Digestores Anaerobios y Desinfección PDF

Facultad de Educación En Línea Protección del Medio Ambiente TEMA DE INVESTIGACIÓN: DIGESTORES ANAEROBIOS Y DESINFECCIÓN Presentado por: Buenaño Estrada Hugo Sección: Nocturna Materia: Control d...

Facultad de Educación En Línea Protección del Medio Ambiente TEMA DE INVESTIGACIÓN: DIGESTORES ANAEROBIOS Y DESINFECCIÓN Presentado por: Buenaño Estrada Hugo Sección: Nocturna Materia: Control de contaminación del agua Docente: Ing. Marcelo Cabrera Nueva Loja, 03 de junio de 2024 DIGESTORES ANAEROBIOS  1. Definición de digestión anaeróbica. La digestión anaerobia es un proceso biológico en el que la materia en ausencia de oxígeno, y mediante la acción de un grupo de bacterias orgánicas específicas, se descompone en productos gaseosos o “biogás” (CH4, CO2, H2, H2S, etc.), y en digestato, que es una mezcla de productos minerales (N, P, K, Ca, etc.) y compuestos de difícil degradación. (BESEL S.A, 2017) La digestión anaerobia puede aplicarse, entre otros, a residuos ganaderos, agrícolas, así como a los residuos de las industrias de transformación de dichos productos. Entre los residuos se pueden citar purines, estiércol, residuos agrícolas o excedentes de cosechas, etc. Estos residuos se pueden tratar de forma independiente o juntos, mediante lo que se da en llamar co-digestión. La digestión anaerobia también es un proceso adecuado para el tratamiento de aguas residuales de alta carga orgánica, como las producidas en muchas industrias alimentarias. (BESEL S.A, 2017) 2. Definición de digestores anaerobios Los digestores son mecanismos para depuración biológica de aguas residuales y residuos orgánicos ferméntales, usados principalmente en zona urbanas con temperaturas altas para la eliminación de sustancias orgánicas y compuestos químicos. (Ruiz, Álvarez, & Soto, 2019) Consiste un tanque cerrado donde se lleva a cabo la fermentación anaeróbica de la materia orgánica, posteriormente, se produce el biogás. Sus componentes básicos son: área de premezclado, digestor, sistema de captación de biogás y de distribución del efluente. También, es considerado como la parte medular en un sistema de producción de biogás. (De la merced, 2020) 3. Clasificación de Biodigestores anaerobios Hay varios criterios para clasificar a los biodigestores anaerobios, una de ellas es por su tecnología o tipo de proceso. De acuerdo al proceso se clasifican en: continuos, semi- continuos y discontinuos Biodigestor anaerobio de flujo continuo. - Este tipo de biodigestor es usualmente utilizado para el tratamiento de aguas residuales. Como su nombre lo indica, el flujo del material residual pasa de manera continua por este tipo de reactores. Tienden a ser de gran tamaño, de dimensiones industriales, además de contar con diferentes sistemas de control de procesos. Su principal característica es que permiten producir una gran cantidad de biogás. (Morales, 2020) En los procesos continuos existe un biodigestor y un tanque de postdigestión (TPD) para los lodos. Cuando se le adiciona sustrato al biodigestor, saldrá la misma cantidad de lodo en el TPD, por lo que el nivel en el biodigestor se mantiene constante. Los lodos que entran en el TPD pueden contener algo de sustrato, por lo que el proceso de digestión continuará en él. Por lo regular, el TPD se encuentra sellado para captar el poco biogás que se pueda producir en él. Este proceso es adecuado para los granjeros. (Morales, 2020) Figura 1 Biodigestor anaerobio Continuo Fuente: (Morales, 2020) Biodigestor anaerobio de flujo discontinuo. - Como su nombre lo sugiere, el flujo en este biodigestor no es continuo. Estos reactores operan en lotes, es decir, toda la carga se introduce al comienzo del proceso y se retira una vez finaliza la descomposición. (Morales, 2020) Figura 2 Biodigestor anaerobia Discontinuo Fuente: (Morales, 2020) Son menos automatizados que los biodigestores mencionados anteriormente y demandan una mayor cantidad de mano de obra para su operación. Además, estos biodigestores necesitan una estructura adicional para su funcionamiento, ya que operan por lotes, lo cual implica la necesidad de almacenamiento de la biomasa y de depósitos para los productos finales. Por lo general, se instalan en paralelo para llevar a cabo múltiples descomposiciones simultáneamente. (Morales, 2020) Biodigestor anaerobio de flujo semicontinuo. - Estos biodigestores se sitúan entre los de flujo continuo y los de flujo discontinuo. La carga se introduce en el biodigestor y los productos se retiran en pequeños lotes de manera periódica (por ejemplo, cada 12 horas), permitiendo que operen de manera continua sin necesidad de detener el funcionamiento. Requieren menos mano de obra que un biodigestor discontinuo, pero requieren de equipos mecánicos para movilizar la biomasa y transportar el gas a sus depósitos. Son utilizados generalmente para tratar el agua contaminada y pueden ser de tres tipos: Cúpula fija o sistema Chino, Cúpula móvil o sistema Hindú, Biodigestor salchicha o de bajo costo. (Ruiz, Álvarez, & Soto, 2019) Figura 3 Biodigestor anaerobia de flujo continuo Fuente: (Morales, 2020) Los procesos semi-continuos combinan las ventajas del proceso discontinuo y continuo. Permite utilizar el biodigestor para almacenamiento y digestión de la materia prima. La materia orgánica es continuamente adicionada para llenar gradualmente el biodigestor. El estiércol digerido será almacenado en el biodigestor por el tiempo que sea necesario. Una vez que el biodigestor está lleno, cambiará de modalidad de operación de discontinuo a continuo. En esta etapa, si se le añade más sustrato al biodigestor, el lodo se irá hacia el tanque de almacenamiento de lodos; por lo regular estos tanques son más grandes que el TPD. (Morales, 2020)  4. Ventajas de los biodigestores anaerobios La utilización de los biodigestores anaerobios presenta las siguientes ventajas Generar biogás de manera natural, con un alto poder calorífico, para su uso como combustible, eliminando así la necesidad de extraer combustibles no renovables. Utilizar residuos orgánicos que de otro modo serían enviados a un vertedero. Producir un fertilizante natural a partir de los desechos sólidos, el cual puede ser vendido y empleado. Fomentar el desarrollo sostenible al disminuir la emisión de gases de efecto invernadero. Mejorar las condiciones sanitarias al evitar malos olores, insectos y controlar los microorganismos que pueden causar enfermedades. El biogás obtenido es un combustible renovable y sostenible. Proporciona un valioso subproducto, el fertilizante. Elimina desechos orgánicos altamente contaminantes para el ser humano y el medio ambiente. Sustituye el uso de leña en zonas rurales, promoviendo la reforestación. Disminuye la huella de carbono de las granjas industriales. Reduce la contaminación de los acuíferos. Cumple con las normativas sanitarias internacionales. Disminuye las plagas de insectos, ya que la descomposición se realiza en cámaras herméticas 5. Ejemplo de desinfección aplicado a Nivel Nacional en Ecuador Proyectos de biodigestores anaerobios para la producción de biogás se están implementando en varios países, incluyendo Alemania, China, India, Brasil, Estados Unidos, Kenia, Países Bajos y México. Estos proyectos utilizan residuos agrícolas y animales para generar energía renovable y fertilizantes, promoviendo la sostenibilidad y mejorando la gestión de residuos orgánicos. Además, ayudan a reducir la dependencia de combustibles fósiles y las emisiones de gases de efecto invernadero, proporcionando beneficios ambientales y socioeconómicos en áreas rurales y urbanas. (Gaibor, Niño, & Meneses, 2021) En Ecuador, se están llevando a cabo proyectos innovadores para la generación de energías renovables mediante el uso de biodigestores anaeróbicos. Uno de los ejemplos más destacados es el Proyecto BiogasAgro, que se desarrolla en diversas zonas rurales del país. Este proyecto tiene como objetivo principal la utilización de residuos orgánicos provenientes de actividades agrícolas y ganaderas para la producción de biogás y fertilizantes naturales. (Gaibor, Niño, & Meneses, 2021) DESINFECCIÓN 1. Definición desinfección. La desinfección de agua es el proceso mediante el cual se eliminan o inactivan los microorganismos patógenos presentes en el agua, tales como bacterias, virus, y protozoos, que pueden causar enfermedades. (Troconis, 2010) 2. Tipos de desinfección. El proceso de desinfección es el paso final antes de distribuir las aguas ya tratadas al ambiente, y es para matar microorganismos que pueden representar un peligro para la salud. Este proceso, llamado desinfección puede ser alcanzado agregando cloro, exponiendo el agua residual a rayos ultravioletas o mediante la ozonización. - Mediante Sistema de Cloración: Se trata de mantener el agua depurada en un depósito final de distribución con un contenido adecuado de cloro libre para evitar la proliferación de microorganismos con el objetivo de hacerla apta para su reutilización. Existen varias formas de cloración del depósito que pueden pasar por un sistema automático de medición y control de la dosificación de cloro libre en el depósito mediante sonda de cloro libre o de redox o dosificación de cloro proporcional al caudal de agua depurada mediante la instalación de un contador emisor de impulsos.  Figura 4 Desinfeccion mediante cloración. Fuente: (Hidritec, 2024) La cloración del agua residual es el sistema más sencillo y económico para un tratamiento terciario de reutilización de agua para riego de jardines y plantas. Como desventaja cabe destacar el hecho de que requiere el empleo y manipulación de un producto químico como el hipoclorito de sodio. Además, ciertas plantas ornamentales, hortalizas o cultivos frutícolas pueden ser susceptibles a ser dañadas a partir de ciertos niveles de cloro libre. También cabe destacar que este sistema supone siempre el empleo de un depósito exclusivo para realizar la cloración ya que siempre es necesario un tiempo de contacto adecuado del agua clorara para asegurar la desinfección. (Hidritec, 2024) - Mediante Radiación Ultravioleta (luz ultravioleta): En este caso la desinfección se realiza mediante un equipo UV que proporciona una desinfección inmediata y más efectiva que la cloración. Otra ventaja añadida es que no requiere de depósitos de contacto ya que la desinfección se realiza de forma instantánea mediante el paso de agua por el equipo de tratamiento ultravioleta lo que favorece este tipo de tratamiento terciario cuando no se disponga de espacio suficiente para un tratamiento con cloro o con ozono. Para asegurar el buen funcionamiento del equipo ultravioleta es necesario un correcto sistema de filtración para eliminar turbidez y asegurar una transmisión adecuada de la radiación ultravioleta en el flujo de agua a tratar. (Technologies, 2024) - Mediante ozonización: El ozono es un poderoso oxidante y desinfectante con una velocidad de esterilización superior a la de un tratamiento convencional de cloro aumentando su eficacia. Esto permite tratamientos con ozono con tanques de contacto muy reducidos ya que únicamente son necesarios unos tres minutos de tiempo de contacto para asegurar la desinfección. Además, para el tratamiento de agua residual para su reutilización en riego y agricultura, el ozono aporta una mayor oxigenación a la raíz de la planta a la vez que le transmite su carácter desinfectante. Los resultados son cultivos con un crecimiento más rápido con mayor productividad y evitando plagas y enfermedades. (Troconis, 2010) Ejemplo de desinfección aplicado a Nivel Nacional en Ecuador El proceso de desinfección se aplica a nivel nacional en la Planta de Tratamiento de Agua Envasada de la Empresa Pública - Empresa Municipal de Agua Potable y Alcantarillado de Ambato (EP - EMAPA -A). Para este proceso se basan en la Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 2 200:2008 la cual establece los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos requeridos para un tratamiento de desinfección, el cual busca principalmente salvaguardar la integridad de los usuarios que consumen este producto generalizado a nivel mundial. Esta empresa implementa un proceso eficiente de desinfección a base de ozono para agua envasada, se encuentran respaldadas mediante previos análisis fisicoquímicos, microbiológicos y sensoriales realizados para constatar la calidad y garantía del agua que será brindada a la comunidad ambateña como un servicio adicional por parte de la EP-EMAPA-A (Chaucachicaiza & Orozo, 2018). Bibliografía BESEL S.A. (2017). Biomasa: Digestores anaerobios. Madrid: IDAE. De la merced, D. (2020). EVALUACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE UN BIODIGESTOR ANAEROBIO TIPO CONTINUO”. Xalapa. Obtenido de http://148.226.24.32:8080/bitstream/handle/123456789/31560/delamercedjimenezdiego.pdf?sequence=1&isAllowed=y Hidritec. (2024). Obtenido de http://www.hidritec.com/hidritec/tratamientos- terciarios#:~:text=Tratamiento%20terciario%20mediante%20sistema%20de,hacerla%2 0apta%20para%20su%20reutilizaci%C3%B3n. Morales, E. (2020). Evluacion de la estabilidad de un digestor anaerobio termófilo. Obtenido de http://www.scielo.org.pe/scielo.php?pid=S1810- 634X2020000200152&script=sci_arttext&tlng=pt Ruiz, I., Álvarez, J., & Soto, M. (2019). El potencial de la digestion anaerobia en el tratamiento de aguas residuaes urbanas y efluentes de baha carga organica. Campus de Zapateira. Technologies, T. (2024). Obtenido de https://www.trojanuv.com/es/uv-basics/ Troconis, A. (2010). Tratamiento de aguas residuales. Belzona INC.