Galicia, Spain

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Bacău,Romania

Twinning project - RO/2006/IB/EN06 - Romania -North East Region

Twinning Project PHARE RO/06/IB/EN/06

Romania – North Eastern Region

TRATAMIENTO BIOLÓGICO ANAEROBIODE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS

PROCESOS DE BIOMETANIZACIÓNEnrique López

ÍNDICE

1. CONCEPTOS GENERALES

2. TIPOS DE BIOMETANIZACIÓN

3. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO

4. ESTUDIO DE UNA PLANTA TIPO

5. BALANCE DE MASAS

ÍNDICE

1. CONCEPTOS GENERALES

CONCEPTOS GENERALES

» Transformación biológica en ausencia de oxígeno de compuestos orgánicos complejos procedentes de RSU, en materia orgánica biodegradada, metano y dióxido de carbono

MATERIA ORGÁNICA

+ H2O + NUTRIENTES (N / P)+ BACTERIAS

BACTERIASNUEVAS

+ CO2 + CH4 + NH3 + H2S

ausencia O2

CONCEPTOS GENERALES

» En el proceso tradicional se ubica entre el proceso de separación de envases ligeros y el proceso de compostaje aerobio.

» Se confirma como una alternativa fomentada en el Plan Nacional de Residuos Urbanos que tiene como objetivo la reducción de la cantidad de residuos con depósito final en vertedero (RD 1481/2001) , mediante la valorización por digestión anaerobia y posterior compostaje.

CONCEPTOS GENERALES

» Reduce el volumen de los residuos y estabiliza la actividad biológica de los RSU

» Genera un biogas mezcla de CH4 y CO2susceptible de ser valorizado en una instalación de combustión

» Reduce el tiempo de estabilización de los RSU durante la fermentación frente al compostaje aerobio al aire libre

Ventajas

CONCEPTOS GENERALES

» Producción de NH3 y H2S junto con el metano, que hacen necesario una etapa de eliminación para su valorización.

» Precisa de una etapa de maduración aerobia posterior que convierta el material digerido en una verdadera enmienda orgánica, con la formación y fijación de nitratos (NO3)

» Elevados costes de inversión frente a los procesos tradicionales de compostaje

Inconvenientes

Lípidos Polisacáridos Proteínas

Ácidos Grasos

Monosacáridos Aminoácidos

Ácido acético

H2 + CO2

CH4 + CO2 + NH3 + H2S

HIDRÓLISIS

ACIDOGÉNESIS

METANOGÉNESIS

FASES DE LA BIODIGESTIÓN

ÍNDICE

1. CONCEPTOS GENERALES

2. TIPOS DE BIOMETANIZACIÓN

» ALTA CARGA DE CONCENTRACIÓN DE SÓLIDOS VÍA SECA

– % de Sólidos totales < 30%– % de Diluyente (agua) > 70%

» BAJA CARGA DE CONCENTRACIÓN DE SÓLIDOS VÍA HÚMEDA

– % de Sólidos totales < 10%– % de Diluyente (agua) > 90%

TIPOS DE BIOMETANIZACIÓN

CARACTERÍSTICA ud VÍA SECA VÍA HÚMEDA

% Sólidos Totales % < 30% < 10%

Tasa de carga SVB kg/m3

dia 6 a 7 0,6 a 1,6

Tiempo de Retención Hidráulico (días) días 14<TRH<2

114<TRH<2

1Tasa máxima de generación de gas (TRH= 21 días) Nm3/t 130 110

Producción de gas Nm3 450 – 500 Nm3/t SV entrada

Temperatura de operación proceso mesófilo º C 35º 35º

Temperatura de operaciónproceso termófilo º C 55º 55º

pH 6.5 a 7,5 6.5 a 7,5

Parámetros de Operación

Curva característica de un digestor

130

10

110

2010

TRH (días)

Nm

3 /t R

SU

ent

rant

e

Curva teórica de producción de biogas

vía secavía húmeda

ÍNDICE

1. CONCEPTOS GENERALES

2. TIPOS DE BIOMETANIZACIÓN

3. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO

DIAGRAMA DE PROCESO VÍA SECA

ENTRADA

RSU

SISTEMAS BALÍSTICOS

CRIBA VIBRANTE

TRITURACIÓN

DIGESTIÓN ANAEROBIA

DESHIDRATACIÓN

COMPOSTAJE

PRENSAS

TAMICES

CENTRÍFUGAS

PRETRATAMIENTO SECO

ASPIRACIÓN DE FILM

TRÓMEL

SEPARACIÓN MAGNÉTICA

GAS

DIAGRAMA DE PROCESO VÍA HÚMEDA

ENTRADARSU

SISTEMAS BALÍSTICOS

CRIBAS VIBRANTES

ASPIRACIÓN DE FILM

PULPERS

DESARENADOR

TAMICES

DIGESTOR CENTRÍFUGAS COMPOSTAJE

PRETRATAMIENTO SECOPRETRATAMIENTO

HÚMEDO

DESHIDRATACIÓN

SEPARACIÓNMAGNÉTICA

GAS

ÍNDICE

1. CONCEPTOS GENERALES

2. TIPOS DE BIOMETANIZACIÓN

3. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO

4. ESTUDIO DE UNA PLANTA TIPO

ÁREA DE GAS

ÁREA DE VALORIZACIÓN DE

GAS

ÁREA DE DIGESTIÓN

ÁREA DE RECEPCIÓN

ÁREA DE COMPOSTAJE

ÁREA DE PRETRATAMIENTO

ÁREA DE DESODORIZACIÓN

ÁREA DE PRETRATAMIENTO

CASO DE ESTUDIO: VÍA HÚMEDA

PRETRATAMIENTO

Objetivos

» Eliminar los elementos inertes no biodegradables quepueden dificultar el proceso de digestión anaerobiadebido a la diferencia de densidad respecto a la mezclaRSU-Agua, formando interfases que se acumulan en eldigestor

– Inertes pesados: arenas, vidrios, cerámicos– Inertes ligeros: plásticos

» Utiliza principios mecánicos de separación: Diferencias dedensidad (elementos balísticos, flotadores), granulometría(trómeles, cribas vibrantes, tamices)

TIPOS DE PRETRATAMIENTO

Pretratamiento Seco

Aplicado a caudales de RSU sin mezclar con diluyente,con una humedad entre 40- 50%Es apto para la digestión en vía seca y vía húmedaantes de la mezcla con el diluyente

Pretratamiento Húmedo

Aplicado a caudales de RSU mezclados con diluyente.con una concentración de sólidos totales inferior al 10%Es apto para la vía húmeda en una etapa de separaciónposterior a la mezcla con el agua de proceso

PRETRATAMIENTO VÍA HÚMEDA

Origen Hundido de trómel de la planta de clasificación

Granulometría < 80 ó 90 mm

Composición del residuo

Materia orgánica, plásticos, metales, maderas, textiles, papel y cartón, fracción verde

Humedad En torno a 50%

ENTRADA A PROCESO

CINTA BALÍSTICA

PRETRATAMIENTO VÍA HÚMEDA

CINTA BALÍSTICA

RECHAZOPESADO – RODANTE

Envases de plástico y cartónOrgánico voluminoso

ORGÁNICOPLANO - LIGERO

Orgánico ligeroPapel-CartónPlástico film

CRIBA

PRETRATAMIENTO VÍA HÚMEDA

CRIBA VIBRANTE DE MALLA

HUNDIDORECHAZO

Arenas, cerámicos, vidriosPilas, agujas

ORGÁNICO ABIOMETANIZACIÓN

malla de la criba de 12 a 20 mm

CINTA BALÍSTICA Y CRIBA

Rechazo CribaInertes pesados finos

Recazo cinta balísticaInertes rodantes

PULPER

PRETRATAMIENTO VÍA HÚMEDA

PULPER

Aportación de agua de proceso y mezcla forzada con los RSU con agitación mecánica de acción trituradora

Origen Pretratamiento seco

Granulometría salida hacia digestión

< 40 mm

% MS salida En torno a 10%

TRAMPA DE ARENA

PRETRATAMIENTO VÍA HÚMEDA

TRAMPA DE ARENA/SEPARADOR DE ARENAS

Separación por decantación (inertes pesados) y flotabilidad (ligeros)

TRAMPA DE ARENA/SEPARADOR DE ARENAS

Rechazo pretratamiento húmedo: Flotantes y pesados

BOMBEO A DIGESTIÓN

PRETRATAMIENTO VÍA HÚMEDA

BOMBEO A DIGESTIÓN

Bombas de carga, recirculación y extracción

ÁREA DE DIGESTIÓN

CASO DE ESTUDIO: VÍA SECA

A COMPOSTAJE

LIXIVIADOS

Tecnología Vía Seca

Grupo de bombeo

Digestor

PrensaTamiz

Centrífuga

Gasómetro

Antorcha

Red de GN

Generacióneléctrica

Caldera

A COMPOSTAJE

LIXIVIADOS

Tecnología Vía Seca

DIGESTIÓN

DIGESTOR

» Material metálico o de hormigón armado

» Aislamiento térmico exterior para reducir la transmisión de calor con el ambiente y mantener la fase mesófila o termófila

A COMPOSTAJE

LIXIVIADOS

Tecnología Vía Seca

DESHIDRATACIÓN

CENTRÍFUGA DECANTADORA

Entrada material digerido11 – 20 % materia seca

Salida material deshidratado25 – 35 % materia seca

ÁREA DE COMPOSTAJE

COMPOSTAJE

Material digerido y deshidratado para mezcla con material estructurante

AFINO

ÁREA DE VALORIZACIÓN DE GAS

A COMPOSTAJE

LIXIVIADOS

Tecnología Vía Seca

LÍNEA DE GAS

Gasómetro Antorcha

VALORIZACIÓN DEL BIOGAS

VALORIZACIÓN DEL BIOGAS

GRUPOSMOTOGENERADORES

- POTENCIA ELÉCTRICAdesde 350 a 2.500 kW /ud

- APROVECHAMIENTO ELÉCTRICO EN ALTERNADOR ACOPLADO

Re= 40%

- APROVECHAMIENTO TÉRMICO EN GASES DE ESCAPE Y CIRCUITO DE ALTA

TEMPERATURA DEL MOTOR

Rt = 45%

Parámetro Valor de diseño según tecnólogo y constructor

Capacidad de la Planta (entrada a línea de pretratamiento)

218.000 t/año de residuos

Capacidad de digestión 161.000 t/año de residuos

Tasa máxima de carga orgánica (kg SV/ m3 volumen útil y día)

7,1 – 9

Periodo de funcionamiento 365 días/año, 24h/día

Temperatura optima de fermentación 40 ºC

Tiempo de permanencia 21 días

Producción de biogas 127 m3/t de residuo entrante

Producción nominal de biogas 20.447.000 Nm3/año

Gasto especifico de biogas en caldera 7-10 Nm3 /t de residuo entrante

Tasa de producción de biogas (Nm3 / t SV entrante)

445

Contenido medio de metano en biogas 55%

PCI medio biogas 5,5 kwh / Nm3

Producción de Digesto 110.542 t / año

Exceso de agua proceso a depurar 53.452 t/año

Turno de alimentación a digestores y funcionamiento de caldera

21 horas/día, 299 días/año

Características Biogás de Las Dehesas

Caudal de Producción

Mínimo 280 Nm3/h

Máximo 2.000 Nm3/h

Presión de llegada

Mínima 40 mbar

Máxima 250 mbar

Contenido en Metano (CH4)

Mínimo 50 % v

Medio 55 % v

Máximo 75 % v

Contenido en Oxígeno (O2)

Máximo 0,1 % v

Contenido en Nitrógeno (N2) Máximo

0,5 % v

Contenido en H2 S Máximo 3.000 ppmv

Contenido en Amoníaco Maxim 1,2 mg/m3

Contenido en Siloxanos máximo 10 mg/m3

ÍNDICE

1. CONCEPTOS GENERALES

2. TIPOS DE BIOMETANIZACIÓN

3. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO

4. ESTUDIO DE UNA PLANTA TIPO

5. BALANCE DE MASAS

BALANCE DE MASAS

(datos en toneladas)

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