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$: Digestión anaerobia de la fracción líquida obtenida de la carbonización … · 2017-08-02 · Seminario Técnico de lodos, Oviedo Objetivo general Evaluar la digestión anaerobia$
Seminario Técnico de LODOS: PRODUCCIÓN Y APROVECHAMIENTO

Oviedo, julio 2017

Digestión anaerobia de la

fracción líquida obtenida de la

carbonización hidrotermal de

lodos de EDARMª Ángeles de la Rubia

Sección de Ingeniería Química. Universidad Autónoma de Madrid

Valor elevado de DQO:

• 60 g/L FORU

• 40-50 g/L res. agrícolas

• 25-50 g/L lodos

(1rio, mixto, digerido)

≤ 15-20% C inicial:

• AGV, azúcares, etc

• Compuestos

recalcitrantes

www.themegallery.comSeSeminario Técnico de lodos, julio 2017. Oviedo

Introducción

Alternativas de gestión fase líquida de CHT

Características FLCHT

Temperatura

Tiempo

www.themegallery.comSe

Introducción

Alternativas de gestión fase líquida de CHTCaracterísticas FLCHT

Alternativas de gestión de la fase

líquida de la carbonización

hidrotérmica de residuos orgánicos

Degradación aerobia

Degradación anaerobiaPoco estudiado

Seminario Técnico de lodos, julio 2017. Oviedo

www.themegallery.comSeSeminario Técnico de lodos, Oviedo

Objetivo general

Evaluar la digestión anaerobia como tecnología para valorizar la fracción líquida de

la carbonización hidrotermal de lodo secundario de EDAR

1Efecto de: origen y concentración de inóculo (CI), relación

inóculo/sustrato (RIS) (discontinuo)

2 Digestión de fango primario con la FLCHT de lodo secundario.

Efecto del % de mezcla de cada sustrato (discontinuo y semicontinuo)

Digestión anaerobia de FLCHT de lodo secundario mediante reactor UASB3

Co-digestión de FLCHT de lodo secundario con FORU

(discontinuo: mesofílico y termofílico)4



Sustratos utilizados

Fango

Primario

FORU sin

pretratar

Trituradora

Tamiz 20 mm

FORU a

digerir

Lodo 2rio

EDAR

Carbonización

Hidrotérmica

Fracción

Líquida CHT



Inóculos utilizados

Inóculo

Lodo de EDAR

Lodo de EDAR 55 ºC

Lodo de FORU

Lodo de FORU 55 ºC

Lodo granular

de azucarera

Lodo granular

de cervecera



12 Ensayos

2 Relaciones inóculo sustrato: 2 y 1

3 inóculos: MS, BW, SB

2 concentraciones de inóculo: 10 y 25 g DQO/L


1Efecto de: origen y concentración de inóculo, relación inóculo/sustrato

(discontinuo)

• Vreactor= 120 mL

• Vtrabajo= 60 mL

• T= 35 ºC

pH, Alcalinidad, AGV, NHx-NTK, DQO

Biogas


En general se observaron valores adecuados de:

pH: 7,5-8

Alcalinidad: 1900-6000 mg CaCO3/L

Nitrógeno amoniacal: < 1000 mg N/L, ≈2000 (CI=1, RIS=1)

AGV ≈ 0, excepto (CI=1, RIS=1)

DQO remanente compuestos recalcitrantes



(discontinuo)

Villamil, J.A., Mohedano, A.F., Rodriguez, J.J., de la Rubia M.A. 2017. Valorisation of the liquid fraction from hydrothermal

carbonisation of sewage sludge by anaerobic digestion. J. Chem. Technol. Biotechnol. In press


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 7 14 21 28 35 42

(mL

CH

4/gD

QO

ad)

Tiempo (d)

BW 1-1 BW 2.5-1SB 1-1 SB 25-1MS 1-1 MS 2.5-1

RIS 1

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 7 14 21 28 35 42

(mL

CH

4/gD

QO

ad)

Tiempo (d)

BW 1-2 BW 2.5-2SB 1-2 SB 2.5-2MS 1-2 MS 2.5-2

RIS 2

138±18 mL CH4/g DQO (1-2)

Lodo granular azucarera (SB)

127±13 mL CH4/g DQO (1-2)

Lodo de EDAR (MS)

177±5 mL CH4/g DQO (2,5-2)

Lodo granular cervecera (BW)

• Origen y tipo de inóculo. Un inóculo bien granulado (BW) > rendimiento de CH4.

• Considerar diferentes RIS (2) y CI.



(discontinuo)

De la Rubia, M.A., et al., 2017. Effect of inoculum source on the anaerobic digestion of the liquid fraction from hydrothermal

carbonisation of sewage sludge. Waste Manage. Under review


10 Ensayos

Relación inóculo sustrato: 2

2 inóculos: EDAR, cervecera granular

5 porcentajes de mezcla FP-FLCHT

Concentración de inóculo: 10 g DQO/L


2A Digestión de fango primario con la FLCHT de lodo secundario.

Efecto del % de mezcla de cada sustrato (discontinuo)


- Cinética más lenta con LG, pero mayor rendimiento en metano.- Altos % FLCHT, disminuyen la producción de metano.- Mejor relación: 25% de FLCHT y 75% de FP.- No se han detectado AGV al final de la experimentación


2A Digestión de fango primario con la FLCHT de lodo secundario.

Efecto del % de mezcla de cada sustrato (discontinuo)

0

100

200

300

400

0 20 40 60

mL

CH

4/g

DQ

Oa

d

Tiempo (d)

100 FLCHT-0 FP 75 FLCHT-25 FP50 FLCHT-50 FP 25 FLCHT-75 FP0 FLCHT-100 FP

Lodo granular

0

50

100

150

200

250

0 10 20 30 40

mL C

H4/g

DQ

Oad

Tiempo (d)

100 FLCHT-0 FP 75 FLCHT-25 FP50 FLCHT-50 FP 25 FLCHT-75 FP0 FLCHT-100 FP

Lodo EDAR

www.themegallery.comSe

Resultados

Seminario Técnico de lodos, Oviedo

12 Ensayos

2 temperaturas: (35, 55ºC)

2 inóculos: meso-y termofílico

4 mezclas FP-FLCHT: 100, 75-25, 90-10 y 95-5%

2 VCO: 1,5 y 2,5 g DQO/L·d


Digestión de fango primario con la FLCHT de lodo secundario.

Efecto del % de mezcla de cada sustrato (semicontinuo)2B

•Vreactor=2,4 L

•Vtrabajo=2 L

•T= 35 y 55 ºC


7.0

7.1

7.2

7.3

7.4

7.5

7.6

7.7

7.8

1.5 2.5

pH

VCO (g DQO/L·d)

CONTROL MESOMESO (95 - 5)MESO (90 - 10)CONTROL TERMOTERMO (90- 10)

0

1000

2000

3000

4000

5000

1.5 2.5

Alc

alinid

ad

(mg C

aCO

3/L

)

VCO (g DQO/L·d)

CONTROL MESO

MESO (95 - 5)

MESO (90 - 10)

CONTROL TERMO

TERMO (90- 10)

0

300

600

900

1200

1500

1.5 2.5

NAT (

mg N

/L)

VCO (g DQO/L·d)


0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1.5 2.5

DQ

Os (

mg /

L)

VCO (g DQO/L·d)






0

50

100

150

200

250

1.5 2.5

(mL C

H4/g

DQ

Oad)

VCO (g DQO/L·d)

CONTROL MESO

MESO (95 - 5)

MESO (90 - 10)

• La mezcla 90 FP-10 FLCHT supera al control

• El proceso termofílico se inhibe





5 Ensayos

Temperatura: (35 ºC)

1 inóculo: lodo granular

Mezcla 50-50 glucosa-FLCHT

5 VCO: 0,3-4 g DQO/L·d



Contador

de biogas

•Vreactor = 5,4 L

•T = 35 ºCBolsa

tedlar


0

500

1000

1500

2000

0,31 0,65 1,25 2,02pro

ducció

n d

e m

eta

no (

mL/d

)

VCO (g DQO/L·d)

mL CH4/d

0

25

50

75

100

0,310,65

1,252,02

% e

lim

inació

n D

QO

y C

OT

VCO (g DQO/L·d)

% eliminación COT % eliminación DQO




10 Ensayos

2 temperaturas: (35, 55 ºC)

2 inóculo: lodo de FORU (35, 55 ºC)

5% mezclas FLCHT-FORU

1 CI, 1 RIS




•Vreactor=1 L

•Vtrabajo=0,5 L

•T= 35 y 55 ºC


Altos % FLCHT, disminuyen la producción de metano

La co-digestión 25 FLCHT-75 FORU a 35 ºC alternativa de tratamiento.




0

50

100

150

200

0 5 10 15 20 25

G (

mL

CH

4/g

DQ

Oad)

Tiempo (d)

100 FORU 75 FORU-25 FLCHT50 FORU-50 FLCHT 25 FORU-75 FLCHT100 FLCHT

mesofílico

0

50

100

150

200

0 10 20 30 40 50 60

G (

mL

CH

4/g

DQ

Oad)

Tiempo (d)

100 FORU75 FORU-25 FLCHT50 FORU-50 FLCHT25 FORU-75 FLCHT100 FLCHT

termofílico

De la Rubia, M.A., et al., 2017. Mesophilic anaerobic co-digestion of OFMSW with the liquid fraction from hydrothermal

carbonization of sewage sludge. Waste Manage. Submitted

Seminario Técnico LODOS: PRODUCCIÓN Y APROVECHAMIENTO

Oviedo, julio 2017

Gracias!!RYC-2013-12549

Nuevos adsorbentes y catalizadores obtenidos por carbonización

hidrotérmica y activación de residuos biomásicos para tratamiento de aguas.

CTM2016-76564-R.

Valorización de residuos sólidos orgánicos mediante carbonización

hidrotérmica y digestión anaerobia. CEAL-AL/2015-29

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