sistemas de manejo y procesamiento de desechos sólidos. clase 3

Sistemas de manejo y procesamiento de desechos sólidos

Universidad Centroccidental Lisandro AlvaradoPrograma de Ingeniería Agroindustrial

Asignatura Desechos Agroindustriales II

Julio, 2014

Prof. María Carolina Pire SierraDaniel Freitez Aponte

Unidad I CLASE 3

Separación, Procesamiento y Transformación de R.S.

Para recuperar materia y energía de los R.S. se usan procesos:

* Físicos:

* Químicos:

*Biológicos:

Reducción de tamaño

Separación Compactación

Incineración Pirólisis

Compostaje Digestión Anaerobia

Recuperación deEnergía

Procesos Químicos

Incineración Controlada

Incinerador

980-1200 ºC

R.S. combustible

Aire en exceso

Intercambiador

de calor

Agua

Vapor

Calefacción

ó

Generar electricidad

Problemas:

Control de emisionesNivel de combustión

Tchobanouglus, 1994, Corbitt, 2003

Reducciondel 80-90%

del volumen original

CO2, H2O, N2, O2, SO2, NOx, material particulado, gases ácidos, calor

Calor

Cenizas

Aprovechamiento

Procesos Químicos: Incineración

R.S.

Mat. Combustible

Mat. No combustible

Humedad

Celulosa. Material vegetal, tela, cuero, caucho, plástico, etc.

Metales, vidrio, polvo, piedra

Residuos Sólidos

Rendimiento!!!

Corbitt, 2003


Proceso de incineración en manejo de desechos


¿Qué ocurre en el incinerador?

T<300ºC

* Evaporación del agua

* Volatilización (inicio)

300ºC<T<1000ºC

* Oxidación M.O.

* Forma SOx y CO2

* Gasificación (O2)

* NOx (900ºC)

T>1000ºC

* Volatilización M.P. y NOx

* Mayor riesgo

Elías, X. Consultado 13-10-12


Diseño del horno

Área y población

Tasa generación

R.S.#Cargas/día

Capacidad:

Humedad

Contenido combustible

Volatilidad

Temperatura

Factores:

Corbitt, 2003


Incineración Controlada

CO2, H2O, N2, O2, SO2, NOx, material particulado, gases ácidos, calor

R.S. combustible

Aire en exceso

Agua

Vapor

Calefacción

ó

Generar electricidad

980-1200 ºC

SIN M.O.5% mat comb

Relleno sanitario(5% R.S. recibido)

H2O



Pirólisis

MOLÉCULAS GRANDES, COMPLEJAS

Moléculas pequeñas y simples

Pirólisis

T>800ºC

Calentamiento de un material orgánico enausencia de oxígeno, sin introducir en el reactorningún otro reactivo.

Procesos Químicos: Pirólisis

Pirólisis

Fracción orgánica

de R.S.

Calor

Fracción gaseosa: H2, CH4, CO2, CO, entre otros

Fracción líquida: alquitrán, aceites, acetona, agua, ácidos acético, entre otros

Fracción sólida: carbón, cenizas y metales

Pirólisis



Pirólisis del plástico

1

2

3 (C6H10O5) C6H8O + 8 H2O +2 CO + 2 CO2 + CH4 + H2 + 7 C

Pirólisis de la celulosa (C6H10O5):

Alquitrán ó aceite

Rendimientos altos del gas

Corbitt, 2003


Pirólisis de la celulosa

Celulosa

• CO, CO2, H2O

• Alquitrán, C, líquido

• CH4, H2

• Alquitranes líquidos

• C 2 H4, C 2 H6

• Combustibles volátiles

Separación, Procesamiento y Transformación de R.S.

Para recuperar materia y energía de los R.S. se usan procesos:

* Físicos:

* Químicos:

*Biológicos:

Reducción de tamaño

Separación Compactación

Incineración Pirólisis

Compostaje Digestión Anaerobia

Recuperación deEnergía

Procesos Biológicos

Compostaje

Descomposición aerobia de M.O. por la acción de

microorganismos (bacterias y hongos) para

formar material mas estable y rico en

nutrientes.

Humanos

Animales

Vegetales

Fertilizante o Enmiendas

Subproductos aprovechables (nutrientes)

Procesos Biológicos: Compostaje

*Aire libre*Apilamiento estático*Sistemas verticales

Abonos Orgánicos (A.O.)

Estiércoles

Deyecciones líquidas y/o sólidas

Cama ( M.O.)

Aserrín, conchas de arroz, papel

+

Residuos Vegetales

Partes inutilizables de un cultivo

A.O. simple: 3% nutriente (mín)

Compuesto: 1% N y 0,87% P ó 1,66% K


Compostaje

Agua

Aire (“cama”)

Nutrientes

Características

Tamaño partícula: 2,5 y 7,5 cm

Temperatura 55-60 ºC

Humedad 55%

pH 5-7

Aireación cada 2 ó 3 días

Duración 3 a 4 semanas + 4 semanas estabilización

+ CO2 + H2O + NH3 + SO42- + + O2

Sólido

biodegradable

Nuevas

Células

M.O.

resistente+

bacterias

nutrientes

Reacción que representa el “compostaje”

Tchobanouglus y col. (1994)

Mineralización


+ CO2 + H2O + NH3 + SO42- + + O2

Sólido

biodegradable

Nuevas

Células

M.O.

resistente+bacterias

Autótrofos

Heterótrofos

Avance del compostaje

Mesófilas

T: 20-40ºC

Termófilas*

T: 45-75ºC

Mesófilas

Fin descomposición

Avance del compostaje

*Especies fúngicas


Factores que determinan el grado de descomposición

O2

5-15%

• [O2]< anaerobio

• [O2] > T

Humedad

50-60%

• -H = -Velocidad

• +H = bloquea O2

C/N

25-30

• Mezclas de sustratos

Temperatura

• Actividad biológica mantiene elevadas T

Corbitt, 2003


Beneficios del Compostaje

Material Compostado

Contenido de patógenos

Contenido de parásitos

Contenido de antibióticos y

pesticidas

Malos olores

Proliferación moscas e insectos

Quemado en las plantas

(CO2, H2O, NH3, M.O. resistente, células)



Digestión Anaerobia

Es el proceso mediante el cual la materia orgánica esdegradada en ausencia de aireación, generandobiogas (CH4, CO2 principalmente)

Van Lier y col., 2008

Procesos Biológicos: Digestión Anaerobia

• Polímeros complejos

Hidrólisis

• Azucares• Aminoácidos

• AGS

Acidogénesis• AGV

• NH4

• CO2

• H2S

Acetogénesis

• H2

• CO2

• Acido acético

Metanogénesis AguaCH4

CO2

Digestión Anaerobia

Biodigestor

Manómetro

diferencia en forma de “U”

Biodigestor en el que se realizó el estudio

+ CO2 + CH4 + NH3 + H2S + + H2OSólido

biodegradable

Nuevas

Células

M.O.

resistente+

bacterias

nutrientes

%v/v:

CO2 y

CH4

99%

Procesos Biológicos: Digestión Anaerobia

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