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Sludge Stabilization Sustainability of Aerobic Digestion Processes1word (1)Traducido

Date post: 06-Jul-2018
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  • 8/17/2019 Sludge Stabilization Sustainability of Aerobic Digestion Processes1word (1)Traducido

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    Estabilización de lodos la sostenibilidad de los procesos de digestión aeróbica

    Bryen Woo

    EGCE 597: Trabajo de Investigación

    es!"en

    Tratamiento de aguas residuales es muy importante proteger la calidad de la vida humana y la preservación de los recursos hídricos. Justificadamente un montón de tiempo, el examen, eldinero y los recursos se dedican a diseñar un tratamiento de aguas residuales. Uno de losobjetivos principales de una planta de tratamiento de aguas residuales es la separación de sólidosy líuidos. !e hace mucho hincapi" en proporcionar un óptimo proceso de tratamiento delíuidos en una planta de tratamiento de aguas residuales porue despu"s de todas las aguasservidas se compone principalmente de agua. # pesar de los sólidos es una porción relativamente peueña de aguas servidas, el procesamiento, el tratamiento y la eliminación de los sólidosgenerados a partir de una planta de tratamiento de aguas residuales representa un porcentajeconsiderable del total de gastos de la planta de tratamiento de aguas residuales. !eg$n el #tlas

    %undial del lodo de aguas residuales y gestión de biosólidos el porcentaje estimado del total deaguas residuales los gastos necesarios para la gestión de lodos de aguas residuales en los &stadosUnidos fue de '() y en los países desarrollados como *anad+, *hina, Japón y #ustria fue de), -), () y '), respectivamente /0rograma de las 1aciones Unidas para los#sentamientos 2umanos, 3--45. &stos gastos sólo continuar+ aumentando porue la cantidad delodos producidos en plantas de tratamiento de aguas servidas est+ aumentando constantemente.6a U!&0# estimó la producción de lodos de depuradora en 7884 del tratado de propiedad p$blica funciona /09T:5 instalaciones en los &stados Unidos fue de ;.8 millones de toneladassecas /U! &0#, 78885 y se estima en 4 millones de toneladas secas en 3--' /U! &0#, 3--;5.&levados gastos asociados con el manejo de sólidos en una planta de tratamiento de aguasresiduales tambi"n puede ser una consecuencia directa de la falta de "nfasis para proporcionar laforma m+s efica< y eficiente el proceso de manejo de sólidos. &l proceso de manejo de sólidossuele ser la primera cosa ue es considerado por la reducción de costos o eliminarsecompletamente cuando una oferta para la construcción de una nueva instalación o actuali

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    t"cnica para tratar aguas residuales dom"sticas sólidos en los &stados Unidos. >ebido a estehecho es digno de investigar y proporcionar información sobre lo ue puede hacer ue este proceso sea sostenible.

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    #ig!ra $: Tecnolog%as de estabilización TWT&' sólidos en instalaciones en los Estados

    (nidos )*tlas +!ndial del lodo de ag!as resid!ales y gestión de biosólidos, -../01

    Introd!cción y revisión de la literat!ra

    %uchos ingenieros ue diseñan las instalaciones de tratamiento de aguas residuales ue est+nconsiderando una digestión aeróbica sistemas de estabili

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    termófilas, efectos de la temperatura en la digestión aeróbica, digestión de lodos medianteaeróbicas y anaeróbicas ciclos, y la remoción de nitrógeno en los procesos de digestión aeróbica.

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    &ste estudio se centrar+ en la digestión aeróbica bajo condiciones mesofílicas así la abundanciade estudios reali

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    rendimiento del proceso, así como proporcionar beneficios económicos sustanciales para unalarga duración para ser considerado sostenible. &l propósito principal de

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    &sta investigación es identificar las t"cnicas de optimi

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    &ste proceso se conoce como respiración endógena y es como la biomasa o la destrucción de lossólidos vol+tiles se logra.

    Un sistema de digestión aeróbica consta normalmente de dos o m+s aireados cisternas utili

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    6os lodos /0!5 de tanues de sedimentación primaria. &l fue y 0! en un sistema de digestiónaeróbica se pueden procesar por separado o se pueden combinar en un solo producto. &l aire seintroduce en el tanue/s5 de un sistema de aireación normalmente gruesa o fina burbuja euipodifusor con el aire es suministrado por un ventilador centrífugo o de despla

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    *lase H, y el restante ) de las 1aciones Unidas para los #sentamientos 2umanos no obtener datos porue las aguas residuales sólidos llevados a un vertedero generalmente no son sometidosa pruebas de estabili

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    De ducción de sólidos volátiles /)5  X  7--)

    VS   / VS   EN   xVS  5

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    6as ventajas incluyen procesos de digestión aeróbica de bajo costo de capital, bajo nitrógeno yfósforo en el sobrenadante en comparación con los procesos de digestión anaerobia, operaciónsimple y robusta, y es ideal para el tratamiento de tierras de *lase H en los reuisitos de laaplicación. 6as principales desventajas de este proceso es ue tiene altos costos de energíaasociados con las soplantes de aire usado para proporcionar al sistema, difícil de lograr una clase

    de tratamiento, ya ue la digestión aeróbica reuiere una cantidad sustancial de losmicroorganismos para estabili

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    digestión aeróbica.

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    Tabla $: Ec!aciones de !%"ica digestión aeróbica )operación de plantas "!nicipales de

    trata"iento de ag!as resid!ales, +an!al de 8rctica n $$, ol!"en III sólidos procesos,

    'e;ta Edición0

    8roceso Ec!ación

    6a destrucción de la biomasa en la digestiónaeróbica

    * ' 2 (  1 3 N ' o 3  O *9 3 N 2 3 9 N 12  2*9 

    6a nitrificación  12  N 3 o 3  O 2 3 9 N32 N N 1E 6a destrucción de la biomasa con la

    nitrificación* ' 2 (  1 3 N (9 3  O '*9 3 N 2 3 9 N 2 N N1E 

    >esnitrificación * ' 2 (  1 3 N 1I  N 2 3 9 O N 12  N '2*9  N313

    *omplete 1itrificationC>enitrification * ' 2 (  1 3 N '.('s 3  O '*9 3 N N -.'1 .'2 3 9 3

    2ay cinco principales t"cnicas de optimi

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    F O volumen totalP O *audal

     1 O n$mero de reactores

    0or ejemplo vamos a comparar la concentración de sólidos totales de los efluentes de las

    siguientes cuatro sistemas de digestión aeróbica ue cada proceso de 7--.--- galones por día delodos con una concentración de sólidos totales de afluente de -.--- mg=6 y la velocidad dereacción de primer orden de -,7=díaA 75 Un $nico depósito de 3.---.--- galones, 35 el sistema dedos tanues cada 7.---.--- galones ue funcionan en paralelo, 5 >os tanues cada 7.---.---galones ue operan en serie, y 5 un total de tres tanues de igual tamaño, con un volumen totalde 3.---.--- galones donde dos tanues est+n en paralelo y el tercero en la serie. Utili 5.,.. gpd El siste"a - > $..,.. gpd C >

    &epósito $ C > $.,... "g?@ C > =.1... "g?@ &epósito $

    C > =.1... "g?@ $.,... "g?@

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    .1B7 +G C > $.,... "g?@ &epósito $ C > 2,9.9 "g?@

    .17 +G

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    > 5.,.. gpd .1B7 +G

    C > =.1... "g?@

     

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    Tabla -: Total de sólidos: E;tracción de diecantación donde se gira de aireación ue permite ue los sólidos para asentar mientras el aguaclara por encima de los lodos sedimentados o sobrenadante es eliminado. 6a >ecantación es probablemente el m"todo m+s com$n de engrosamiento debido a su simplicidad y muy bajoscostos de capital. >igestión aeróbica los sistemas ue utili

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    convencional es desde un engrosamiento por decantación no reuiere la aireación puede brindar la oportunidad de acumular polifosfato organismos /0#95 microorganismos para liberar 0 en elsobrenadante si las condiciones anaerobias son creados a partir de un largo período sin aireación.&l sobrenadante tambi"n pueden contener alto contenido de sólidos totales en suspensión debidoa una mala solución.

    &l lodo tambi"n pueden ser condensados antes de ser procesadas en tanues de digestiónaeróbica utili

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    &s una tecnología convencional de aguas residuales son operadores familiariespu"s se retira el lodo, la correa viaja atrav"s de un ciclo de lavado /%etcalf y &ddy 78875. 6os espesadores mec+nicos ofrecenexcelente performance espesante y puede espesarse sólidos ue oscilan entre el ) y el 4) yreducir el uso de energía. 6os espesadores mec+nicos son otra tecnología convencional muchosoperadores de aguas servidas est+n familiari

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    #ig!ra 5: Ta"bor giratorio espesante

    6a $ltima t"cnica de espesamiento en esta discusión es el engrosamiento con una placa plana

    sumergida unidad de membrana. >ado ue se trata de un singular y diferente tecnologíaespesamiento de gran parte de la discusión para esta investigación ser+ sobre esta tecnología. 6asmembranas son com$nmente conocidos para ser utili

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    trav"s de una cavidad progresiva o bomba centrífuga al jefe de obras de la planta o a ladesinfección. &l difusor tambi"n friega la membrana

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    6as placas. &sto es muy importante porue el rendimiento en la filtración depende en granmedida de gestión del biofilm. Hiofilm se muestra en la figura ( son los microorganismos ue seacumulan en la placa de la membrana como permear se filtra fuera del lodo. &l difusor  proporciona el decapado de aire para mantener el biofilm en el espesor adecuado para evitar elensuciamiento biológico. &l biofilm act$a como un filtro secundario ue mejora la calidad de

    filtración por tener muy baja T!! en penetrar. 6a figura 4 muestra permear ue se filtran de unengrosamiento de la membrana. 9tra función del difusor es para facilitar la aireación para lacontinuación de la destrucción de la biomasa.

    #ig!ra 7: Bio

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    ue es muy singular a este m"todo, se produce una reutili

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    !e recolecta en el depósito ue alberga el !%U ue est+ aireado, por tanto, no crear una

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    #ig!ra 9: la E&* #r!itland digestión aeróbica alternativas @os costes del ciclo de vida

    *omo se observa en la Tabla y la figura 8, ue si bien tiene mayor engrosamiento de lamembrana de los costos de capital de la mec+nica y la gravedad engrosamiento digestiónaeróbica sistemas a R7,7((,'- tiene los m+s bajos costos por un total de 7' años de ciclo de vida

    de R3,-3',('. &ngrosamiento de la membrana tiene un -) y un 78) menos de costesoperativos en comparación con la mec+nica y la gravedad engrosamiento respectivamente.

    #gregar un elemento a un engrosamiento de la digestión aeróbica sistema proporcionaimportantes ventajas económicas y de proceso. 2ay varias ventajas para los procesos deespesamiento, incorporando un sistema de digestión aeróbica. Uno de los beneficios es de *laseH la estabiliesde la combustión de los sólidos vol+tiles en un proceso de digestión aeróbica es unareacción exot"rmica donde proporciona calor para el sistema de sonido envolvente, por lo tanto,es m+s resistente a los climas m+s fríos. 9tra notable beneficio al engrosamiento es la capacidad

     para aumentar la capacidad de almacenamiento de lodos en los depósitos existentes.*omo se muestra en el estudio de caso de la &>#D Gruitland las ventajas de espesamiento defangos en la digestión aeróbica systems proporciona beneficios económicos sustanciales. #unueesto fue demostrado en el ejemplo anterior, esta discusión ser+ proporcionar un esbo

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    de proceso en peueños vol$menes, lo ue redunda en una disminución de los costos deconstrucción de hormigón. Gue el engrosamiento es un m"todo com$n para reducir el volumenen digestores aeróbicos /TurovsMiy, 3--75. &ngrosamiento reduce los reuisitos de aire ue setraduce en la reducción de la energía

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    6os costes pues el volumen de sólidos para ser procesada es mucho menor ue si los lodos noestaba engrosada. &n un digestor procesamiento fue menos del 3.-) de sólidos la me#D Gruitlandcon un preCsistema de digestión aeróbica engrosada. &l actual proceso de digestión aeróbica enGruitland &>#D no implementa ning$n preCengrosamiento y sólidos ue deja el proceso dedigestión aeróbica en el 7,') de sólidos. &n virtud de esta operación, el engrosamiento y posterior desecación unidades ser+ muy cargado y insuficientes para manejar el aumento de losflujos de la planta. %inimi#D ahorraríaunos ;;.--- dólares anuales en los costos operativos ue incluye los costos relacionados con sueliminación, el"ctricos, productos uímicos y mano de obra /@%H Bngenieros, 3-735.

    *omo se mencionó en el &studio de *aso de negocios @%H &>#D Gruitland, engrosamientoayuda a reducir y mejorar la eficiencia de las operaciones, reduciendo la deshidratación y sólidoscarga volum"trica a estos sistemas. 0roporcionar mejores resultados en mejorar directamenteespesamiento de sólidos vol+tiles destrucción y !DT. !DT mejorada disminuye la frecuencia deeuipos de deshidratación ue, a su veesde 3--'%cGarland *reeM &>#D actualmente opera un sistema de digestión aeróbica utili

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    aeróbica convencional. 6a preCdigestión aeróbica engrosada sistema ha mostrado mejoría en elengrosamiento del 3) al ) de la concentración de los sólidos. &sta mejora en el engrosamientose tradujo en una reducción de 7) en ambos desechos sólidos de polímero y costes encomparación con su anterior sistema de digestión aeróbica en esta planta. Tambi"n es importanteseñalar ue el proceso de engrosamiento de la membrana fue reeuipado en los depósitos

    existentes

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    S la mejora de performance espesante traducido en un aumento de la !DT resultante en la *laseH el tratamiento ue el sistema anterior no era capa< de hacer. #l tener la opción de aplicar latierra en lugar de eliminación en un vertedero ue se hi

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    >ebido a estas preocupaciones con 1 y 0, contaminación, muchos organismos reguladores est+nen proceso de o ya han adoptado planes de manejo de nutrientes. >e hecho, las instalaciones detratamiento de aguas residuales en el estado de %assachusetts debe cumplir con un límite dedescarga de efluentes de -,7 mg=6 de 0 total y ' mg=6 de total 1.

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    Un proceso de digestión aeróbica tiene la capacidad de crear aeróbico, anaeróbico y

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    %aterias 

    >igerido

    7'.; 7;.7

    7'.; 7;.'

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    -  4  73  7;

    @a longit!d del ciclo de ano;ia )H0

    6a eliminación del fósforo en los procesos biológicos incluyendo la digestión aeróbica sistemas presenta una mucho m+s desafiante, complejo y sofisticado concepto en contraste con

    eliminación de nitrógeno. # fin de entender estos conceptos es importante señalar ue el fósforose compone de las siguientes tres formasA fósforo inorg+nico, polyphosphorus y fósforo org+nico/Ju, 0orteous, y !hah, 3--'5.

    #unue el fósforo generalmente no es soluble en agua, fosfatos acuosa se encuentrancom$nmente en las aguas residuales. Hajo condiciones +cidas est+n presentes iones 2 N fosfato/09    C  5 puede ser transformada en formas acuosas de hidrógeno fosfato /209    C3  5,>ihidrógeno fosfato /2  3  09    5, y el +cido fosfórico /2    09    5. 6a disolución de fósforoinorg+nico es controlada por el p2 y se describe mediante la constante de euilibrio dedisociación del +cido /pL   a  5. Vcido fosfórico triprotic es, por lo tanto, los valores de pLa dehidrógeno fosfato, >ihidrógeno fosfato y +cido fosfórico son 73,(, (,3 y 3,73 respectivamente.Hajo condiciones de p2 entre 73.( y (.3 hidrógeno fosfato dihidrógeno fosfato y especies est+n

    m+s presentes ue puedan formar vínculos con minerales como el calcio, sodio y magnesio. 6osla

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    S condiciones uímicas, con p2, siendo las m+s importantes. Hajar el p2 entre y ; promueveclaramente la liberación de fósforo inorg+nico /Ju, 0orteous, y !hah, 3--'5.

    0olyphosphorus acumulación de microorganismos /9#05 pueden almacenar compuestos delcarbón como fuente de energía en ausencia de oxígeno o nitrato, ue son comunes en las fuentes

    de energía en los procesos biológicos. &l almacenamiento de compuestos de carbono por oap polyphosphorus resultados en un comunicado. 0or tener una

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    #nali

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    Tiene una r+pida velocidad de decaimiento contienen aproximadamente 7' veces menos polyphosphorus de 0#9 bacterias. &stas observaciones muestran ue el 0#9 en biomasa nodecae a una velocidad lo suficientemente elevada y no hay una cantidad suficiente de contenido polyphosphorus en nonC0#9 bacterias de una cantidad significativa de fósforo org+nico deliberación para producirse en la fase líuida. 0uede concluirse ue la liberación de fósforo

    org+nico en impregnar producidos a partir de un proceso de digestión aeróbica conengrosamiento de la membrana ser+ mínimo aunue es inevitable debido a la 0#9 decaimientoconsiderable de sólidos vol+tiles en este proceso de destrucción.

    Un proceso de digestión aeróbica es capa< de minimi

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    !ólidos en suspensión 7 C 3.3-' 1itrógeno total Ljeldahl -; C 7.7 12  C1 3' C 4'Total de 09  C0 ; C 7

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    Tabla : Caracter%sticas del sobrenadante digestor aeróbico )#ederación *"biental del

    *g!a, $9950

    El par"etroJ ango )"g?@0 El valor t%pico )"g?@0

    !ólidos en suspensión ; C 77.'-- .-- 1itrógeno total Ljeldahl 7- C -- 7(-Gósforo Total 78 C 37 7--Gósforo disueltos totales 3.' C ; 3'XDango de p2 '.8 C (.(

    2ay beneficios económicos para tener aeróbicas y anaeróbicas control en un sistema de digestiónaeróbica porue permite de 1 y 0 para ser removido biológicamente minimiesde la digestión aeróbicasistemas disponen de reducción de 1 y 0 en el lado de flujo proteger+ la calidad del efluente del proceso de tratamiento de líuidos cuando reciclada al jefe de obras de la planta, donde hay poca

    o ninguna adición uímica reuerida. #dem+s uímicos para uitar 0 y 1, a fin de satisfacer losreuisitos de descarga de efluentes puede resultar caro, dependiendo de la dosis reuerida paracumplir con los reuisitos de descarga de efluentes, y puede tambi"n aumentar las cargas delodos. #lumbre f"rrico y son productos uímicos com$nmente usados para uitar 0 y metanol omicroC* se añaden frecuentemente como una fuente de carbono para ayudar en el proceso dedesnitrificación para lograr la eliminación total de 1. #dem+s uímicos para el H1D extracciónde lodos puede aumentar la carga hasta el -) /6enntech, 3--85 . 0or ejemplo, la ramaoccidental &>#D en Upper %arlboro, %aryland actualmente deben cumplir un sistema nacionalde eliminación de descarga de *ontaminantes /10>&!5 permiso de 7 mg=6 de 0 total y mg=6de 1 total sobre la base de un promedio mensual. Damal 9este &>#D opera una alta tasa de lodoactivado proceso de tratamiento de líuidos para lograr la eliminación biológica de nitrógeno, sin

    embargo todos los 0 6a extracción se reali#D de >undee opera una membrana preC proceso de digestión aeróbica engrosada ue consta de dos tanues de digestión aeróbica y unengrosamiento de la membrana de la cuenca. 6os ventiladores est+n encendidos durante la

    nitrificación y apagado durante la digestión aeróbica dentirification en tanues. >esde 3--' hasta3--(, el permeado calidad extraídos de las membranas de este proceso tiene un nivel muy bajode sólidos suspendidos totales /menos de 3 mg=65, el total de nitrógeno como amoníaco /inferior a -,73 mg=65, el nitrato en nitrógeno /menos de mg=65, y el 0 total /menos de ( mg=65. >ebidoa la extraordinaria calidad permean producidos a partir de este proceso se envía directamente a ladesinfección eliminando una carga adicional al jefe de obras de la planta /Hailey y %"nde

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    #dem+s, la Unión &uropea Doma Doma :::T0 en 9hio, la cual opera un sistema de digestiónaeróbica ue incorpora el engrosamiento de la membrana desde 3--8. 6a Unión &>#D Domasistema de digestión aeróbica la digestión aeróbica consta de un depósito, un engrosamiento de lamembrana, y una cuenca de anoxia en el depósito. &ste acuerdo fue utili

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    &l permeado extraído de este sistema contiene menos de -,7 mg=6 de amoniaco como 1 y menosde ' mg=6 de 0 total /:oo, 3-735.

    &l permeado características de la &>#D de >undee y &uropea Doma &>#D sistemas dedigestión aeróbica son inferiores a las típicas características de sobrenadante de 1 total y 0 de

    digestores aeróbicos resumidos en la Tabla '.Control de te"perat!ra

    *ontrol de la temperatura es absolutamente esencial para la sostenibilidad y el rendimiento de unsistema de digestión aeróbica, porue los microorganismos son muy sensibles a las condicionesde temperatura. *ontrol de temperatura asegura una saludable de biomasa. *omo con todos los procesos biológicos, cuanto mayor sea la temperatura, mayor es la eficiencia. # temperaturasinferiores a 7- I* /'- IG5, un proceso de digestión aeróbica es b+sicamente inefica< /:ater &nvironment Gederation, 3--(5. !ólidos vol+tiles y de destrucción de la actividad microbianadependen de la temperatura. *uanto m+s alta sea la temperatura mejor los sólidos vol+tilesdestrucción y bajas temperaturas producen menos sólidos vol+tiles debido a la reducción de lastasas de actividad microbiana m+s r+pido a temperaturas m+s altas. *uando la temperatura cae a7-I* o inferiores, la actividad biológica se reduce severamente y sólidos vol+tiles reducciones detan bajo como 3-) son normales /&nvirouip, 3---5.

    6a nitrificación depende de los niveles de oxígeno disuelto, pero tambi"n es dependiente de latemperatura. 6a nitrificación es conocido como el paso m+s sensibles a la temperatura entre los procesos biológicos en el tratamiento de aguas residuales y 9lesesde la digestión aeróbica es operado bajo condiciones de hacer este principio no se aplica. 6as bacterias 1itrosomonas y 1itrobacter conducir los procesos denitrificación son sensibles a la temperatura y morir+n a temperaturas superiores a 8 I* /9erMe,3-7-5.

    Una de las desventajas de un sistema de digestión aeróbica es inefica< en climas contemperaturas frías. %ientras ue esto es generalmente aceptado, existen m"todos ue puedenutili

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    temperatura /*leary y :oo, 3-75.

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    &n la &>#D de Hellefonte Hellefonte, 0ennsylvania opera un proceso de digestión aeróbicaespesado mec+nico. 6os tanues digestores aeróbicos tambi"n est+n cubiertos. Hellefonte &>#D utili

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    &igestión aeróbica 5 para un amplio rango de caudalesde aire puede ser suministrado por variaciones estacionales y de depósito.

    %odificaciones de tuberías tambi"n pueden ayudar a agregar flexibilidad operacional a ladigestión aeróbica de los sistemas. 0ara un sistema de preCengrosada ue est+ en una

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    reuerimientos de oxígeno necesarios en los primeros 7- días.

    itri

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    >igester y condiciones de alteración se producir+. 6a alcalinidad y el p2 puede ser estabilielgado o diluir el lodo con el fin de enfriar el!istema

    #lcalinidad \ 7-- mg=6 *a*9  7. #ñadir productos uímicos a las aguas residuales,tales como la cal

    /nitrificación no puede ocurrir sin la suficiente#lcalinidad5

    #moniaco [ - mg=6 7. #umentar el flujo de aire

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    3. !i el aire es todo el camino, delgado o diluir el lodo#umentar la eficiencia en la transferencia deoxígeno6os lodos

    6os nitratos [ 7- mg=6 7. >esactivar el aire3. Deanudar la operación a"rea apagando y

    encendiendo el aire encendido y apagado. !i es posible, regular el flujo de aire para mantener

    las condiciones0ara la nitrificación y desnitrificación simult+nea

    . !i no hay ning$n otro resultado o p2 gravementedeprimido /\'.-5.#ñadir productos uímicos a las aguas residuales,tales como la cal

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    @a aireación en !n proceso de digestión aeróbica

    !e ha discutido mucho acerca de las t"cnicas de optimiisolver la concentración de oxígeno se mantenga en el bioreactor 

    !obre la base de las ecuaciones esteuiom"tricas enumerados en la Tabla 7 el oxígeno necesario para la actividad microbiana puede ser calculada. Tomando la ecuación esteuiom"trica paradigestión aeróbica con completa de nitrificaciónCdesnitrificación la demanda teórica de oxígeno

     para ue este proceso se calcula como sigueA

    El peso "olec!lar de la bio"asa )C 5 F 7  - 0 > $$= g?"ol

    8eso "olec!lar de o;%geno )A - 0 > =- g?"ol

    7 l!"io#ssx

    7 k$%  X 7.--- $%

     X 7 #ol 

     X  ( #olO 3  X  3 $ 

     X  7 k$%  X  3.3l!

    7,84 l! o 3

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    3.3l!

     K$  77  $ 

    7#ol"io#ss

     &ol  7.--- $%

     K$ 

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    &l c+lculo anterior de oxígeno produce una demanda de aproximadamente 3 libras de oxígeno por lb de biomasa destruidos ue incluye los reuisitos de aire para completar el proceso denitrificaciónCdesnitrificación. &sta demanda de oxígeno debe ser considerado cuando se diseñaun sistema de digestión aeróbica.

    >ifusores de burbuja gruesa o fina se utiliadoue el oxígeno es un gas demandas dependen de factores como la elevación ue dictan la presiónatmosf"rica y la temperatura.

    6a !9D se basa en la temperatura de referencia /3- I *5 y presión /7.( psia5. Bmportante señalar ue la !or siempre ser+ mayor ue la !9D, por tanto, sistemas de ventilación siempre est+ndiseñados bas+ndose en la !9D /!anitaire, 788-5.

    !anitaire, una empresa con m+s de - años de experiencia en la fabricación de >ifusores de burbuja fina y gruesa difusor cuenta con miles de instalaciones en los &stados Unidos conaplicaciones ue van desde el proceso de tratamiento de líuidos biológicos tanues deaereación, lodos de depósitos y tanues de digestión aeróbica. !anitaire ha desarrolladodirectrices para el diseño de aireación ue ha sido ampliamente aceptada en la industria de aguasresiduales. 0autas de diseño del !anitaire proporcionan fundamentos m"todos para calcular #9D de aguas residuales en virtud de las condiciones del sitio específicas y, a continuación, convertir el #9D en sor. 6a fórmula ue sea ampliamente aceptado para convertir !9D en #9D es comosigue /!anitare, 788-5A

    Ec!ación 2: *A * 'A #ór"!la de conversión

     '   ( 

     '   T CSAT )  ( 

     AOR SORx S  T 3-

    3- de

    *!#T

    >ondeA

    9ra O >emanda de 9xígeno real!9D O demanda de oxígenoest+ndar 

    O Falor de #lfa, ue es el ratio de coeficiente de transferencia de masa de las aguasresiduales con el agua del grifo. #cepta los valores alfa gama típica de entre -,' y -,;,

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     pero puede ser tan alto como -.(Falor beta ue es el factor de corrección de saturación utili

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    *sat  T  O Zsaturación en temperatura del agua y presión en particular el diseño de loseuipos de aireación inmersión

    3- *sat O Zla saturación a la temperatura de referencia /3-  I *5 y presión /7.( psia5Gactor de corrección de la temperatura de las aguas residuales ue típicamente 7.-3

    Hasa la ecuación /5 por encima de la ondeA

    Glujo de aireA el aire ue se suministra al sistema de difusores est+ndar en pies c$bicos por minuto /scfm53 9 3 libra  por libra F! destruida O #ire reuisito por la biomasa para destruir los sólidosvol+tiles oxígeno O peso específico del oxígeno ue es de -,-(; libras por pie c$bico

    -.37' O el porcentaje de oxígeno en la atmósfera por peso9T& O &ficiencia de transferencia de oxígeno del sistema de aireación ue generalmentees de -,(') por pie de inmersión para >ifusores de burbuja gruesa y 3) pie de

    inmersión de >ifusores de burbuja fina /!anitaire, 788-5#9DA!9D O #9D a sor ración determinada en la &cuación '

    0ara el diseño de un sistema de digestión aeróbica el aire reuisitos se basan en dos par+metrosel aire necesario para la actividad microbiana para lograr sólidos vol+tiles destrucción ue seexpresa en la ecuación ; por encima de lo ue se conoce como el proceso de aire, y los reuisitosde aire para la meesde la actividad microbiana ocurre

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     principalmente en las primeras fases del proceso, los reuisitos de aire son casi siemprediseñados para los reuisitos de aire de proceso en la primera etapa la digestión aeróbicadepósito. *omo se ve en la figura 7 a continuación sólidos vol+tiles destrucción es una funcióndel tiempo y la temperatura. 6os primeros die< días de digestión de se tiene una alta tasa deabsorción de oxígeno

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    /TurovsMiy, 3--75 y tambi"n se confirma en la figura 7 a continuación. >ado ue la mayoría deaire necesario para el proceso microbiano se logra en las primeras fases de la digestión, losreuisitos de aire para su posterior digestión aeróbica tanues est+n diseñados normalmentesobre la base de los reuisitos de aire de me

    resid!ales )trata"iento de ingenier%a eli"inación y re!tilización, tercera edición,

    +etcal< y Eddy, $99$0

    El valor alpHa e

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    aproximadamente ;- millas de cada otro sitio para ue la temperatura y las diferencias de alturason despreciables, tanto la digestión aeróbica sistemas utiliifusores de burbuja gruesa son id"nticos, ambos sistemasfueron diseñados para lograr la estabili

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    6a diferencia entre ambas instalaciones es el sistemas de ventilación se han diseñado utili

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    #ig!ra $5: Total de sólidos: Co"paración entre .,55 y .,7- valor *l

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    #ig!ra $7: &atos de pF de .155 *lpHa al!e

    #acility

    #ig!ra $/: &atos de pF de .17- *lpHa al!e

    #acility

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    &isc!sión de los res!ltados

    6a planta ue fue diseñado para el menor valor de alfa de -,'' vs dado mejores resultados dereducción de forma m+s constante. 6a facilidad con la aireación sistema diseñado para un valor alfa de -,'' ha vs reducción ue oscila entre ') y '4), con un promedio de (), mientras ue

    la facilidad con la aireación sistema diseñado para un valor alfa de -,(3 vs tuvo una reducciónue oscila entre 3) y 4), con un promedio de 7).

    Tal ve< el m+s intrigante de datos auí se muestra en la figura 7'. 6a planta opera -.'' alphaconcentraciones de sólidos del ,4) al ,-), mientras ue la planta opera -.(3 alphaconcentraciones de sólidos entre .-) a .-). 6os datos muestran el -.'' alpha planta funcionaen concentraciones de sólidos totales, al menos, un 7) m+s ue el valor de alfa de -,(3instalaciones. &l motivo de la facilidad con la -.'' alpha value diseño ser capa< de operar conconcentraciones de sólidos mucho mayor porue tiene mucho mejor el p2 y control delamoníaco ue sugiere la biomasa saludable. &l p2 en la primera etapa del digester digester deltanue /75 para la -.'' alpha facilidad se mantiene normalmente un p2 entre ;.; y (.-, mientrasue la segunda etapa del digester >igester /35 mantiene un típico p2 de ;. a ;.3. &l p2 inferior en los tanues tambi"n se traduce en la reducción de los niveles de amoniaco en el digestor aeróbico entre depósitos son inferiores a los límites de detección de laboratorio y 3- mg=6. 6osresultados muestran ue este sistema era capa< de mantener el control del p2, amoníaco, controly reducción de los sólidos vol+tiles muy buena incluso cuando operan a altas concentraciones desólidos totales entre ,-) y ,') durante todo el año.

    &n contraste, la -.(3 alpha planta funciona a un p2 entre 4.7 y (. en el digester 7, 4.3 a ;.8 en eldigester 3, y de 4,- a ;,' en el digester . 6os valores de p2 m+s altos exhibidos en esta plantamuestran niveles de amoníaco de -- mg=l a '-- mg=6 en el digester 7 y 3-- mg=l a -- mg=6 enel digester 3. &stos niveles de amoníaco son mostradas a p2 superior a (.. >ebido a lasdificultades para mantener el p2 y control del amoníaco, la -.(3 alpha facility tenía para operar 

    una concentración de sólidos m+s delgados. *omo se muestra en la figura 7' y la figura 74 la-.(3 alpha facility tenía muy alto p2 al engrosamiento era a la mayor concentración y, por consiguiente, dado los mayores concentraciones de amoníaco normalmente de -- mg=l a '--mg=6. !ólo cuando la -.(3 alpha instalaciones funcionan a bajas concentraciones entre ,) y,-), la disminución del p2 en todos los digester tanues y posteriormente las concentracionesde amoníaco disminuyó al igual ue normalmente variaron de 3- mg=l a (' mg=6. 6os resultadosmostraron ue este sistema era capa< no capa< de controlar constantemente el p2 y el amoníacocuando se utili

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    distinto porue los sistemas de ventilación se han diseñado utili

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    &l valor alfa adecuado a la hora de diseñar un sistema de aireación de un proceso de digestiónaeróbica es extremadamente crítico para el rendimiento del proceso. 6os datos recogidosmuestran asimismo ue, en conjunción con las t"cnicas de optimi

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    investigación ha demostrado ue estas t"cnicas de optimi

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    Bgualmente importante para la aplicación de t"cnicas de optimiigest, febrero de 3-7, 3;

    &nvirouip, controld l di$estión eró!ic de lodo es1esdo3 Retos / O1ortuniddes , elagua y los desechos >igest, diciembre de 3---

    &nvirouip di$estión eró!ic 678889 Volu#en ::: Tller  la afinación del proceso de digestiónaeróbica controlada, &nvirouip, Bnc., #ustin, TW.

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    &nvirouip di$estión eró!ic 6;

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    !anitaire /78875, *irectrices 1r el diseDo de ireción di(us

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    Thompson, T y :oo, H /3-735, los lodos solución 5C#!ir tnues de di$estióneró!ic /ud  #ini#iBr los costes de utilidd de 'enns/lvni5  , el agua y los desechos,>igest, 3 de abril de 3-73

    9perador de planta de tratamiento /3-735, 'roceso de #e#!rn de !iosólidos 're2T0ickens ,

    9perador de planta de tratamiento, estudios de caso, el '( de febrero de 3-73TurovsMiy, B.!., /3--75 &e,ors tecnoló$ics 1r l di$estión ero!i de (n$os. ATER En$ineerin$ &n$e#ent  , agosto 3--, C;

    0rograma de las 1aciones Unidas para los #sentamientos 2umanos /91UC2+bitat5, /3--45, Atls &undil de excrets.  $us residules / lodos de !iosólidos3 el vnce en l $estión

     sosteni!le de !ienvenid / usos de un (uente #undil  ,

    6a #gencia de 0rotección #mbiental de &stados Unidos /3---5 4enerción "isolids. uso /eli#inción de los  Estdos Unidos . &0#C43CGC--C'-, 9ficina de agua, :ashington >.*.

    6a #gencia de 0rotección #mbiental de &stados Unidos /3---5 Tecnolo$+ "isolids FctS0eet3 Filtro 'rens Corre l des0idrtción . &0#C43CGC--C-'(, 9ficina de agua,:ashington >.*.

    6a #gencia de 0rotección #mbiental de &stados Unidos /78885 Tecnolo$+ "isolids Fct S0eet3 en$ros#iento de l centr+(u$ / l des0idrtción . &0#C'-CDC88C--8, residuos sólidosmunicipales e industriales, de la 9ficina de la >ivisión de %anejo de aguas residuales, >ivisiónde #poyo %unicipal

    6a #gencia de 0rotección #mbiental de &&.UU. /78885 =s tecnolo$+s e#er$entes de

    !iosólidos &n$e#ent  

    . &0#C43CDC-;C--', 9ficina de @estión de #guas Desiduales,:ashington >.*.

    6a #gencia de 0rotección #mbiental de &stados Unidos /3--45 &unici1l   *ocu#ento de Re(erenci de ls tecnolo$+s de eli#inción de nutrientes . &0#C43CDC-4C--;, municipalesy la rama de la tecnología, de la 9ficina de Desiduos !ólidos

    6a #gencia de 0rotección #mbiental de &stados Unidos /78(85 &nul 1r el diseDo de 1rocesos de trt#iento / eli#inción de lodos . &0#C;3'=7C(8-C-77, Technol. Transferencia,:ashington, >.*.

    6a #gencia de 0rotección #mbiental de &stados Unidos /7885, T+tulo @< 2 'rotección del &edio A#!iente. Códi$o de  Re$ulciones Federles 6CFR9. 1rte G

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    :ater &nvironment Gederation /3--(5 para el (uncion#iento de 1lnts #unici1les detrt#iento de $us residules.  &nul de 'ráctic nH 77. Volu#en :::3 sólidos 1rocesos.

    Sext Edición , capítulo 7 digestión aeróbica, 7C3

    :ater &nvironment Gederation /788'5 est!iliBción de $us servids. &nul de 'ráctic 

     F*28 

    , en el *apítulo 3, la digestión aeróbica, 7C7, #lexandria, Firginia:oo, H /3-735 reci>n iredo 5en$ros#iento de l #e#!rn el siste# de di$estión eró!icu#ent l e(icienci de l 1lnt de O0io5  , el agua y los desechos >igest, 3 de septiembre de3-73,

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    *pLndice

    En la lista de atos de p2 de -.'' #lpha Falue Gacility74. >atos de p2 de -.(3 #lpha Falue Gacility

    @ista de tablas

    7. >igestión aeróbica ecuaciones de Puímica3. Democión de sólidos totales de diversas configuraciones del sistema *G!TD . 6as comparaciones de costo del ciclo de vida de tecnologías para la digestión aeróbica

    &>#D Gruitland

    . 0ar+metros de 0#9 comparado con organismos heterótrofos Degular a 3- o *'. >igestor anaerobio sobrenadante *aracterísticas;. >igestor aeróbico sobrenadante *aracterísticas(. >igestión aeróbica recursos operativos para problemas comunes

    @ista de ec!aciones

    7. Fan LleecM ecuación para la determinación de sólidos vol+tiles Deducción3. Deacción de primer orden ecuación de balance de masa de un solo *G!TD . Deacción de primer orden de la ecuación de balance de masa *G!TD en serie Górmula de conversión a !9D #9D


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