El reactor anaeróbico IC es una tecnología de tratamiento anaeróbico de tercera{0}}generación altamente eficiente. Su núcleo radica en lograr una alta carga volumétrica, una fuerte resistencia a los golpes y un efluente estable a través de un sistema de circulación interna. Se utiliza ampliamente en el tratamiento de aguas residuales orgánicas de alta-concentración de industrias como la cerveza, el almidón, la fabricación de papel y la farmacéutica.
El reactor anaeróbico IC (Circulación Interna) es un reactor anaeróbico de alta-generación-de alta eficiencia desarrollado por la empresa holandesa PAQUES a mediados-de los años 1980 con base en la UASB. Combina la estructura en serie de dos UASB y un mecanismo de circulación interna autoimpulsado, lo que mejora significativamente la eficiencia de transferencia de masa y la capacidad de eliminación de materia orgánica, y tiene ventajas sobresalientes en el tratamiento de aguas residuales industriales.
Descripción general del principio básico
El funcionamiento de la torre IC se basa en el mecanismo de "circulación interna": el agua residual ingresa al fondo y se mezcla con lodo granular, donde se degrada en la primera cámara de reacción para producir una gran cantidad de biogás; el biogás transporta el líquido mezclado por el tubo ascendente hasta el separador de gas-líquido superior, donde el gas se descarga y el líquido regresa al fondo a través de la línea de retorno, formando una circulación interna continua. Este proceso intensifica la transferencia de masa y mejora la eficiencia de la reacción.
En el reactor IC, la generación y separación de biogás se produce de la siguiente manera:
Generación de biogás: En la primera y segunda cámaras de reacción del reactor, los microorganismos anaeróbicos descomponen la materia orgánica para producir biogás (principalmente metano y dióxido de carbono) y líquido de reacción. A medida que el biogás asciende, eleva el líquido mezclado en la primera cámara de reacción hasta el separador de gas-líquido superior del reactor.
Separación de gas-líquido: después de ingresar al separador de gas-líquido, el biogás, debido a la diferencia de densidad entre el gas y el líquido, se mueve hacia arriba, mientras que el líquido de reacción fluye hacia abajo. El separador de gas-líquido está diseñado con una campana de recolección de gas y una tubería de descarga de biogás. El biogás se separa y entra al separador de gas-líquido a través de la tubería de recolección de gas y, finalmente, se descarga a través de la tubería de descarga de biogás superior.
Retorno de líquido: el líquido de reacción separado fluye desde el fondo del separador de líquido-gas y vuelve-a la parte inferior del reactor para participar en el proceso de reacción anaeróbico posterior.
Tabla de parámetros del reactor anaeróbico IC
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Dimensión del parámetro |
Valores/características típicas del reactor anaeróbico IC |
Referencia de comparación (por ejemplo, UASB) |
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Carga de volumen |
15–30 kgDQO/(m³·d), hasta 35–50 kgDQO/(m³·d) con cargas elevadas |
La UASB es generalmente de 5 a 10 kg DQO/(m³·d) |
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Tiempo de retención hidráulica (HRT) |
2 a 6 horas (dependiendo de la calidad del agua) |
La UASB normalmente requiere de 10 a 24 horas |
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BACALAO Tasa de eliminación |
75%–80% o más (dependiendo de la concentración del afluente) |
Ligeramente más alto en condiciones similares pero con operación más estable en UASB |
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Flujo de circulación interna |
Califique 2 a 3 veces el afluente (para concentraciones bajas), hasta 10 a 20 veces (para concentraciones altas) |
Se requiere circulación de bomba externa, con mayor consumo de energía. |
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Velocidad de flujo ascendente |
Hasta 16 a 20 veces más que la UASB |
Menor en UASB ordinario |
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Relación de altura-a-diámetro |
Generalmente de 4 a 8, con una altura de hasta 20 m. |
Generalmente más corto y ancho, ocupando más espacio. |
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Rango de control de pH |
Recomendado entre 6,5 y 7,5 para personas influyentes |
La desviación de este rango afecta la actividad de las bacterias metanogénicas. |
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Temperatura de funcionamiento |
A temperatura ambiente (20 a 25 grados) o mesófilo (35 a 38 grados) |
El mesófilo es el modo principal, sensible a la temperatura. |
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Concentración de lodos |
Lodos extremadamente altos, principalmente granulados, la circulación interna favorece la formación. |
Menor concentración, propensa a perderse. |
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Área del piso |
Sólo 1/4–1/3 de UASB |
Ocupa más espacio |
Escenarios de aplicación del reactor anaeróbico IC.
Tratamiento de aguas residuales en la industria cervecera y de bebidas.
El reactor anaeróbico IC funciona bien en el tratamiento de aguas residuales de la producción de cerveza y bebidas. Puede manejar aguas residuales del macerado y fermentación de la cerveza. A través de cámaras de reacción de dos-etapas, degrada sustancias orgánicas como azúcares y proteínas, logrando una tasa de eliminación de DQO del 85% al 90%. Además, el biogás recuperado se puede utilizar para calentar calderas, lo que reduce los costes energéticos.
Tratamiento de aguas residuales en el procesamiento de almidón y lácteos.
En la industria de procesamiento de almidón y lácteos, el reactor anaeróbico IC puede manejar aguas residuales de la producción de almidón de maíz y suero (rico en lactosa y proteínas). Al diluir sólidos suspendidos (SS) de alta-concentración a través de la circulación interna, puede evitar la acumulación de lodos y tiene una tasa de carga volumétrica de hasta 20-30 kg DQO/m³·d.
Tratamiento de aguas residuales en el procesamiento de carnes y frutas/verduras.
El reactor anaeróbico IC también es adecuado para tratar aguas residuales del sacrificio de carne (que contienen grasa y sangre) y del encurtido de frutas y verduras (con alto contenido de sal). Puede degradar eficazmente sustancias orgánicas complejas en estas aguas residuales, mejorando la eficiencia del tratamiento.
Tratamiento de aguas residuales en la industria papelera y de celulosa.
El licor negro de la fabricación de papel y las aguas residuales de la pulpa contienen lignina, celulosa y otras sustancias refractarias, y los métodos de tratamiento tradicionales tienen baja eficiencia. El reactor anaeróbico IC funciona a altas temperaturas (55-65 grados) para mejorar la degradación, reduciendo la DQO a menos de 500 mg/L después del tratamiento. El agua tratada se puede reutilizar en la producción.
Tratamiento de aguas residuales en la industria química.
El reactor anaeróbico IC es adecuado para el tratamiento de aguas residuales orgánicas de la industria química, como puré de residuos de destilación de alcohol y aguas residuales de fermentación de ácido cítrico. Estas aguas residuales contienen altas concentraciones de sustancias orgánicas y el reactor anaeróbico IC puede degradarlas de manera eficiente, cumpliendo con los estándares de descarga ambiental.
Tratamiento de aguas residuales en galvanoplastia, teñido y lixiviados de vertedero.
Para galvanoplastia y teñido de aguas residuales y lixiviados de vertederos, el reactor anaeróbico IC a menudo adopta el proceso combinado IC + nitrificación corta-, logrando una tasa de eliminación de nitrógeno de más del 90 %. Este proceso combinado puede eliminar eficazmente el nitrógeno, el fósforo y otros contaminantes de las aguas residuales, mejorando la eficiencia del tratamiento.
Características del reactor anaeróbico IC
El reactor anaeróbico IC tiene una alta concentración de lodos y una gran cantidad de microorganismos. También cuenta con circulación interna, lo que garantiza una buena transferencia de masa. La tasa de carga orgánica del afluente puede ser hasta tres veces mayor. Generalmente, la tasa de carga volumétrica es de 10 a 18 kg DQO/m³/d, y para algunas marcas puede ser incluso mayor.
La tasa de carga volumétrica del reactor IC es aproximadamente tres veces mayor que la del reactor UASB convencional, y su volumen es aproximadamente una-cuarta parte del del reactor convencional. Por lo tanto, ocupa menos espacio y es muy adecuado para empresas industriales y mineras con disponibilidad limitada de terreno.
El reactor IC puede diluir automáticamente el influente mediante circulación interna, manteniendo efectivamente la estabilidad de la concentración del influente en la primera cámara de reacción.
El impacto de la temperatura en la digestión anaeróbica radica principalmente en su efecto sobre la velocidad de digestión. Debido a la gran cantidad de microorganismos en el reactor IC, la influencia de la temperatura en la digestión anaeróbica ya no es prominente ni severa. Generalmente, la digestión anaeróbica en el reactor IC se puede llevar a cabo a temperaturas normales (20 a 25 grados), lo que reduce la dificultad de mantener la temperatura de digestión y ahorra energía.
El reflujo en los reactores anaeróbicos convencionales se consigue mediante presurización externa, mientras que el reactor IC utiliza el biogás que genera como fuerza de elevación para conseguir la circulación interna del líquido mezclado, eliminando la necesidad de una bomba para forzar la circulación y ahorrando consumo energético.
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