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Comparación de Metodologías en la obtención de un lodo anaerobio termofílico de EDAR

Á. de la Rubia, T. Forster, V. Riau, M. Pérez

III Jornadas Técnicas de Gestión de Sistemas de Saneamiento de Aguas Residuales

Tratamiento y Valorización de lodos

Barcelona, octubre 2007

http://www.uca.es/

INTRODUCCIÓN. JUSTIFICACIÓN DEL

TRABAJO

METODOLOGÍA

RESULTADOS CONCLUSIONES

Obtención de un lodo anaerobio termofílico de EDAREsquema de la exposición

0500

10001500200025003000

0 10 20 30 40

tiempo, días

mg

AcH

/l

AGV (mg AcH)

III Jornadas Técnicas de Gestión de Sistemas de Saneamiento de Aguas Residuales. Tratamiento y Valorización de lodos

Materia OrgánicaAusencia de Oxígeno

(microorganismos)(microorganismos)

CH4 + CO2 + H2O

Obtención de un lodo anaerobio termofílico de EDARDigestión anaerobia

Acumulación de AGV

Disminución del pH

INHIBICIÓN de Metanógenas

ACIDIFICACIÓN DEL REACTOR


Depuración de vertidos de alta carga orgánica

VINAZAS

VENTAJAS TRATAMIENTO TERMOFÍLICO

APLICACIÓN DE LA DEGRADACIÓN ANAEROBIA APLICACIÓN DE LA DEGRADACIÓN ANAEROBIA TERMOFÍLICA A RSU Y LODOS DE EDARTERMOFÍLICA A RSU Y LODOS DE EDAR

OBJETIVO DE LA LÍNEA DE INVESTIGACIÓN

Obtención de un lodo anaerobio termofílico de EDARJustificación del trabajo


Implantación de la degradación anaerobia termofílica para el tratamiento de lodos de una depuradora convencional(CICYT, PETRI)

PROYECTOS

Baja calidad del efluente termofílico en términos de deshidratabilidad, concentración de AGV

Estabilidad de la degradación anaerobia termofílica de lodos de EDAR frente a distorsiones debidas a cambios de temperatura y a variaciones de carga orgánica (CICYT, PETRI)


RESULTADOS DE INVESTIGACIÓN PREVIOS


ALTERNATIVA TPAD: DIGESTION ANAEROBIA EN FASES DE TEMPERATURA



Gas Collections

Gas Collections

Thermophilic Digester

T = 55 - 60 0C (131 - 140 0F)

Mesophilic Digester

T= 35 -37 0C ( 95 - 98 0F)

Raw SludgeDigestedBiosolidsmixed

mixed

Digestor Termofílico Digestor Mesofílico

Lodo mixtoLodo

digerido

Optimización de la digestión anaerobia en fase secuencial de temperatura de lodos de EDAR (MMA- I+D+I 2006)

PROYECTO

OBJETIVOS1. Investigar la viabilidad de los procesos de digestión anaerobia en fases de

temperatura (termófilo-mesófilo y mesófilo-termófilo secuenciales)

2. Optimizar las condiciones de operación para producir biosólido Clase A

3. Favorecer el tratamiento en términos de eliminación de materia orgánica, producción de biogas, deshidratabilidad del lodo generado, así como en la inactivación de patógenos (Salmonella y Coliformes totales y fecales)

ALTERNATIVA TPAD: DIGESTION ANAEROBIA EN FASES DE TEMPERATURA



ETAPA TERMOFÍLICA�Eliminación de patógenos

� Hidrólisis de complejos orgánicos

� Mejora de la eliminación de sólidos volátiles

� Reducción de espumas

ETAPA MESOFÍLICA� Mejora de la deshidratabilidad del lodo

� Conversión de AGV en metano

� Reducción de olores

� Mejora de la estabilidad del proceso

VENTAJAS DEL SISTEMA TPAD



OBJETIVO INICIAL

OBTENCIÓN DE UN LODO ANAEROBIO TERMOFÍLICO

COMPARAR METODOLOGÍAS PARA LA OBTENCIÓN DE UN LODO DE EDAR TERMOFÍLICO

OBJETIVO GENERAL

Obtención de un lodo anaerobio termofílico de EDARObjetivos


•VOLUMEN DEL REACTOR

175 L 850 L

•FLUJO DESCENDENTE

•CAUDAL DE RECIRCULACIÓN

50 L/h 250 L/h

•TEMPERATURA: MESÓFILO-TERMÓFILO

•ALIMENTACIÓN: FANGOS MIXTOS

Obtención de un lodo anaerobio termofílico de EDARMetodología

•Volumen del reactor 5 L

•Agitación mecánica

•Temperatura: Mesófilo-Termófilo

•Alimentación: Fangos mixtos



AlimentaciónEfluente

Sólidos Totales y VolátilesÁcidos Grasos VolátilesAlcalinidadpHNitrógeno AmoniacalDeshidratabilidadSalmonellaColiformes totales y fecales

Biogas Volumen Composición: CH4,CO2, N2, O2, H2



Transición de condiciones mesofílicas a termofílicas

Obtención de un lodo anaerobio termofílico de EDARResultados y Discusión: Reactor de 175 litros Aumento de temperatura

35 35-43 45 50 50 A 55

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 13 26 39 52 65 78 91 104 117 130 143 156 169

Lbiogas/Ldig·d

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 13 26 39 52 65 78 91 104 117 130 143 156 169

Acético (g/L) Propiónico(g/L) acidez volátil total (g/L)

T (ºC)

Aumentar la temperatura de 35ºC a 43ºC, en incrementos máximos de 2,5ºC.

Elevar la temperatura directamente desde 43ºC hasta 50ºC.

Aumentar la temperatura en incrementos máximos de 2,5ºC, hasta alcanzar los 55ºC.

Protocolo

Obtención de un lodo anaerobio termofílico de EDARResultados y Discusión: Reactor de 175 litros Aumento de temperatura


REACTOR 850

0,0

0,5

1,0

1,5

35 43 45 48 50 55

Temperatura

VCO

(gS

V/L·

d)

0

15

30

45

60

% e

limin

ació

n SV

VCO0 gSV/L·d

% eliminación SV

REACTOR 175

0,0

0,5

1,0

1,5

35 43 45 48 50 55

VCO

(gS

V/L·

d)

0

15

30

45

60

% e

limin

ació

n SV

VCO0 gSV/L·d

% eliminación SV

Obtención de un lodo anaerobio termofílico de EDARResultados y Discusión: Reactor de 850 litros Validación del protocolo


REACTOR 850

0,0

0,2

0,4

0,6

35 43 45 48 50 55Temperatura

Lbiogas/Ldig·d

REACTOR 175

0,0

0,2

0,4

0,6

35 43 45 48 50 55

Lbiogas/Ldig·d



REACTOR 850

0

300

600

900

1200

1500

1800

35 43 45 48 50 55Temperatura

acético (mg/L)

acidez total (mg ácido acético/L)

REACTOR 175

0

1500

3000

4500

6000

7500

35 43 45 48 50 55



0500

10001500200025003000

0 10 20 30 40

tiempo, días

mg

AcH

/l

AGV (mg AcH)

0,000,100,200,300,400,500,60

0 10 20 30 40

tiempo, días

l bio

gas/

l·d

Biogas (l/l·d)

0

11,2

Obtención de un lodo anaerobio termofílico de EDARResultados y Discusión: Reactor de 5 litros Cambio directo de temperatura

Arranque a 35ºC, cambio directo a 55ºC.

5 días sin alimentar, se inicia alimentación controlando AGV y disminuyendo THR.


1. El cambio gradual de temperatura desde 35 hasta 55ºC en 169 días: conlleva un desequilibrio metabólico entre los distintos microorganismos anaerobios, con la consiguiente acumulación de ácidos y disminución en la generación de biogas. La temperatura de 45ºC resulta ser crítica para el proceso y el sistema presenta los más bajos rendimientos depurativos de todo el ensayo. El aumento de temperatura de 45 a 50ºC supone una reactivación del proceso.

2. La aplicación del protocolo de transición mesofílico-termofílico no desestabiliza el sistema y permite operar sin eliminar la alimentación del reactor, alcanzando operación estable en 240 días.

3. El cambio directo de temperatura permite la obtención de un lodo termofílico estable en 40 días, eliminando inicialmente la alimentación y operando posteriormente a bajas VCO.


Obtención de un lodo anaerobio termofílico de EDARConclusiones

Comparación de Metodologías en la obtención de un lodo anaerobio termofílico de EDAR

Á. de la Rubia, T. Forster, V. Riau, M. Pérez

III Jornadas Técnicas de Gestión de Sistemas de Saneamiento de Aguas Residuales

Tratamiento y Valorización de lodos

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