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ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C
TECNOLOGÍA Ai´ta
IV ENCUENTRO INTERNACIONAL DE BIODIGESTORES DE la RedBioLAC
APLICACIÓN E INVESTIGACIÓN de TECNOLOGÍAS
APROPIADAS DE NICARAGUA S.A
Managua, Nicaragua 08-10 mayo 2011.
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C
TECNOLOGÍA Ai´ta
MEDIO AMBIENTE
INVESTIGACIÓN
TECNOLOGÍA
INGENIERÍA
APLICACIÓN E INVESTIGACIÓN de TECNOLOGÍAS
APROPIADAS DE NICARAGUA S.A
INTRODUCCIÓN
El desarrollo habitacional es parte del desarrollo de una nación que como Nicaragua se está esforzando
en mejorar las condiciones de vida de los nicaragüenses.
En las actividades básicas de las poblaciones una de las demandas a satisfacer tiene que ver con un
recurso natural muy importante como es el agua que se utiliza para el consumo humano y para la
higiene y salud de las personas, así como para las actividades recreacionales.
La dotación de agua potable es una inversión significativa dentro de un proyecto habitacional, pero
contradictoriamente el 80% del agua utilizada se convierte en agua residual doméstica que de no ser
tratada debidamente se convierte en un problema serio de contaminación para el entorno del proyecto.
Así mismo en el quehacer productivo de la agricultura e industria se generan residuos que de no ser
tratados debidamente se constituyen en contaminantes para los recursos acuáticos y el suelo.
Como un compromiso con la población y el medio ambiente AITA Nicaragua S.A se ha propuesto el
diseño, construcción y puesta en marcha de sistemas de tratamiento de aguas residuales que utiliza un
Sistema de tratamiento anaeróbico patentado por la empresa AITA S.C de México bajo título de patente
290550.
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CONCEPTO DE SANEAMIENTO (MANEJO AMBIENTAL)
Es un conjunto de medidas dirigidas a controlar, reducir o eliminar la contaminación para lograr una mejor calidad de vida para todo el entorno En las actividades humanas de una vivienda se están consumiendo entre 100 y 150 litros de agua por persona por día, de los cuales el 80% se constituyen en agua contaminada. En las actividades productivas se pueden estimar los siguientes consumos de agua: Beneficiado húmedo de café por 550 libras café cereza: 200-3,000 litros agua. Matanza de una res por día. 500-2,000 litros agua.
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La Dotación de aguas para el cálculo de diseño de la planta de
tratamiento:
De acuerdo a la guía técnica de INAA para la ciudad de Managua se estima
que en las urbanizaciónes se provee por vivienda 140 litros de agua por
persona. Para un promedio de 6 habitantes por vivienda.
De la cantidad utilizada el 80% sale como agua residual o sea 700 litros por
casa aproximadamente.
En las otras ciudades y poblaciones de Nicaragua se calcula por el número de
habitantes
LAS AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS Y SU TRATAMIENTO
Características de Aguas Residuales Domésticas
Las aguas residuales domésticas son la suma de toda el agua que usamos en la casa. Estas vienen
contaminadas principalmente con jabón, grasas y aceites provenientes del lavado de trastes y ropa, el uso del
servicio higiénico y baños. Al salir de la casa el agua debe de ser conducida a una planta de tratamiento de
aguas residuales en donde se eliminará la contaminación para descargar agua limpia a los arroyos, ríos o
suelos.
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LAS AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS Y SU TRATAMIENTO
Los límites máximos permisibles de contaminantes para descargas de aguas residuales al cuerpo receptor
están establecidos por el decreto 33-95 , los límites varían según la clasificación de cuerpo y receptor y por el
reuso que se le pueda dar efluente.
Límites máximos permisibles
de contaminantes comunes
Contaminante Descarga a un cuerpo receptor
Grasas y Aceites 20 mg/lt.
Sólidos Suspendidos Totales 100 mg/lt.
Demanda Bioquímica de Oxígeno Total 10-110 mg/lt.
Sólidos sedimentos 1.0 mg/lt.
Demanda Química de Oxigeno 20-220 mg/lt.
PH rango 6-9
Coliformes Fecales 1000/100ml
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AGUAS RESIDUALES DE
MATADEROS
El principal contaminante disuelto en las aguas residuales de los rastros es
la sangre, con una demanda química de oxigeno de 375 000 mg/L DQO
(Tritt and Schuchardt, 1992).
Características promedio de las aguas residuales generadas en los rastros.
4000 – 12000
1200 – 7000
300 – 2500
100 – 600
200 - 750
6.8 – 7.8
Demanda química de oxigeno
Demanda biológica de oxigeno
Solidos suspendidos totales
Grasas
Nitrógeno
pH
Concentración (mg/L) Parámetro
Fuente: Jarauta Rovira, 2005.
Las aguas residuales de los rastros son de carga orgánica alta, ricas en
nutrientes biológicos, temperatura relativamente calida, pH neutro y libres de
material toxico.
Normativa ambiental:
Ley general del medio ambiente y los recursos naturales (ley 217) Articulo 60:Los recursos naturales y el medio ambiente son
patrimonio común de la nación y un elemento esencial para el desarrollo sostenible del país.
Norma técnica sobre la calidad del agua y control de descargas. 33-95
pH 6-8
D.B.O5 (mg/lt) 120
D.Q.O (mg/lt) 200
SST (mg/lt) 50
2.2 El Tratamiento de Aguas Residuales
Durante el siglo XIX se desarrollaron los primeros sistemas de tratamiento de aguas residuales,
durante el siglo XX estos sistemas se siguieron desarrollando y actualmente existen diferentes
tecnologías para tratar aguas residuales. La digestión anaerobia es una de estas tecnologías.
Mientras todas las tecnologías de tratamiento de aguas residuales pueden servir cuando son
adecuadamente diseñadas, instaladas y operadas, no todas las tecnologías son apropiadas para
las condiciones económicas y sociales de una comunidad en particular.
El diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales depende del volumen
de aguas residuales a tratarse y la carga orgánica o nivel de contaminación del agua.
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Ai´ta se ha dedicado al cuidado del medio ambiente desarrollando tecnología anaerobia para el tratamiento de aguas residuales.
Tecnología Anaerobia
SISTEMA DE TRATAMIENTO CONVENCIONAL
EFLUENTE SEPARADOR
SOLIDOS
Contenido
estomacal, grasa,
pelo, etc.
Aguas
residuales
LAGUNAS
FACULTATIVAS
SECADO AL
AMBIENTE
Tratamiento obsoleto,
emisión de olores
putrefactos y gases de
efecto invernadero.
SISTEMA PROPUESTO POR AITA.
Materia orgánica compleja
(carbohidratos-proteínas-grasas)
Materia orgánica solubles
(glucosa-aminoácidos-ácidos volátiles)
Ácidos grasos volátiles
Ácido acético H2, CO2
CH4 + CO2
1
2
3
4 4
1. Hidrólisis
2. Fermentación
3. Acetogénesis
4. Metanogénesis
DIGESTION ANAEROBIA
2. Fermentación
3. Acetogénesis
4. Metanogénesis
Fermentación
bacteriana
Bacterias
acetogénicas
Bacterias
metanogénicas
Materia orgánica compleja
(carbohidratos-proteínas-grasas)
Materia orgánica solubles
(glucosa-aminoácidos-ácidos volátiles)
Ácidos grasos volátiles
Ácido acético H2, CO2
CH4 + CO2
1
2
3
4 4
Los sistemas anaerobios representan una solución eficiente
al tratamiento de las aguas residuales de los residuales de la
actividad humana y los rastros o mataderos:
1. Alta eficiencia en la remoción de DQO (materia orgánica).
2. Baja producción de lodos (del 5 al 20% del que produce
un sistema aerobio).
3. Producción de energía renovable en forma de biogás
(metano).
4. No consume energía para aireación.
5. No se utilizan químicos.
6. La biomasa puede permanecer sin alimentarse por largo
periodos de tiempo y no deteriorarse.
. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE TRATAMIENTO
El proceso de tratamiento se lleva a cabo en diferentes fases, sin embargo, es importante tomar en cuenta
que el sistema es como un solo organismo vivo, la buena salud del organismo depende del bienestar de
todas sus partes, ninguna de las partes podrá funcionar bien si las otras partes no están bien; todas las
tareas de operación y mantenimiento son importantes, las partes grande e importantes del sistema no
funcionarán bien sin el buen mantenimiento de las partes pequeñas.
Figura :
Sistema de Tratamiento de Aguas
Residuales Ai’ta.
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REACTORES ANAEROBIOS
UNIDAD DE DESBASTE Y
DESARENADOR
CIENEGA CONSTRUIDA
GAS
CÁRCAMO
DE BOMBEO
TANQUE
DISTRIBUIDOR
TANQUE
DE LODOS
FIGURA 3.1: DIAGRAMA DE FLUJO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES MOSTRANDO LAS PRINCIPALES ETAPAS DEL PROCESO.
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NACIONAL
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C Antecedentes
A finales de los 60 comienza a desarrollarse con mayor interés los sistemas anaerobios como el manto de lodos y el UASB.
Estos dos sistemas se combinaron para lograr un mayor porcentaje de remoción y como consecuencia una mayor eficiencia.
Hibridación
APLICACIÓN E INVESTIGACIÓN de TECNOLOGÍAS
APROPIADAS DE NICARAGUA S.A
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Como se puede observar en el cuadro, la combinación de tecnologías son necesarias para el cumplimiento de la normativa. AITA ha tomado en cuenta esa situación y por eso es que tiene un sistema combinado que incluye: Tratamiento primario. (caja derivadora, desarenador). Tratamiento secundario. (RAHFA). Tratamiento terciario. (Ciénaga artificial).
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C Reactor Anaerobio Híbrido de Flujo Ascendente
El reactor híbrido acepta mayor carga de materia orgánica, puede seguir funcionando con fluctuaciones de concentración y volumen.
R A H F A
El sistema alcanza un porcentaje de remoción del 80%. Los tiempos de retención (TRH) variarán de acuerdo a la concentración de materia orgánica. Por cada kilogramo de DQO removida se producen 0.3 m3 de biogás .
El sistema Ai´ta no requiere elementos electromecánicos, no exige aplicación de compuestos químicos y/o bacteriales.
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C
El sistema se adecúa a cualquier cantidad de habitantes pudiendo incrementarse la capacidad dependiendo del crecimiento poblacional
Bajo costo de operación y de mantenimiento (no requiere personal altamente calificado)
Ventajas:
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C
Generación de combustible en forma de biogás que puede ser utilizada para la producción de energía eléctrica, reduciendo las emisiones provenientes del uso de combustibles fósiles.
No produce ningún olor durante el proceso de tratamiento
Baja producción de lodos, que además pueden ser utilizados como mejoradores de suelos
Ventajas:
Ai´ta surge en 1995, ofreciendo servicios técnicos ambientales para mejorar la calidad de vida de los mexicanos. Con soluciones prácticas y eficientes para un gran número de entornos.
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C Experiencia:
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C Experiencia
Preocupados por ofrecer servicios de alta calidad, es por eso que nuestro sistema de tratamientos de aguas residuales está certificado.
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C Aguas Residuales Provenientes de :
o Municipales
Poblaciones rurales Parques Jardines
o Fraccionamientos
Áreas recreativas Desarrollos de viviendas de interés social Zonas residenciales
o Varios
Hoteles Museos Escuelas Estaciones de servicio, etc. Rastros Industria Alimenticia( Beneficios de café , Ingenios, Alimentos enlatados)
Ubicación: Miacatlán, Morelos.
Ubicación: Fracc. Reencuentro, Aguascalientes.
N U E S T R A S P L A N T A S Gobernadores
Habitantes: 8,000 Reactores: 4x125 m3
Fraccionamiento
Ubicación: Gobernadores, Tabasco.
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C
N U E S T R A S P L A N T A S
Villafloresta Ubicación: Centro ,Tabasco.
Habitantes: 1,500 Reactores: 2x180 m3
Fraccionamiento ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C
N U E S T R A S P L A N T A S
El Espinal
Municipales
Ubicación: El Espinal, Ver.
Habitantes: 500 Reactores: 3x130 m3
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C
N U E S T R A S P L A N T A S
Privanzas Ubicación: Cd. Del Carmen, Campeche.
Fraccionamiento
Habitantes: 355 Reactores: 1x60 m3
Privanzas
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C
N U E S T R A S P L A N T A S
Ciudad del Carmen Ubicación: Cd. Del Carmen, Campeche.
Tratamiento Integral Rastro:
Reactores: 2x75 m3
Volumen de agua tratada:50 m3/día
Rastro Municipal
Subproducto: Composta.
Ubicación: San Rafael, Veracruz.
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C
N U E S T R A S P L A N T A S
Jilotepec
Habitantes: 1200 Reactores: 2x 90 m3
Ubicación: Jilotepec, Asientos, Ags.
Municipales
N U E S T R A S P L A N T A S
Tapias Viejas
Habitantes: 1 200 Reactores: 2x90 m3
Ubicación: Jesús María, Aguascalientes.
Municipales
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C
N U E S T R A S P L A N T A S
Habitantes: 2 100 Reactores: 2x125 m3
Ubicación: Calvillo , Aguascalientes. El Salitre
Municipales
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C Diagrama de proceso
Entra de las aguas residuales a la planta:
UNIDAD DE DESBASTE
Entrada
Compuerta Desarenador
Rejilla
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C UNIDAD DE DESBASTE
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C CÁRCAMO DE BOMBEO
Entrada al cárcamo de bombeo:
Bomba sumergible Tubo de alimentación
Entrada Rejilla de seguridad
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C CÁRCAMO DE BOMBEO
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C TANQUE DISTRIBUIDOR
Las aguas residuales son bombeadas desde el cárcamo al tanque distribuidor.
Tubo alimentador Tubo distribuidor
Tanque distribuidor
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C TANQUE DISTRIBUIDOR
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C REACTOR RAHFA
Desde el tanque distribuidor las aguas son llevadas al reactor
3.5 GASÓMETRO
La digestión anaerobia produce como un
subproducto de la descontaminación, gas
metano o biogás; este gas puede ser
almacenado y aprovechado para cocinar,
alumbrar o mover una máquina o
generador, o simplemente ser
quemado para evitar su liberación a la
atmosfera..
De la parte superior del reactor corre un
tubo hacia el gasómetro, el gasómetro es
una campana metálica flotando en un
anillo de agua, su función es la de
almacenar temporalmente el biogas
producido. Al entrar gas al gasómetro la
campana de gas empieza a subirse, al
consumir el gas almacenado la campana
baja.
Figura 3.5: Gasómetro
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CORTE DEPOSITO DE GAS
CAMPANA
METÁLICA
REGISTRO
TUBO QUE CONDUCE
EL GAS HASTA EL
GASOMETRO
AGUA
Figura 3.5.1: Diagrama Esquemático del Gasómetro.
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ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C TANQUE DE SECADO DE LODOS
Tanque de lixiviados
Tanque de secado de lodos
ASOCIACIÓN PARA INVESTIGACIÓN EN
TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C Tratamiento Terciario:
Como tratamiento complementario se propone un humedal artificial (ciénega) con plantas propias de la zona, que refuerza la remoción de nutrientes como Fósforo y Nitrógeno.
GENERADOR ELECTRICO A BIOGAS
60Kwh – 40% de eficiencia
MOPESA. Toluca, Estado de México.
ENERGIA PROVENIENTE DE LAS AGUAS
RESIDUALES
El metano se obtiene a partir de diferentes compuestos orgánicos
(carbohidratos, proteínas y grasas), este se forma en conjunto con dióxido
de carbono en proporción 2:1 aproximadamente, entre otros gases. Esta
mezcla gaseosa producida por la biodegradación anaerobia de la materia
orgánica es la que se denomina biogás.
AGROINDUSTRIA DIGESTION
ANAEROBIA AGUAS
RESIDUALES
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
BIOMASA
RASTRO MUNICIPAL DE CIUDAD DEL CARMEN,
CAMPECHE
Capacidad de matanza de 50 cerdos y 50 reses por día
Temporada alta 40 cerdos y 30 reses por día
RASTRO MUNICIPAL
DE CIUDAD DEL CARMEN
Aguas residuales 50 a 60 m3/día
Contenido ruminal 1500 kg/día
Sangre 450 L/día
Desperdicios de matanza 1 m3
Entrada
Corrales
Inspeccionado
Pesado
Sala de matanza
Sacrificio
Desangrado
Descuerado
Depilado
Eviscerado
Corte en canal
Pesado
Salida
Aguas residuales
Contenido ruminal
Sangre
Desperdicios de
Matanza
Contenedor
Reactor
Anaerobio
Biogás
Pila de
Composteo
Horno
Secador
Composta
Harina de sangre
Ciénega
Construid
a
Descarga
Abono orgánico
SISTEMA DE TRATAMIENTO APLICADO
REACTORES ANAEROBIOS HIBRIDOS DE 75 m3
50 m3/día
12gr/L DQO
VCO 4Kg DQO/m3-día
TRH 3 días
ALIMENTACION
CIENEGA CONSTRUIDA 315 m3
50 m3/día
2.4gr/L DQO
VCO 0.4kg DQO/m2-día
TRH 2 días
ALIMENTACION
AREA DE COMPOSTAJE, HORNO SECADOR Y GASOMETRO
Aguas residuales
Contenido ruminal
Sangre
Desperdicios de
Matanza
Contenedor
Reactor
Anaerobio
Biogás
Pila de
Composteo
Horno
Secador
Composta
Harina de sangre
Ciénega
Construid
a
Descarga
Abono orgánico
40m3/día
500kg/día
89.75kg SST
23.1kg NT
250.2kg DQO
500kg/día
100lt/día
20kg/día
14.5kg NT
22.2kg SST
36.4kg DQO
6.48kg NT
0.46kg SST
8.64kg DQO
106.8m3/día Biogás
COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA DURANTE EL
PERIODO DE EVALUACION
20 CERDOS
10 RESES
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Entrada al sistema de tratamiento
38.07 24.46 FT-mg/L
823.9 577.5 NT-mg/L
398.5 227.26 GyA-mg/L
12960 6256 DQO-mg/L
7200 2243.884 SST-mg/L
40 16.7 Ssed-ml/L
29.9 28.438 T°C
7.54 7.416 pH
VALOR
PUNTA PROMEDIO UNIDAD 40 m3/día
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Aguas residuales
Contenido ruminal
Sangre
Desperdicios de
Matanza
Contenedor
Reactor
Anaerobio
Biogás
Pila de
Composte
o
Secador
Composta
Harina de
sangre
Ciénega
Construid
a
Descarga
Abono
orgánico Pre
Compostaje
Generación
de energía
Energía eléctrica Energía calorífica
RASTRO MUNICIPAL
O FRIGORIFICO
(100 m3/día)
RASTRO AUTOSUFICIENTE EN ENERGIA
GENERACION DE ENERGIA
Flujo de biogás = (Flujo de agua) X (Carga orgánica) X (Eficiencia) X (Coeficiente)
Flujo de agua= 1.16 L/seg= 100 m3/día
Carga orgánica= 6000 mg/L DQO= 6 Kg/m3
Eficiencia= 80%
Coeficiente=0.5m3 biogás/Kg DQOremovido
Flujo de biogás= 240m3 biogás/día
Energía eléctrica= (Flujo de biogás) X (Energía contenida) X (Eficiencia del generador)
Flujo de biogás= 20m3/hr
Energía contenida 60% de CH4 = 6Kwhr/m3
Eficiencia= 40%
Energía eléctrica= 48 Kwhr o 48 KVA
EL RASTRO MUNICIPAL CIUDAD DEL CARMEN
CUBRE SU DEMANDA ENERGETICA CON 30KVA
C O N T A C T O
Oficina Central
Melchor Ocampo N° 117
Xico, Veracruz ,México
C.P. 91240
Fax/Tel. 01228130659
Visítenos en: www.aitasc.com.mx
Nicaragua.
Mirador Santo Domingo casa No. 85.
Colegio Hispano Nicaragüense 2 c. abajo.
Teléfono: 505 84305015.
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TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C