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.

3

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.

5

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.

6

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

7

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.

10

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

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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

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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).

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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.

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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:

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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.

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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

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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

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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

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TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C

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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.

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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

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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

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TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C

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TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C Diagrama de proceso

Entra de las aguas residuales a la planta:

UNIDAD DE DESBASTE

Entrada

Compuerta Desarenador

Rejilla

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TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C UNIDAD DE DESBASTE

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TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C CÁRCAMO DE BOMBEO

Entrada al cárcamo de bombeo:

Bomba sumergible Tubo de alimentación

Entrada Rejilla de seguridad

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TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C CÁRCAMO DE BOMBEO

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TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C TANQUE DISTRIBUIDOR

Las aguas residuales son bombeadas desde el cárcamo al tanque distribuidor.

Tubo alimentador Tubo distribuidor

Tanque distribuidor

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TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C TANQUE DISTRIBUIDOR

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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

41

CORTE DEPOSITO DE GAS

CAMPANA

METÁLICA

REGISTRO

TUBO QUE CONDUCE

EL GAS HASTA EL

GASOMETRO

AGUA

Figura 3.5.1: Diagrama Esquemático del Gasómetro.

42

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TECNOLOGÍAS APROPIADAS, S.C TANQUE DE SECADO DE LODOS

Tanque de lixiviados

Tanque de secado de lodos

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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

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Nicaragua.

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