Biodegradabilidad de lixiviados procedentes de un relleno sanitario utilizando un sistema de lodos activados flujo pistón
En esta investigación se desarrolló un Reactor Flujo Pistón (RFP) de lodos activados, que fue empleado para determinar el Tiempo de Retención Celular (TRC) óptimo para tratar cargas altas de lixiviado y estimar el comportamiento cinético del sistema con el fin que sirva de base para proyecciones de...
- Autores:
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Rosas-Vargas, Jenny A.
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- Fecha de publicación:
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- Institución:
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En esta investigación se desarrolló un Reactor Flujo Pistón (RFP) de lodos activados, que fue empleado para determinar el Tiempo de Retención Celular (TRC) óptimo para tratar cargas altas de lixiviado y estimar el comportamiento cinético del sistema con el fin que sirva de base para proyecciones de escalamiento y diseño de reactor de este tipo a escala real. Para ello se realizó el diseño, la construcción y puesta en marcha del RFP a nivel de laboratorio (capacidad de 50L) en condiciones de operación continua con recirculación de lodo y se utilizó como sustrato lixiviado procedente del relleno sanitario El Guayabal de la ciudad de Cúcuta. Se determinó como parámetros de control cuatro TRC diferentes entre 5 y 20 días diferenciada por etapas. Se evaluaron las variables de pH, Temperatura, Oxígeno disuelto y Sólidos Suspendidos Volátiles en el Licor Mixto (SSVLM). En cuanto al control y monitoreo de la eficiencia de remoción se escogió la Demanda Química de Oxígeno (DQO) como parámetro para medir la degradación de materia orgánica, dado que este parámetro a diferencia de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) puede ser calculado en un menor tiempo. El sistema biológico RFP alcanzó estabilizarse en un período de operación entre 20 y 25 días con remociones promedio mayores a 92% para TRC de 15 y 20 días mientras que TRC menores reportaron remociones promedio por debajo del 86%. Así mismo TRC de 15 permitió un Factor de carga (F/M) óptima promedio de 1.1 KgDQO/KgSSV.d. Las constantes cinéticas obtenidas en esta investigación, representativas para un sistema de RFP operado a escala laboratorio para remoción de materia orgánica carbonacea en lixiviados fueron: KS= 836.5 mg/L DQO, k=4.8123 d1, Y= 0.089 mg SSVLM/mg DQO y kd= 0.018 d-1, ajustados por regresión al modelo matemático de Lawrence y McCarty al poseer una correlación de 0.97 entre los datos experimentales obtenidos y el modelo y amplia aplicación en el campo de diseño de reactores de lodos activados. |
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Se determinó como parámetros de control cuatro TRC diferentes entre 5 y 20 días diferenciada por etapas. Se evaluaron las variables de pH, Temperatura, Oxígeno disuelto y Sólidos Suspendidos Volátiles en el Licor Mixto (SSVLM). En cuanto al control y monitoreo de la eficiencia de remoción se escogió la Demanda Química de Oxígeno (DQO) como parámetro para medir la degradación de materia orgánica, dado que este parámetro a diferencia de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) puede ser calculado en un menor tiempo. El sistema biológico RFP alcanzó estabilizarse en un período de operación entre 20 y 25 días con remociones promedio mayores a 92% para TRC de 15 y 20 días mientras que TRC menores reportaron remociones promedio por debajo del 86%. Así mismo TRC de 15 permitió un Factor de carga (F/M) óptima promedio de 1.1 KgDQO/KgSSV.d. Las constantes cinéticas obtenidas en esta investigación, representativas para un sistema de RFP operado a escala laboratorio para remoción de materia orgánica carbonacea en lixiviados fueron: KS= 836.5 mg/L DQO, k=4.8123 d1, Y= 0.089 mg SSVLM/mg DQO y kd= 0.018 d-1, ajustados por regresión al modelo matemático de Lawrence y McCarty al poseer una correlación de 0.97 entre los datos experimentales obtenidos y el modelo y amplia aplicación en el campo de diseño de reactores de lodos activados.An activated sludge processes (ASP) plug flow reactor (PFR) was developed in this research and used for determining optimal cell residence time (CRT) for treating high leachate loads and estimating the system’s kinetic behaviour as a basis for scaling projections and this type of reactor design at full-scale. The RFP was designed, built and put into operation in the laboratory (50L capacity) involving continuous operation conditions with sludge recirculation; leached substrate from the city of Cúcuta’s El Guayabal landfill was used. Four 5-day CRTs (ranging from 5 to 20 days) were used as control parameters. Variables were evaluated regarding pH, temperature, dissolved oxygen and mixed liquor volatile suspended solids (MLVSS). Regarding removal efficiency control and monitoring, chemical oxygen demand (COD) was chosen as a parameter for measuring organic matter degradation since COD (unlike biochemical oxygen demand (BOD5)) can be calculated in a shorter time. The RFP biological system became stabilised in a 20- to 25-day operating period, having greater than 92% average removal for 15- and 20-day CRTs, whilst lower CRTs reported lower than 86% average removal. A 15-day TRC gave an average 0.26 kgDQO/kgSSV.d optimal load factor (F/M). The representative kinetic constants obtained in this research for a laboratory-scale PFR system for the removal of carbonaceous organic matter in leachates were KS = 836mg COD / l, k = 4.8123 d1, Y = 0.089 mg SSVLM / mg COD and kd = 0.018 d-1, adjusted by regression using Lawrence and McCarty’s mathematical model (having 0.97 correlation between the experimental data and the model). Such model should have broad application in the field of ASP-type PFRs.application/pdfspaUniversidad de los LlanosOrinoquia - 2020https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2https://orinoquia.unillanos.edu.co/index.php/orinoquia/article/view/633Biodegradabilidad de lixiviados procedentes de un relleno sanitario utilizando un sistema de lodos activados flujo pistónThe biodegradability of leachates from a landfill using an activated sludge processes plug flow reactor systemArtículo de revistaJournal Articleinfo:eu-repo/semantics/articleSección Ciencias ambientalesSección Environmental sciencesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1Texthttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Álvarez CA, Suárez GJ. Tratamiento biológico del lixiviado generado en el relleno sanitario “El Guayabal” de la ciudad San José de Cúcuta. Revista Ingeniería y Desarrollo, 2006;20:95-105.APHA-American Public Health Association. 2005. Métodos normalizados para el análisis de aguas potables y residuales. 21 Edición. APHA, AWWA, WPCF. Madrid, España.Arévalo A, Ramón J, Ramón J. Estimación cinética de los procesos biológico de lixiviados, a partir de un sistema experimental con humedales artificiales utilizando especies nativas. Revista de Tecnología, 2015;14(2):37-48.Arguadas A. 2013. Parámetros de control de un sistema biológico. [Fecha de Consulta 21 de Marzo de 2017]. URL: https://es.scribd.com/document/366282826/Parametros-deControl-de-Un-Sistema-Biologico.Cárdenas C, Landeta K, Angulo N, Trujillo A, Flores P. Determination of kinetic constants for the design of biological treatment dairy effluent in batch system. Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería . 2014;37(1):11-19.Chávez MW. 2011. Tratamiento de lixiviados generados en el relleno sanitario de la Cd. de Chihuahua, México: CHIHUAHUA. Tesis como requisito para obtener el grado de Maestro en Ciencia y Tecnología Ambiental.Corena L Mironel. 2008. Sistemas de tratamientos para lixiviados generados en rellenos sanitarios. Tesis de grado. Universidad de Sucre Facultad de Ingeniería. Sincelejo, Colombia. 104p.Espinosa-Rodríguez MA, Flores-Ánamo N, Esparza-Soto M, Fall C. Efecto de la temperatura en la tasa de crecimiento y decaimiento heterotrófico en el rango de 20-32°C en un proceso de lodos activados. Revista Mexicana De Ingeniería Química, 2012;11(2):309-332.Giraldo E. Tratamiento De Lixiviados De Rellenos Sanitarios: Avances Recientes. Revista de Ingeniería Universidad de Los Andes. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. Bogotá, Colombia.Giraldo L, Restrepo I. 2003 Arranque y operación de un reactor experimental de lodos activados para el tratamiento de aguas residuales urbanas. Pregrado en Ingeniería Química. Manizales, Universidad Nacional de Colombia.López A, Sánchez I. 2015. Postratamiento en escala piloto del lixiviado del relleno sanitario Antanas (Pasto-Nariño) por filtración-adsorción con arena, antracita y carbón activado. Revista de Ingeniería. 2015; 43:10-15.Metcalf y Eddy Inc. 2003. Wastewater engineering treatment, disposal and reuse. 4ª ed. New York: Mc Graw Hill.Orozco-Jaramillo A. 2014. Bioingeniería de aguas residuales. Teoría y diseño. Editorial Acodal. 2° edición. Bogotá, Colombia. p 136 -150.Peng Z, Peng Y, Yu Z. et al. 2012. Control de la sedimentación de lodos y eliminación de nitrógeno en condiciones de bajo nivel de oxígeno disuelto. Sci. Ing. 2012;6:884-891. URL:https://doi.org/10.1007/s11783-012-0408-9Ramírez CE. 2008. Fundamentos del proceso de lodos activados. Editorial Universitaria Universidad Nacional de México. México, 96p.Ramón VJL, Ramón VJ, Maldonado BO. Software de simulación para el diseño de reactores de lodos activados. Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada. 2016;2(28):74-77.ISSN: 1692-7257.Ramos VC. 2017. 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Bogotá, Colombia. [Fecha de Consulta 21 de Agosto de 2017]. URL: https://www.libreriapensar.com/tienda/tratamiento-de-aguas-residuales-teoria-yprincipios-de-diseno-lemoine/.Torres LP, Barba Ho L, Ojeda C, Martínez J, Castaño Y. Influencia de la edad de lixiviados sobre su composición físico-química y su potencial de toxicidad. Revista U.D.C.A Actualidad y Divulgación Científica, 2014;17(1):245-255.Vargas RJC, Torres VJA. 2008. Diseño, implementación y estudio hidrodinámico de un reactor biológico de cargas secuenciales de flujo a pistón para tratar aguas residuales sintéticas. [Fecha de Consulta 15 de Agosto de 2016]. URL: https://ciencia.lasalle.edu.co/ ing_ambiental_sanitaria/255.Von-Sperling M. 2012. Principios del Tratamiento Biológico de Aguas Residuales. ‘’Introducción a la calidad del agua y al tratamiento de aguas residuales’’. Editorial Universitaria, 1a edición en español. Vol 1. Universidad de Nariño. 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