Comportamiento de un reactor UASB bajo condiciones estables de operación, con tiempo de retención hidráulico de 10 horas y altura de manto de lodos de 34 - 41% en zonas subtropicales

Abstract

En esta investigación se estudió el comportamiento del reactor UASB en el tratamiento de aguas residuales domésticas, con tiempo de retención hidráulico de 10 horas y altura de manto de lodos entre 45 cm a 55 cm, que equivale a un 34% y 41% del volumen útil del reactor, respectivamente. El estudio se realizó en la ciudad de Lima, considerada una zona subtropical. Se utilizó un sistema que consta de dos reactores UASB idénticos a escala de laboratorio de 25 litros, que fueron alimentados con agua residual doméstica proveniente del pre-tratamiento del Centro de Investigación en Tratamiento de Aguas Residuales y Residuos Peligrosos de la Facultad de Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional de Ingeniería. Posteriormente, se inició el periodo de evaluación que fue dividido en tres etapas, de acuerdo a la variación de la temperatura ambiental. Durante este periodo, se midieron diferentes parámetros para determinar la eficiencia del tratamiento, la estabilidad operacional y la cantidad y calidad del lodo de los reactores UASB. Los parámetros monitoreados y analizados para determinar la eficiencia del tratamiento y la estabilidad de operación, fueron principalmente: la temperatura del agua residual, pH, alcalinidad, turbiedad, conductividad, la DQO total y soluble, sólidos sedimentables y producción de gas metano. Por otro lado, para conocer el comportamiento y producción de lodos en los reactores UASB, se midió la altura de lodos, tasas de crecimiento diario y expansión del manto de lodos. Asimismo, para conocer las características físico-químicas y biológicas en lodos se midieron la Actividad Metanogénica Específica, Biodegradabilidad del lodo anaerobio, sólidos totales y volátiles en lodos, velocidad de sedimentación, pH, viscosidad, densidad y tamaño de gránulo del lodo. Finalmente, se dedujo que existen relaciones entre las variables operacionales, las condiciones ambientales y la calidad del afluente. Su evaluación y reporte ayudaría a predecir el comportamiento del reactor para mejorar su eficiencia y operación en el tiempo, así como también en el diseño de futuras infraestructuras de tratamiento de este tipo de tecnología.

This research is regarding the behavior of the UASB in domestic wastewater treatment reactor with hydraulic retention time (HRT) of 10 hours with height of sludge blanked between 45 cm to 55 cm which is equivalent to 34% to 41% of the useful volume of the reactor. The study was carried out in the city of Lima, considered a subtropical zone. The system consisted on two identical 25-liter laboratory-scale UASB reactors which were fed with domestic wastewater from the pre-treatment of the Wastewater Treatment and Hazardous Waste Research Center of the School of Environmental Engineering of the National University of Engineering. Subsequently, the evaluation period was divided into three stages, according to the variation of environmental temperature. During this period, for the evaluation of the behavior of the UASB reactors, different parameters were measured to determine the efficiency of the treatment, the operational stability and the quantity and quality of the sludge of the UASB reactors. The principal parameters that were monitored and analyzed during this research to determine the efficiency of the treatment and the stability of operation were: wastewater temperature, pH, alkalinity, turbidity, conductivity, total and soluble COD, settleable solids and production of methane gas On the other hand, to know the behavior and production of sludge in UASB reactors, it was measured the height of sludge, daily growth rates and expansion of the sludge blanket. Likewise, to know the physical-chemical and biological characteristics in sludge, parameters like Specific Metanogenic Activity, Biodegradability of Anaerobic Sludge, total and volatile solids in sludge, sedimentation rate, pH, viscosity, density and granule size of the sludge were measured. Finally, it was concluded the relationship between the operational variables, environmental conditions and the quality of the affluent of reactors. Their evaluation and reporting would help to predict the behavior of the reactor to improve its efficiency and operation over time and also the design of future infrastructure for the treatment of this type of technology.