Influencia de las tasas de recirculación variable en la calidad de efluente de los reactores UASB para el tratamiento de aguas residuales domésticas

Abstract

La presente investigación se desarrolla con la finalidad de evaluar el comportamiento de los reactores UASB, analizando la eficiencia de remoción de la materia orgánica realizada por microorganismos anaerobios al recircular tasas del 10%, 20% y 40% del caudal del efluente. El sistema fue diseñado a escala de laboratorio y se ubicó en las instalaciones del Centro de Investigación de Tratamiento de Aguas Residuales y Residuos Peligrosos de la Universidad Nacional de Ingeniería (CITRAR-UNI), en la ciudad de Lima, Perú. El agua residual usada en la investigación proviene del pretratamiento de la planta piloto de CITRAR. El sistema estuvo conformado por un tanque homogeneizador que alimentaba a los dos reactores UASB; el primero es denominado RCR (Reactor con Recirculación) y el segundo RSR (Reactor sin Recirculación). La evaluación del sistema fue dividida en tres etapas: arranque, primera (verano) y segunda etapa (invierno), durante un periodo de monitoreo de 38 semanas. En la primera y segunda etapa el RCR operó a tasas de recirculación de 10%, 20% y 40%, con un TRH de 9.09, 8.33 y 7.14 horas; mientras que el RSR trabajó a tasa constante con un TRH de 10 horas. La toma de muestras se realizó en tres puntos del sistema: uno al ingreso y dos a la salida de cada reactor. Los parámetros analizados fueron DQO, DBO5, SST, SSV, temperatura, pH y turbiedad. En la segunda etapa, el reactor RCR, operando a una tasa de recirculación del 10% y un TRH de 9.09 horas, obtuvo mayores eficiencias de remoción de contaminantes. Alcanzó eficiencias de remoción del 75.59% de DQO, 85.27% de DBO5, 96.68% de SST y produjo un volumen promedio de biogás de 607.05 mlCH4/día a una temperatura de 19.3°C y presión de 101.3 kpa. El tratamiento primario en un reactor con tasas de recirculación variable, resulta ser una alternativa para remover la carga orgánica y los sólidos suspendidos totales, aplicado a localidades con climas similares a la ciudad de Lima, optimizando la operación para una tasa de recirculación del 10% y 20% en verano, y a una tasa del 20% en invierno, con respecto a un reactor convencional que opera a una tasa constante.

The present research is conducted in order to evaluate the functional of the UASB reactors, analyzing the efficiency of removal of organic matter by anaerobic microorganisms to recirculate rates of 10%, 20% and 40% of the effluent flow. The system was designed at laboratory scale and was located on the premises of the Wastewater Treatment and Hazardous Waste National University of Engineering Center (CITRAR-UNI), in the city of Lima Peru. The wastewater used in research comes from the pretreatment plant of the CITRAR. The system consisted of a homogenizer tank which fed two UASB reactors; the first is called RCR (Reactor with Recirculation) and the second RSR (Reactor without Recirculation). The evaluation of the system was divided into three stages: start, first (summer) and second stage (winter) during a monitoring period of 38 weeks. In the first and second Step the RCR operated at recirculation rates of 10%, 20% and 40% with a hydraulic retention time (HRT) of 9.09, 8.33 and 7.14 hours, while the RSR operated at a constant rate with a HRT of 10 hours. The sampling was made in three points: one sample in the influent and two in the effluent of each reactor. The parameters analyzed were COD, BOD, TSS, VSS, temperature, pH and turbidity. In the second stage the RCR, operating at a recirculation rate of 10%, and HRT of 9.09 hours, achieved removal efficiencies of 75.59% for COD, 85.27% for BOD, 96.68% for TSS and produced an average volume of biogas of 607.05 mlCH4/day at a temperature of 19.3 °C and 101.3 kpa of pressure. The primary treatment in a UASB reactor with variable recirculation rates is an alternative for removing the organic load and total suspended solids, applied to areas with similar climate of Lima, optimizing the treatment for a recirculation rate of 10% and 20% in summer seasons, and a rate of 20% in winter seasons comparing with a conventional reactor operating at a constant rate.