulce y
eliminan el carbono no vivo. Clarificador: Reduce la densidad
de la superficie del agua a ρ =
0.97 así los insolubles se
asientan. (Ley Stoke)
Selector: Crea un CSTR que
selecciona arqueos y
metanógenos sembrando la
laguna.
"
"""""
Figura 5 La TRH en el selector tiene que ser al menos de ocho horas para asentar la DBO insoluble y digerir la
DBO soluble. Desde la perspectiva del diseño de la TRH macro, que es TRH en general de la laguna,
debe estar en torno a los cuarenta días. Este tiempo de residencia es muy grande en comparación con los
sistemas tradicionales y es beneficioso cuando se enfrentan a condiciones de sobretensión. Con un
tiempo de residencia de cuarenta días los eventos de flujo pico típicamente asociados con aguaceros
torrenciales no causan el mismo grado de daño al sistema asociado con los sistemas donde el flujo de
entrada representa una fracción mayor al volumen total del mismo. Las velocidades de flujo en una planta
de tratamiento tradicional hacen que falle, éstas pueden ser absorbidas por el sistema de aguas
residuales Alquimia debido a que su TRH es muy largo. Esto es importante porque elimina el problema de
que exista algún derramamiento de aguas residuales durante las precipitaciones intensas. Los datos contenidos en el Gráfico 1 ilustran este punto. Tanto TSS y BOD se mantienen
consistentemente por debajo de 50 mg / L en el afluente a pesar de que haya una amplia gama de
concentraciones del afluente y varias precipitaciones. La calidad constante y estable del afluente, a pesar
de las condiciones variables, es una función de la capacidad de amortiguación de la TRH duradero de las
aguas residuales en la laguna. Este es un punto importante, ya que demuestra la estabilidad inherente del
sistema de aguas residuales Alquimia. Es capaz de compensar la fluctuación de las características del
afluente sin la necesidad de utilizar cualquiera de los sistemas de control. Esto reduce considerablemente
el costo del sistema, además de lo que lo convierte sustancialmente más robusto.
"
" Gráfico 1 El TRH necesaria del lodo es del orden de meses para lograr la volatilización completa en metano. Si se
selecciona el tamaño del sistema y el tamaño del estanque correctos este tiempo disminuirá
drásticamente hasta llegar a su proceso natural. El lodo y el selector pueden tener TRH radicalmente
diferente ya que el volumen disponible para el lodo en el suelo de la laguna es muy grande en
comparación con el tamaño de la entrada, mientras que el volumen del selector es muy pequeño
comparado con el tamaño de la entrada. Dado que las aguas residuales tienen una variedad de
componentes, la entrada de cada componente variará en función de su concentración en la corriente. La
cantidad de lodo generado es una pequeña fracción de la cantidad de aguas residuales alimentando en el
sistema. Así, la corriente de lodo relativamente pequeña combinada con la relativamente grandeza del
suelo de la laguna dará como resultado una TRH en el orden de meses para el lodo. Nitrificación y desnitrificación: Es necesario un ambiente aeróbico para la nitrificación y y un ambiente
anaeróbico para la desnitrificación. Esto se consigue mediante el uso de un aireador para crear una zona
donde el oxígeno disuelto (OD) rebase los niveles de 4.4ppm, y a continuación, hacer circular el agua
residual nitrificando la zona de lodo anaeróbico. Alternativamente amoníaco puede ser nitrificado
mediante el uso de esteras unidas a radios en el aireador. Las esteras crean un entorno ideal para el
crecimiento de las bacterias de nitrificación ya que existe una alta concentración de DO con un tiempo de
residencia largo. Selector: crea un CSTR arqueos y selecciona las bacterias metanógenas nuestro motor de 3 CV a 480 V consumiendo 1,8 amperios, la mayor energía en en el índice de
reducción de la contaminación en el mundo. circula 3 millones de galones por día Circulador: elimina el carbono no vivo, nuestras lagunas no presenta NINGUN lodo, el único sistema libre de
sólidos en el mundo. Motor de 3 HP a 480 V se basa 1,8 amperios Circula 7 millones de galones por día Aireador: Oxida (flotando) cBOD en ácidos grasos de cadena larga que luego se hunden, es el primer paso
de la gasificación completa posible.
4.25 hp generan 250 kg O2 por dia, dando 5.53 lbs O2/hp*hr. Circula 7 millones de galones por día. Clarificador: Reduce la densidad de la superficie del agua a .97 probocando que los insolubles se undan 16
veces más rápido (Ley Stoke) que en agua no reducida de densidad en 30 metros hacia cualquier
dirección.
13 hp generan 300 kg O2, de las micro burbujas mñas pequeñas en la industria, por día, dando
2.14 lbs O2/hp*hr Circula 7 millones de galones por día. En Resumen: Nuestro sistema cambia radicalmente la microbiología y la cinética de lagunas facultativas, y como un
sistema tradicional segrega diferentes ecosistemas en zonas físicamente distintas. Se requiere muchísimo
menos energía para la operación de nuestro sistema, utiliza una fracción de lo que utilizan las
tradicionales lagunas aireadas o procesos de lodos activados tradicionales. Hay varias importantes y
notables mejoras de rendimiento sobre los sistemas tradicionales: Las lagunas de aguas residuales Alquimia producen la metanogénesis de los lodos, eliminando así los
lodos en el agua y el mal olor. Esto evita los costos importantes de eliminación de lodos asociados con los
sistemas tradicionales que generan lodos. Los requisitos de operación y mantenimiento son mínimos y el equipo es simple, confiable y
extremadamente eficiente. De hecho, son tan mínimos que ni siquiera necesitan un operador de la planta
de tiempo completo. Creemos que la estabilidad natural, facilidad de operación, ahorro de costos y la
simplicidad de nuestro sistema son tan importantes como para ser revolucionario. Beneficios: Reducción de la DBO muy favorable en función del índice de entrada de energía. Operación intrínsecamente estable y auto-correctiva No hay controles activos o SCADA No hay operadores (empleados) que se requieren En la digestión de lodos, sin malos olores, elimina los lodos existentes y no se crean
nuevamente. Requiere energía de baja potencia No hay productos químicos o aditivos Bajo Costo (construcción, mantenimiento y funcionamiento) Escalable Genera grandes cantidades de metano que pueden ser cosechados para mejorar aún más la
entrada de energía en función del índice de reducción de DBO. Capaz de adaptar las lagunas existentes El tiempo largo de retención hidráulica evitan los eventos de sobretensión Requisitos: Electricidad Espacio para las lagunas
Configuración inicial adecuada y correcta